植物萃取及紫外吸收研究

植物萃取及紫外吸收研究

近年来，随着臭氧层的破坏，到达地面的紫外强度日益增加，紫外对人体的伤害日益严重。紫外线是指波长为200nm~400nm的射线,按波长不同,又可分为UVC(200nm~280nm)、UVB(280nm~320nm)、UVA(320nm~400nm)3个区段,其中UVC几乎全部被大气阻滞,对人体不造成伤害。真正透过大气臭氧层的阻隔而到达地球表面的紫外线中UVB占1%;UVA占99%。UVB是引起皮肤晒伤出现红斑的主要因素,而UVA的穿透能力则较强,它能穿透皮肤表层直接到达真皮层,可引起严重的组织损害,甚至导致皮肤癌。因此,随着公众防晒保护意识的增强,对各种防晒剂和防晒护肤品的需求也迅速增长。化妆品中使用的防晒剂可分为两类:一类是紫外线吸收剂,为有机化合物,能够减少或完全吸收紫外线辐射,但多数又是有刺激性和易光敏的物质,对UVA段紫外线的防护不够完全,加入的浓度越高,引起皮肤过敏的可能性也越大,由此带来的负面效应也就越多;另一类是紫外线屏蔽剂,为纳米级的TiO2、ZnO,可在全区域反射和散射紫外光,因其本身的光催化活性及刺激性,加之用量过大易堵塞毛孔,使用起来犹如在皮肤上涂油漆的感觉,其潜在的问题并未因大量使用而消失。所以从广泛的植物来源中筛选防晒谱广且安全、高效的活性成分并加以开发利用,将成为21世纪化妆品行业研究的主要课题。1实验部分1.1样品的制备TU-1901双光束紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司制造;石英比色皿(1.2cm×4.5cm)。花卉类、茶叶均购自合肥市为民茶庄;草药类购自合肥市生源大药房及合肥市为民茶庄;观赏叶类采自安徽大学校内;果蔬类购自农贸市场;所有样品均于50℃烘干后粉碎备用。无水乙醇为分析纯。1.2u3000液-液-液萃取分别称取各类植物干粉1g,用50mLV(乙醇)∶V(水)=1∶1作溶剂室温浸泡24h,间歇搅拌,过滤后用移液管吸取1.0mL滤液,准确稀释到50mL。用1cm的石英比色皿以V(乙醇)∶V(水)=1∶1的溶剂作参比,在紫外分光光度计中测定250nm~400nm的紫外吸收光谱,并加以比较。2紫外线吸收剂紫外线吸收剂常是透光物质,可吸收紫外光,其对紫外线的防护是基于光物理作用,即这些紫外线吸收剂将入射的紫外线吸收后转化成分子的振动能和热能,同时由于分子内激发态的级间转移,还可产生磷光和荧光等。因而通过对植物萃取液紫外吸收光谱的测试,根据其吸收紫外线波长及吸光度的数值,便可预知其防晒效果。2.1紫外吸收光谱实验研究了48种花卉、47种草药、15种叶茎类及10种果蔬在250nm~400nm的紫外吸收光谱。实验表明,天然植物萃取液在紫外区域均具有一定吸收性能,但吸收强度各不相同。现分别讨论如下。2.1.1uvb/cu-pb萃取萃取液表1列出了具有较强吸收的18种花卉类萃取液在几个特殊波长下的吸光度以及最大吸收波长和吸光度。与其他类植物萃取液相比,花卉类萃取液在紫外区域多数具有良好吸收性能。其中,玫瑰、月季、牡丹、蜀葵与芙蓉5种花卉萃取液在250nm~320nm有较强吸收,月季最强(吸光度7.62),但在320nm以后吸光度明显下降,故此类萃取液仅具有防UVB紫外线的作用。杜鹃、石榴花、寒中笑、木槿、康乃馨、玉美人、桂花、金玉碟花、金银花及金莲花等萃取液在紫外区域吸收具有如下特点:在280nm~360nm吸收较强,360nm以后吸光度明显下降,在400nm的吸光度均小于0.3,说明该类萃取液在UVB和短波UVA区域吸收较好,既可作UVB吸收剂也可作UVA吸收剂,但对UVA的防护不够完全。在整个紫外区域(280nm~400nm)有较好吸收的有:黄蜀葵、槐米、金凤菊,所以这3种花卉萃取液具有广谱防晒性能。2.1.2uva吸收剂草药及其他类植物萃取液在几个特殊波长下的吸光度值以及最大吸收波长和相应的吸光度值见表2。草药类萃取液在整个紫外区域均有吸收,但吸收强度差别较大,其中黄芩在280nm~320nm的吸收最强;高良姜、地榆和桂皮在280nm附近有中等强度吸收,吸收范围较窄;番泻叶、甜菊叶在280nm~360nm有中强吸收,360nm以后吸光度明显下降;姜黄在320nm~400nm随波长增加吸光度明显增大,在400nm处的吸光度为1.14,是极佳的UVA吸收剂。另外,实验发现:同一种植物的不同部位的萃取液在紫外区域的吸收也有较大差别,如黄蜀葵茎在紫外区域吸收极弱,但其花卉在全波段均有较好吸收。2.1.3红李、白玉兰叶的中等强度吸收叶茎类萃取液中茶叶仅在280nm附近有较强吸收;红李、白玉兰叶在280nm~360nm有中等强度吸收。所研究的果蔬类如芹菜叶、黄瓜和葡萄籽等萃取液在整个紫外区域吸收均较弱,无实际应用价值。2.2紫外吸收性能图1为几种常见紫外线吸收剂的紫外吸收光谱图。由图中可见:多数紫外线吸收剂在280nm~320nm有较强吸收,可用作UVB防晒剂;常用的UVB和UVA防晒剂2-羟基-4-甲氧基苯酮以及UVA防晒剂2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑也仅在280nm~360nm有良好吸收性能,对于UVA长波区域(360nm~400nm)缺乏防护;巴松-A(Parsol1789)在UVA区吸收较强,但380nm以后吸光度急速下降。即使将这些合成防晒剂复配也难以完全阻隔UVA长波紫外线(360nm~400nm)。实验筛选出的具紫外吸收性能的各种植物萃取液,若假设其中具有紫外吸收性能的活性成分质量分数占植物干粉的2.5%,则在实验条件下测试质量浓度恰好为1×10-5g/mL,与图1中化学合成防晒剂测试质量浓度相同,两者的紫外吸收光谱具可比性。只不过天然植物提取液成分复杂,其紫外吸收光谱图上反映的是多种成分紫外吸收相互叠加的结果。也正是由于这种多组分的共同作用,才得以寻找到具有广谱防晒作用的天然植物。3测试结果可资借鉴的材料(1)采用V(乙醇)∶V(水)=1∶1作溶剂室温浸提,研究了120种天然植物(分别涉及花、叶、根、茎、果皮和种籽)萃取液的紫外吸收光谱。(2)花卉类萃取液在中、长波紫外区多数有较强吸收,其他类植物萃取液仅少数有中强吸收。其中槐米、黄蜀葵和金凤菊3种花卉萃取液在全波段均有较好吸收,具有广谱防晒作用;姜黄萃取液在320nm~400nm吸光度随波长增加而增大,可以考虑与花卉类萃取液进行复配,以提高防晒剂在UVA长波区的防护性能。(3)所筛选出的具有紫外吸收性能的植物,除槐米、桂皮和茶叶外,余者均未见文献报道,而某些文献报道具有防晒作用的物质如