CN117898985A - 一种胡萝卜衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种胡萝卜衍生物及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤，对微通道反应器进行加热；将胡萝卜汁注入加热后的微通道反应器，加热反应，得到粗产品；对所述粗产品进行过滤、透析、冻干，得到所述胡萝卜衍生物。本发明胡萝卜衍生物表现出极强的全紫外吸收性能，可用于制备防晒产品，有效吸收和散射有害的UVA和UVB辐射，以保护皮肤免受紫外线损伤；还具有卓越的抗氧化能力、水溶性、亲肤性和生物相容性，在美白保湿领域的应用前景广泛。

Description

一种胡萝卜衍生物及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种胡萝卜衍生物及其制备方法和应用。

背景技术

胡萝卜作为一种根类蔬菜，属于伞形科，以其甜美的味道，脆嫩的质地和丰富的营养价值而闻名。胡萝卜最显著的特点是含有高含量的β-胡萝卜素，是一种强效的抗氧化剂，可以在体内转化为维生素A，用于加速皮肤细胞的更新修复，刺激胶原蛋白的产生，从而帮助保护皮肤免受紫外线和自由基的损害，改善皮肤上的色斑和不均匀的色调，加强皮肤屏障，促进皮肤健康。除此之外，胡萝卜中还含有维生素C、维生素K、钾以及多种矿物质和纤维素，可用于保持皮肤中的水分，减少皮肤炎症和红肿，淡化皮肤老化迹象等。

由于胡萝卜中富含抗氧化剂、维生素和其他有益于皮肤健康的营养成分，其在护肤品市场中具有一定的潜力。但将胡萝卜中的有效成分应用在护肤品中面临着如下问题：首先，现如今常见的从胡萝卜中提取有效成分的方法包括水提取法、超临界流体提取法、酶解法等，但无法满足低成本高效提取的要求。专利CN101779788A公开了一种CO₂超临界提取胡萝卜营养成分的方法，可以保证较高的提取效率和选择性，最大程度保留了生物活性成分，但提取成本高，且装置昂贵、操作复杂、条件苛刻。其次，胡萝卜中的β-胡萝卜素是一种疏水性的化合物，在护肤品中难以均匀分散，为解决上述问题，专利CN112438950A公开了一种β-胡萝卜素透明水分散液及其制备方法，该发明直接将β-胡萝卜素熔融作为油相，提高了水分散液中β-胡萝卜素的含量，但熔融温度高(180℃～200℃)，且需要添加额外的乳化剂或者助乳化剂，不仅使得产物容易碳化团聚，还会影响后续配方使用中的稳定性。最后，如何确保胡萝卜中的有效成分在产品的整个周期内保持活性和稳定性也是其应用过程中的一大挑战。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种胡萝卜衍生物及其制备方法和应用，使用微通道反应器实现胡萝卜衍生物的连续制备，从而能够实现胡萝卜衍生物在护肤品中的多功能应用。

按照本发明的技术方案，所述胡萝卜衍生物的制备方法，包括以下步骤，

S1：对微通道反应器进行加热；

S2：将胡萝卜汁注入加热后的微通道反应器，加热反应，得到粗产品；

S3：对所述粗产品进行过滤、透析、冻干，得到所述胡萝卜衍生物。

本发明通过微通道反应器实现对反应条件(温度、停留时间等)的精确控制，管道内具有高表面积和体积比，促进热量和质量的传递，可以在较短时间内高效制备胡萝卜衍生物，且极大程度的保留了胡萝卜中的有效成分；所制备的胡萝卜衍生物作为一种更安全、更环保、对不同皮肤类型更友好的替代原料，在保证功效的同时满足了当下人们对绿色、环保和天然护肤品原料的需求，填补了市场空白。

具体的，混合液通入微通道反应器内，在加热条件下，胡萝卜汁中的复杂有机成分分解成更小的分子，糖类和其他小分子有机物开始热解，多糖和蛋白质则是分解成小分子化合物。进一步的，分解的小分子通过脱水和脱氢等各种化学反应聚合碳化(本发明采用微通道为反应器，传质传热效率高，在较低温度下胡萝卜汁即可开始碳化)，形成碳基结构。随着反应的进行，胡萝卜中的一些化学成分，如类胡萝卜素、糖类、氨基酸等的碎片可能被固定在碳基结构的表面，赋予其更高的水溶性和生物相容性。

进一步的，所述微通道反应器为不锈钢管、玻璃管、铝管、铜管或镍管，管道内径为0.25～4mm，管道长度为3～8m。

进一步的，所述步骤S1中，加热的温度为110～160℃，例如可以为110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃等。

进一步的，所述步骤S2中，胡萝卜汁的固含量为10～67％，是胡萝卜与水以一定比例混合榨出来的胡萝卜水溶液。

进一步的，所述步骤S2中，加热反应的温度为110～160℃，例如可以为110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃等；反应时间(在微通道反应器中停留的时间)为5～60min；例如可以为5min、10min、20min、30min、40min、50min、60min等。

进一步的，所述步骤S3中，过滤采用的滤头孔径为0.22μm；透析的截留分子量为500～3500Da；冻干的温度为-50℃～-70℃，时间为1～3天。

具体的，所述过滤采用孔径为0.22μm的混合纤维素(MCE)针头过滤器，所述透析是将过滤后的粗产品置于水(如蒸馏水)中进行透析。

本发明的第二方面提供了上述制备方法制备得到的胡萝卜衍生物，所述胡萝卜衍生物为棕色粉末。

相比于传统胡萝卜，胡萝卜衍生物是通过高效温和化学反应从胡萝卜中提炼出的纳米级碳材料，具有更高的化学稳定性和较长的保质期；由于其纳米尺寸和表面特性，可以被设计成易于皮肤吸收且不易引起皮肤刺激的温和成分(亲肤性和生物相容性)；胡萝卜衍生物通过表面功能化可以引入一些额外的特性，增加其在化妆品应用中的多功能性。

本发明的第三方面提供了一种护肤品，包含上述胡萝卜衍生物。

进一步的，所述护肤品为防晒产品、美白产品、保湿产品、抗衰产品或舒缓产品。

具体的，所述胡萝卜衍生物碳核中的C＝C键和表面羰基分别对应着紫外光谱中的π-π*跃迁和n-π*跃迁，使其具有全光谱紫外吸收特性，特别是对波长280至400nm的UVA和UVB光具有优异的吸收性能(对UVA的阻断率超95％，对UVB的阻断率超90％)，可代替传统紫外吸收剂(二苯基甲酮、苯甲酮、二氧化钛、氧化锌、乙基己基三嗪酮(EHT)、亚甲基双-苯并三唑基四甲基丁基酚(MBBT)、双-乙基己氧苯酚甲氧苯基三嗪(BMET)、丁基甲氧基二苯甲酰基甲烷(BMDM)、甲氧基肉桂酸乙基己酯(OMC)、奥克立林(OCTO)等中的一种或多种)应用在防晒产品；

所述胡萝卜衍生物表面官能团中有大量的酚羟基，具有高稳定性和优异的自由基清除能力，可以抑制酪氨酸酶的生成和黑素细胞的合成(对酪氨酸酶的抑制率达90％，对黑素细胞增值抑制率达80％，对黑素细胞合成的抑制率达80％)，降低皮肤的炎症，从而减少和预防皮肤色素沉着，提亮肤色和延缓皮肤衰老，可以作为一种美白剂应用在美白产品中；

所述胡萝卜衍生物表面有多种亲水官能团，具有极佳的吸水性能，可作为一种保湿剂应用在保湿产品中，或取代配方中的油性成分，使产品肤感清爽；

所述胡萝卜衍生物含有β-胡萝卜素，是一种有效的抗氧化剂用于中和自由基(对DPPH自由基的清除率可达90％，ABTS⁺自由基的清除能力达75％，对超氧阴离子的清除率达70％，对羟基自由基的清除率达85％)，β-胡萝卜素可以转化为维生素A，促进皮肤细胞的更新和修复，维持皮肤结构的完整性，减缓老化过程，可以应用在抗衰产品中。

进一步的，所述护肤品为防晒产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为0.05～5.0％；

所述护肤品为美白产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为0.1～4.0％；

所述护肤品为保湿产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为0.5～10.0％；

所述护肤品为抗衰产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为1.0～5.0％；

所述护肤品为舒缓产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为0.05～3.0％。

进一步的，所述防晒产品为防晒霜、防晒啫喱、防晒喷雾或防晒棒；

所述美白产品为美白精华、美白面膜、美白乳液、美白身体乳、美白爽肤水或美白口服补充剂；

所述保湿产品为保湿乳液、保湿精华、保湿喷雾、保湿面膜、润肤油、保湿洁面产品或润唇膏；

所述抗衰产品为抗衰面霜、紧致面膜、抗衰精油或抗衰眼霜；

所述舒缓产品为舒缓面霜、舒缓面膜、舒缓喷雾或舒缓眼霜。

本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明简单高效、环境友好、安全可控，实现一步法制备胡萝卜衍生物用于化妆品的多功能应用：微通道反应器实现对反应条件(温度和停留时间等)的精确控制，在保证反应相有相同停留时间的同时，可以在较短时间内高效制备胡萝卜衍生物。因此，反应过程中能源损耗少，产物均一性好，质量稳定，且极大程度的保留了胡萝卜中的有效成分，利用率高；

(2)天然来源和安全性：胡萝卜作为一种广泛种植的蔬菜，原料天然易得，价格便宜，在不引入额外化学物质的条件下，将其进一步处理用作化妆品原料更加安全温和，适合各种肤质，尤其是敏感肤质。与化学合成成分相比，降低了过敏和刺激的风险；

(3)性能优异和多功能性应用：胡萝卜衍生物具有全紫外吸收特性，可代替传统紫外吸收剂应用在防晒产品中；胡萝卜衍生物有效抑制了酪氨酸酶的合成和黑素细胞的形成过程，可作为美白剂用于美白产品中；胡萝卜衍生物表面含多种亲水官能团，具有优异的水溶性和吸水性，可以从大气中吸收水分使皮肤保持湿润，可作为保湿剂应用在保湿产品中；胡萝卜衍生物表现出优异的自由基清除能力，减缓皮肤老化，用作抗衰产品中的功效成分；

(4)胡萝卜衍生物作为化妆品原料符合当下人们对绿色、环保和天然化妆品的追求。其天然来源和生物相容性使其成为可持续发展和环保的选择，填补了市场对于天然原料的需求，同时使低附加值农作物转变为高附加值产品。

附图说明

图1为本发明实施例1所制备胡萝卜衍生物自然光下实物图。

图2为本发明实施例1所制备胡萝卜衍生物的细胞毒性实验结果。

图3为本发明实施例1所制备胡萝卜衍生物的红外光谱图。

图4为本发明实施例1所制备的胡萝卜衍生物的紫外透过曲线。

图5为本发明实施例1所制备的胡萝卜衍生物对酪氨酸酶的抑制率。

图6为本发明实施例1所制备的胡萝卜衍生物对黑素细胞增殖的抑制率。

图7为本发明实施例1所制备的胡萝卜衍生物对黑素细胞合成的抑制率。

图8为本发明实施例1所制备的胡萝卜衍生物的透皮吸收行为图。

图9为本发明实施例1所制备的胡萝卜衍生物对DPPH自由基、ABTS⁺自由基、超氧阴离子、羟基自由基的清除率。

图10为本发明实施例1所制备的胡萝卜衍生物为功效成分制备的美白精华、保湿精华、防晒乳液和抗衰面霜的实物图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1一步法连续合成胡萝卜衍生物

(1)搭建好实验装置后，将微通道反应器置于油浴锅中加热至120℃；

(2)利用柱塞泵将固含量为20％的胡萝卜汁(将20g的胡萝卜和80g的去离子水混合榨汁得到)通入微通道反应器(内径3mm，管道长度4.5m)中，停留20min，收集胡萝卜衍生物粗产品；

(3)将粗产物用0.22μm的MCE针头过滤器过滤后，转移到蒸馏水中，用3500Da的透析袋透析48h，后在-60℃的条件下冻干48h得到胡萝卜衍生物粉末。

本实例制得的胡萝卜衍生物的外观形貌如图1所示：冻干后的胡萝卜衍生物呈棕色颗粒，略带一些晶体颗粒，可见前驱体在微通道反应器内经过一系列复杂的化学变化，生成了稳定的胡萝卜衍生物。

本实例制得的胡萝卜衍生物的生物毒性如图2所示：以3T3细胞为对象，采用MTT法对不同浓度的胡萝卜衍生物进行细胞毒性的测试，结果表明，所制备的胡萝卜衍生物在不同浓度下均对细胞无毒，有着优异的生物相容性，可广泛应用于食品、化妆品、药品、保健品等领域。

本实施例制得的胡萝卜衍生物的红外光谱图如图3所示，其中，3361.78cm^-1附近的强而宽的吸收峰表明存在O-H伸缩振动。1656.35和1526.25和1397.03cm^-1处的峰可分别归因于C＝C拉伸振动、N-H弯曲振动和C-O伸缩振动。可见所制备的胡萝卜衍生物表面存在羧基、羰基、氨基等官能团，赋予胡萝卜衍生物优异的水溶性。

本实施例制得的胡萝卜衍生物的紫外透过曲线如图4所示，将所制备的胡萝卜衍生物溶于去离子水中配成2.5mg/mL浓度的溶液，测试其紫外透过曲线，由图可知，其对UVA的阻断率高达98.2％，对UVB的阻断率高达93.5％,远高于同浓度下的某些商用防晒剂，是一种优异的绿色紫外吸收剂，可应用在多种防晒产品中。

本实施例制得的胡萝卜衍生物对酪氨酸酶、黑素细胞增殖、黑素细胞合成的抑制率如图5～7所示，可见，在配方中仅需添加少量胡萝卜衍生物就可以实现对氨酸酶、黑素细胞增殖、黑素细胞合成较高的抑制率。黑色素的生成主要受到酪氨酸酶的调控，而黑素细胞的增殖和合成直接影响皮肤的色素沉着，胡萝卜衍生物可作为一种优异的美白护肤品的活性成分，可以帮助改善皮肤色调，减轻色斑和雀斑。

本实施例制得的胡萝卜衍生物的透皮吸收行为如图8所示，可见胡萝卜衍生物的累积渗透量随着时间持续增加，结合红外光谱图可得出如下结论：胡萝卜衍生物同时具有优异的吸水性和小分子渗透性，可以被用于保湿产品中，使其可以在多个层面上发挥作用。除了用来提供表层细胞所需的水分，防止水分流失，还能深层渗透，为肌肤提供更全面的水分补充，从而改善肌肤的湿润度、弹性和外观。

本实施例制得的胡萝卜衍生物对自由基的清除能力如图9所示，在极低的浓度下胡萝卜衍生物对DPPH自由基、ABTS⁺自由基、超氧阴离子、羟基自由基的清除率分别可达90.7％、76.5％、70.8％、88.3％。所制备的胡萝卜衍生物中的抗氧化物质通过不同机制清除各种自由基，表现出较强的抗氧化活性，适用于各种抗老产品中。

实施例2基于胡萝卜衍生物制备防晒乳液

胡萝卜衍生物的制备方法同实施例1，按照以下质量配比的原料制备防晒乳液(100份)：防晒剂：胡萝卜衍生物1份和氧化锌10份；乳化剂：甘油硬脂酸酯3份和山梨醇硬脂酸酯2份；保湿剂：甘油5份和角鲨烷3份；稳定剂：辛酸/癸酸三酸甘油酯1份；成膜剂：聚二甲基硅氧烷10份；添加剂：透明质酸1.5份；pH调节剂：NaOH(5％)1份；防腐剂：苯甲酸酯类防腐剂0.25份；其余均为蒸馏水。

防晒乳液制备步骤如下：

(1)取一个150mL烧杯，将油相成分(防晒剂、保湿剂、乳化剂、稳定剂、成膜剂)加热至70℃，搅拌均匀；

(2)同时取一个100mL烧杯，将水相成分(蒸馏水、添加剂)加热至70℃，搅拌均匀；在搅拌条件下，缓慢将水相注入到油相中，搅拌均匀；

(3)待混合物冷却至40℃左右，加入防腐剂和pH调节剂，继续搅拌均匀，得到防晒乳液。

实施例3基于胡萝卜衍生物制备防晒喷雾

胡萝卜衍生物的制备方法同实施例1，按照以下质量配比的原料制备防晒喷雾(100份)：防晒剂：胡萝卜衍生物1份和氧化锌15份；乳化剂：椰子醇胺2份；保湿剂：芦荟凝胶10份和甘油5份；pH调节剂：NaOH(5％)0.5份；防腐剂：苯甲酸酯类防腐剂0.3份；其余均为蒸馏水。

防晒喷雾制备步骤如下：

(1)取一个150mL烧杯，混合防晒剂、保湿剂和乳化剂，搅拌均匀；

(2)将蒸馏水逐渐加入混合物中，同时不断搅拌，确保成分充分溶解；

(3)待混合物冷却至40℃左右，加入防腐剂和pH调节剂，继续搅拌均匀，后将喷雾液体过滤，确保质地光滑。最后，将成品灌装到喷雾瓶中，得到防晒喷雾。

实施例4基于胡萝卜衍生物制备美白精华

胡萝卜衍生物的制备方法同实施例1，按照以下质量配比的原料制备美白精华(100份)：美白剂：胡萝卜衍生物2份和熊果苷2份；保湿剂：甘油5份、山梨醇3份和α-甘露聚糖3份；增稠剂：黄原胶0.3份；赋酯剂：水溶性霍霍巴油0.5份；添加剂：刺激抑制因子3份、甘草酸二钾0.3份和自由基清除剂3份；防腐剂：重氮咪唑烷基脲0.2份；其余均为蒸馏水。

美白面膜制备步骤如下：

(1)取一个150mL烧杯，在80℃加热条件下，混合蒸馏水和增稠剂，不断搅拌，确保成分充分溶解；

(2)将美白剂、保湿剂、赋酯剂和添加剂加入到混合物中，搅拌溶解；

(3)待混合物冷却至45℃左右，加入防腐剂，混合均匀后，出料。

实施例5基于胡萝卜衍生物制备美白乳液

胡萝卜衍生物的制备方法同实施例1，按照以下质量配比的原料制备美白乳液(100份)：美白剂：胡萝卜衍生物1.5份和熊果苷2份；保湿剂：透明质酸1.5份、甘油5份和山梨醇3份；乳化剂：硬脂醇聚醚-21份和甘油硬脂酸酯4份；pH调节剂：NaOH(5％)1份；润肤剂：白油5份、辛酸甘油三酯3份、棕榈酸乙基己酯4份和聚二甲基硅氧烷2份；pH调节剂：防腐剂：尼泊金甲酯0.2份；其余均为蒸馏水。

美白乳液制备步骤如下：

(1)取一个150mL烧杯，在80℃加热条件下，混合蒸馏水、美白剂、保湿剂和乳化剂，搅拌均匀；

(2)将润肤剂逐渐加入到混合物中，同时不断搅拌，确保成分溶解；

(3)待混合物冷却至40℃左右，加入防腐剂和pH调节剂，继续搅拌均匀，后将乳液液体过滤，确保质地光滑，出料。

实施例6基于胡萝卜衍生物制备保湿精华液

胡萝卜衍生物的制备方法同实施例1，按照以下质量配比的原料制备保湿精华液(100份)：保湿剂：胡萝卜衍生物2份、甘油5份和山梨醇3份；增稠剂：黄原胶0.5份；赋酯剂：霍霍巴蜡PEG-120酯类0.2份；防腐剂：重氮咪唑烷基脲0.2份，其余均为蒸馏水。

保湿精华液制备步骤如下：

(1)取一个150mL烧杯，在80℃加热条件下，混合蒸馏水、保湿剂、增稠剂和赋酯剂，搅拌均匀，保证成分溶解；

(2)待混合物冷却至40℃左右，加入防腐剂，继续搅拌均匀，出料。

实施例7基于胡萝卜衍生物制备保湿凝胶

胡萝卜衍生物的制备方法同实施例1，按照以下质量配比的原料制备保湿凝胶(100份)：保湿剂：胡萝卜衍生物2份、甘油5份、海藻糖2份和尿囊素0.2份；增稠剂：卡波U200.4份；赋酯剂：霍霍巴蜡PEG-120酯类0.2份；成膜剂：羟丙基甲基纤维素0.5份；pH调节剂：NaOH(5％)1份；防腐剂：氮咪唑烷基脲0.2份，其余均为蒸馏水。

保湿凝胶制备步骤如下：

(1)取一个150mL烧杯，在80℃加热条件下，混合蒸馏水、保湿剂、增稠剂、赋酯剂和成膜剂，搅拌均匀，保证成分溶解；

(2)待混合物冷却至40℃左右，加入pH调节剂和防腐剂，继续搅拌均匀，出料。

实施例8基于胡萝卜衍生物制备抗衰老水

胡萝卜衍生物的制备方法同实施例1，按照以下质量配比的原料制备抗衰老水(100份)：抗衰剂：胡萝卜衍生物1份和胶原蛋白1份；保湿剂：甘油5份和山梨醇3份；赋酯剂：霍霍巴蜡PEG-120酯类0.2份；防腐剂：氮咪唑烷基脲0.2份，其余均为蒸馏水。

抗衰老水制备步骤如下：

(1)取一个150mL烧杯，在80℃加热条件下，混合蒸馏水、保湿剂、胡萝卜衍生物和赋酯剂，搅拌均匀，保证成分溶解；

(2)待混合物冷却至40℃左右，加入胶原蛋白和防腐剂，继续搅拌均匀，出料。

实施例9基于胡萝卜衍生物制备抗衰面霜

胡萝卜衍生物的制备方法同实施例1，按照以下质量配比的原料制备抗衰面霜(100份)：抗衰剂：胡萝卜衍生物1份和胶原蛋白0.5份；保湿剂：甘油5份和山梨醇3份；乳化剂：硬脂醇聚醚-23.5份；润肤剂：合成霍霍巴油3份；鲸蜡硬脂醇2份、甘油硬脂酸酯2份、辛酸甘油三酯3份、棕榈酸乙基己酯4份和聚二甲基硅氧烷2份；抗氧化剂：生育酚乙酸酯0.5份；pH调节剂：三乙醇胺0.2份；增稠剂：卡波姆0.2份；防腐剂：尼泊金甲酯0.2份，其余均为蒸馏水。

抗衰面霜制备步骤如下

(1)取一个150mL烧杯，将油相成分(抗衰剂、润肤剂、乳化剂、抗氧化剂和防腐剂)加热至80℃，搅拌均匀；

(2)同时取一个100mL烧杯，将水相成分(蒸馏水、增稠剂和保湿剂)加热至80℃，搅拌均匀；在搅拌条件下，缓慢将油相注入到水相中，均质均匀；

(3)待混合物冷却至40℃左右，加入防腐剂和pH调节剂，继续搅拌均匀，得到抗衰面霜。

对比例1基于溶剂萃取法制备胡萝卜衍生物

称取50.0g胡萝卜，粉碎后加入100mL石油醚和丙酮(V：V＝1：4)混合液搅拌提取。提取三遍后，合并提取液转移至分液漏洞中，静置分层。取上层黄色液体经无水NaSO₄脱水，干燥后的提取液在旋转蒸发器上蒸干，加入5mL石油醚，滴管吸出后透过三氧化二铝层析柱，用石油醚洗脱，收集得到胡萝卜衍生物。

将该方法与实施例1进行对比，在制备过程中需要使用石油醚和丙酮等化学溶剂，会对环境造成危害且影响后续产品的安全性；而且进采用溶剂萃取只能提取少部分有效成分，萃取效率较低，无法满足后续需求。

对比例2低温制备胡萝卜衍生物

制备方法同实施例1，不同在于：设定油浴锅的温度为70℃，其余条件不变，收集得到胡萝卜衍生物，但在该温度下制备出的胡萝卜衍生物与原料胡萝卜汁的红外光谱无差别。这是由于较低温度所提供的的能量不足以打破胡萝卜汁中原有的化学键，且低温下反应速率较慢，形成效率低。

对比例3高温制备胡萝卜衍生物

制备方法同实施例1，不同在于：设定油浴锅温度为200℃，其余条件不变，收集得到胡萝卜衍生物。但反应温度过高导致胡萝卜汁过渡碳化，表面的某些官能团也发生碳化反应，形成较大尺寸的碳聚集体，影响产品的质量和一致性。除此之外，碳聚集体会造成微通道管道堵塞，使得通道内部压力升高，增加操作风险。

对比例4基于奥克立林制备防晒乳液

制备方法同实施例2，不同在于：将1份胡萝卜衍生物换为1份奥克立林防晒剂。采用SPF-290型防晒系数分析仪对实施例2和对比例1产品的SPF值和刺激性进行评价，基于胡萝卜衍生物制备的防晒乳液SPF值为38.22，而奥克立林防晒剂的SPF值仅为19.37；召集志愿者进行斑贴试验，对比使用前后24h贴片区域的变化，整理皮肤刺激性评分，基于胡萝卜衍生物的防晒乳液的刺激性远低于奥克立林防晒剂，相比于奥克立林，胡萝卜衍生物具有更优异的紫外吸收特性和低刺激性。

对比例5基于烟酰胺制备美白精华

制备方法同实施例4，不同在于，将2份胡萝卜衍生物换为5份烟酰胺美白剂。召集志愿者进行美白功效评价，通过皮肤色度仪测量皮肤L*a*b*颜色空间数据来计算个体类型角(ITA°)和黑素指数(MI)，对比两款产品的ΔITA°和ΔMI，基于胡萝卜衍生物的美白精华的ΔITA°和Δ|MI|均大于基于烟酰胺制备的美白精华，可见相比于传统的烟酰胺美白剂，胡萝卜衍生物具有更好的美白效果和更低的刺激性。

对比例6基于α-甘露聚糖制备保湿精华

制备方法同实施例6，不同在于，将2份胡萝卜衍生物换成2份α-甘露聚糖保湿剂。召集志愿者进行保湿功效评价，通过Corneometer和Tewameter仪器测量皮肤水合率(MMV)和经表皮水分流失值(TEWL)，对比可知，胡萝卜衍生物的保湿效力高于α-甘露聚糖，可作为一种保湿剂应用在化妆品中。

对比例7基于视黄醇棕榈酸酯制备抗衰面霜

制备方法同实施例9，不同在于，将1份胡萝卜衍生物换成1份视黄醇棕榈酸酯抗衰剂。召集志愿者进行抗衰功效评价，通过VISIA对两种抗衰面霜进行对比，比较选定区域的鱼尾纹面积变化率。相比较视黄醇棕榈酸酯，使用胡萝卜衍生物抗衰面霜的选定区域鱼尾纹面积变化率更低，说明本发明的胡萝卜衍生物对皮肤抗皱性能测试效果更优。

上述实施例和对比例中性能测试方法如下：

(1)细胞毒性测试(MTT法)

实验使用人乳腺癌细胞(MCF-7)，在二氧化碳培养箱中孵育，孵育温度设定为37℃和CO₂的浓度为5％，待细胞铺满培养瓶壁后，消化后传代到96孔板，使用细胞计数板计录细胞数目，使每孔的细胞密度大约为5×10³/mL。过夜待96孔板传代的细胞贴壁，然后加入不同浓度的胡萝卜衍生物(浓度分别为0，2.5、5.0、10.0、25.0、50.0、100.0、200.0、500.0μg/mL)，继续培养24h。用PBS洗涤3次，之后每孔加入0.5mg/mL的MTT溶液20μL，放置在培养箱中继续孵育4h。然后用PBS洗涤3次，在每孔中加150μL的DMSO，室温震荡混匀15min，放置于酶标仪中测定。结果表明即使胡萝卜衍生物的浓度达到500μg/mL，细胞的存活率高于98％，MTT测定结果说明合成的胡萝卜衍生物呈现出低的细胞毒性。

(2)紫外透过率测试

将实施例1制得的棕色胡萝卜衍生物粉末溶于去离子水中配成2.5mg/mL浓度的溶液，采用北京普析通用仪器有限责任公司的TU-1901紫外可见分光光度计对其透过率光谱进行测试，获得如图3的紫外透过率光谱图。

(3)酪氨酸酶、黑素细胞增殖和黑素细胞合成抑制率测试

以鼠B16黑素细胞为受试细胞，研究胡萝卜衍生物对酪氨酸酶活性的抑制，黑素细胞的增殖效果，以及抑制黑色素生成量的影响相关性。

①B16黑素细胞的培养

B16黑素细胞处于37℃，空气中含5％CO₂的环境中，以10％下BS为培养液每2天传代1次。

②测定细胞酪氨酸酶活性

以左旋多巴为催化底物，采用Marlinez-Esparza等改良方法测定。经药物作用4d后，弃去上清液，用pH值为7.0的PBS洗涤3次，每次经1000r/m离心5min，每孔加入1％TrotonX-100溶液90μL，溶解细胞。再经37℃预温后每孔加人1％左旋多巴10μL，在37℃的条件下孵育30min，于475nm波长处测吸光度，以空白孔调零，在37℃下1h内每隔10min读各孔的吸光度A值。

酪氨酸酶活性抑制率＝(1-A各浓度平均吸光值/A对照组平均吸光值)*100％

③测定黑素细胞增殖活性

将B16黑素细3*10⁴的密度置人在12孔板中，第2天换液，分别加入不同浓度的药液，对照组用0.05％(v/v)DMSO处理。在孵化终点，采集细胞，以锥蓝染色，并用血球计数器计数。

黑素细胞增殖抑制率＝(1-N_{各浓度组计数}/N_{对照组值计数})*100％

④测定黑色素含量

黑色素含量测定采用Hosoi等改良方法。B16黑素细胞以1*10⁵的密度培养在6孔板中，经24h后换液，添加不同浓度的药物，72h后，经PBS洗涤两次，样品经空气干燥，溶于200μL 1M NaOH(含1％DMSO)。经加热80℃至1h后冷却，选择475nm波长在酶联免疫检测仪上读取吸光度值。

黑色素含量抑制率＝[1-(药物孔吸光度值/药物孔细胞密度)/(对照孔吸光度值/对照孔细胞密度)]*100％

(4)皮肤渗透测试

采用新鲜猪皮，去除皮下脂肪，保留真皮部分，模拟人体皮肤。在Franz扩散槽的吸收室中加入生理盐水作为接收液，配制1mg/mL的样品液作为扩散液置于扩散室中，处理后的猪皮用不锈钢马蹄夹置于扩散室和接收室之间。设定温度为37℃，转速为500r/min，每隔2个小时，于扩散室中移取1mL扩散液，同时加入1mL干净的扩散液，采用荧光分光光度计测试扩散液在最大激发波长处的荧光强度，计算得到样品的渗透积累量。

(5)自由基清除率测试

①DPPH自由基清除性能测试

在10mL试管中依次加入pH值为6.88的标准磷酸盐缓冲溶液4mL，0.1777mmol/L的DPPH溶液4mL，混匀。再加入待测样品溶液，并加入蒸馏水补充体积至10.0mL刻度，充分混匀。10min后在520nm处测量吸光度。每组样品重复测定三次，取平均值。对DPPH自由基的清除率可用以下公式计算：

式中：A₁为测试样品的吸光度值，A₂是对照(不含DPPH)样品的吸光度值、A₃是对照(不含样品)的吸光度值。

②ABTS⁺自由基清除性能测试

通过测定ABTS⁺自由基的清除能力评价胡萝卜衍生物的抗氧化活性，并以没食子酸、抗坏血酸作为阳性对照。ABTS⁺自由基储备液的配制：首先配制0.140mol/L的过硫酸钾水溶液，然后取1.76mL过硫酸钾水溶液加入到100mL浓度为0.384mg/mL的ABTS水溶液中，避光反应12～16h。ABTS⁺自由基测定液的配制：测试之前使用磷酸缓冲溶液(pH＝7.4)稀释ABTS⁺自由基储备液至吸光度A734为0.70±0.02。测试之前分别配制胡萝卜衍生物质量浓度为1.0、2.0、3.0、4.0和5.0mg/mL的待测样，取3.9mLABTS⁺溶液加入0.1mL的待测样溶液中，混匀放置10min，于波长734nm处测定吸光度，记为A₁；取3.9mLABTS⁺溶液加入0.1mL的去离子水中，混匀放置6min，于波长734nm处测定吸光度，记为A₀。计算ABTS⁺的清除率可用如下公式：

式中：A₁为样品的吸光度值，A₀是对照(不含样品的ABTS溶液)的吸光度值。

③清除超氧阴离子能力的测试

a.受试物活性的测定。在4mL离心管中加pH值为8.2的Tris-HCI-EDTA缓冲液2.8mL，再加入受试物0.1mL，45mmol/L的邻苯三酚溶液0.1mL，在340nm处测吸光度值，记为A₀；30min时测记为A₃₀；40mm时测记为A₄₀；

b.空白测定。在4mL离心管中加入Tris-HCI-EDTA缓冲液2.8mL，加入邻苯三酚溶液0.1mL，补入0.1mL水，在340nm处测得吸光度为B₀；30min时再测，记为B₃₀；40min时记为B₄₀；

c.结果分析。受试物对超氧阴离子的清除率可用以下公式计算

式中：η₂受试物对超氧阴离子的清除率，％；

B₀，A₀空白溶液和受试物溶液的初始吸光度；

B₃₀，A₃₀空白溶液和受试物溶液在30min时的吸光度。

④清除羟自由基能力的测定

a.测试步骤：向5mL离心管中分别加入0.4mmol/L结晶紫0.5mL，0.2mol/L，pH值为7.4的PBS溶液1.4mL，1mmol/LFeSO₄溶液0.5mL，样品0.1mL，最后加6％H₂O₂溶液0.5mL。放置1h后，在584nm下测量其吸光度A。将蒸馏水代替样品时的吸光度作为CK₁，将蒸馏水代替样品和H₂O₂时的吸光度作为CK₂。

b.结果分析：受试物对超氧阴离子的清除率可用以下公式计算：

(6)SPF-290型防晒系数分析仪测试

a.样品制备：用专用注射器采取加压法或抽入法吸取样品，均匀点加或条加在聚甲基丙烯酸甲酯毛表面上，然后用戴有乳胶医用指套的手指涂抹样品，使之成为均匀表面。每块板上实际加样量应在1.8～2.2mg/cm²之间。

b.测定：按仪器说明用负载条加聚甲基丙烯酸甲酯板的石英板作仪器校准和测定时空白校准。随后将按上述步骤涂膜的样品，在室温(20～30℃)，40％～60％相对湿度下，放置20min后在SPF仪上测定，每样片测定点不得少于4点。

(7)人体斑贴试验测试

选用面积不超过50mm²、深度约1mm的合格斑试器材。将受试物放入斑试器小室内，用量约为0.020g～0.025g或0.020mL～0.025mL或取同斑试器小室面积和深度大小的受试物。受试物为化妆品产品原物时，对照孔为空白对照(不置任何物质)，受试物为稀释后的化妆品时，对照孔内使用该化妆品的稀释剂。将加有受试物的斑试器用低致敏胶带贴敷于受试者的背部或前臂屈侧，用指腹或手掌轻压使之均匀地贴敷于皮肤上，持续24h。

(8)皮肤色度仪及皮肤黑素检测仪测试

由工作人员按照随机表对应测试区进行受试物的涂抹，涂样面积应不小于6cm²，涂样量为(2.0±0.1)mg/cm²或(2.0±0.1)L/cm²。每个测试区之间的间隔应不小于1.0cm。优先选择背部作为试验部位，也可选择大腿、上臂等非曝光部位。每个黑化测试区面积应不小于0.5cm²，并应位于每个涂样区域内。在各个访视时点，用皮肤色度仪分别测量各测试区域的L*、a*、b*值，每个区域测试三次，记录并计算ITA°值，ITA°值越大，肤色越浅，反之肤色越深。

在各访视时点，用皮肤黑素检测仪分别测量各测试区域的MI值，每个测试区测试三次，并记录；MI值越小，表示皮肤黑素含量越低，反之皮肤黑素含量越高。

(9)MMV和TEWL测试

将各组试验物与受试部位随机编号，决定试验物和受试部位的对照顺序，试验前，受试者需要统一用清水清洗双手前臂内侧，洗净后在受试者双手前臂内侧做好测量标记。本实验中左右手前臂各标记两个试验区域，每个区域涂抹一种受试物，区域间隔1cm，每处试验区域为5cm*5cm，试验样品量为0.2g。受试者在恒定环境中静坐30min后，使用Corneometer进行受试部位空白值的测量，每个区域依照一定顺序固定测量5个点，得出其平均值。然后由专人负责涂抹样品，并开始计时。按实验的设计分别于各时段测量MMV值的变化，将每次检测的平均值减去空白值即为该时段MMV值的变化值，再除去空白值即得出MMV值的增长率，计算公式如下：

水合增长率＝(MMV_t-MMV₀)/MMV₀*100％

对使用化妆品前后皮肤角质层的经表皮水分流失(TEWL)值进行测试，皮肤的TEWL值越低，说明皮肤的屏障功能越好，反之越差。

(10)皮肤皱纹的测定

首先，根据基本操作要求校正仪器。试验前受试者需要用统一的温和清洁剂清洗试验部位，并在受试部位划出3cm*3cm大小且位置对称的正方形实验区域，将各实验区域编号。随机划分出测试区域和空白对照。用硅氧烷液体制作硅氧烷膜片，得到被测者皮肤上测试区和空白对照区域皮肤皱纹的反相复制品。利用图像分析测定仪，采用一束特定波长的光线照到该膜片。后利用CCD摄像镜头收集膜片不同部位的光信号，通过光电及数字化处理可得到皮肤的三维图像，然后通过专用的软件进行分析，即可得到被测者皮肤上测试区和空白对照区域的皮肤粗糙度参数。参照德国工业标准(DeutscheIndustrie Normen,DIN)，皮肤粗糙度R：测量段中最高峰到最低谷之间的高度；最大粗糙度R_m：相邻的峰值和谷值之间的高度；平均粗糙度R：5个测量段皮肤粗糙度的平均值；平滑深度R：通过皮肤的表面轮廓作一中线，将轮廓分成两部分，使中线两侧的轮廓线与中线之间所包含的面积相等。平滑深度是峰值与中线之间的高度；

结果分析：根据被测者皮肤上测试区和空白对照区域的皮肤粗糙度、最大粗糙度、平均粗糙度、平滑深度和算术平均粗糙度的变化情况，评价抗衰老功效成分对皮肤老化的影响。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种胡萝卜衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：对微通道反应器进行加热；

S2：将胡萝卜汁通入加热后的微通道反应器，加热反应，得到粗产品；

S3：对所述粗产品进行过滤、透析、冻干，得到所述胡萝卜衍生物。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微通道反应器为不锈钢管、玻璃管、铝管、铜管或镍管，管道内径为0.25～4mm，管道长度为3～8m。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，加热温度为110～160℃。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，加热反应的温度为110～160℃，反应时间为5～60min。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，过滤采用的滤头孔径为0.22μm；透析的截留分子量为500～3500Da；冻干的温度为-50℃～-70℃，时间为1～3天。

6.一种权利要求1-5中任一项所述的制备方法制备得到胡萝卜衍生物。

7.一种护肤品，其特征在于，包含权利要求6所述的胡萝卜衍生物。

8.如权利要求7所述的护肤品，其特征在于，所述护肤品为防晒产品、美白产品、保湿产品、抗衰产品或舒缓产品。

9.如权利要求8所述的护肤品，其特征在于，

所述护肤品为防晒产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为0.05～5.0％；

所述护肤品为美白产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为0.1～4.0％；

所述护肤品为保湿产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为0.5～10.0％；

所述护肤品为抗衰产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为1.0～5.0％；

所述护肤品为舒缓产品时，所述胡萝卜衍生物的质量占比为0.05～3.0％。

10.如权利要求8或9所述的护肤品，其特征在于，

所述防晒产品为防晒霜、防晒啫喱、防晒喷雾或防晒棒；

所述美白产品为美白精华、美白面膜、美白乳液、美白身体乳、美白爽肤水或美白口服补充剂；

所述保湿产品为保湿乳液、保湿精华、保湿喷雾、保湿面膜、润肤油、保湿洁面产品或润唇膏；

所述抗衰产品为抗衰面霜、紧致面膜、抗衰精油或抗衰眼霜；

所述舒缓产品为舒缓面霜、舒缓面膜、舒缓喷雾、舒缓精华或舒缓眼霜。