阅读说明：本技术 一种木质素基防晒霜的制备方法 (Preparation method of lignin-based sunscreen cream ) 是由 陈海燕 刘子夜 冯印 张群 崔鹏程 胡楠楠 于 2020-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种木质素基防晒霜的制备方法,包括以下步骤：S1超临界二氧化碳萃取白桦树皮粉末；S2正交试验确定最佳提取工艺,高沸醇溶剂提取法提取木质素提取物；S3木质素提取物的毒性试验,筛选木质素提取物；S4将木质素提取物与纯乳液、乙醇混合搅拌,得到不同木质素基防晒霜；S5进行UV测定确定木质素添加量,得到所述的木质素基防晒霜产品；本发明的有益效果是：通过超临界二氧化碳技术、高沸醇溶剂提取法,再经过毒害试验和UV测定,利用纯乳液和乙醇,形成木质素基防晒霜；通过采用碱性物质以及抗氧化植物油、表面活性剂、保湿剂、乳化剂以及防腐剂,实现防晒霜的高防晒性能；通过正交试验,实现高纯度木质素提取。(The invention discloses a preparation method of lignin-based sunscreen cream, which comprises the following steps: s1 extracting birch bark powder with supercritical carbon dioxide; s2 orthogonal test to determine the best extraction process, extracting lignin extract with high boiling alcohol solvent; s3 toxicity test of lignin extract, screening the lignin extract; s4, mixing and stirring the lignin extract, the pure emulsion and ethanol to obtain different lignin-based sunscreen creams; s5, performing UV measurement to determine the addition amount of lignin, and obtaining the lignin-based sunscreen cream product; the invention has the beneficial effects that: forming lignin-based sunscreen cream by using a supercritical carbon dioxide technology, a high-boiling alcohol solvent extraction method, a poisoning test and UV (ultraviolet) measurement and using pure emulsion and ethanol; the high sun-screening performance of the sun-screening cream is realized by adopting alkaline substances, antioxidant vegetable oil, a surfactant, a humectant, an emulsifier and a preservative; through orthogonal experiments, high-purity lignin extraction is realized.)

一种木质素基防晒霜的制备方法

技术领域

本发明涉及木质素应用领域，具体是一种木质素基防晒霜的制备方法。

背景技术

木质素主要是由愈创木基(G)、紫丁香基(S)和对羟苯基(H)结构单元通过碳碳键和醚键连接而成的无定形芳香族聚合物。其中，木质素的功能性官能团主要包括甲氧基、酚羟基、脂肪族羟基和羧基，在制浆和生物炼制行业中每年总计超过5千万吨的木质素作为废料产生，然而仅有2-5％的木质素得以利用，其它主要被用于燃烧和填埋，不仅造成了严重的资源浪费而且给环境带了沉重的压力，因此，扩大木质素的使用领域成为目前亟待解决的问题之一。

另一方面，由于木质素是天然的富含芳香结构的高分子化合物，因此可以将木质素用作染料分散剂或防晒霜添加剂，把木质素的高值化利用推向了新高度，但工业木质素提取存在较深的颜色，这完全限制了其在这些方向上的发展，因为只有以浅色的木质素作为紫外线防晒添加剂时，才可以扩大木质素基防晒霜的应用场合，因此如何将木质素提取的更纯净和更方便的加入到防晒霜中，形成高防晒性能的木质素基防晒霜产品，是目前木质素应用在防晒霜上的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种木质素基防晒霜的制备方法，以至少达到高纯度木质素提取，以及高防晒性能的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种木质素基防晒霜的制备方法，包括以下步骤：

S1选取白桦树皮粉末进行超临界二氧化碳萃取，并将得到的萃取物进行真空干燥，得到白桦树皮提取物残渣；

S2将得到的白桦树皮提取物残渣，通过正交试验确定最佳提取工艺后，采用高沸醇溶剂提取法提取白桦树皮提取物残渣中的木质素，得到木质素提取物；

S3将得到的木质素提取物经过毒性试验，判定其毒性，得到合格的木质素提取物；

S4将合格的木质素提取物与纯乳液、乙醇按照不同比例混合搅拌后，即得到不同梯度浓度的木质素基防晒霜；

S5将不同的梯度浓度的木质素基防晒霜进行UV测定，确定最适宜的木质素添加量的木质素基防晒霜，即得到所述的木质素基防晒霜产品。

优选的，为了进一步实现高防晒性能的目的，所述的纯乳液的重量份为5-15份的甘油、0-6份的矿脂、1-3份的鲸蜡醇、0-6份的向日葵籽油、1-10份的生育酚、1-10份的氢氧化钠、1-10份的EDTA二钠、0.1-1.5份的苯氧乙醇、0.1-0.5份的丙二醇、0-6份的甜扁桃油、1-3份的生育酚乙酸酯、1-3份的二辛基醚、1-3份的聚二甲基硅氧烷醇、5-15份的甘油硬脂酸酯、5-15份的PEG30硬脂酸酯、0.1-0.5份的丙烯酸((酯类))/C—30烷醇丙烯酸酯交联聚合物、0.1-0.5份的苯甲醇、1-10份的丁羟甲苯、1-10份的卡波姆，余量为水；通过采用多种碱性的物质以及多种抗氧化的植物油、表面活性剂、保湿剂、乳化剂以及防腐剂，从而实现木质素与各种纯乳液的原料之间在表面活性剂的作用下快速融合，以及防晒霜在防腐剂作用下的长期使用，同时配方中采用的多种芳香烃，使防晒霜产品气味更芳香，以及采用的多种保湿剂和抗氧化植物油能增加防晒霜对脸部皮肤的保护，最后以碱性物质充当表面活性剂的活化成分，实现整体防晒霜乳液状态的均匀，进而实现防晒霜内的高防晒性能的目的。

优选的，为了进一步实现高纯度木质素提取的目的，所述的正交试验为，以提取温度、提取时间、液固比和溶剂的体积分数设计正交试验；通过正交试验，进而将木质素提取阶段的各个条件确定，从而实现准确以及高效的木质素提取，同时正交试验也能确定更高纯度的木质素提取条件，实现高纯度木质素提取的目的。

优选的，为了进一步实现木质素添加的无毒害目的，所述的毒性试验为，采用斑马鱼作为实验对象，以受精后6h的斑马鱼野生型胚胎(n＝30)和受精后3天的仔鱼(n＝30)作为给药组，将木质素提取物按实验梯度浓度配制，以口服方式添加，记录给药组的异常表现型和死亡率，重复各个梯度浓度的木质素提取物三次实验，判定合格的木质素基防晒霜；所述的实验梯度浓度为10、50、100g/mL；通过毒性试验，从而确定采用的木质素浓度对动物的皮肤毒害效果，而采用斑马鱼，则是利用斑马鱼表皮的敏感性能，进而灵敏的检测出添加的木质素浓度是否对皮肤会产生影响，实现添加的无毒害的目的。

优选的，为了进一步实现高防晒性能的目的，所述的混合搅拌要求为，所述的木质素提取物的添加量占所述的木质素基防晒霜总重的5％以下；通过限定木质素提取物添加量的范围，从而防止过多的木质素损害皮肤，同时适量的添加不会影响防晒霜乳液状态的稳定，反而能增加防晒霜的整体防晒性能。

优选的，为了进一步实现高防晒性能的目的，所述的不同梯度浓度为质量分数分别为0％、0.5％、1.0％、2.0％、5.0％的木质素基防晒霜；通过制备不同梯度浓度的木质素基防晒霜，再经过UV测定，从而判断适宜的木质素添加量，节约木质素资源的同时，能提高防晒霜的防晒性能。

本发明的有益效果是：

1.通过结合超临界二氧化碳技术和高沸醇溶剂提取法，利用超临界二氧化碳技术提取出桦木树皮中的桦木醇，随后再利用高沸醇溶剂提取法提取出白桦树皮提取物残渣的木质素，从而充分利用生物工业废物的同时，能提取到颜色浅的高纯度木质素，再经过毒害试验和UV测定，确定适宜的木质素添加量，再利用纯乳液和乙醇，使木质素均匀的与纯乳液形成防晒霜。

2.通过采用多种碱性的物质以及多种抗氧化的植物油、表面活性剂、保湿剂、乳化剂以及防腐剂，从而实现木质素与各种纯乳液的原料之间在表面活性剂的作用下快速融合，以及防晒霜在防腐剂作用下的长期使用，同时配方中采用的多种芳香烃，使防晒霜产品气味更芳香，以及采用的多种保湿剂和抗氧化植物油能增加防晒霜对脸部皮肤的保护，最后以碱性物质充当表面活性剂的活化成分，实现整体防晒霜乳液状态的均匀，进而实现防晒霜内的高防晒性能的目的。

3.通过正交试验，进而将木质素提取阶段的各个条件确定，从而实现准确以及高效的木质素提取，同时正交试验也能确定更高纯度的木质素提取条件，实现高纯度木质素提取的目的。

4.通过毒性试验，从而确定采用的木质素浓度对动物的皮肤毒害效果，而采用斑马鱼，则是利用斑马鱼表皮的敏感性能，进而灵敏的检测出添加的木质素浓度是否对皮肤会产生影响，实现添加的无毒害的目的。

5.通过制备不同梯度浓度的木质素基防晒霜，再经过UV测定，从而判断适宜的木质素添加量，节约木质素资源的同时，能提高防晒霜的防晒性能。

附图说明

图1为本发明的抗皮肤紫外实验中小鼠皮肤组织电镜图，

其中，a)为正常组的电镜图，b)为木质素基防晒霜组的电镜图，c)为空白组的电镜图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

一种木质素基防晒霜的制备方法，包括以下步骤：

S1选取白桦树皮粉末进行超临界二氧化碳萃取，并将得到的萃取物进行真空干燥，得到白桦树皮提取物残渣，具体步骤为：准确称取白桦树皮粉末100.00g，装入1L萃取釜，在二氧化碳流量为20kg/h、萃取温度30℃、萃取压力8Mpa的条件下进行萃取，萃取1h后收集萃取物残渣，所得萃取物残渣真空干燥24h，即得白桦树皮提取物残渣；

S2将得到的白桦树皮提取物残渣，通过正交试验确定最佳提取工艺后，采用高沸醇溶剂提取法提取白桦树皮提取物残渣中的木质素，得到木质素提取物；具体步骤为，通过正交试验确定工艺条件，准确称取10g的白桦树皮提取物残渣，置于水热反应釜中，加入质量分数为80％的l，4-丁二醇-水溶液，液固比12：1将水热反应釜置于烘箱内，加热至210℃，提取90min后降温至80℃后，将水热反应釜取出，趁热过滤，随后在室温下，向滤液中加入3倍体积的水并搅拌20min，静置，待沉淀析出后，抽滤，并用55℃左右温水洗涤滤饼，将滤饼低温冷冻干燥，得淡黄色粉末即为木质素提取物；

S3将得到的木质素提取物经过毒性试验，判定其毒性，得到合格的木质素提取物；

S4将合格的木质素提取物与纯乳液、乙醇按照不同比例混合后，在100rpm条件下搅拌24h后，即得到不同梯度浓度的木质素基防晒霜；

S5将不同的梯度浓度的木质素基防晒霜进行UV测定，确定最适宜的木质素添加量的木质素基防晒霜为质量分数5.0％的木质素基防晒霜，其最适宜的实验例为0.2g的木质素提取物加入到3.8g的纯乳液中，加乙醇直至两者溶解悬浮，对应的即得到所述的木质素基防晒霜产品。

为了进一步实现高防晒性能的目的，所述的纯乳液的重量份为10份的甘油、3份的矿脂、2份的鲸蜡醇、3份的向日葵籽油、6份的生育酚、7份的氢氧化钠、7份的EDTA二钠、1份的苯氧乙醇、0.4份的丙二醇、5份的甜扁桃油、2份的生育酚乙酸酯、2份的二辛基醚、2份的聚二甲基硅氧烷醇、12份的甘油硬脂酸酯、13份的PEG30硬脂酸酯、0.3份的丙烯酸((酯类))/C—30烷醇丙烯酸酯交联聚合物、0.2份的苯甲醇、6份的丁羟甲苯、5份的卡波姆，余量为水；通过采用多种碱性的物质以及多种抗氧化的植物油、表面活性剂、保湿剂、乳化剂以及防腐剂，从而实现木质素与各种纯乳液的原料之间在表面活性剂的作用下快速融合，以及防晒霜在防腐剂作用下的长期使用，同时配方中采用的多种芳香烃，使防晒霜产品气味更芳香，以及采用的多种保湿剂和抗氧化植物油能增加防晒霜对脸部皮肤的保护，最后以碱性物质充当表面活性剂的活化成分，实现整体防晒霜乳液状态的均匀，进而实现防晒霜内的高防晒性能的目的。

为了进一步实现高纯度木质素提取的目的，所述的正交试验为，以提取温度、提取时间、液固比和溶剂的体积分数设计正交试验；通过正交试验，进而将木质素提取阶段的各个条件确定，从而实现准确以及高效的木质素提取，同时正交试验也能确定更高纯度的木质素提取条件，实现高纯度木质素提取的目的。

为了进一步实现木质素添加的无毒害目的，所述的毒性试验为，采用斑马鱼作为实验对象，以受精后6h的斑马鱼野生型胚胎(n＝30)和受精后3天的仔鱼(n＝30)作为给药组，将木质素提取物按实验梯度浓度配制，以口服方式添加，记录给药组的异常表现型和死亡率，重复各个梯度浓度的木质素提取物三次实验，判定合格的木质素基防晒霜；所述的实验梯度浓度为10、50、100g/mL，结果发现10g/mL浓度的斑马鱼身体变得透明和黄色，在50g/mL斑马鱼的身体长度缩短，在100g/mL浓度的斑马鱼轴弯曲并且胚胎脊索严重扭曲成“S”形，斑马鱼形状和体色在实验前后没有明显变化，则说明木质素对皮肤无毒害；通过毒性试验，从而确定采用的木质素浓度对动物的皮肤毒害效果，而采用斑马鱼，则是利用斑马鱼表皮的敏感性能，进而灵敏的检测出添加的木质素浓度是否对皮肤会产生影响，实现添加的无毒害的目的。

为了进一步实现高防晒性能的目的，所述的混合搅拌要求为，所述的木质素提取物的添加量占所述的木质素基防晒霜总重的5％以下；通过限定木质素提取物添加量的范围，从而防止过多的木质素损害皮肤，同时适量的添加不会影响防晒霜乳液状态的稳定，反而能增加防晒霜的整体防晒性能。

为了进一步实现高防晒性能的目的，所述的不同梯度浓度为质量分数分别为0％、0.5％、1.0％、2.0％、5.0％的木质素基防晒霜；通过制备不同梯度浓度的木质素基防晒霜，再经过UV测定，从而判断适宜的木质素添加量，节约木质素资源的同时，能提高防晒霜的防晒性能。

实施例2

将所述的纯乳液配比更改为重量份为5份的甘油、1份的鲸蜡醇、6份的向日葵籽油、1份的生育酚、1份的氢氧化钠、1份的EDTA二钠、0.1份的苯氧乙醇、0.1份的丙二醇、1份的生育酚乙酸酯、1份的二辛基醚、1份的聚二甲基硅氧烷醇、5份的甘油硬脂酸酯、5份的PEG30硬脂酸酯、0.1份的丙烯酸((酯类))/C—30烷醇丙烯酸酯交联聚合物、0.1份的苯甲醇、1份的丁羟甲苯、1份的卡波姆，余量为水；其余配方及步骤同实施例1。

实施例3

将所述的纯乳液配比更改为重量份为15份的甘油、6份的矿脂、3份的鲸蜡醇、6份的向日葵籽油、10份的生育酚、10份的氢氧化钠、10份的EDTA二钠、1.5份的苯氧乙醇、0.5份的丙二醇、6份的甜扁桃油、3份的生育酚乙酸酯、3份的二辛基醚、3份的聚二甲基硅氧烷醇、15份的甘油硬脂酸酯、15份的PEG30硬脂酸酯、0.5份的丙烯酸((酯类))/C—30烷醇丙烯酸酯交联聚合物、0.5份的苯甲醇、10份的丁羟甲苯、10份的卡波姆，余量为水；其余配方及步骤同实施例1。

对比例1

采用商品乳液丝塔芙和商品防晒霜曼秀雷敦防晒霜SPF30作为纯乳液和防晒霜基底，混合，使防晒霜SPF30内的有效成分占总量的质量分数为5％，得到混合防晒霜；其余步骤同实施例1。

对比例2

采用采用辐照预处理(800KGy)-碱法提取碱木质素,有机溶剂(丙酮,乙醇及THF)纯化碱木质素，其余配方及步骤同实施例1。

对比例3

采用单一的所述的纯乳液作为防晒霜的原料基础，其余步骤同实施例1。

将实施例1和对比例1进行抗皮肤紫外实验，具体步骤为：

a)选取30只大小、体重以及生长周期误差在±2％的雌性小鼠，并采用质量比为石蜡：松香＝1:1的脱毛液进行背部脱毛，脱毛面积为2cm×3cm；

b)随后打散随机分成三组，每组十只，分别标记为正常组、空白组、木质素基防晒霜组，其中，正常组小鼠不作任何处理，空白组均匀涂抹一层对比例1中的混合防晒霜，木质素基防晒霜组均匀涂抹一层实施例1所得的木质素基防晒霜；

c)静置30min后置于40w紫外光源下，以及UVB辐射20min，1次/d，连持7d，实验结束后处死小鼠，剪下部分皮肤组织，经甲醛固定、冲洗、脱水、石蜡包埋、染色后在显微镜下观察，得到图1。

d)对小鼠实验前后进行体重测量、小鼠细胞测量以及生化指标测量，其中小鼠血细胞测量为：实验结束后，小鼠眼球取血并处死，取小鼠全血约2ml，其中1ml用EDTA抗凝管承接，用于血细胞测量，另1ml用普通离心管承接，用于血清生化指标测量。用血细胞分析仪进行血细胞的测量，分别检测血液中的白细胞、红细胞、血小板、血红蛋白，即为血细胞测量；而小鼠血清生化指标的测量具体步骤为：取下全血后，将装有1ml血液的普通离心管放入-20℃冰箱中存放1h，再4g皮肤组织12000r/min，离心15min，取离心管上层血清在试剂盒中进行测量。

经过抗皮肤紫外实验，结合图1可知，正常组的小鼠皮肤表皮厚度较薄，角质层没有出现脱落的现象，在真皮层中，***层薄且网织层没有交织在一起；而空白组的小鼠皮肤表皮厚度较厚，角质层脱落，在真皮层中，***层比较厚、网织层交织在一起木质素基防晒霜组组的小鼠皮肤厚度与基质组相差不大，在表皮中角质层比较完整没出现严重的脱落现象，在真皮层中，网织层没有交织在一起。

同时针对各个实施例和对比例得到的防晒霜，测定其UV透过率数值，参照对比例3的纯乳液作为基本数据，以UV透过率增长比例为实验结果进行参考，得到表1。

表1各实施例和对比例的UV增长比例数据

由图1和表1可知，采用重量份为13份的水、45份的甘油、6份的矿脂、3份的鲸蜡醇、18份的向日葵籽油、5份的生育酚、8份的氢氧化钠、3份的EDTA二钠、8份的苯氧乙醇、4份的丙二醇、6份的甜扁桃油、2份的生育酚乙酸酯、3份的二辛基醚、6份的聚二甲基硅氧烷醇、3份的甘油硬脂酸酯、6份的PEG30硬脂酸酯、2份的丙烯酸、8份的苯甲醇、6份的丁羟甲苯、4份的卡波姆的纯乳液，以及超临界二氧化碳萃取技术和高沸醇溶剂提取法提取的木质素提取物作为添加剂，同时限定添加量为防晒霜总重量的5％，其得到的木质素基防晒霜的UV透过率增长比例为-5.6，即说明了其UV透过率低，进而说明了本发明的木质素基防晒霜的抗紫外线性能的优异。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。