《Cosmetics》：A New, Cost-Effective Facial Skin Care Serum, Rich in Bioactive Ingredients Isolated from Centaurea cyanus L. Flower Petals
Wiktoria Orzechowicz,
Tomasz Wasilewski,
Zofia Hordyjewicz-Baran,
Natalia Stanek-Wandzel,
Joanna Fleszer and
Katarzyna Malorna
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本文推荐一篇研究论文，该工作创新性地应用“借液萃取”（loan extraction）技术，开发了一种以矢车菊（Centaurea cyanus L.）花瓣提取物为基础、生物活性成分含量高的新型面部护肤精华液。研究通过借用配方成分作为萃取介质，经提取后再与目标物一同回填至配方，高效富集了多酚、有机酸等活性物，显著提升了产品的抗氧化活性（ABTS），并利用玉米醇溶蛋白数（zein number）评估证实了其降低皮肤刺激潜力的作用。该方法为开发高效、低成本、环境友好的天然护肤品提供了新思路。
2. 材料与方法
2.1. 化学品与试剂
研究使用了纯度至少为99%的分析标准品。氨基酸、有机酸及酚类化合物等由Merck、POL-AURA、Phyto Lab和Sigma-Aldrich等公司提供。用于配制面部护肤精华液的原料均为符合COSMOS标准的植物来源原料，并获得ECOCERT等认证机构的认证。所有成分均被批准用于天然化妆品，并已在商业产品中应用。具体包括甘油、1,3-丙二醇、黄原胶、聚甘油-6辛酸酯/癸酸酯和聚甘油-4月桂酸酯/癸二酸酯混合物、苯甲酸钠和山梨酸钾（防腐剂Euxyl K712）以及蒸馏水。所有成分均选自天然来源，符合绿色化学标准。
2.2. 植物材料
所用矢车菊花瓣来自波兰Nanga Przemys?aw Figura B??kwit公司。干燥花瓣在实验室刀磨中粉碎、过筛，选取粒径1-2mm的颗粒用于后续实验。所用花朵外观见图1。
2.3. 样品制备
萃取体系分别配置为：纯水、10% (w/w)甘油水溶液、10% (w/w) 1,3-丙二醇水溶液、2% (w/w)表面活性剂（聚甘油-6辛酸酯/癸酸酯和聚甘油-4月桂酸酯/癸二酸酯混合物）水溶液。向萃取介质中加入2% (w/w)的矢车菊花瓣制成悬浮液。为防腐，添加0.225% (w/w)的山梨酸钾和苯甲酸钠复合防腐剂体系。萃取在室温、380 rpm连续剧烈搅拌下进行20分钟，所得混合物经0.45 μm滤膜真空过滤，滤液用于后续研究。
2.4. 面部护肤精华液配方
血清总体配方基于前期经验优化。提取物占最终血清配方的50%。根据所用介质类型，血清配方成分有所不同。不含提取物的血清记为FSCS_E_0p，含提取物的分别标记为FSCS_E_50p_Aqua（纯水萃取）、FSCS_E_50p_G（甘油水溶液萃取）、FSCS_E_50p_PD（1,3-丙二醇水溶液萃取）和FSCS_E_50p_S（表面活性剂溶液萃取）。
2.5. 使用UPLC-ESI-MS/MS鉴定生物活性化合物
使用Sciex ExionLC AD液相色谱系统和4500 QTRAP质谱仪（配备电喷雾离子化ESI源）进行分析。采用Kinetex XB-C18色谱柱，以0.1%甲酸水溶液和甲醇为流动相进行梯度洗脱。质谱检测采用多反应监测（MRM）模式，通过标准品建立1-100 mg/L的七点校准曲线，测量重复三次。
2.6. 总酚含量（TPC）
采用Folin–Ciocalteu比色法测定。将稀释后的提取物与Folin–Ciocalteu试剂和碳酸钠溶液混合，避光孵育120分钟后，在765 nm波长下测定吸光度。TPC以每克干提取物所含没食子酸当量（GAE）的毫克数表示，所有测量重复三次。
2.7. 抗氧化活性（ABTS测定）
通过ABTS自由基阳离子（ABTS•+）的清除能力来评估。将样品提取物与ABTS•+溶液混合孵育6分钟，在734 nm波长下记录吸光度下降。使用Trolox制作标准曲线，抗氧化能力以每克提取物所含Trolox当量（TE）的毫克数表示，所有测定重复三次。
2.8. 浊度
使用浊度计分析所得提取物和最终产品样品的浑浊度，结果以比浊法浊度单位（NTU）报告。
2.9. 颜色表征
使用分光光度计在D65光源下测量提取物和最终化妆品的颜色，结果在CIE L*a*b*色彩空间中报告。L*值表示明度，a*和b*值分别对应绿-红和蓝-黄色彩轴。色度坐标（a*, b*）重新计算为色度（C*）。颜色差异（ΔE）通过公式 ΔE*= √[(ΔL*)2+ (Δa*)2+ (Δb*)2] 计算，其中ΔL*、Δa*、Δb*表示提取物与萃取介质之间或含提取物配方与不含提取物配方之间特定颜色参数的变化。
2.10. 粘度
在22°C下直接评估萃取介质、提取物和护肤精华液的流动特性，每个测量重复三次。使用校准过的乌氏粘度计测定运动粘度，动态粘度通过运动粘度与样品密度的乘积计算得出。
2.11. 机械和微生物稳定性
对设计的模型化妆品进行机械应力测试以评估其稳定性。样品在制备24小时后，在室温下以3000 rpm离心30分钟，然后进行感官评估。产品在室温储存30天后也验证了稳定性。此外，使用微生物测试片对提取物和面部精华液进行微生物稳定性评估，在28°C下培养3-5天后，检查微生物生长情况。
2.12. 刺激性潜力测定——玉米醇溶蛋白值（Zein Value）
在玉米醇溶蛋白测定中，将玉米醇溶蛋白溶解在萃取介质中，在35°C下振荡60分钟。通过凯氏定氮法测定溶解蛋白质的量。刺激性潜力以每100 mL样品中从溶解的玉米醇溶蛋白中释放的氮（N）的毫克数表示。该程序最初由Wasilewski等人描述。
2.13. 统计分析
收集的数据进行统计分析，结果以三次独立重复的平均值±标准偏差报告。使用单因素方差分析（ANOVA）比较数据，并应用Tukey事后HSD检验确定组间统计学显著差异。使用Statistica软件（版本10）进行统计分析。
3. 结果
3.1. 应用借液萃取概念的提取工艺表征
本研究的第一步是开发和制备面部护肤精华液配方。第二步，从血清配方中“借用”配方成分作为萃取介质，从矢车菊花中获取植物提取物。获得的提取物以50%的高浓度掺入先前开发的化妆品配方中。该方法是基于天然来源有机溶剂的水溶液，具有成本低、程序简单、化合物纯度高、环境影响小等优点。所用两种化妆品成分——1,3-丙二醇和甘油——因其来源于可再生植物原料，符合“绿色溶剂”概念。同时，在非离子表面活性剂存在下进行萃取，以比较其存在对从矢车菊花瓣中提取有价值生物活性化合物的影响。甘油的极性强、毒性低、环境友好。丙二醇（1,3-丙二醇）由天然来源的甘油经微生物发酵生产，是一种水溶性、生物相容性的粘稠液体。聚甘油-4月桂酸酯/癸二酸酯和聚甘油-6辛酸酯/癸酸酯是HLB为14的天然、温和的非离子表面活性剂。溶剂的极性和粘度是影响提取效率、有效性和选择性的基本因素。水、甘油、表面活性剂和1,3-丙二醇水溶液的粘度值分别为0.899、0.985、1.011和1.247 mPa·s。粘度较低时溶剂渗透性更好，可加速物质交换过程。提取通过将切碎的矢车菊花瓣分散在萃取介质中进行。所得提取物标记为E_CC_2p_Aqua（水）、E_CC_2p_G_10p（甘油水溶液）、E_CC_2p_PD_10p（1,3-丙二醇水溶液）和E_CC_2p_S_2p（表面活性剂溶液）。提取物的外观如图2所示。
提取完成后，使用溶剂获得的提取物的粘度值高于萃取介质本身的粘度。而对于基于表面活性剂溶液的提取物，其粘度低于用于制备它的萃取介质。在前三种情况下，提取的生物活性化合物含量增加了提取物的粘度，而在基于含表面活性剂介质的提取物中，其粘度降低，更接近仅基于水的提取物的粘度。含有表面活性剂的提取物显示出最高的浊度。所有获得的提取物颜色均可描述为稻草黄色。CIE L*a*b*系统中的颜色参数分析显示，样品E_CC_2p_S_2p与其他样品存在显著差异，该样品表现出最高的L*、a*和b*值。提取物与萃取介质之间的计算颜色差异（ΔE）大于10，表明存在肉眼可见的颜色变化。矢车菊花中的天然色素影响了所得提取物的颜色。样品E_CC_2p_S_2p的?E值最高。
3.2. 通过UPLC-MS/MS测定选定化合物
采用UHPLC-MS/MS技术对从矢车菊中获得的提取物（取决于所用萃取剂）中的氨基酸、酚类化合物和有机酸等生物活性化合物进行定性和定量分析。就氨基酸提取结果而言，不添加有机溶剂的水溶液被证明是最有效的萃取介质。氨基酸是极性化合物，易溶于水。在分析的氨基酸中，L-赖氨酸在水萃取介质中检测到浓度最高。氨基酸是天然皮肤保湿因子的关键成分。1,3-丙二醇水溶液被证明是提取酚类化合物最多样化和最有效的溶剂。在分析的13种化合物中，有10种的最高浓度记录在E_CC_2p_PD_10p提取物中。该溶剂对香兰素（357 mg/L）、绿原酸（67.7 mg/L）和飞燕草色素（4.33 mg/L）的提取特别有效。水在提取效率上不如提取氨基酸时高，但具有有趣的选择性。它是咖啡酸（2.50 mg/L）的良好萃取剂，结果与基于丙二醇-水的提取物相当。表面活性剂溶液被证明是效率最低的萃取剂，导致单个多酚的浓度较低。但它也是市场上最温和的表面活性剂之一。在所有测定的酚类化合物中，香兰素的浓度远高于其他化合物。该化合物具有强抗氧化特性，可有效清除自由基，还具有抗菌和促进伤口愈合的作用。含量第二的化合物是绿原酸，因其具有抵御紫外线等外部因素的保护特性而受到重视。研究表明，丙二醇水溶液是大多数分析酚类化合物（包括香兰素和绿原酸）最有效的萃取剂，而水和表面活性剂溶液效率较低，但提供了化妆品所需的特定选择性或温和性。所得提取物中鉴定了四种有机酸。苹果酸是所有样品中明显的定量优势物质，其在丙二醇溶液基提取物（E_CC_2p_PD_10p）中的浓度最高，达到1095 mg/L。苹果酸属于α-羟基酸（AHA），具有角质溶解（去角质）、平滑和脱色活性。含量第二的有机酸是柠檬酸，也属于AHA。与苹果酸不同，该化合物最有效的萃取剂是表面活性剂溶液，可获得453 mg/L的浓度。奎宁酸具有保护特性，其最高提取效率再次由丙二醇水溶液基体系（E_CC_2p_PD_10p）提供，测得该化合物为66.7 mg/L。溶剂的效率差异使得可以根据所需的皮肤化妆品特性（如去角质或修复效果）有针对性地控制提取物中的有机酸谱。
3.3. 总酚含量（TPC）和抗氧化能力（ABTS）
本研究评估了使用各种溶剂获得的矢车菊提取物的TPC和抗氧化活性，抗氧化能力通过ABTS测定进行评估。在测试的溶剂中，用10%丙二醇水溶液制备的提取物表现出最高的TPC（11–13.5 mg GAE/g）和最强的抗氧化活性，表明该溶剂在提取具有不同极性和高抗氧化潜力的酚类化合物方面非常有效。甘油提取物在ABTS测定中显示出相当高的活性。水和表面活性剂基提取物显示出中等结果。本研究中获得的TPC值高于先前文献报道的矢车菊水和乙醇提取物的值，突显了本研究中应用提取方法的效率。
3.4. 模型化妆品特性
本研究旨在确定提取物的添加如何影响最终化妆品制剂的功能和物理化学特性。为此，开发了一系列面部护肤精华液配方，其中矢车菊花瓣提取物占总成分的50%。血清样品根据所用提取物及其成分而变化，标记为FSCS_E_50p_Aqua、FSCS_E_50p_G_10p、FSCS_E_50p_PD_10p和FSCS_E_50p_S_2p。这些名称分别对应于使用水、甘油水溶液、1,3-丙二醇和非离子表面活性剂混合物制备的提取物。所得面部护肤精华液配方符合必要的安全要求，并符合环境保护原则。开发的化妆品的视觉外观如图3所示。
稳定性测试清楚地证实了所开发血清配方的稳定性。在30天内未观察到产品感官特性的变化。配方显示出对储存条件的耐受性，保持了均匀性，未观察到相分离或沉淀。这些结果证明了所用粘度调节剂的有效性，确保了制剂即使在外部机械和环境压力下也能保持均匀性和结构。关键的感官参数，包括质地、香气和颜色，在所有测试的变体中基本一致。面部护肤精华液以其天鹅绒般的质地和特有的植物香味为特色。同样重要的是，微生物稳定性评估表明，提取物和最终化妆品均能防止细菌和真菌污染物（酵母菌和霉菌）的生长。如图4所示，在严格受控环境中经过指定的培养期后，测试片上未观察到微生物生长。
化妆品样品的浊度测量结果因所用萃取剂而异。在样品中，样品FSCS_E_50p_G_10p的浊度值最高。最低值出现在未添加提取物的样品中，该样品呈透明状。这些结果与目视评估相关性良好，因为浊度水平超过10 NTU的临界阈值通常肉眼可见。添加矢车菊提取物制备面部护肤精华液也影响了制剂的比色特性。特别是样品显示出浅黄色色度，同时L*参数（明度）增加，这可能归因于提取物的稀释效应。在b*坐标（黄-蓝色度）中观察到显著变化，在FSCS_E_50p_PD_10p样品中观察到最明显的增加。该特定样品也显示出最高的饱和度（C*），这与最高的TPC值相关，表明生物活性化合物（包括天然色素）的浓度最高。相对于不含提取物的面部血清，颜色差异分析（?E）显示出显著可察觉的变化（?E > 10），表明提取物的添加对制剂的颜色特性有相当大的影响。
化妆品样品的粘度、密度和玉米醇溶蛋白数进行了表征。适当的粘度对于面部护肤精华液至关重要，因为它直接影响应用的便利性、产品稳定性和整体用户体验。所有添加提取物开发的血清配方的粘度范围在3122至4681 mPa·s之间。将含提取物的样品与空白样品的粘度值进行比较，可以观察到在提取物添加剂的影响下粘度降低。然而，所有数值都确保制剂能够顺畅无碍地涂抹和铺展，同时保证产品静置时结构的稳定性。总之，使用黄原胶对于实现最佳流变特性至关重要，这对于每个开发的化妆品配方的耐用性和功能性都至关重要。所获得的结果证明，该精华液将有效地在皮肤表面铺展，从而增加了使用舒适度和对消费者的吸引力。
含有单个化合物或其混合物的化妆品的化学成分可能引起皮肤刺激。文献数据表明，添加适当的植物提取物可以减少刺激。特别是这些提取物的生物活性成分，如多酚和氨基酸，不仅可以减轻刺激，而且对皮肤健康有益，改善其状况。在所开发的面部护肤精华液中，富含生物活性成分的提取物的添加影响了测得的潜在刺激作用。结果强调了萃取剂在调节化妆品制剂刺激作用中的关键作用。玉米醇溶蛋白值作为确定潜在刺激的参数，针对设计的化妆品原型进行了测定。获得的值范围在15至24.0 mg N/100 mL之间。根据文献中提供的数据，这些值表明该制剂不太可能引起皮肤刺激。不含提取物的制剂显示出最高的玉米醇溶蛋白数值。在面部护肤精华液中添加提取物在所有情况下都导致了刺激潜力的降低。使用丙二醇水溶液作为萃取剂获得的制剂显示出最低的玉米醇溶蛋白值，表明刺激作用最小。需要强调的是，该提取物在研究中显示出最高的TPC和抗氧化活性值。此外，HPLC-MS/MS分析表明，在所有测试样品中，该提取物具有最复杂的生物活性化合物谱。观察到的刺激潜力降低可能归因于矢车菊提取物中生物活性成分的存在，这些成分有助于减
