《ACS Sustain. Chem. Eng.》：用于化妆品领域的新型生物基多功能润肤剂

生物基科研前瞻 · 公众号 · · 2023-11-27 09:46

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化妆品配方是由多种成分组成的复杂系统，每一种成分都具有特定的功能。例如，抗氧化剂可以保护配方免受氧化，防腐剂可以防止微生物生长。紫外线过滤剂在暴露在阳光下时保护消费者的皮肤。润肤剂对于皮肤的保护、调理、软化和平滑效果至关重要。然而，这一长串的成分清单可能会让消费者感到震惊。此外，这些成分通常是石油基的，有时被怀疑是潜在的内分泌干扰物或对环境产生不利影响。化妆品行业正在寻找具有竞争力的多功能成分，一方面是为了减少成分清单，另一方面是为了提出更多的天然成分。

阿魏酸在一些农业副产品中以不可忽视的数量存在，并已被证明具有抗菌和抗氧化特性。一些研究表明，阿魏酸衍生物既可以表现出上述活性，也可以表现出紫外线过滤特性。此外，对阿魏酸衍生物进行的内分泌干扰试验已被证明是阴性的。所有这些优点使阿魏酸成为设计多功能成分的完美原始物。

最近 Université Le Havre Normandie的Ecaterina Gore和URD Agro-Biotechnologies Industrielles (ABI)的Amandine L. Flourat等 通过化学酶促反应步骤（80%至93%的分离产率），使用各种天然脂肪醇使阿魏酸功能化。并且，进一步通过理化性能测试和铺展测试评估了化合物的润肤性能，以及利用两个绿色指标用于评估这些新型润肤剂的合成对环境的影响。

相关内容以题为“Novel Biobased Multifunctional Emollients for Cosmetic Applications: Toward the Ingredient-List Reduction”发表在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上。

/ 新型生物基润肤剂的合成与可持续性评估 /

新型生物基润滑剂的合成是基于化学酶法途径，从可再生的阿魏酸和天然醇获得单酚。首先，阿魏酸通过Fisher酯化反应酯化成阿魏酸乙酯(EtFe)，然后通过酯与芳香环之间双键的还原反应得到去氢阿魏酸乙酯(EtHFe)。这两个步骤可以提高阿魏酸对脂肪酶介导的酯交换反应的反应性，并将阿魏酸(其熔点约为170℃)的熔融温度分别降低至56和45°C(EtFe和EtHFe)。由于EtFe和EtHFe为液体，在不添加任何有机溶剂的情况下，在75℃下进行酶促酯交换反应。接着EtHFe或EtFe与相应的脂肪醇(ROHs)催化酯交换生成不同的单酚。单体酚的命名如下：第一个G、C、F或Ol代表相应的脂肪醇(分别为香叶醇、香茅醇、金合欢醇、油醇)，如果脂肪醇饱和(氢化)，则最终为H，MF代表阿魏酸单酯，HF代表阿魏酸氢化(如果相关)。例如，HGMF-HF是氢化阿魏酸香叶醇单酯(EtHFe)。

为了评估新型生物基润肤剂对环境的影响，作者通过Ecoscale和MI（质量强度）进行了评估，结果发现这些润肤剂对环境的影响非常小，合成路线的可持续性可以被认为是非常好到优秀的。新型润肤剂的合成遵循了几种绿色化学原理，在设计合成时还考虑了其他四项原则：原则 4（设计良性化学品）、原则 7（使用可再生原料）、原则 8（还原衍生物）和原则 9（催化）。

图1 阿魏酸基单酚的化学酶合成

表1 每个反应的 Ecoscale 和 MI（质量强度）值

/ 新型润肤剂的紫外线过滤结果 /

作者分别测定所有单酚和两种商用紫外线过滤剂(阿佛苯宗和辛硫磷)在(λ=300nm,P=8.32W/m2)照射1h前后的吸光度。作为参照，对EtFe、EtHFe和阿魏酸采用相同的方法。共轭单酚在327nm左右有最大吸光度，相对吸光度在0.20~0.27之间。辐照1h后，它们的最大吸光度下降了8%~27%。而EtFe具有相同的最大波长，但其具有更低的吸光度(0.14)，光照1h后吸光度降低了94%。EtFe的吸收量小于共轭单酚，完全不稳定，与相应的单酚不同。

图2给出了一个有代表性的例子，共轭单酚(FMF)在很宽的波长范围内都有吸收，覆盖了UVA和UVB的一部分。虽然低于合成参比物(其最大吸光度分别为0.46和0.31)，但其吸光度保持良好(0.25)，而其非共轭类似物(FMF-HF)在UVB范围内的吸光度较小。阿魏酸有两个几乎与FMF和FMF-HF对应的最大吸光度，但在光照1h后几乎完全降解。与起始原料(EtFe、EtHFe、阿魏酸)的比较表明，修饰可以获得更稳定和更有效的抗紫外线化合物。总体而言，与参考文献相比，发现所有单酚在照射1h后都具有良好的稳定性。

图2 FMF（红色）、FMF-HF（紫色）、阿魏酸（黄色）、辛硫磷（灰色）和阿伏苯宗（黑色）照射1小时前（平曲线），后（虚线）的吸光度光谱。

/ 新型润肤剂的抗自由基活性结果 /

DPPH检测用于评估新化合物的抗自由基特性。BHT(一种用于化妆品配方的商业合成抗氧化剂)和α-生育酚(αT)被用作基准。EtFe、EtHFe和阿魏酸也按照相同的方案进行评估。作为总体趋势，与观察到的紫外吸光度不同，非共轭单酚的抗自由基活性在统计学上高于其共轭单酚。所有非共轭单酚的抗自由基活性都明显高于两种基准(较低的EC50)，而一些共轭单酚表现出与αT(GMF、FMF、HGMF、和OlMF)无显著差异的的抗自由基活性(p值>0.134)。所有单酚的抗自由基活性比EtFE、EtHFe和阿魏酸低3~17倍。所有测试的单酚都具有良好至极好的抗自由基活性(EC50<15nmol)，与起始材料相比，它们已得到增强，可以作为合成抗氧化剂(如BHT)的生物基替代品。

图3 共轭单酚类化合物的EC50(平纹区)及其非共轭类似物的EC50(阴影区)，与2个参考文献(灰色区)进行比较。

/ 新型润肤剂的物理化学表征结果 /

作者评估新型润肤剂的密度、表面张力、粘度和延展性，并与两种参考润肤剂进行比较：季戊四醇四乙基己酸酯(DUBPTO)和蓖麻油。所有单酚的密度约为1.02±0.03，明显高于通常使用的润肤剂，例如蓖麻油或DUBPTO(两者的密度均为0.96)。如果脂肪相的密度接近水相的密度，则直接乳液更稳定，可防止乳化或沉淀。新型单酚的表面张力在25至34mN/m2之间。部分单酚(例如HFMF-HF、CMF、HGMF和OlMF)的表面张力与两个选定的参考值(p值>0.829)没有显著差异。

《ACS Sustain. Chem. Eng.》：用于化妆品领域的新型生物基多功能润肤剂

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