徐超,何朝暉,彭蕾,劉琴,潘偉男

(湖南食品藥品職業(yè)學(xué)院,湖南 長沙 410208)

隨著社會、經(jīng)濟(jì)、時(shí)代的發(fā)展與進(jìn)步,人類對美的追求日益加強(qiáng)。一方面為青春永駐而保養(yǎng)皮膚,另一方面為了改善面部缺陷,遮蓋、修飾并美化自己的面容,功能在清潔、保濕、美白祛斑、防曬、抗衰老、美妝等各式各樣的化妝品受到廣大消費(fèi)者的青睞,得到了廣泛的應(yīng)用。但是,化妝品中的油脂、氨基酸、糖類、天然活性物質(zhì)等化妝品原料是各種微生物的營養(yǎng)物質(zhì),適合微生物生存與滋長,因此,抗菌成為化妝品種一個(gè)必須且至關(guān)重要的課題。

國標(biāo)規(guī)定化妝品中可使用的抗菌劑有 66 種,且大多數(shù)為化學(xué)品,對人體皮膚存在一定刺激性。Ag是一種非常重要的無機(jī)材料,在化妝品領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。銀的使用狀態(tài)有多種:(1)液態(tài),以水溶液狀態(tài)存在;(2)非納米材料,粒子粒徑大于100 nm;(3)銀離子,以銀鹽、銀化合物等嵌入或附著在惰性載體上,比如石墨、鉑;(4)金屬銀,比如膠態(tài)銀、納米銀,粒子粒徑小于100 nm。銀在抑制或殺滅病原體活性的能力比其他金屬強(qiáng),銀能殺滅650 種細(xì)菌、病毒和真菌,銀通過破壞細(xì)菌、病毒、真菌等微生物的呼吸功能與微生物膜器官,并破壞DNA 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抗菌功能。銀納米顆粒的制備方法很多,合成銀納米的方法不同,銀納米粒子的粒徑大小、存在形態(tài)和穩(wěn)定性大小均存在差異性。目前銀納米顆粒的合成方法主要有物理法,化學(xué)法和生物法,三種方法的特點(diǎn)如表1。

表1 銀納米顆粒合成方法的特點(diǎn)

生物合成法是利用微生物(如細(xì)菌、真菌、酵母菌等)、植物(莖、根、葉、芽、花、果實(shí)、種子、樹皮)中的生物活性物質(zhì)(黃酮、酚類,萜類等)合成制備納米銀顆粒,原料來源廣,且綠色環(huán)保,與物理法和化學(xué)法相比,生物合成法是一種環(huán)境友好型的綠色方法,因而使用生物合成法制備銀納米材料成為一項(xiàng)熱點(diǎn)課題[2-7]。Ganesh Babu MM 等[8]采用蠟狀芽孢桿菌胞內(nèi)制備了球形銀納米顆粒,粒徑尺寸約4～5 nm;Li G等[9]采用土霉菌胞外制備了球形銀納米顆粒,粒徑尺寸約 1～20 nm。自從 2003 年 Gardea-Torresdey 等[10]首次使用苜蓿葉生物合成銀納米材料后,生物合成法因其原材料不依賴化學(xué)試劑與石油化工原料,且簡單、廉價(jià)、綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)而受到廣大關(guān)注。此外,生物法合成的銀納米材料被廣泛報(bào)道[11-15]還具有協(xié)同抑菌、抗炎、抗氧化等新特性。采用芒果生物合成制備納米銀懸浮液,并加入洗發(fā)香波中,配制出納米銀化妝品,并探究納米銀化妝品的pH值、發(fā)泡性能和抗菌性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

硝酸銀為分析純、磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液;陽離子瓜爾膠、甘油、烷醇酰胺、甜菜堿、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES-Na)、十二烷基硫酸鈉(K12-Na)、珠光片、香精、乳化硅油為工業(yè)級;去離子水;二次蒸餾水;微孔濾膜0.45 μm。D2004G強(qiáng)力攪拌器(上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司);SRS500高速均質(zhì)乳化機(jī)(上海新勒機(jī)電科技有限公司);SHA-C水浴恒溫振蕩器(常州市國旺儀器制造有限公司);PHS-3C pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器有限公司);HH-S8雙列八孔水浴鍋(常州市億能實(shí)驗(yàn)儀器廠);101-2B干燥箱(上海尚道儀器制造有限公司);BC-TP06電子天平(永康市貝晨衡器有限公司);BKQ-B50II高壓滅菌鍋(山東博科);TDL-5A離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);HN-25S恒溫培養(yǎng)箱(上海鉑溫儀器有限公司);SHZ-DIII真空抽濾機(jī)(上海耀特儀器科技有限公司);DF-101S磁力攪拌器(上海予華儀器有限公司);LiOOS600T生物顯微鏡(上海光學(xué)儀器五廠);NZ94-2152型羅氏泡沫儀(北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司)。

1.2 生物合成納米銀懸浮液

有些植物的根、莖、葉、果實(shí)等組織中含有類黃酮、多酚類、生物堿、萜類等天然有機(jī)化合物,可作為生物合成制備納米銀的還原劑與穩(wěn)定劑,如圖1為芒果提取液生物合成制備納米銀懸濁液的工藝過程。

圖1 納米銀懸浮液制備工藝

(1)芒果皮浸提液的制備。先用二次蒸餾水將新鮮芒果皮清洗后,剪切成小塊,用電子天平稱取約50 g芒果皮放入榨汁機(jī),并加入150 mL 二次蒸餾水榨成芒果汁。在80 ℃水浴中,芒果混合液加熱 40 min后,自然冷卻至室溫,真空抽濾,離心10 min,將離心后的上層清液進(jìn)行真空抽濾,并用微孔濾膜過濾,芒果皮浸提液制備完成,置于 4 ℃以下低溫儲存。

(2)1.0 mmol/L AgNO3的配制。用電子天平精確稱量硝酸銀固體粉末0.084 9 g,加入100 mL燒杯中,再加入適量二次蒸水將硝酸銀溶解,用玻璃棒將燒杯中的硝酸銀溶液引流至500 mL的容量瓶中,用二次蒸餾水沖洗燒杯三次,并將洗滌液引流轉(zhuǎn)移至容量瓶中,定容、搖勻,避光低溫儲存?zhèn)溆谩?/p>

(3)取3 mL的芒果提取液置于100 mL錐形瓶中,低速磁力攪拌,在室溫條件下,邊攪拌邊逐滴緩慢滴加35 mL 1.0 mmol/L AgNO3,滴加完成后繼續(xù)磁力攪拌15 min,輔加水浴恒溫振蕩器(100 r/min)反應(yīng)至溶液顏色變?yōu)樽攸S色,即制備成納米銀懸浮液,保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 化妝品樣品的制備

采用洗發(fā)香波為研究載體,表2為洗發(fā)香波的制備配方,制備出含有不同濃度自制納米銀懸浮液的洗發(fā)香波和不含自制納米銀懸浮液的對照樣洗發(fā)香波。先稱量200 mL燒杯的質(zhì)量,在燒杯中加入陽離子瓜爾膠和水,快速加熱至60 ℃,再依次加入甘油、烷醇酰胺、甜菜堿,攪拌溶解,形成A相;將脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(AES-Na)、十二烷基硫酸鈉(K12-Na)、珠光片加入A相中,低速攪拌下加熱至80 ℃,恒溫?cái)嚢柚粮魑镔|(zhì)溶解完全,攪拌降溫至45 ℃,加入香精、乳化硅油和自制納米銀懸浮液并補(bǔ)水;用氯化鈉調(diào)節(jié)體系的黏度,攪拌至室溫,停止攪拌,出料,密封保存?zhèn)溆谩?/p>

表2 洗發(fā)香波制備配方

1.4 pH值

人的表皮pH值范圍一般在4.5～6.5之間,若皮膚若為油性皮膚,pH值<4.5;若為干性皮膚,pH值>6.5;若為中性皮膚,pH值維持在4.5～6.5之間。皮膚pH值值的影響因素很多[16-18],主要可分為兩類:外源性因素與內(nèi)源性因素。內(nèi)源性因素主要是皮膚自身特點(diǎn),如表皮磷脂的后期水解、皮脂腺的脂肪酶活性、組氨酸的代謝等;外源性因素值外界刺激帶來的影響,如皮膚清潔劑(洗面奶、洗發(fā)水、沐浴露等)、化妝品(保濕、美白、美妝等)、局部抗生素與防腐劑等會改變皮膚表面pH值[19]。

按照《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》(2015版)中pH值的直測法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),用磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來校準(zhǔn)pH計(jì),洗發(fā)香波經(jīng)破乳后加水稀釋,形成的水相溶液作為待測溶液,插入復(fù)合電極進(jìn)行測試,即可在pH計(jì)直接讀出pH值。

1.5 發(fā)泡性能

洗發(fā)香波產(chǎn)生的泡沫一方面通過帶走頭發(fā)上的污垢與油脂起到清潔作用;另一方面洗發(fā)香波產(chǎn)生的泡沫含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),可以滋養(yǎng)且保護(hù)頭發(fā),使頭發(fā)呈現(xiàn)柔軟、順滑、有彈性且有光澤的健康狀態(tài)。洗發(fā)香波形成溶液的起泡性與穩(wěn)泡性,主要與表面張力和臨界膠束濃度有關(guān),臨界膠束濃度越低,表面張力越小,洗發(fā)香波溶液越容易起泡,且泡沫越穩(wěn)定。

采用羅氏泡沫儀測定洗發(fā)香波的發(fā)泡性能,泡沫測量方法:在刻度量筒中加入4 mL洗發(fā)香波溶液,蓋上橡膠塞,劇烈震蕩20 s后,停止震蕩并開始計(jì)時(shí);分別記錄時(shí)間為10 s和5 min時(shí)泡沫的高度H10 s和H5 min。通過下式分別計(jì)算泡沫的穩(wěn)定指數(shù)(FSI)和發(fā)泡力(FA):

其中d是量筒的內(nèi)直徑。

1.6 抗菌性能研究

微生物處處存在,從化妝品原料與儀器設(shè)備,到化妝品的生產(chǎn)、灌裝與包裝,再到化妝品的使用存在化妝品微生物染,即一次污染和二次污染?？咕遣捎梦锢砘蚧瘜W(xué)方法來殺滅或抑制有害微生物的生長與繁殖的過程,也是殺菌與抑菌的統(tǒng)稱[20]。根據(jù)2015年版《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》和 2007年版《化妝品衛(wèi)生規(guī)范》,微生物檢驗(yàn)規(guī)定的項(xiàng)目有菌落總數(shù)、霉菌和酵母菌總數(shù)、金黃色葡萄球菌、大腸菌群、銅綠假單胞菌等。

菌落總數(shù)是指化妝品待檢樣品經(jīng)過處理后,在一定條件下進(jìn)行培養(yǎng)后,1 g 或1 mL待檢化妝品樣品中所含菌落的總數(shù),條件控制包括培養(yǎng)基的成分、溫度、時(shí)間、pH值等因素。

霉菌總數(shù)是指待檢樣品經(jīng)過處理后,在一定條件下進(jìn)行培養(yǎng)后,1 g 或1 mL待檢化妝品樣品中所污染的活霉菌的數(shù)量。

1.6.1 微生物抑菌抗菌實(shí)驗(yàn)

化妝品樣品洗發(fā)香波制備完成后,常溫放置14 d,參照GB/T 7918.2—1987化妝品微生物標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法進(jìn)行微生物檢測,探究納米銀懸浮液對化妝品抗菌性能的影響。

1.6.2 微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)

參照微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)CTFA標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。稱取洗發(fā)香波100 g加入滅菌容器內(nèi)進(jìn)行滅菌,滅菌完成后,冷卻至35 ℃以下,加入1 mL微生物混合液,混合均勻,在洗發(fā)香波接種微生物的0,7,14,21和28 d取樣進(jìn)行分析,稀釋10倍來測定洗發(fā)香波樣品中的含菌數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH值

圖2是納米銀懸浮液添加量不同的洗發(fā)香波水溶液的pH值。由圖2可知,隨著納米銀懸浮液添加量的增加,洗發(fā)香波水溶液的pH值下降,pH值約為6～7,更加接近人類油脂外表面皮膚的自然pH值,因而使洗發(fā)香波的溫和性提高。

圖2 洗發(fā)香波水溶液的pH值

2.2 發(fā)泡性能

圖3為洗發(fā)香波的泡沫穩(wěn)定指數(shù)和發(fā)泡力,由圖3可知,洗發(fā)香波的發(fā)泡力和泡沫穩(wěn)定性均較好,隨著納米銀懸浮液添加量的增加,洗發(fā)香波的泡沫穩(wěn)定指數(shù)略微降低,但幅度較小,仍具有較好的泡沫穩(wěn)定性;而洗發(fā)香波的發(fā)泡力有所增加,但幅度也不大。

圖3 洗發(fā)香波的泡沫穩(wěn)定指數(shù)和發(fā)泡力

2.3 抗菌性能研究

2.3.1 微生物抗菌實(shí)驗(yàn)

由圖4可知,未添加納米銀懸浮液的洗發(fā)香波中的細(xì)菌和霉菌數(shù)量較多,細(xì)菌和霉菌數(shù)量嚴(yán)重超標(biāo),洗發(fā)香波受到微生物破壞;隨著納米銀懸浮液添加量的增加,洗發(fā)香波中的細(xì)菌和霉菌數(shù)量減少,當(dāng)添加量為0.5%時(shí),洗發(fā)香波樣品檢測出的細(xì)菌總數(shù)小于10 cfu·g-1,未檢測到霉菌,表明洗發(fā)香波中添加納米銀懸浮液能有效控制細(xì)菌與霉菌的數(shù)量,洗發(fā)香波的品質(zhì)沒有受微生物影響,滿足化妝品對微生物的要求。

圖4 細(xì)菌總數(shù)和霉菌數(shù)測定結(jié)果

2.3.2 微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)

表3為稀釋度為1∶10的微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果,由表3可知,剛開始洗發(fā)香波中的細(xì)菌和霉菌不計(jì)其數(shù),洗發(fā)香波在第7,14,21和28 d細(xì)菌與霉菌總數(shù)的檢測結(jié)果均小于10 cfu·g-1,符合CTFA對化妝品評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn),納米銀懸浮液能有效的抑制與殺滅細(xì)菌與霉菌。納米銀懸浮液添加量為0.5%時(shí),能有效、穩(wěn)定的構(gòu)建洗發(fā)香波的防腐體系,保證產(chǎn)品質(zhì)量,避免化妝品受到一次污染和二次污染而帶來危害。

表3 微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果

3 結(jié)論

芒果生物合成制備了納米銀懸浮液,并配制納米銀洗發(fā)香波。當(dāng)洗發(fā)香波化妝品中納米銀懸浮液的添加量為0.5%時(shí),洗發(fā)香波具有接近人類皮膚的自然pH值,且具有較好的發(fā)泡與穩(wěn)泡性能,且通過了微生物抗菌實(shí)驗(yàn)和微生物挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn),抗菌性能優(yōu)良,能有效、穩(wěn)定的構(gòu)建洗發(fā)香波的防腐體系,保證產(chǎn)品質(zhì)量。