一種以納米金棒為探針檢測化妝品中鞣花酸含量的方法與流程
2023-12-05 15:20:11 1
本發明涉及化妝品中鞣花酸含量的檢測，具體涉及一種以納米金棒為探針檢測化妝品中鞣花酸含量的方法。
背景技術：
鞣花酸(c14h6o8)是沒食子酸的二聚衍生物，是一種多酚二內酯。天然的鞣花酸存在於多種植物的果實中，呈反式沒食子酸單寧結構，生物毒性低，具有優異的抗癌變、抗突變功效，特別對結腸癌、食管癌、肝癌等有很好的預防作用。鞣花酸有抑制酪氨酸酶過剩的作用，從而使皮膚雀斑、黃褐斑形成的黑色素難以形成，達到美白皮膚的效果。目前，市面上有多個品牌的化妝品推出了含鞣花酸系列產品，並大力宣傳其美白等功效。由於化妝品質量良莠不齊，虛假標準有效成分的情況時有發生，因而對化妝品中鞣花酸含量進行準確測定具有重要的意義。儘管目前已報導了多種檢測鞣花酸的方法，如紙色譜分析法、滴定法、分光光度法等，但因化妝品中鞣花酸的含量相對偏低，且存在多種無機和有機雜質的幹擾，而上述常規檢測方法的靈敏度低，所以其實用性較差。有文獻報導採用高效液相色譜法來檢測化妝品中鞣花酸的含量，其優點是檢測結果精確可靠，但也存在設備投資大、運行成本高、對化驗人員要求高、檢測耗時等缺點。因此，開發操作簡便、快速、靈敏度高、實用性強的鞣花酸檢測新方法具有十分重要的意義。
技術實現要素：
為了解決現有技術中的問題，本發明的目的在於提供一種化妝品中鞣花酸含量的檢測方法，該方法操作簡便、檢測時間短、靈敏度高、實用性強。
本發明的目的是這樣實現的：
一種化妝品中鞣花酸含量的檢測方法，以納米金棒作為檢測探針，利用鞣花酸在納米金棒表面還原agno3並形成一種棒狀的銀包金納米結構，從而導致其局域表面等離子體共振吸收峰發生藍移，同時做空白試驗；根據其峰位移程度與鞣花酸含量所作標準曲線計算化妝品樣品中鞣花酸的含量。
本發明化妝品中鞣花酸含量的檢測方法，其特徵在於：將納米金棒、agno3溶液與化妝品樣品在br緩衝液中反應，反應結束後在紫外-可見光分光光度計上掃描450-900nm的吸收光譜，同時做空白試驗；根據吸收峰的位移程度與鞣花酸的含量所作標準曲線，即可算出所述化妝品樣品中鞣花酸的含量。
本發明化妝品中鞣花酸的檢測原理如圖1所示，鞣花酸與agno3進行氧化還原反應(其中鞣花酸為還原劑，agno3為氧化劑)，生成的產物(即ag原子)在納米金棒表面發生異相成核和外延生長，形成一種棒狀的銀包金納米結構，從而導致納米金棒的局域表面等離子體共振吸收峰發生藍移。
作為優化，上述化妝品中鞣花酸含量的檢測方法，其特徵在於，採用如下步驟：將納米金棒、agno3溶液與化妝品樣品在br緩衝液中反應，反應時間為17.5～24min；所述br緩衝溶液的ph為8.69～11.92；所述agno3溶液的濃度為1.0×10-5～2.0×10-4mol/l；反應結束後在紫外-可見光分光光度計上掃描450-900nm的吸收光譜，同時做空白試驗；根據吸收峰的位移程度與鞣花酸的含量所作標準曲線，即可算出所述化妝品樣品中鞣花酸的含量。
作為進一步優化，上述化妝品中鞣花酸含量的檢測方法，其特徵在於：所述br緩衝溶液的ph為11.4～11.92；所述agno3溶液的濃度為7.5×10-5～1.5×10-4mol/l；所述反應時間為20～24min。
作為更進一步優化，上述化妝品中鞣花酸含量的檢測方法，其特徵在於，採用如下步驟：將納米金棒、agno3溶液與化妝品樣品在br緩衝液中反應，反應時間為20min；所述br緩衝溶液的ph為11.4；所述agno3溶液的濃度為1.0×10-4mol/l；反應結束後在紫外-可見光分光光度計上掃描450-900nm的吸收光譜，同時做空白試驗；所述化妝品樣品中鞣花酸含量的按下式計算：
δλ＝7.05c+1.62(標準曲線方程)
式中：
δλ為試劑空白與樣品的最大吸收波長差值(λ0–λ，單位：nm)；
c為樣品中鞣花酸的摩爾濃度(單位：μmol/l)。
作為最優化，上述化妝品中鞣花酸含量的檢測方法，包括空白試驗、樣品檢測和計算結果步驟，其特徵在於：
(1)空白試驗：
在1.5ml的離心管中依次加入適量納米金棒，100μlph為11.40的br緩衝液，100μl5.0×10-4mol/l的agno3溶液，加入二次蒸餾水補充體積至500μl，用可調式混勻儀混勻後室溫反應20min，然後在紫外-可見分光光度計上掃描450-900nm的吸收光譜，測得最大吸收波長λ0；
(2)樣品檢測：
在1.5ml的離心管中依次加入適量納米金棒，100μlph為11.40的br緩衝液，100μl5.0×10-4mol/l的agno3溶液和100μl化妝品樣品，最後加入二次蒸餾水補充體積至500μl，用可調式混勻儀混勻後室溫反應20min，然後在紫外-可見分光光度計上掃描450-900nm的吸收光譜，測得最大吸收波長λ；
(3)計算結果：
所述化妝品樣品中鞣花酸的含量按下式計算：
δλ＝7.05c+1.62(標準曲線方程)
式中：
δλ為試劑空白與樣品的最大吸收波長差值(λ0–λ，單位：nm)；
c為樣品中鞣花酸的摩爾濃度(單位：μmol/l)。
本發明所述br緩衝液即伯瑞坦-羅賓森(britton-robinson)緩衝液，為本領域所熟知的緩衝液。本發明所述化妝品是指以塗抹、噴灑或者其他類似方法，散布於人體表面的任何部位(如皮膚)，以達到清潔、保養、美容，保持良好狀態為目的的化學工業品或精細化工產品，為本領域所熟知的護膚品。納米金棒是一種尺度從幾納米到上百納米的棒狀金納米顆粒，為本領域所熟知的概念，本發明中納米金棒的用量由本領域普通技術人員根據實際情況確定。
有益效果：
本發明基於納米金棒獨特的結構和局域表面等離子體共振吸收性質，並結合晶種誘導外延生長的基本原理，利用鞣花酸在納米金棒表面還原agno3並形成一種棒狀的銀包金納米結構，通過改變鞣花酸的含量來控制銀在納米金棒表面的外延生長，從而調控其局域表面等離子體共振吸收峰的位移程度，然後根據峰位移程度與鞣花酸含量之間的關係，發明了一種以納米金棒為探針檢測化妝品中鞣花酸含量的方法。本發明方法用於化妝品中鞣花酸含量的檢測，化妝品中常見無機、有機物質如氯化鈉、醋酸鈉、磷酸鈉、葡萄糖、氯化鉀、草酸鈉、乙醇、乙二醇、乙酸、精氨酸、檸檬酸等，對檢測結果影響小，方法實用性較強；尤其是化妝品中鞣花酸的濃度在0.2～20μmol/l範圍內時，鞣花酸與棒狀銀包金納米結構的吸收峰位移程度呈良好的線性關係，標準曲線方程為δλ＝7.05c+1.62，相關係數為0.9970，加標回收率為97.4～105.8％，平均加標回收率為103.1％。本發明方法用於化妝品中鞣花酸含量的檢測，操作簡便，對技術人員要求相對較低；同時檢測時間短，準確度好，靈敏度高，實用性強，適合大規模推廣。
附圖說明
圖1為本發明化妝品中鞣花酸含量檢測的原理圖；
圖2為納米金棒與鞣花酸反應前後的局域表面等離子體共振吸收光譜圖；
圖3為納米金棒在加入鞣花酸前後的透射電子顯微成像圖：(a)加入鞣花酸前，(b)加入鞣花酸後；
圖4為本發明中溶液ph對檢測信號的影響；
圖5為本發明中agno3濃度對檢測信號的影響；
圖6為本發明中的化學反應動力學考察及檢測時間優化；
圖7為納米金棒的吸收光譜隨鞣花酸含量變化的位移圖；
圖8為本發明檢測方法的標準曲線圖；
圖9為本發明檢測方法抗幹擾能力實驗結果圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明進行具體描述，在此指出以下實施例只用於對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護範圍的限制，本領域的技術熟練人員可以根據上述發明內容對本發明作出一些非本質的改進和調整。本發明所有原料及試劑均為市售產品。
儀器與試劑
uv-2500紫外-可見分光光度計(日本島津公司)，mx-s可調式混勻儀(北京大龍興創實驗儀器有限公司)，tgl-16m高速離心機(湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司)。複合鞣花酸精華原液(品牌：艾麗素)，納米金棒(參照文獻acsnano2012,6,2804-2817自製)，ph8.69～11.92的br緩衝液，硝酸銀(國藥集團化學試劑有限公司)，二甲亞碸(重慶川東化工集團有限公司)，甲醇(重慶川東化工集團有限公司)，鞣花酸標準品(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)。所有試劑均為分析純，所有水均為二次蒸餾水。
實施例1標準溶液和樣品溶液的配製及檢測方法
精密稱取鞣花酸對照品15.1mg，加入5ml二甲亞碸，並用可調式混勻儀使鞣花酸充分溶解，然後轉移到50ml容量瓶中，用甲醇稀釋至刻度，搖勻，得到濃度為1.0×10-3mol/l的鞣花酸標準溶液，該標準溶液現配現用。
本發明所使用樣品為複合鞣花酸精華液，溶於水，直接用二次蒸餾水稀釋至合適的濃度進行檢測。
檢測方法：在1.5ml的離心管中依次加入100μl納米金棒(製備得到的原液稀釋5倍)，100μlph為11.40的br緩衝液，100μl5.0×10-4mol/l的agno3溶液，100μl鞣花酸標準溶液或樣品溶液，最後加入二次蒸餾水補充體積至500μl，用可調式混勻儀混勻後室溫反應20min，最後在紫外-可見分光光度計上掃描450-900nm的吸收光譜。
參照實施例1標準溶液和樣品溶液的配製及檢測方法，運行實施例2-7。
實施例2光譜特徵考察與檢測機理驗證
發明人研究了納米金棒單獨存在、與鞣花酸共存、與硝酸銀共存、與鞣花酸和硝酸銀共存時的局域表面等離子體共振吸收光譜特徵，結果顯示，與納米金棒自身的吸收光譜相比，當其與鞣花酸共存、與硝酸銀共存均未觀察到光譜的變化，僅在納米金棒、硝酸銀和鞣花酸三者共同存在時，光譜才會發生明顯的藍移現象。納米金棒自身的吸收光譜與納米金棒、硝酸銀和鞣花酸三者共同存在時的吸收光譜見圖2。透射電子顯微成像結果(圖3)進一步證明，三者共存時agno3被鞣花酸還原為ag原子並在納米金棒表面均勻沉積，形成了一種新型棒狀銀包金納米結構，從而改變了其局域表面等離子體共振吸收性質。
實施例3影響因素考察
發明人研究了體系的ph、agno3濃度及檢測時間對檢測結果的影響，具體如下。
在1.0×10-4mol/l的agno3中加入鞣花酸和不加鞣花酸的條件下，體系在ph8.69～11.92的br緩衝溶液中的最大吸收峰波長變化情況如圖4所示。實驗結果表明，在ph11.40以下，其吸收峰波長位移差值隨ph的增大逐漸增大，ph11.40時其波長位移差值達到最大，超過ph11.40時其位移差趨於穩定，確定該體系最佳ph條件為11.40。
當鞣花酸濃度為5.0×10-5mol/l和不加入鞣花酸時，1.0×10-5～2.0×10-4mol/l濃度範圍的agno3對其最大吸收峰位移的影響如圖5所示。結果顯示，當agno3的濃度為1.0×10-4mol/l時，體系的最大吸收峰波長位移差值最大。
固定agno3濃度為1.0×10-4mol/l和溶液ph11.40，考察了在加入鞣花酸和不加鞣花酸條件下，時間在0～24min內其最大吸收峰波長的變化，結果如圖6所示。結果顯示，隨著反應時間的延長，其吸收峰逐漸藍移，當反應時間為20min及以後，其吸收峰波長位移基本保持不變，故選擇該體系的最佳反應時間為20min。
實施例4標準曲線的繪製
發明人以納米金棒作為檢測探針，利用鞣花酸在納米金棒表面還原agno3並形成一種棒狀的銀包金納米結構，從而導致其局域表面等離子體共振吸收峰發生藍移，同時做空白試驗；根據其峰位移程度與鞣花酸含量所作標準曲線計算化妝品樣品中鞣花酸的含量。實驗結果如圖7所示，空白試驗中(即不加鞣花酸)，納米金棒的最大吸收峰波長位於778nm(0號曲線)；隨著鞣花酸含量的增加(濃度依次為0.2，2.0，5.0，10.0，15.0，20.0μmol/l)，其還原agno3的能力大大提高，被還原且均勻沉積在納米金棒表面的銀原子的數量增多(即銀殼層增厚)，從而使得納米金棒的局域表面等離子體共振吸收峰逐漸藍移(對應1-6號曲線)。
體系在最佳實驗條件(即br緩衝溶液的ph為11.4，agno3溶液的濃度為1.0×10-4mol/l，反應時間為20min)下，以棒狀銀包金納米顆粒的局域表面等離子體共振吸收峰波長位移程度(δλ，nm)對鞣花酸濃度(c，μmol/l)作圖，得到標準曲線，如圖8所示。其線性回歸方程為：δλ＝7.05c+1.62，相關係數r＝0.9970。鞣花酸的濃度在0.2～20μmol/l範圍內與棒狀銀包金納米顆粒的局域表面等離子體共振吸收峰波長位移程度呈良好的線性關係。
實施例5化妝品中鞣花酸的檢測
試劑空白：在1.5ml的離心管中依次加入100μl納米金棒(製備得到的原液稀釋5倍)，100μlph為11.40的br緩衝液，100μl5.0×10-4mol/l的agno3溶液，加入二次蒸餾水補充體積至500μl，用可調式混勻儀混勻後室溫反應20min，然後在紫外-可見分光光度計上掃描450-900nm的吸收光譜，測得最大吸收波長位於778nm，即λ0。
樣品溶液：在1.5ml的離心管中依次加入100μl納米金棒(製備得到的原液稀釋5倍)，100μlph為11.40的br緩衝液，100μl5.0×10-4mol/l的agno3溶液和100μl已稀釋20倍後的複合鞣花酸精華液(稀釋倍數根據原樣品濃度而定，目的是將樣品中的鞣花酸濃度稀釋至檢測線性濃度範圍內)，最後加二次蒸餾水補充體積至500μl，用可調式混勻儀混勻後室溫反應20min，然後在紫外-可見分光光度計上掃描450-900nm的吸收光譜，測得最大吸收波長位於726nm，即λ。
將上述測量結果帶入公式δλ＝7.05c+1.62，即778–726＝7.05c+1.62，可計算出c＝7.146μmol/l，即測試的樣品溶液中鞣花酸的濃度為7.146μmol/l。由於測試樣品溶液為樣品原液稀釋20倍所得，故原樣品中鞣花酸的濃度為7.146×20＝142.9μmol/l。
實施例6幹擾實驗
發明人還考察了化妝品中其他可能共存的物質對本發明檢測方法的幹擾情況，如圖9所示，主要考察了只存在鞣花酸(1號)、鞣花酸與氯化鈉共存(2號)、鞣花酸與醋酸鈉共存(3號)、鞣花酸與磷酸鈉共存(4號)、鞣花酸與葡萄糖共存(5號)、鞣花酸與氯化鉀共存(6號)、鞣花酸與硝酸鎂共存(7號)、鞣花酸與草酸鈉共存(8號)、鞣花酸與乙醇共存(9號)、鞣花酸與乙二醇共存(10號)、鞣花酸與乙酸共存(11號)、鞣花酸與l-精氨酸共存(12號)、鞣花酸與檸檬酸共存(13號)所獲得信號的差值，用於說明樣品中可能存在的常見幹擾物質對該方法的影響。實驗結果表明：當鞣花酸的濃度固定為2.0×10-5mol/l時，體系中分別存在100倍或50倍於鞣花酸濃度的以上所述幹擾物質，均不幹擾測定，可見本發明所建立的檢測化妝品中鞣花酸的方法具有較好的抗幹擾能力。
實施例7加標回收實驗
為了考察該檢測方法的準確性和實用性，發明人購買了商品化的複合鞣花酸精華液(品牌：艾麗素)並採用逐級稀釋法將其稀釋至測定的線性範圍內，按照實施例5的實驗方法對其中的鞣花酸含量進行測定，樣品平行測定3次，且同時進行加標回收實驗，結果見表1。
表1鞣花酸樣品分析及回收率實驗結果
從表1可看出，本發明方法準確度高、實用性強，可用於美白化妝品中鞣花酸含量的定量檢測，加標回收率為97.4～105.8％，rsd為0.97～2.00。