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问题
OCL
体积27,2020
脂类和化妆品/脂类等cosmétiques
货号 54.
数量的页面(年代) 9
部分 创新
DOI https://doi.org/10.1051/ocl/2020051
bob电子体育竞技风暴 2020年10月22日

©a Petchsomritet al。, 2020年,EDP Sciences主办

许可创造性公共
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1介绍

西瓜(Citrullus lanatus.)是一种全球种植的水果,以其甜味、高含水量和低热值(Maotoet al。, 2019年).2018年,全球西瓜使用量为1.66亿吨(联合国粮食及农业组织粮农组织统计数据库,2020年).然而,虽然西瓜种子在小吃和面粉亚洲一些地区使用(胡,2005),而西瓜皮有时也被腌制(Gusmini和Wehner, 2004年)或用作煮熟的蔬菜(特里,2009年),这两种资源更经常被丢弃,产生大量被低估的种子和果皮废料。西瓜种子含油量在10-35%之间,因基因型不同而不同(Ziyada和Elhussien, 2008年Mahlaet al。,2018年).据报道,西瓜籽油是必需脂肪酸、类胡萝卜素、生育酚、硫胺素、类黄酮、核黄素和其他酚类物质的良好来源,这些物质的数量取决于西瓜品种和提取方法(Ouassoret al。, 2020年).亚油酸是西瓜籽油中含量最丰富的脂肪酸。此外,西瓜籽油的多种生物活性已被报道,包括:抗氧化、抗炎、心脏保护和抗菌活性(Eidangbeet al。, 2010年Madhavi.et al。, 2012年豪尔赫et al。, 2015年贝罗et al。, 2016年Thongthaet al。, 2017年).因此,西瓜籽油可能是一个很好的替代来源的植物源油消费和医药应用(Biswas 2017).西瓜rind代表另一种未充分的资源,其组分包括碳水化合物,纤维和蜡(AL-Sayed和艾哈迈德,2013莫莱斯et al。, 2017年).迄今为止,有限的信息是关于西瓜外皮的脂肪酸分布的有限信息。已经进行了各种努力,以利用食品中的西瓜外皮废物,例如低血糖饼干和蛋糕(AL-Sayed和艾哈迈德,2013Naknaenet al。, 2016年).然而,关于金娜丽品种西瓜的种子或果皮中用于药妆产品的脂质配方的信息很少。

皮肤是人体最大的器官。真皮是亲水的,而皮肤的外表面是疏水的,并提出了一个显著的障碍,影响透皮吸收的治疗药物。然而,考虑到皮肤的亲脂性,脂基给药系统提供了一种有效的方法来绕过这一限制。乳剂和纳米乳剂通常用于化妆品和制药应用,通过屏障传递亲水和亲脂活性化合物(奥托和普莱斯,2015年).乳剂提供比油性溶液更好的感官特性,不油腻,不染色和可清洗。此外,与油基溶液相比,乳剂的小粒径促进了活性成分的更高吸收(坂田et al。,2014年).多项研究表明,与常规外用制剂相比,纳米乳液具有更好的药物透皮渗透性(Elmataeeshyet al。,2018年et al。, 2019年).纳米乳液是由油,水和表面活性剂组成的各向同性,透明(半透明的)系统。它们通常在10到100nm范围内具有液滴直径(arora.et al。,2014年).纳米乳液增加了药物的溶解度,易于制备,并且比传统的外用制剂(如乳剂和软膏)具有较长的稳定性。纳米乳液的纳米级液滴大小提供了相对于传统外用制剂较大的表面积,并提高了药物的生物利用度。此外,与微乳液相比,纳米乳液中所需的表面活性剂更少(5-20% w/w),皮肤刺激的机会显著降低,生产成本降低(Maruno和da Rocha-Filho, 2009年里纳尔蒂et al。, 2017年).

本研究的目的是:(1)提取西瓜籽和西瓜皮的油脂;(2)测定其脂肪酸组成;(3)评价其抗氧化活性。采用室温溶剂萃取法保存活性成分。研究了外用提取油作为乳剂和纳米乳剂的配方;并对各配方的物理性能进行了评价。这项工作突出了西瓜籽油在药妆工业中的巨大潜力。这可能有双重好处,有助于增加西瓜工业副产品的价值,并减少西瓜消费产生的农业废弃物。

2材料和方法

2.1材料

西瓜种子和果皮被NICHA农场,泰国春武里提供。吐温20,吐温60,吐温80购自购P.C.药物中心有限公司(泰国曼谷)。跨度20和Span 80从CT化学(泰国曼谷)获得。标准脂肪酸酸甲酯(FAME),2,2'-二苯基-1-苦基苯肼(DPPH),低粘度羧甲基纤维素钠(SCMC),三氟化硼和α生育酚由Sigma-Aldrich(圣路易斯,MO被供给, 美国)。正己烷,甲醇和庚烷从Merck(达姆施塔特,德国)购买。所有其他化学品和试剂均为分析纯或色谱级的。

2.2提取西瓜籽和瓜皮

种子和外皮取自泰国春武里省的Kinnaree西瓜。整个种子和外皮在热烤箱中烘干(Memmert)®CTC256, Buchenbach,德国)在60°C,直到获得稳定的重量。种子和果皮都被磨成细粉,用干燥剂保持在4°C。以1 g: 2ml和1 g: 5ml的比例将种子或果皮粉浸泡在己烷中进行脂质提取。在室温下分别孵育2、6、12、24 h,然后用Whatman 1号滤纸过滤。然后使用SpeedVac浓缩器(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)将溶剂从滤液中去除。利用该方程计算出油收率;得率=提取油或蜡的重量/种子或果皮的干重量

2.3脂肪酸组成的测定

2.3.1脂肪酸甲酯(FAMEs)的制备

名号是用yurchenko.et al。(2016)有轻微的修改。西瓜籽油(100 μL)与800 μL 0.5 M甲醇NaOH混合,80℃加热7 min。冷却至室温后,在反应混合物中加入900 μl 20%甲醇三氟化硼,在80℃下再孵育2 min。将庚烷(400 μL)加入混合物中,在100℃孵育1分钟。在反应混合物中加入1500 μL饱和NaCl,分离出FAMEs,然后进行相分离,收集上相。名誉保存在−20°C直到使用。对果皮蜡的提取,采用类似FAME的提取方法;剥离蜡溶解在100 μl庚烷中,然后在800 μl 0.5 M甲醇NaOH中80°C加热7 min。

2.3.2气相色谱分析

采用FAME标准对种子油和果皮蜡中的脂肪酸组成进行定性和定量分析。本分析所用标准为辛酸(C8:0)、癸酸(C10:0)、月桂酸(C12:0)、肉豆蔻酸(C14:0)、棕榈酸(C16:0)、棕榈油酸(C16:1)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)、花生酸(C20:0)、亚麻酸(C18:3)、山梨酸(C22:0)、芥酸(C22:1)、和木质素酸(C24:0)。在定量分析方面,对6个浓度(1、10、20、40、60和100 mg/mL)的混合标准品进行分析,以构建每种脂肪酸的标准曲线。使用6890气相色谱仪(Agilent Technologies, Palo Alto, CA)连接HP-FFAP色谱柱(30 m × 0.25 mm i.d. × 0.25 μm)对FAMEs(标准品或提取样品)进行分析。在200°C的温度下,使用无喷痰注射将每个样品1微升注入仪器中。氦被用作载气。烤箱温度设定在150°C至220°C之间,温度以4°C/min的速度上升,然后在220°C恒定加热20分钟。用火焰离子化检测器检测洗脱物。所有数据均使用安捷伦ChemStation软件采集。

2.4西瓜籽油提取物的抗氧化活性

评估了潜在的抗氧化活性在体外通过测定2,2-二苯基-1-苦基肼自由基(DPPH)的猝灭效果(莫利纽克斯,2004).简而言之,将已知浓度的提取的籽油或果皮蜡在庚烷(50 μL)中与100 μL 0.2 mM DPPH在甲醇中混合,置于96孔板上。然后在室温黑暗中孵育30分钟。孵育后,使用VersaMax酶标仪(Molecular Devices, Sunnyvale, CA, USA)在517 nm处测量吸光度。用公式计算DPPH抑制率;%抑制 = (一个控制一个样本) / (一个控制)×One hundred.;式中,A为517 nm处的吸光度。以10、25、50、75和100 μg/mL α-生育酚溶液作为阳性对照。使用Microsoft Excel 2016 (Microsoft, Redmond, WA, USA),通过DPPH猝灭百分比与样品浓度的图表值测定半最大抑制浓度(IC50)值。所有实验都有三个重复。采用单因素方差分析(ANOVA)进行统计分析,并使用Minitab 18软件(Minitab Inc., State College, PA, USA)进行Tukey post检验。

2.5西瓜籽油提取物的制剂

采用双相体系制备了西瓜籽油提取物的乳液和纳米乳液的潜在剂型,如下所述。对液相的物理性质和稳定性进行了评价。

2.5.1乳液的制备

乳剂采用烧杯法配制,如表格1.最终得到的西瓜籽油萃取乳液的主要成分由西瓜籽油、表面活性剂(Tween 80和Span 80)、硬化剂(硬脂醇和单硬脂酸甘油酯)、保湿剂(丙二醇)、悬浮剂(SCMC)等水和药物辅料组成。

简单地说,乳液的制备方法如下:油相(见1选项卡。将表面活性剂和西瓜籽油提取物在水浴中加热到72°C,水相(见1选项卡。lower panel) heated in parallel to 75 °C. Then, both clear solutions were thoroughly mixed. The resulting emulsion formulations were kept in a tightly sealed glass container, at room temperature, until use. Following storage, emulsion formulations were evaluated for their pH, stability and their morphology assessed by microscopy.

表格1

西瓜籽油提取乳状液的组成。

2.5.2纳米乳液的制备

使用超声波用Vibra Cell VCX 750 Sonicator(Sonics Material Inc.,USA)使用超声释放西瓜种子油提取物纳米乳液。简而言之,在烧杯中取西瓜种子油提取物,表面活性剂和水,在连续搅拌下混合30分钟。吐温20,吐温60,吐温80,跨度20和跨度80用作表面活性剂。表面活性剂浓度比的油浓度为1:10,1:15和1:20,最终体积为20mL。将混合物在冰浴中以40%的幅度超声处理5分钟,导致纳米乳液形成。

正确制备的待进一步研究的纳米乳液配方是透明透明的。混浊或乳白色溶液被排除在本研究之外。对纳米乳液进行分析,以确定pH值、液滴大小和稳定性。

2.6评价公式

2.6.1乳液和纳米乳液pH值的测定

Emulsion and nanoemulsion pH were measured in triplicate, at 25 °C, using a pH meter (Mettler Toledo MP 220, Greifensee, Switzerland).

2.6.2乳状液结构的微观分析

用Ponceau 4R水溶液对乳剂进行染色,并用光学显微镜分析其形态(Axio Lab)。A1,卡尔蔡司,德国)连接到一个EOS 80D相机(佳能,日本)。所有图像都是使用蔡司Axiovision LE软件(德国卡尔蔡司)拍摄的。

2.6.3纳米乳液滴大小的测定

使用Zetasizer纳米ZS粒子和分子尺寸分析仪(Malvern Instrument Ltd., Worcestershire, UK),通过动态光散射测定纳米乳液液滴大小。纳米乳液用蒸馏水在微离心管(1.5 ml)中稀释1 / 200 (Eppendorf, NY, USA)。对制备的样品进行分析,以确定液滴大小、多分散性指数(PDI)和ζ电位。对每个样品进行三倍稀释分析。

2.6.4乳状液稳定性评价

配制好的乳化液,置于透明玻璃瓶中,密封橡胶盖,用于稳定性测试。本研究评估了乳剂和纳米乳剂在两种不同条件下的稳定性:(1)在25°C下储存7天,重复常规储存;(2)六次加热-冷却循环,以评估极端温度变化的影响。加热-冷却循环包括将样品储存在热风烘箱(Memmert®CTC256, Buchenbach,德国)在40°C下放置48小时,然后在冰箱(松下®n - bu303 SSTH,大阪,日本)在4°C 48小时。在稳定性研究前后评估物理化学特性(液滴大小、PDI和pH) (n= 3)。采用配对t检验(Minitab Inc., State College, PA, USA)进行统计分析。乳化液和纳米乳化液以浑浊、乳化、裂解和相分离的形式表现出不稳定性,被排除在研究之外。所有的制剂都是肉眼观察到任何浊度或相分离。乳化液的乳化也被测量,乳化被定义为分散相在浮力的影响下的迁移,即。相分离。乳化指数(% CI)计算如下:% CI = CC / CT×100;其中CC是乳膏层/上相的总高度,CT是总体积高度。

3.结果与讨论

3.1西瓜籽油、瓜皮蜡的提取

以金纳利(Kinnaree)鲜西瓜为原料,对其籽油和果皮蜡(无花果。11 e).To extract oil from watermelon seeds, the seeds were first dried at 60 °C to remove water, prior to extraction. The dried seeds measured approximately 5 mm, and were composed of outer seed peels and kernels. Whole dried seeds were ground to increase surface area to optimize the extraction process (无花果。1 b1 c).油提取后,得到一种淡黄色无味的油(图。1D).为了从西瓜外皮中提取脂质,首先在60℃和地面干燥剥离(无花果。1 f1克).溶剂萃取和蒸发后,得到墨绿色软固体蜡(图1H.).正己烷萃取后,籽油和果皮蜡的得率分别为表2..提取时间为2 ~ 24 h,提取时间越长,籽油和果皮蜡的得率越高。提取时间为24 h,脂肪酸得率最高,并作为提取过程的标准。提取是在室温下进行的,以保存活性化合物和防止氧化。由于我们不愿意使用更高的温度,在我们的研究中,西瓜籽油的产量低于以前发表的报告(Ziyada和Elhussien, 2008年Mahlaet al。,2018年).

缩略图 图。1

(A) Kinnaree西瓜籽的图像原位半切的果实内;(B)干种子;(C)地面种子;(D)从种子中提取的油;(E)金纳利西瓜外皮;(F)干皮;(G)磨皮和(H)剥皮蜡。

表2.

提取的籽油和果皮蜡的提取率(%得率)(g/100 g干果皮和果皮)。

3.2西瓜籽油和瓜皮蜡中脂肪酸的组成

通过气相色谱分离脂肪酸和使用火焰电离检测器(FID)鉴定和定量的气流内的分析物分离。在种子油中发现的14个常见脂肪酸的甲酯被用作分析标准。食物的洗脱顺序如下:辣椒酸(C8:0),癸酸(C10:0),月桂酸(C12:0),肉豆蔻酸(C14:0),棕榈酸(C16:0),棕榈酰酸(C16:1),硬脂酸(C18:0),油酸(C18:1),亚油酸(C18:2),花生酸(C20:0),亚苯二甲酸(C18:3),山次酸(C22:0),煤酸(C22:1),分别分别为木质酸(C24:0)(图2一个).种子油含有14-20个碳原子中的8个脂肪酸。其中四种是饱和脂肪酸;肉豆蔻酸,棕榈酸,硬脂酸和花生酸。将两种脂肪酸分类为单 - 不饱和脂肪酸;棕榈酰酸和油酸。另外两种脂肪酸是聚不饱和脂肪酸;亚油酸和亚麻酸(图2 b).西瓜皮蜡含有较少的脂肪酸,有14-20个碳原子。这些是肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和花生酸(图2 c)。

基于每个脂肪酸的浓度成比例的总脂肪酸(%)从色谱峰下的面积估计,籽油中发现的最丰富的脂肪酸亚油酸,占总脂肪酸的1.87%±60.10,其次是油酸(17.57±0.74%)和棕榈酸(12.08±3.62%),分别为(图3.).我们的结果,使用来自Kinnaree品种的己烷萃取种子油的萃取得到了来自先前文献的数据,从使用不同的提取方法评估来自其他三种主要脂肪酸的相对量。对于比较,先前据报道,分别为45.1-76.2%,0.33-33.66%和4.30-16.2%的范围内的亚油酸,油酸和棕榈酸,分别为4.30-16.2%(Biswas 2017).

Our analysis of watermelon peel wax indicated that the top three most abundant fatty acids were arachidic acids (40.96 ± 2.27%), palmitic acid (28.42 ± 3.30%) and linoleic acid (15.86 ± 0.77%) as shown in图3.正己烷萃取的果皮中含有高比例的花生酸(一种饱和长链脂肪酸),这并不奇怪,因为这种蜡状萃取物具有很高的粘性和半固态。然而,之前的一项研究表明,在巴西种植的西瓜中,脂肪酸含量最高的是棕榈酸;而仅观察到少量花生酸(莫莱斯et al。, 2017年).不同品种的西瓜,其果皮上的脂肪酸含量比种子上的差异更大,这似乎是合理的。

缩略图 图2

(A)标准fame色谱图;(B)西瓜籽提取物和(C)西瓜皮提取物。

缩略图 图3.

西瓜籽中脂肪酸的百分比()和皮肤()(占总脂肪酸的百分比)。

3.3西瓜种子油和剥蜡的抗氧化活性

与阳性对照(α-生育酚)相比,籽油和果皮蜡的抗氧化活性主要通过清除DPPH自由基的能力来确定。籽油提取物对DPPH自由基的猝灭能力高于果皮蜡,α-生育酚当量为0.894 mg /g干籽,而果皮为0.036 mg /g干果皮。以IC50值计算抗氧化活性。这也表明籽油提取物比果皮蜡具有更强的抗氧化活性。然而,活性从未超过阳性对照(α-生育酚)(选项卡。3).由于种子油具有较高的抗氧化活性,因此被选择为护肤品配方,以乳剂和纳米乳剂的形式。

表3

通过DPPH自由基清除测定IC50值(平均值±SD)。不同的字母表示样本之间存在显著差异(ANOVA)P< 0.05)。

3.4乳化液性质及贮存潜力分析

西瓜籽油提取物乳剂用丽春红4R,水溶性染料和通过光学显微镜分析染色。乳液中所含的微米尺寸范围大的球状液滴(图4.).这证实了西瓜籽油提取物乳剂是水包油乳剂,因为在油滴外面染色的是水色溶液。乳液稳定性测试以下两个条件:1)7天存储在室温(25°C),和2)后6加热和冷却循环(样本加热热风烤箱在40°C 48 h后冷却段在4°C冰箱48 h)。测试了6种不同的乳剂配方,其中含有不同数量的硬化剂和悬浮剂(1选项卡。).在指定的实验条件下储存后,评估每个配方的pH值(4选项卡。).所有存储的样品的pH值比新制备的样品的低。The decreasing pH values after 7 days of storage may be a result of free fatty acids that occurred after the hydrolysis of watermelon seed oil extract.

不同的配方显示不同的物理性能取决于配方中添加的硬化剂的数量。硬脂醇和单硬脂酸甘油酯(硬化剂)浓度增加,质地更硬;而SCMC浓度越高,粘度越高。在没有SCMC的情况下,配制配方的尝试并没有得到稳定的乳液。通过重力分离,乳化液分成上层光学不透明的富液滴层(乳状层)和下层透明层,因此认为这种配方是不合适的。乳化液层以乳化液总体积的百分比来量化,加入SCMC可以减少乳化液层。较高的SCMC浓度增加了水相的粘度,并通过抑制液滴聚集改善了乳液的稳定性,这与之前的一项研究(et al。, 2016年).含SCMC比例高的配方F4和F6在室温下储存7天后均保持稳定,并进行加热-冷却循环(图5.).这些数据表明,用西瓜籽油提取物配制的乳液具有足够的稳定性,可用于药妆品。进一步优化pH值和辅料,如调整剂和防腐剂,将需要优化用于皮肤产品(蒂瓦里,2007年).

缩略图 图4.

乳化液液滴的形态朱红色4 r通过光学显微镜进行成像。秤条表示20μm。

表4.

西瓜籽油乳状液贮存后的特性。

缩略图 图5.

Stable emulsion after the 7 days or 6 cycles test.

3.5分析纳米乳液性能和储存潜力

西瓜籽油提取纳米乳液由籽油、表面活性剂和水的混合物组成。实验结果表明,油与吐温80的最佳配比为1:20。这就得到了透明和透明的溶液,而其他表面活性剂则得到了浑浊和乳白色的溶液,不适合我们的目的(图6.).最佳配方的pH值、液滴大小和ζ电位为表5..在这两种条件下进行稳定性试验后,纳米乳外观呈透明,目测无变化。此外,液滴大小保持不变,小于20 nm, zeta电位没有明显变化。这些数据表明了纳米乳液配方的整体稳定性,并表明其作为化妆品的潜在用途。然而,纳米乳液的pH值在两种储存条件下均有所下降(P< 0.05),如乳剂配方中观察到的变化。考虑到作为药妆品,配方需要调整和稳定在5.5-6的pH值,以适合皮肤。在最终配方中,除了添加pH调节剂外,还可以添加医药添加剂、着色剂、调味剂、防腐剂(蒂瓦里,2007年).

缩略图 图6.

探头超声后所有配方的外观。

表5.

最佳配方的pH值、液滴大小和ζ电位。

4结论

这项研究表明,西瓜(Kinnaree酒店栽培品种)种子和果皮中含有丰富的各种脂肪酸,其适合用于药妆制剂中使用。这两个西瓜产业的副产品含有的必需脂肪酸不同的配置文件。我们的对比研究表明,籽油拥有比果皮蜡更强的抗氧化活性。因此,种子油应该比剥离蜡作为药妆品的添加剂,以减少和防止细胞损伤,皮肤的主要原因老化更有效。两种形式的药妆产品,乳液和纳米乳液,均成功地从西瓜籽油提取物配制。稳定的乳液已成功配制有任一硬脂醇或单硬脂酸甘油酯和1%SCMC。此外,纳米乳剂稳定使用西瓜籽油和吐温80以1:20的比例,导致透明和澄清溶液显影。我们的数据表明潜在的使用西瓜籽油作为药妆产品的一个组成部分。这些研究结果将是从西瓜子附加值的产品,这被认为是广泛使用的农业和食品垃圾的未来发展是有利的。

的利益冲突

作者宣称没有任何利益冲突。

致谢

感谢教育部高等教育委员会办公室化学创新卓越中心的资助。Mark I. McDermott由Robert a . Welch基金会(BE0017)和美国国立卫生研究院(GM131804)资助,两者均授予Vytas a . Bankaitis。本研究使用的西瓜由泰国春武里Nicha农场提供。

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引用本文如下: Petchsomrit A, McDermott MI, Chanroj S, Choksawangkarn W. 2020。西瓜籽和瓜皮:脂肪酸组成和药妆潜力。OCL27:54。

所有的表

表格1

西瓜籽油提取乳状液的组成。

表2.

提取的籽油和果皮蜡的提取率(%得率)(g/100 g干果皮和果皮)。

表3

通过DPPH自由基清除测定IC50值(平均值±SD)。不同的字母表示样本之间存在显著差异(ANOVA)P< 0.05)。

表4.

西瓜籽油乳状液贮存后的特性。

表5.

最佳配方的pH值、液滴大小和ζ电位。

所有的数据

缩略图 图。1

(A) Kinnaree西瓜籽的图像原位半切的果实内;(B)干种子;(C)地面种子;(D)从种子中提取的油;(E)金纳利西瓜外皮;(F)干皮;(G)磨皮和(H)剥皮蜡。

在文本中
缩略图 图2

(A)标准fame色谱图;(B)西瓜籽提取物和(C)西瓜皮提取物。

在文本中
缩略图 图3.

西瓜籽中脂肪酸的百分比()和皮肤()(占总脂肪酸的百分比)。

在文本中
缩略图 图4.

乳化液液滴的形态朱红色4 r通过光学显微镜进行成像。秤条表示20μm。

在文本中
缩略图 图5.

Stable emulsion after the 7 days or 6 cycles test.

在文本中
缩略图 图6.

探头超声后所有配方的外观。

在文本中

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