尕海鹽湖純天然活性黑泥面膜的制備工藝與評價

喬麗娟，李建華，李永臻，邢江娃，沈國平，陳再昶，朱德銳

(青海大學 醫學院 基礎醫學研究中心，青海 西寧 810001)

面膜是美容化妝品中常用的強化性功效產品，具有清潔、護理和營養皮膚的功能[1]。市場面膜產品種類繁多，但部分面膜的功效成分涉及化學添加，具有潛在的皮膚損傷風險，如鄰苯二甲酸鹽、對羥基苯甲酸酯和苯酚等以及重金屬離子(Pb、Hg和As等)[2]。當前，美容制品倡導以天然活性功能物質為主，泥療美容已成為當今時尚，“礦物粘土”美容風靡世界，如法國貴族面膜采用夢幻湖的天然黑泥制成，其功效遠勝于傳統的面膜；又如西班牙Aneis護膚品，以機械化礦物泥為主要成分。趙連強等以湖北鐘祥累托石為基料，研制累托石美容保健泥面膜、泥療康復用藥物泥餅和泥浴保健用泥漿[3]；王希英等以黑龍江五大連池礦泥為基料，研制特色的礦泥營養乳液[4]；師曉霞利用運城鹽池黑泥，制備含有黑泥10%～35%的面膜，具有明顯的護膚和保健功效[5]。

鹽湖黑泥、深海藻泥、火山灰泥和冰川淤泥等均屬生態性礦物泥，具有促進皮膚新陳代謝和延緩皮膚衰老的功效[6-7]。青藏高原湖泊常沉積活性黑泥，其礦物微量元素(34種)含量高，具有潛在的應用價值[8]。本研究以尕海黑泥為基料，輔以抗氧化、美白和保濕等天然功效成分，制備純天然黑泥面膜，并進行酪氨酸酶抑制率、保濕率和抗氧化等性能評估，為后續產品的推廣和安全應用，提供一定的技術參考。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

海藻酸丙二醇酯、聚乙烯醇、熊果苷、白藜蘆醇、生育酚均為分析純；櫻桃粉、珍珠粉、綠茶粉、乳化硅油、高嶺土(1 200目)、黃原膠、海藻糖、澳洲堅果油、甘油(≥99.5%)、十八醇(≥99%)、尼泊金甲酯(≥99%)和乙基己基甘油(≥99%)均為化妝品級；四氫嘧啶HPLC級；T-AOC總抗氧化能力測試盒；L-酪氨酸(純度≥99%)與酪氨酸酶粉末(酶活力1380 U)購自北京Solarbio公司；實驗級豚鼠,購自陜西科奧公司(動物批準號SCXK(陜)2017-003)。

DHP-9162型電熱鼓風干燥箱；A-11 basic bnalytical mil粉碎機；ALP/CL-40M高壓蒸汽滅菌鍋；JB/T-5374-1991分析天平；2004-501型超級恒溫水浴箱；Mili-Q Integral純水儀；IKA-T18型高速勻質機；VD-850型無菌操作臺；SP-754型V1000紫外可見分光光度計;SK-IV型精密pH計。

1.2 實驗方法

1.2.1 鹽湖黑泥干粉制備 2018年7月中旬，采集柴達木地區尕海的黑泥樣本，采集深度為50 cm，檢測水體溫度為21.2～22.6 ℃，氧含量為1.54～1.58 mg/L，采集樣品立即運回實驗室，4 ℃暗處保存。

1.2.1.1 黑泥過濾 泥漿水過篩(800目),去除泥沙等無用成份。

1.2.1.2 去鹽 燒杯中加入250 mL的泥漿水、去離子水200 mL，進行充分攪拌(室溫)，待黑泥充分沉淀后，除去上清液，連續1～2次。

1.2.1.3 干燥 采用電熱鼓風干燥箱將黑泥干燥至水分為35%。

1.2.1.4 粉碎及研磨 將干燥過的黑泥粉碎研磨至5 μm左右。

1.2.1.5 滅菌 采用紫外滅菌，達到化妝品衛生規范要求。

1.2.2 面膜制備

1.2.2.1 A相的制備 稱取適量的去離子水、聚乙烯醇、甘油和海藻酸丙二醇酯，置于90 ℃超級恒溫水浴箱中攪拌至溶解。

1.2.2.2 B相的制備 稱取適量的澳洲堅果油、十八醇、生育酚和乳化硅油，置于90 ℃超級恒溫水浴箱中攪拌至溶解。

1.2.2.3 面膜制備 將B相沿玻璃棒緩慢加入A相，并沿著同一方向不斷攪拌至完全混勻，加入D相和E相成分，置于高速勻質機乳化，轉速5 000 r/min，時間20 min。

1.2.3 工藝優化 選擇對乳化體系穩定性影響較大的十八醇、海藻酸丙二醇酯、甘油和聚乙烯醇4種成分，同時選擇制備工藝乳化溫度、乳化時間、攪拌速率和投料方式4個條件因素，分別進行4因素3水平正交實驗，對成膜劑與乳化劑的配比和制備工藝條件進行優化，并對優選后的配方進行黏度(細膩或柔潤)、延展性(良好)、均勻性(成膜均勻)和穩定性考察(耐寒、耐熱穩定、無顆粒析出)，評估值各25分，以確定最佳乳化組及工藝組，SPSS-18軟件進行方差統計分析。

1.3 面膜性能評價

1.3.1 面膜功能性評價

1.3.1.1 保濕性能測定[9]采用載玻片和醫用透氣膠帶，類仿角質層和表皮，制成2 cm×3 cm的模擬裝置，涂抹0.5 g的黑泥面膜，放入25 ℃的電熱鼓風干燥箱中，精密稱量模擬裝置樣品放置前質量M1和放置后質量M2(間隔5 min/次，共4次)，計算保濕率(M2/M1×100%)。

1.3.1.2 總抗氧化能力(T-AOC)的測定 采用ABTS法[10]，按照試劑盒說明書于波長405 nm處分別測定各反應液的吸光度值，按標準曲線所得公式T-AOC(mM)=-1.12x+1.13(式中x為樣液的吸光度值)，計算各待測樣品的總抗氧化能力。

1.3.1.3 美白性能 采用酪氨酸酶抑制活性檢測進行[11]，檢測吸光度A475值，并計算面膜液的酪氨酸酶抑制率(I)。

I% =[1-(B1-B2)/(A1-A2)]× 100%

式中A1——空白樣板有酶體系吸光度；

A2——空白樣板無酶體系吸光度;

B1——樣品組有酶體系吸光度;

B2——樣品組無酶體系吸光度。

1.3.2 面膜毒性和刺激性實驗 皮膚毒性實驗和刺激性實驗[12]。準備20只豚鼠，將豚鼠背部兩側脫毛處理后(面積4 cm×5 cm)，采用同體自身左右對比法，將脫毛皮膚劃破(以滲血為度)、消毒，左右兩側皮膚的破損程度應一致，左側涂受試面膜，右側涂賦形劑作為空白對照組，15 min后用溫水清洗，分別于1，24，48，72，96 h后觀察涂抹皮膚變化(評價標準及評分：無反應0、輕度1、中度2和重度3；評價指標：紅斑、充血、水腫、出血、糜爛以及潰瘍)。

1.3.3 面膜產品性能評價 采取試用人群進行調查表評價[12]。選取皮膚健康的試用志愿者40人，男女比例50%，年齡22～25歲。將適量樣品均勻涂抹于手背，15 min后溫水清洗，分別于1,12,24 h后觀察涂抹部位的皮膚變化。評價指標包括產品溫和性能、去除多余油脂和死皮細胞能力、洗后的控油性能、用后膚感以及綜合評價等，采用5分值評價：較差1、差2、一般3、好4和很好5，最終結果均值統計分析。感官及理化指標參考依據是《中華人民共和國輕工行業標準QB/T 2872—2017》。黑泥面膜樣品的衛生指標檢測委托上海英格爾檢測服務公司完成。

2 結果與討論

2.1 面膜成膜劑與乳化劑配比的正交實驗

乳化凝膠劑的配比和配伍是化妝品制備的關鍵因素，選擇適宜的乳化劑不僅有利于形成細小的顆粒，提高乳化體的穩定性，而且可以控制乳化體的類型(即O/W型或W/O型)[13]。本研究，選取無油膩感，易涂展，質地透明，無刺激的聚乙烯醇凝膠基質材料，并輔以乳化性、增稠性和穩定性優良的新型乳化穩定劑海藻酸丙二醇酯(PGA)和香型增稠乳劑十八醇。因素與水平見表1，結果見表2。

表1 L9(34)成膜劑與乳化劑配比正交實驗因素水平表Table 1 The orthogonal factor level table of various L9(34) film forming agents and emulsifier

表2 成膜劑與乳化劑配比正交實驗結果Table 2 Orthogonal test result for optimizing the ratio of film forming agent and emulsifier

由表2可知，最佳配比組合為A3B1C3D3，即十八醇3%，海藻酸丙二醇酯0.4%，聚乙烯醇0.8%和甘油10%?；谂浔冉M合，制備面膜的黏度、延展性、均勻性和穩定性均為最佳。制備的基礎面膜香氣純正、無刺激性，具有良好的觸感，柔軟性和舒適性良好。此外，甘油成分可明顯改善基膜的脆性和硬度，易于涂抹鋪展，軟硬度及韌性良好[14]。

2.2 制備工藝條件優化

因素與水平見表3，結果見表4。

表3 L9(34)制備工藝條件正交實驗因素水平表Table 3 The orthogonal factor level table of the conditions of L9(34) preparation process

表4 制備工藝的正交實驗結果Table 4 Orthogonal test results of mask preparation process

由表4可知，面膜的最佳工藝條件組合為A3B2C3D2，即加料方式為油水分相法，攪拌速率為5 000 r/min，乳化溫度為90 ℃以及乳化時間為20 min。

2.3 配方方案

經正交實驗優化最佳乳化凝膠配比和制備條件，以及對產品的功效和性能進行檢測和評價，確定最佳配方，見表5，以此配方制備出的面膜各項性能穩定，美白、保濕與抗氧化等效果最佳。

表5 鹽湖黑泥面膜配方Table 5 The formulation of the black mud mask

2.4 面膜保濕性、美白與總抗氧化能力測定

按表5制備黑泥面膜，分別進行保濕性、美白性能和抗氧化能力檢測。通過添加純天然保濕成分四氫嘧啶0.2%、海藻糖2.9%、澳洲堅果4.1%和甘油10%。保濕性檢測結果顯示：在25 ℃時4個時間段5,10,15,20 min的保濕率分別為99.8%,99.4%,98.8%,98.6%，平均保濕率達99.2%，保濕性能良好。保濕劑是日常皮膚護理產品中的一個重要組分，可保持角質層的水分，維持皮膚彈性[15]。海藻糖、四氫嘧啶和閉塞劑澳洲堅果油均是純天然多功能的保濕劑，具有極強的保濕作用和其他生理功效性。海藻糖對熱或酸非常穩定，活性不受溫度或pH的影響，并與其他活性成分配伍性能好，如綠茶中的抗氧化劑茶多酚[16]。四氫嘧啶是嗜鹽或耐鹽菌胞內合成的一類能夠抵抗外界高鹽脅迫的相容溶質，其保濕性能優于甘油三酯，保護肌膚免受紫外線照射，阻止皮膚皺紋的形成[17]。

酪氨酸酶活性抑制率的測試結果顯示：珍珠粉1.5%+熊果苷1.8%組對酪氨酸酶的抑制率為78.6%，均高于珍珠粉1.5%組和熊果苷1.8%組的抑制率，表明面膜的美白效果良好，尤其是兩種美白劑復配時，效果更佳。美白劑是化妝品配方中的重要功效成分之一，通過作用于皮膚黑色素合成代謝途徑的某個環節，抑制或減少黑色素積聚[18]。目前，熊果苷是臨床應用最為廣泛的純天然、安全有效的美白劑，能有效抑制酪氨酸酶活性，且與珍珠粉等美白劑復配使用，效果更佳[16]。

本研究中，添加天然化合物3.5%白藜蘆醇、2.9%櫻桃粉(含維生素C)和4.5%綠茶粉(含茶多酚成分)，綜合測得總抗氧化能力為79.9%，表明添加了純天然抗氧化成分使面膜的抗氧化能力更強，可有效對抗破壞蛋白質和導致皮膚衰老的自由基。抗氧化劑的主要作用機制是消除皮膚細胞內源性代謝或外源性侵襲產生活性氧(ROS)或自由基，防止皮膚衰老[19]。白藜蘆醇是一種純天然活性的多酚化合物，已被證明具有顯著的抗腫瘤、抗氧化應激、抗炎以及保護神經與心血管系統的作用等[20]。因其具有強抗氧化性能，能幫助肌膚抵御紫外線侵害，減少黑斑或雀斑產生，靶向增強美白的功效，已被廣泛應用于各類化妝品。

2.5 面膜的理化指標及穩定性檢測

按照最優配方制備的黑泥面膜，感官及理化指標測試顯示：鹽湖黑泥面膜外觀黑色、色澤亮、氣味淡雅。皮膚涂抹實驗顯示分布均勻、無顆粒感、細膩柔滑和稠度適宜。測得樣品的pH介于6.5～7.0，均呈弱酸性。面膜經3 000 r/min離心30 min后，未出現油水分層現象；在高溫40 ℃和低溫-10 ℃條件下均未出現分層、析出顆粒或其他不均一的現象；在自然光照條件下連續放置一周后未出現變色、變味或其他異常現象。

2.6 面膜的安全性與刺激性評價

面膜的安全性與刺激性實驗結果顯示：涂受試面膜的20只豚鼠分別于1,24,48,72,96 h后試樣涂抹部位的皮膚無任何反應，總評分為0分，表明面膜溫和不刺激，安全性良好。此外，面膜的溫和性、去除多余油脂和死皮能力、洗后的控油性能及用后膚感均值分別為4.8,4.6,4.9,4.8分。最終評價結果得分均在4.6分以上，表明大部分受試者在敷用面膜后，感覺溫和，用后皮膚舒適、清爽和水潤性良好。

2.7 衛生指標校驗

黑泥面膜樣品的衛生指標檢測由上海英格爾檢測技術服務有限公司完成，檢測結果見表6。

由表6可知，微生物總數(如細菌、霉菌和酵母菌)、代表性細菌(如糞大腸菌群、金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌)、重金屬濃度(如砷、鉛和汞)均低于國家化妝品規定標準和檢測限值，符合輕工行業標準QB/T 2872—2017，可用于后續的應用生產。

表6 鹽湖黑泥面膜衛生指標要求及檢驗方法Table 6 Evaluation results of the black mud mask based on national health index requirements and test methods

3 結論

以純天然、富含礦物微量元素及氨基酸的鹽湖黑泥為基料，輔以多種純天然的保濕、美白、抗氧化等功效成分，合理配比乳化體系并優選最佳制備工藝條件，以此制備出具有多效的功能性黑泥面膜。該面膜均勻凝膠狀，質體細膩，易涂抹，無明顯顆粒感，清淡香味，具有良好的耐熱、耐寒性能，溫和不刺激，安全性良好，具有保濕、補水、護膚、抗氧化和美白等綜合功效。

(1)鹽湖黑泥面膜具有良好的保濕性能，25 ℃時20 min內的平均保濕率為99.2%。

(2)酪氨酸酶活性抑制率為78.6%，減少黑色素生成，美白養顏的功效明顯。

(3) 面膜的總抗氧化能力為79.9%，純天然抗氧化成分可有效抵抗自由基，緩解皮膚衰老。

(4)黑泥面膜樣品的衛生指標均符合《輕工行業面膜標準QB/T 2872—2017》，可安全應用和推廣。