硕士学位论文-米糠营养成分分析及其应用研究.pdf

i 摘 要 摘 要 题目：米糠营养成分分析及其应用研究 硕士研究生：曹蕊 导师：曹玉华 专业：分析化学 本课题的研究方向是米糠的营养成分分析及其应用研究。以米糠为研究对象，建立 了米糠中水溶性维生素的分析测定方法。同时从米糠中提取了具有活性功能的米糠多 糖，并建立了荧光法研究头发光损伤模型，应用该模型对米糠多糖抗紫外辐射活性进行 了研究。 课题分为以下四部分进行研究： 第一部分，高效液相色谱法同时测定米糠中四种水溶性维生素 vb1，vb6，烟酸， 烟酰胺的含量。在 hypersil c18 （250 cm4.6 mm i.d., 5.0 m）上，以体积比为 88:12 的 0.1%磷酸水溶液-甲醇为流动相，以 0.6 ml/min 流速等度洗脱，在 266 nm 波长下检测。 各组分在 8 min 能基线分离。 四种维生素在 0.610-6 g/ml-8.510-5 g/ml 范围内呈线性关 系， vb1、 vb6、 烟酸和烟酰胺的检出下限分别为 0.4310-6 g/ml、 0.3410-6 g/ml、 0.3210-6 g/ml、0.3010-6 g/ml。经简单预处理，可以对米糠和淘米水中的这四种维生素的含量 进行测定，平均回收率在 96.0%-99.9%之间。该法简便、快速、准确、灵敏，对复杂体 系水溶性维生素的测定具有重要的参考价值。 第二部分，研究了微波提取法，热水蒸煮提取法，超声波提取法提取米糠多糖。同 时考察了三氯乙酸法，sevage 法去除蛋白质；一步消化法，两步消化法去除淀粉。选取 了较优的微波提取法提取米糠多糖，采用改进的苯酚-硫酸法测定米糠多糖含量。实验 结果：料液比为 1:10 在 1000 w 50%微波火力条件下提取 30 min，提取 2 次，三氯乙酸 法去蛋白质， 两步消化法去淀粉， 30%醇沉， 米糠多糖得率达 1.41%。 实验所得产品 rbpa 将被应用于其活性功能的研究中。 第三部分，建立了头发中色氨酸的荧光分析方法，并用该法研究了 uvb 辐射下头 发中色氨酸的变化规律。 头发样品以 5.5 mol/l 氢氧化钠在 110 oc 下水解 20 h， 在 ph10.5 的磷酸二氢钠-氢氧化钠缓冲液中，激发波长为 280 nm、发射波长为 360 nm 处测定色氨 酸的荧光强度。方法线性范围 8.010 8-1.75106 g/ml，检测限为 1.6108 g/ml，回收 率在 96.3-100.3%。头发样品中色氨酸的量随 uvb 辐射时间增加呈减少趋势，光照 28 天后，色氨酸的损失率达到 18.8%。该法快速，简便，灵敏度高，可推荐作为衡量头发 光损伤的定量指标。 第四部分，研究了微波提取法得到的米糠粗多糖 rbpa，rbpb 应用到头发中的抗 uvb 辐射效果。将米糠粗多糖-吐温-80 模拟发胶喷洒到头发上，自然干燥，置于紫外灯 下照射。头发样品以 5.5 mol/l 氢氧化钠在 110 oc 下水解 20 h，在 ph10.5 的磷酸二氢钠 -氢氧化钠缓冲液中，激发波长为 280 nm、发射波长为 360 nm 处测定色氨酸的荧光强度 ii 变化，加有多糖保护的头发较对照样品中色氨酸的受破坏量降低。表明米糠多糖具有一 定的抗紫外辐射效果。 关键词关键词：米糠 高效液相色谱 头发 荧光分光光度计 抗紫外辐射活性 iii abstract the research direction of this thesis is analysis of nutrient component in rice bran and studies on its application. taken rice bran as the research object, hplc method had been built up to measure water-soluble vitamins in rice bran; rice bran polysaccharides had been abstracted in rice bran ; a study model of ultraviolet damnification of hair had been build and had usedthis model studying the activity resisting uvb-ultraviolet in chapter1, high performance liquid chromatography (hplc) has been applied for the simultaneous determination of four kinds of water-soluble vitamins including vitamin b1, vitamin b6, nicotinic acid, and nicotinamide in rice bran. the separation was performed on a hypersil c18 column (250 cm4.6mm i.d., 5.0 m) with a mobile phase of 0.1% h3po4- methanol (88:12, v/v) at flow rate of 0.6 ml /min, and detection wavelength was 266 nm. four vitamins had good linearity in the range of 6.010-7 g/ml - 8.510-5 g/ml, with detection limit of 4.310-7 g/ml, 3.410-6 g/ml, 3.210-7 g/ml and 3.010-7 mg/l for vitamin b1, vitamin b6, nicotinic acid and nicotinamide, respectively. baseline separation of four vitamins can be achieved within 8 minutes. without complicated pretreatment, four analytes in rice bran samples, as well as extracts from rice with water, were successfully determined with recoveries between 96.0% and 99.9%. the approach could be applied to determine water-soluble vitamins in complicated samples owing to simplicity, convenience, sensitivity and accuracy. in chapter 2, extraction methods including microwave extraction, dedoction and ultrasonic extraction had been studied to extract polysaccharides in rice bran. the methods for removing proteins by trichloroacetic acid and sevage method, as well as for removing amylum by one step assimilation and two steps were also investigatated. microwave assistant extraction has been applied for extraction polysaccharides in rice bran. the content of polysaccharides were determined by improved vitriol -phenol method. the optimum technics were the material-water ratio of 1:10, microwave assistant extraction for 30 mins for two times under 50% firepower. it was proved that -amylase could wipe off amylum effectively by two steps, and trichloroacetic acid method was appropriate to wipe off albuminoid. and the ethanol concentration was 30%, the extraction rate of the water-soluble polysaccharides of rice bran was 1.41%. in chapter 3, a fluorescence spectrometry method has been developed to determine tryptophan in hair, and applied to evaluate hair damnification under uvb ultraviolet. 5.5 mol l-1 naoh solution containing 0.5% soluble starch was used for hydrolysis of the hair samples. in ph 10.5 buffer of nah2po4-naoh, the fluorescent intensity of tryptophan was determined at 280 nm as excitation wavelength and 360 nm at emission wavelength. the linear range of tryptophan was from 8.010 6 g/ml to1.75106 g/ml. the detection limit of 1.6108 g/ml and the recoveries ranged from 96.3% to 100.3% showed that the method was sensitive and accurate. with the increase of the irradiation time with uvb ultraviolet, tryptophan in hair decreased accordingly. during 28 days irradiation, tryptophan in hair was lost by 18.8%. this method could be recommended to measure ultraviolet damnification of hair. iv in chapter 4, rice bran polysaccharides were applied for protection hair from uv damnification. tryptophan in hair was determined with fluorescence spectrometry method, the contents of tryptophan were applied to evaluate hair damnification due to uvb ultraviolet under protection of rice bran polysaccharides. for simulating fixature, hair was besprinkled with mixture solution of rice bran polysaccharides and tween-80 , naturally dryed, then radiated under uvb ultraviolet. it was shown that though the content of tryptophan in hair with protection of rice bran polysaccharides decreased, it was obviously higher compared with the hair besprinkled only with tween-80, which prove rice bran polysaccharides might have effect on resisting uvb-ultraviolet. keywords: rice bran; high performance liquid chromatography; hair damnification; fluorescence spectrometry; uvb-ultraviolet i 目 录 目 录 第一章 绪论第一章 绪论.1 1 米糠1 米糠.1 1.1 米糠功能成分及生理活性1 1.1.1 米糠中的维生素生理功能及其应用.1 1.1.2 米糠多糖的生理活性及其应用.1 1.2 米糠活性成分提取及应用3 1.3 米糠活性成分分析方法3 1.4 米糠在化妆品中的应用4 1.4.1 米糠直接应用于化妆品中.5 1.4.2 米糠油在化妆品中的应用.5 1.4.3 米糠中谷维素在化妆品中的应用.5 1.4.4 米糠中维生素在化妆品中的应用5 1.4.5 米糠中植酸在化妆品中的应用6 2 头发及抗辐射研究2 头发及抗辐射研究.6 2.1 头发的基本结构.6 2.2 头发光损伤评估6 2.3 头发光损伤的修复7 3 研究内容与意义3 研究内容与意义.8 3.1 选题依据8 3.2 研究内容8 第二章 高效液相色谱法测定米糠及云南糯米水中水溶性维生素第二章 高效液相色谱法测定米糠及云南糯米水中水溶性维生素10 2.1 引言引言10 2.2 实验部分实验部分10 2.2.1 仪器.10 2.2.2 试剂与样品10 2.2.3 标准溶液及样品溶液的制备11 2.2.4hplc 测定条件11 2.3 结果讨论结果讨论11 2.3.1 样品预处理方法优化11 2.3.2 色谱条件的优化11 2.3.3 测定结果12 2.3.3.1 回归方程、线性范围及检测限.12 2.3.3.2 重现性试验.12 2.3.3.3 样品的测定.13 2.3.3.4 加样回收率试验.14 2.4 本章小结本章小结14 第三章 米糠多糖的提取研究第三章 米糠多糖的提取研究.15 ii 3.1 引言3.1 引言15 3.2 实验试剂与仪器3.2 实验试剂与仪器.15 3.3 实验方法与讨论3.3 实验方法与讨论16 3.3.1 米糠多糖的提取工艺16 3.3.2 米糠多糖的测量方法 5616 3.3.2.1 葡萄糖标准曲线的绘制.16 3.3.2.2 样品多糖含量的测定.16 3.3.3 米糠多糖提取工艺的研究17 3.3.4 米糠多糖提取方法选择17 3.3.4.1 微波提取法.17 3.3.4.2 热水蒸煮提取法.17 3.3.4.3 超声波提取法.18 3.3.4.4 比较结果.18 3.3.5 微波提取工艺研究18 3.3.6 透析袋的处理及小分子糖的去除19 3.3.7 真空冷冻干燥19 3.3.8 红外特征吸收光谱测定19 3.3.9 分子量的测量21 3.4 本章小结3.4 本章小结.23 第四章 荧光法头发光损伤评价方法研究第四章 荧光法头发光损伤评价方法研究 24 4.1 引4.1 引 言言24 4.2 实验部分实验部分24 4.2.1 仪器24 4.2.2 试剂与样品24 4.2.3 准备实验24 4.2.3.1 标准系列溶液配置.24 4.2.3.2 样品及样品溶液制备.25 4.2.4 实验方法25 4.3 结果与讨论结果与讨论25 4.3.1 条件优化25 4.3.1.1 水解条件优化.25 4.3.1.2 缓冲液 ph 的影响.26 4.3.2 方法学研究26 4.3.2.1 回归方程及检出限.26 4.3.2.2 重现性试验.27 4.3.2.3 稳定性研究.27 4.3.2.4 干扰实验.27 4.3.3 样品测定及回收率实验27 4.4 讨论讨论28 iii 4.5 本章小结本章小结30 第五章 米糠多糖护发应用研究第五章 米糠多糖护发应用研究.31 5.1 引言引言31 5.2 材料与仪器材料与仪器31 5.3 实验方法实验方法31 5.3.1 喷洒液及样品的制备31 5.3.2 样品溶液的制备32 5.3.3 荧光测定32 5.4 结果与讨论结果与讨论32 5.4.1 样品的测定32 5.4.2 显微镜头发图片的比较33 5.5 本章小结本章小结35 致 谢致 谢.36 参考文献参考文献.37 附录一 作者攻读硕士学位期间发表论文清单附录一 作者攻读硕士学位期间发表论文清单 41 附录二 气质联用测定米糠中的脂肪酸附录二 气质联用测定米糠中的脂肪酸 42 附录三 氨基酸自动分析仪测定米糠中氨基酸附录三 氨基酸自动分析仪测定米糠中氨基酸 43 1 第一章 绪论 第一章 绪论 1米糠 1米糠 米糠是稻谷脱壳后依附在糙米上的表面层，由外果皮、中果皮、交朕层、种皮及糊 粉层组成，米糠中集中了64%的稻米营养素以及90%以上的人体必需元素，其化学成分 以糖类、脂肪和蛋白质为主，还含有较多的维生素、植酸盐和矿物质等营养素，并含有 生育酚、生育酚三烯、-谷维醇、28碳烷醇、-硫辛酸、角鲨烯、神经酰胺、-胡萝卜 素和必需脂肪酸等近100种具有各种功能的生物活性因子，具有预防心血管疾病、调节 血糖、减肥、预防肿瘤、抗疲劳和美容等多种功能1。 目前国外已从米糠中提取出多种天然营养成分，如米糠营养素、米糠营养纤维、米 糠蛋白， 可见这些以米糠为原料的保健品和护肤品势头之强劲。 但在我国仅有10% -15% 的米糠用于制取米糠油和提取植酸钙、肌醇和谷维素等产品，这一宝贵资源尚未得到有 效利用2。米糠在国外被誉为“天赐营养源”；联合国工业发展组织把米糠和米胚称为 一种未充分利用的资源，具有非常高的保健开发价值。若能将这些营养价值极高的米糠 变废为宝，将为大家的生活添加新鲜健康的动力。 1.1 米糠功能成分及生理活性 1.1.1 米糠中的维生素生理功能及其应用 1.1 米糠功能成分及生理活性 1.1.1 米糠中的维生素生理功能及其应用 米糠中含有丰富水溶性 b 族维生素，脂溶性维生素 e，具有活性功能的维生素在化 妆品、保健品中的应用已引起人们的广泛关注。 维生素e也称生育酚，为棕红色，性质不稳定，对热对光和紫外线较敏感，极易被 氧化， 因而常被用作化妆品中的抗氧化剂。 维生素e在米糠油中的含量为41 mg/100 g -250 mg/100 g，是工业用维生素e的重要来源之一。在膏霜中的添加量为0. 5% -5. 0% ，通过 皮肤吸收后到达真皮。其核心作用是作为体内抗氧化剂。肌肤对维生素e的吸收可以有 两种途径，第一是皮肤表面的吸收，即从皮肤到达真皮；第二是通过毛发根部的表皮到 达真皮。维生素e可以通过健康肌肤而被吸收，这一点对于增强组织氧的利用及良好的 毛细血管循环是十分必要的。已经有足够的证据证明，维生素e在机体细胞、组织遭受 内部新陈代谢和外部环境刺激所产生的自由基侵害时，可以起重要的保护作用。目前， 维生素e在膏霜中的添加已经非常普遍，主要用于改善干燥肌肤，滋润柔嫩皮肤。 由于米糠中b族维生素的含量丰富，维生素b6 (烟酰胺)及b3具有抗粉刺及美白、治 疗痤疮的功效；维生素b3和维生素c共同作用，能有效抑制黑色素细胞的生成；而且大 部分b族维生素具有抗炎作用。因此，b族维生素在化妆品中的应用广泛。 1.1.2 米糠多糖的生理活性及其应用 1.1.2 米糠多糖的生理活性及其应用 多糖能促进造血细胞的增殖与分化，对骨髓有核细胞与cfu-s产生一定的影响，对 gm-cfc的数量有增多作用，从而使外周血白细胞数升高。顾勇士等3报道人参多糖对 受照射小鼠骨髓cfu-gm的保护作用显著，且在照后第14 d这种保护作用仍很明显 2 (p0.05)。刘晓鸿等4报道红毛五加多糖有促进脾结节生成的作用。小鼠给药后照射， 骨髓造血干细胞迁移到脾脏，形成新的造血灶，导致脾重增加，与正常对照组比较差异 显著(p0.025)。 红毛五加多糖主要是保护多能造血干细胞， 有扩大造血干细胞池的作用。 钝顶螺旋藻多糖能促进造血细胞的增殖与分化， 参与造血祖细胞和造血干细胞的直接或 间接的调控活动， 对造血和免疫组织有重要的影响， 从而对辐射损伤有一定保护作用5。 电离辐射可通过间接作用对机体产生广泛的损伤。激发体内产生自由基，引起脂质 过氧化，造成对细胞、酶类及核酸等生物大分子的损害。某些多糖能够使辐射所引起的 迟发型超敏感性反应低下和sod活性下降明显恢复，过氧化水平降低。唐天富等6报道 南沙参多糖对60co 照射大鼠，也产生了同样的防护作用，血清中mda含量减少，全血 中gsh-px活性增加， 红细胞中sod含量回升。 姜世权等7报道经8.0 gy 射线照射后72 h， 小鼠肝组织中lpo含量明显升高，而sod、gsh-px和cat活性显著下降。预防给予黄蘑 多糖后可明显降低lpo含量，且使sod、gsh-px和cat活性显著增强。其机理可能与促 进自由基清除，抑制或阻断自由基引起的脂质过氧化反应有关。云芝多糖能够增强 gsh-px活性， 促进h2o2清除8， 能使辐射引起的迟发型超敏感性反应低下和sod活力下 降明显恢复，过氧化水平降低，对受射线辐射的小鼠有明显的防护作用。灌服云芝多 糖10 mg/kg，连续3-15 d，不仅对正常小鼠有升高sod活力和降低lpo水平的作用，而且 能有效地减轻或防止因辐射所引起的sod活力低下，同时使升高的lpo下降9。 我国是稻米生产大国，副产品米糠的资源非常丰富，米糠的药用价值越来越被人所 认识。由于米糠多糖的免疫增强活性及抗肿瘤活性的存在， 使米糠多糖可用作制药原 料，广泛应用于医药行业。 同时， 因其具有降脂效应也常被用来作为保健营养品的开 发。米糠多糖还可作为化妆保健品的配方原料。在畜牧生产中，米糠多糖的应用还未得 到推广，但由于米糠多糖的免疫增强效应及无毒、无副、无残留作用，其可被广泛应用 于兽药和饲料添加剂的开发中；米糠多糖的降脂效果可以使动物畜产品品质( 肉品质、 奶品质等) 、风味、嫩度等指标得到提高。米糠多糖在畜牧业和饲料兽药行业中仍存在 较大的开发空间，米糠多糖将有良好的发展前景。 a. 丘玉昌等10研究发现用热水抽提和乙醇沉淀法从米糠中提取的多糖成分能加快 小鼠清除碳颗粒的速度，增强小鼠网状内皮系统的功能；对 t 细胞也有较好的调节免疫 作用；可以增强小鼠脾细胞的自发性增殖反应。姜元荣等11采用蒸馏水高温条件下提取 得到的多糖 hwsrbp 能显著提高小鼠非特异性免疫和细胞免疫功能。 b. 汪艳等12对于肌肉接种肿瘤细胞后的 15 天对小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能进行 了测试，表明有米糠多糖处理组的吞噬指数和吞噬率是各组中最高的；同时发现与对巨 噬细胞的作用相比，米糠多糖对 t 细胞的正向作用更明显。而巨噬细胞的吞噬能力是机 体的非特异性免疫和特异性免疫的重要部分， 巨噬细胞和 t 细胞是参与机体抗肿瘤免疫 反应的重要细胞。 c. 胡忠泽等13对采用高温热水提取法得到的米糠多糖的降血糖作用进行了研究。实 验证明，米糠多糖对糖尿病小鼠的血糖具有降低作用；糖耐量实验表明，米糠多糖能提 高糖尿病小鼠葡萄糖耐受能力，说明能较快地抑制餐后血糖的上升。 3 d. 蔡敬民14研究表明，米糠多糖能显著降低人体血清中的胆固醇和甘油三脂水平， 可降低低密度蛋白胆固醇值及低密度脂蛋白和高密度脂蛋白的比值。 e. 李传普等15在米糠多糖的开发及应用方面进行了综合阐述。米糠多糖具有抗肿瘤 功能，对网状内皮系统肿瘤坏死因子也有激活作用，环磷酰胺也有明显的抑瘤作用，米 糠多糖与环磷酰胺合用有更好的抑瘤效果。米糠多糖有提高免疫功能；降低血糖功能； 米糠多糖能够增强宿主细胞的免疫应答活性，提高机体的抗菌能力；米糠多糖能够促进 肠内双歧杆菌的增殖，可以作为有效成分配制肠代谢改善药物，以及能够防止半乳糖胺 对肝脏的毒害等功效。另外，米糠多糖还具有抗寄生虫、抗辐射等作用。 1.2 米糠活性成分提取及应用 1.2 米糠活性成分提取及应用 a. 张强等16对从米糠中制备抗氧化肽进行了研究，米糠抗氧化肽不仅对自由基具 有较好的清除作用，而且无任何毒副作用。米糠抗氧化肽对超氧阴离子自由基和羟基自 由基均有良好的清除能力， 且呈现较好的量效关系，有望作为天然抗氧化剂和功能性 食品而得到开发应用。 b. 龚院生等17对米糠功能因子-谷维醇的分离、纯化、提取进行了研究。 c. 冯光柱等18对微波辐射条件下米糠中解脂酶活性进行了研究。利用微波处理米 糠，是抑制米糠中解脂酶活性的一种新方法，它提高了米糠贮藏的安全性，可成为一种 米糠油脂加工的新技术，技术完善后可应用于工业生产。 d. 米糠蛋白是一种高营养、低过敏性的优质植物蛋白资源。康艳玲等19对米糠中 蛋白的研究现状进行了阐述。 e. 米糠是提取肌醇的主要原料20。肌醇，又名环己六醇，置空气中稳定，属维生 素类药物及降血药物，被广泛用于医药工业，此外还作为生化试剂、食品添加剂和饲料 添加剂等。 f. 毕昊等21从米糠蛋白酶解产物中提取制备血管紧张素转化酶(ace) 抑制剂。采 用等电点沉淀的方法提取米糠中的蛋白质，先后经胃蛋白酶和胰蛋白酶水解后，采用凝 胶层析法分离酶解组分，检测各组分ace 抑制性，对活性较强的组分用阳离子交换树 脂sp-sephadex c-25 作进一步的分离检测，获得了ace 抑制肽。 g. 毛金水等22采用现代生物酶技术降解的有关原理和方法提取米糠的主要营养物 质，米糠浓缩营养液可作为饮料添加物，也可直接少量食用。喷雾干燥后的米糠营养素 可以作为一种食品添加剂来制作面包、饼干、糕点、糖果等食品。而且不会引起营养物 质的损失与破坏，能最大限度地提取米糠中的营养物质。这些天然营养物质具有预防心 血管疾病、调节血糖、预防肿瘤、抗疲劳、减肥、美容等多种功能。 h. 刘元法等23从米糠中提取活性物质二十八醇并对其活性功能进行了研究。实验 证实了二十八醇具有增进动物体能，耐力及耐缺氧能力的作用，并证明了其具有促进动 物生长，降低血清胆固醇的作用。 1.3 米糠活性成分分析方法 1.3 米糠活性成分分析方法 a. 常文贵等24采用自动电位滴定法测定了米糠中的水溶性维生素b1。 4 b. 孙炳耀等25采用线性扫描极谱法研究了维生素b1的电化学性质，并对米糠中的 维生素b1进行了定量测定。 c. 张保玲等26采用硝酸-乙醇混合液浸取米糠中的菲丁，并用重量法测定了菲丁的 含量。 d. 龚院生等27采用反相色谱和液质联用技术与设备，对米糠中-谷维醇进行了分 离、鉴别研究。通过实验，检测了-谷维醇的组成，并确定了液相分离条件。 e. 李清华等28从米糠中提取了黄酮类物质，并利用分光光度计测定了总黄酮的含 量。 f. 廖律等29 、30研究了米糠中阿魏酸的提取方法，并用荧光分光光度法和高效液相 色谱法对阿魏酸进行了测定。 g. 陈季旺等31采用氨基酸分析仪、lc-ms 对米糠类阿片拮抗肽的结构进行了分 析，米糠类阿片拮抗肽由asp、gly、ser、val 和arg 组成，它的氨基酸序列为asp- gly- ser - val -arg。 1.4 米糠在化妆品中的应用 1.4 米糠在化妆品中的应用 米糠在化妆品上的应用32：一是直接作为基料加以利用；二是从米糠中提取精华素 (如具有抗氧化作用的维生素e、b族和能阻止皮肤脂质化的谷维素等)。米糠蛋白中含有 所有必需氨基酸，并且属低过敏性，几乎适用于任何性质的皮肤。目前，韩国和日本在 米糠类化妆品方面的开发利用已经取得了不少成果， 比如日本的早稻田化妆品公司用在 早稻田化妆品综合配方的米糠成分-化妆品素材“riceo”，是米糠提取的水溶性精华， 含有米糠中的蛋白质、多糖类、水溶性食物纤维等，能延缓肌肤衰老、增加肌肤的细嫩、 光泽。 近年来，随着人们生活水平的提高和“回归自然”的流行，市场上美发护发的产品 品牌层出不穷，各品牌也更趋向采用许多天然成分。因为除了基本的美发护发目的外， 消费者对发用品的要求更加着重于对头发的修护、保湿和滋润等方面的目的。而同时大 部分消费者相信并认同这样一个观点： 来源于天然的成分更能有效地帮助其达到上述美 发护发目标。 为了迎合这一潮流， 目前很多美发护发产品都宣称其添加了植物成分， “健 康的头发来源于天然的护理” 也已逐步成为新的护发理念。从发挥中国化妆品特色和 “回归自然”两个角度考虑，若能把米糠的天然营养成分用于化妆品系列将具有很大的 市场发展潜力。 米糠中含有的维生素、氨基酸和烟酸等都是皮肤所需的营养物质。这些物质具有保 湿功能，能有效防止肌肤干燥，延缓肌肤老化、防止色素沉积。因此一些以米糠为主要 原料、运用现代科技制成的护肤品也应运而生了。日本化妆品行业利用米糖蛋白的衍生 物(乙酰化多肽钾盐) 作为化妆品的配料，因为它有很好的表面活性，且对皮肤的刺激性 小，对毛发的再生和亮泽有明显效果。虽然米糠护肤品中的细微粒子不像一般洁面液那 样能产生丰富的泡沫，但是由于其材料中天然具有的磨砂颗粒，能在清洁脸部的同时除 去多余的老化角质。洗完脸后皮肤感觉柔软、不干涩，还留下一脸稻谷的清香。 5 1.4.1 米糠直接应用于化妆品中 1.4.1 米糠直接应用于化妆品中 由于米糠中所含的抗氧化成份以及能促进肌肤血液循环的功能性成份非常丰富， 因 此米糠还可直接用作化妆品。取米糠1000 g用0.4 l 清水洗涤，过滤，在常压下将米糠 蒸14 h，降至40，用曲霉接种，于30 保温20 h，再缓慢升至40 ，马上又缓慢降至 30 在此温度下保持44 h，取出，用40 热风干燥，研成粉末。取上述米糠粉50份，可 溶性淀粉20份，硬脂酸6份，胆甾醇1份三乙醇胺2.5份，香料0.2份，用蒸馏水调成糊状， 即得护肤品33 、34。 1.4.2 米糠油在化妆品中的应用 1.4.2 米糠油在化妆品中的应用 米糠中的粗脂肪含量约为 15%-20% ，毛糠油经过脱胶、脱色、脱臭等工序精致后 得到的精制米糠油中含有约 15%-20%的饱和脂肪酸和 80%-85%的不饱和脂肪酸，其中 棕榈酸 13%-18% ，油酸 40%-50% ，亚油酸 26%-35% 。米糠油经过深加工，在化妆品 中的应用非常广泛。 乙酰化米糠油因其易形成持久的抗水保护膜， 具有柔软和调理功能， 可作为液体柔软剂用于手用或体用的润肤膏。还可应用于洗发及护发配方中，使头发柔 软，产生光泽感。乙氧基化米糠油用于香波、洗涤剂、洗手剂及浴液中，可减轻皮肤的 干燥感，并能改进皮肤的梳理性，能很好的保护头发和皮肤。含有季胺化米糠油的头发 调理剂可以增加干燥头发的梳理性，并有均匀染发的功能 35、3635、36。 1.4.3 米糠中谷维素在化妆品中的应用 1.4.3 米糠中谷维素在化妆品中的应用 米糠中的谷维素含量非常丰富，其主要成分是甾醇类的阿魏酸酯，(12%-20%)和三 萜醇类阿魏酸脂( 75%-80% ) 。谷维素对皮肤能起到营养、滋润、防裂、抗冻、吸收紫 外线、阻止皮肤脂质老化以及保持溶质媒体的稳定性功能。在化妆品工业中，谷维素常 用作皮肤组织促进剂、抗炎剂、伤口愈合剂和非离子乳化剂；它常以衍生物的形式如乙 氧基化合物、多糖和硫酸醋等作为化妆品的乳化剂和调节剂，它还可作为皮肤组织再生 促进剂、头发生长促进剂。而甾醇具有抗紫外线和防止色素沉积的功能，可用作化妆品 的抗氧化添加剂。谷维素可添加到洗净皂或膏中，其它产品还有谷维素光泽化妆品、谷 维素防晒霜、谷维素指甲油及谷维素口红等 37-3937-39。 1.4.4 米糠中维生素在化妆品中的应用 1.4.4 米糠中维生素在化妆品中的应用 米糠中含有丰富水溶性 b 族维生素，脂溶性维生素 e，具有活性功能的维生素在化 妆品中的应用已引起人们的广泛关注。 维生素e常被用作化妆品中的抗氧化剂，维生素e在米糠油中的含量为41 mg/100 g-250 mg/100 g，是工业用维生素e的重要来源之一。目前,维生素e在膏霜中的添加已经 非常普遍，主要用于改善干燥肌肤，滋润柔嫩皮肤。 b族维生素在化妆品中的应用：维生素vb6 (烟酰胺)及vb3能够抗粉刺及美白、治疗 痤疮。vb3和维生素c共同作用，能有效抑制黑色素细胞的生成。最近联合利华公司新 推出的旁氏美白洁面乳、旁氏美白润肤霜就蕴含vb3美白成分。还需指出的是大部分b 族维生素具有抗炎作用。 6 1.4.5 米糠中植酸在化妆品中的应用 1.4.5 米糠中植酸在化妆品中的应用 植酸又名肌醇六磷酸酯，分子式为c6h8o24p6，广泛存在于植物的种子中,是一种由 谷物副产品通过精细加工提炼而成的天然产品。植酸为稻黄色或褐色浆状液体，植酸几 乎不以单独的游离形式存在，而以钙、镁及其复盐(即菲汀)形式广泛存在于植物中，以 米糠中的含量最高(6%-10% ) 。在日用化工领域，植酸可治粉刺，促使皮肤血液循环； 植酸的络合物具有良好的自由基清除效果，防止色素沉积，应用包括制备除头屑的洗发 水、洗发精以及抑制皮肤变色的皮肤保健乳液 40、41。 2头发及抗辐射研究 2头发及抗辐射研究 2.1 头发的基本结构 2.1 头发的基本结构 头发主要是由角质蛋白分子组成的角质纤维通过螺旋式的组合相互缠绕而成。 头发42的基本化学成分是角蛋白，黑色素和痕量的金属元素。它由圆柱状毛干和毛 囊两部分组成。毛干分毛小皮（cuticle） ，毛皮质（cortex）和毛髓质（medulla）三层。 毛囊依功能分为三带：内带是头发细胞生物合成部位；中间带是角质形成部位，末带是 稳定期头发。 毛小皮是扁平细胞交错重叠成鱼鳞片状，可以保护头发不受外界环境影响；毛皮质 是头发的主要组成部分，细胞中含有的麦拉宁黑色素是决定头发颜色的关键；毛髓质位 于头发的中心，是含有麦拉宁黑色素粒子空洞性的细胞集合体，一至两列并排且呈立方 体的蜂窝状排列的，它内部有无数的气孔，它担负的任务是保护头发，防止阳光直接照 射进来。 2.2 头发光损伤评估 2.2 头发光损伤评估 头发中的蛋白质为变性的角化蛋白。目前已发现头发中有天冬氨酸、苏氨酸、胱氨 酸、酪氨酸等 20 多种氨基酸。头发中各种氨基酸的含量与年龄没有明显关系，但饮食、 美容处理、环境等外界因素对头发氨基酸的含量有一定影响。 头发受到日光中紫外线的连续辐射，发表面角质消失，露出皮质层纤维，头发分叉 和断裂， 发结构发生明显退化， 因此头发的光防护不容忽视。 研究表明， 色氨酸在 296-315 nm 的紫外光下不稳定，容易产生光分解，色氨酸可以推荐作为头发光损伤的灵敏标志 物43。 当阳光照射到头发上时，阳光中的紫外线对头发的照射可产生一系列的负作用，如 组织改变，明显干燥，丧失弹性，孔隙增大，膨胀率增加，染色吸收特征改变，头发天 然颜色褪色等。其主要原因是，光损伤后头发中富含的胱氨酸的二硫键被打开，例如胱 氨酸变成了磺基丙氨酸。芳香族氨基酸如色氨酸，酪氨酸可被光降解。头发的主要组成 部分氨基酸会吸收阳光里的紫外线，而紫外线能产生光降解作用，令氨基酸之间的链接 断裂，从而使氨基酸分解并流失，头发的基本结构随之被破坏，并减弱头发对阳光的天 然抵御作用。 早在上世纪之初，科学家就注意到头发在生物学和人类学方面研究的应用价值，建 7 立了头发的各种研究方法。包括：毛小皮结构观察法；髓质结构观察法；头发横断面结 构观察法；头发染色法；头发元素分析；头发氨基酸测定；头发光损伤评估方法42。 头发光损伤的评估方法： 阳光的照射会引起头发中富含的二硫键断裂，据此原理，除可以采用荧光分光光度 计测色氨酸的分解率外，还建立了另外两种测定头发光损伤的评估方法：一种是汞溴红 实验，即用汞溴红对头发染色，漂洗后用色度仪测色，二硫键受损伤被打开的头发能被 染红；另一种是张力实验，即用张力仪评估头发弹性蛋白的损伤情况。 头发防晒将成为发用品的一个重要方面，但研制头发防晒品首先要解决两个问题： a. 目前所用的防晒剂大多是用于皮肤防晒的化合物，对头发的亲和力和成膜性都较差， 不易形成均匀保护膜；b. 头发对这些化合物的耐受性较差，容易引起头皮刺激或过敏， 为解决这些问题，采用从天然植物中提取的活性物质作为头发防晒的添加成分，对头发 有较好的亲和力，安全性高，是非常有前景的新型天然防晒成分。 辐射防护剂的作用原理44主要有两方面： a. 参与辐射化学反应：辐射生物学作用初期的辐射化学反应包括自由基生成、自由 基化学反应、生物大分子损伤等。由于辐射防护剂参与了上述辐射化学反应，可能对靶 分子提供防护，从而减轻其损伤。 b. 干预生化-生理反应：某些化学防护剂可以干预细胞代谢，或参与神经体液调节 机制，改变其生化、生理状态，从而起到减轻损伤、促进修复的作用。例如降低细胞代 谢率以减轻细胞的辐射敏感性；延缓或促进细胞的增殖、分化；调节和增强机体的免疫 功能，提高机体的辐射耐受力等。 近年发现的许多细胞因子，如集落刺激因子、白介素、肿瘤坏死因子、干扰素等， 具有多方面的生物活性，显示了辐射防护的效果。它们的机理可能与调节细胞的生理活 性有关。这一类防护剂大多是在照前和照后使用都有一定效果。 2.3 头发光损伤的修复 2.3 头发光损伤的修复 现有的辐射防护剂主要有：硫辛酸类衍生物、雌激素类、钙离子拮抗剂、细菌内毒 素、植物脂多糖、细胞因子、多糖类等。 目前，国内外对辐射作用保健品研究很少，且大多数研究仍停留在寻找具有抗辐射 作用的天然资源或生物活性因子上。 许多研究者将工作重点集中于天然植物及微生物资 源，包括许多中药和菌类，藻类，指出这些天然资源中存在抗辐射活性物质，包括生物 碱，多糖等，其中多糖的研究领域较为活跃45。新型非离子糖样表面活性剂因其侵蚀性 小和与毛小皮相容性好而被用于毛发的紫外线防护。好的紫外线防护剂加入至洗发剂 中，能减少阳光所致的毛发损伤。目前，只有在意大利已将避光剂和多葡糖苷用在洗发 香波中，并用一新的，好像皮肤紫外线防护剂类似的名词“发保护指数”(hair protective factor , hpf) 来衡量其保护用，hpf15相当于最大保护作用，可达95 - 98 %46。 当阳光照射到头发上时，头发的主要组成部分氨基酸会吸收阳光里的紫外线，而紫 外线能产生光降解作用，令氨基酸之间的链接断裂，从而使氨基酸分解并流失，头发的 基本结构随之被破坏，头发因此变得干枯、脆弱、暗淡、梳理性变差。此外，紫外线还 8 会破坏头发中的其它化学成分，使发色变浅，越来越枯黄。因此受损头发的修复尤其重 要。 夏秋都存在头发晒后修复的问题，主要产品有：强效护发素、局油、护发凝胶、发 膜、发用精华素等，可使头发恢复光泽、增加强度、滋润柔软。 对于晒后的发丝，应该使用含有润发及补充油脂的专用柔性洗发香波清洁头发，降 低受损程度。也可以diy为头发做一次特别护理将橄榄油涂于头发上，用梳子梳理，确 保每根发丝沾上橄榄油，并用毛巾包裹，然后待上一小时，最后用洗发水冲洗两次再搽 上护发素即可；在防晒护发品中ha与紫外线吸收剂混合使用，具有协同作用，不仅可 减少紫外线的透过，而且可对紫外线所造成的头发损伤进行修复，起双重保护作用。含 ha的护发品可在头发表面形成一层薄膜，起到保湿、润滑护发、消除静电等作用，使 头发易于梳理、飘逸自然；潘婷乳液修复洗发水其蕴含独特的维他命原b5及各种营养精 华， 能进入头发内部并渗入头发核心， 从深层营养头发， 提供头发生长所需的各种养分； 欧莱雅干性深度修复洗发水其中的维他命b6能够活化发质纤维蛋白衍生物顺滑纤维， 柔顺发质氨基酸，对受伤发质有较好的修复作用；屈臣氏也推出了防晒功能的发膜以保 护头发；korres向日葵维生素f洗发香波富含维生素f和b5，能使晒后的头发得到滋润和 修复，增加头发的光泽，保持水分，降低分叉率。同时对于光损伤头发可以涂擦芦荟汁， 不仅有保湿功能，修复受损头发，而且可以防止紫外线对头发的进一步损伤。 3研究内容与意义 3研究内容与意义 3.1 选题依据 3.1 选题依据 在日常生活中，淘米水可以扮演“多重角色”的天然去污剂。用淘米水洗手不仅可 以去污，还可以使皮肤滋润光滑，特别是对于皮肤敏感的人，用淘米水洗脸，不仅可温 和地洗去肌肤的污垢，而且不会刺激皮肤，造成皮肤红肿搔痒的症状。用淘米水刷洗碗 碟，不仅去污能力强，还不含化学物质。在几百年前，酿酒工作者的手白又细，秘密就 是酿酒的原料之一米糠。古代女性把米糠磨碎后装在袋子里浸泡在水中，每天早晚用米 糠水洗脸。长期坚持下来，肌肤变得水嫩白净，即使在冬季，皮肤也不干燥，这种方法 在当时很受老百姓的喜爱。 鉴于米糠与淘米水均有美发护肤功效，但米糠在生活中容易得到，且营养价值高， 易保存。因此选取米糠为研究对象，对米糠中几种功能成分进行了分析测定；从米糠中 提取了米糠多糖，并对米糠多糖的抗辐射功能进行了研究。 3.2 研究内容 3.2 研究内容 1水溶性维生素的测定： 鉴于米糠中主要营养成分氨基酸、脂肪酸的研究均有较成熟的方法，本文对米糠中 水溶性维生素的提取及测定方法进行了研究。 采用气质联用对米糠中的脂肪酸进行了测 定， 见附录二。 同时采用了氨基酸自动分析仪对米糠中的氨基酸进行了测定， 见附录三； 米糠中含有丰富的水溶性维生素， 常文贵等采用自动电位滴定法测定了米糠中的水 溶性维生素b1 。据所查文献，未见有关米糠中多种维生素研究的报道。因此，本文对 9 米糠中水溶性维生素的提取进行了研究， 并利用高效液相色谱法分离测定了米糠中四种 水溶性维生素。本文建立hplc的测定方法简单、快速，有望成为复杂体系中维生素的 一种快速测定方法。 2多糖提取： 脱脂米糠在一定条件下（微波、高温、超声波）提取，去除蛋白、淀粉杂质后，通 过离心分离得上清液，浓缩，加入乙醇沉淀多糖，透析，冷冻干燥得米糠多糖固体。 3头发光损伤的评价方法： 头发中的色氨酸在 296-315 nm 的紫外光下不稳定，容易产生光分解，色氨酸可以 推荐作为头