基于山茶属植物花瓣 与茶渣中的抗氧化物质调配防晒霜的研究

1／前言

我们必须彻底变革现有的发展模式，摒弃那种“开采—生产—废弃”的传统线性经济逻辑，构建一个蓬勃发展的循环经济：这就需要我们重塑资源管理方式，重构产品的制造与使用流程，并创新废弃物的处置手段。唯有如此，才能惠及全人类，守护我们的星球家园。

在当前的经济模式下，我们从地球提取原材料，将其制成产品，随后便作为废弃物丢弃：这是一个线性的过程。相比之下，在循环经济中，我们首先就要从源头杜绝废弃物的产生。践行循环经济的设计理念，我们不仅能够减少温室气体排放、废弃物与污染，还能提升社会繁荣度、增加就业机会并增强经济韧性。

随着市场需求的持续增长，茶叶产量随之攀升，随之而来的便是茶渣废料的大量产生（Yuanetal.,2023）。对此，亟需对这些残留物进行合理的资源化利用，鉴于茶树栽培过程中产生的主要残余物（如茎干、枝条、劣质茶叶、花及种子）中含有高附加值的活性物质，这为推进废弃物的资源化利用提供了可行路径。

近年来，全球茶叶消费量正逐年攀升。2023年，全球共消费了超过72亿公斤的茶热饮；预计到2029年，消费量将超过82亿公斤。

尽管饮茶是一种古老的习俗，但当今世界才是茶叶消费最为鼎盛的时期。事实上，如今的“90后”（30岁以下人群）饮用茶叶的量已超过咖啡。

此外，山茶属（Camellia）植物的花朵仍是一种尚未得到充分开发的资源，其作为食品添加剂、营养保健品及化妆品原料的开发潜力有待进一步挖掘（Fernandesetal.,2020）。研究发现，山茶花中含有的多种化合物具有较好的保健特性，如抗氧化、提高免疫力及消除炎症（Piaoetal.,2011;Trinhetal.,2028;Fernandesetal.,2020）。其主要成分包括碳水化合物（以不溶性膳食纤维及可溶性成分如蔗糖、果糖、葡萄糖等形式存在）；此外，花中还含有丰富的有机酸，以及黄酮类、花青素类和单宁等多种酚类化合物（Fernandesetal.,2020）。

植物原料在干燥阶段可采用微波加热处理。相较于对流干燥而言，微波加热处理具有缩短处理时间、降低能耗等优势，此外，微波加热会使细胞内温度升高并产生蒸气压力，从而导致细胞壁膨胀甚至破裂，从而有利于胞内活性成分的释放与渗出。

微波水扩散重力技术（MicrowaveHydroDiffusionandGravity,MHG）是一种环保的植物、藻类及真菌生物质脱水替代方法；该技术已用于藻类或植物材料提取生物活性成分（Pérezetal.,2014;LópezHortasetal.,2016）。

本研究评估了微波水扩散重力辅助干燥法（MHG）对山茶花抗氧化物质提取效果的影响，提取过程分别采用常规溶剂法及超临界二氧化碳（CO2）法。

图1  供试乳霜制品

2／材料与方法

本研究所使用的材料之一源自“帕索·金泰罗·达·克鲁兹（PazoQuinteirodaCruz）的茶树，该庄园为国际杰出茶花园。该庄园设有一座手工茶场，从事茶叶生产、品鉴体验、文化传播及科研等活动。采样地点位于西班牙加利西亚自治区蓬特韦德拉省的里瓦杜米亚市，材料采集于2022年及2024年夏季。

2024年春季，研究团队亦于西班牙蓬特韦德拉省里瓦杜米亚市的国际杰出茶花园——“帕索·金泰罗·达·克鲁兹（PazoQuinteirodaCruz）”完成了山茶属植物花朵的样本采集。

将收集到的材料（包括干种壳、细枝、落叶，以及从茶籽中提取油脂后剩余的籽饼）进行粉碎与过筛处理，随后储存于密封塑料袋中。

表1  试验组乳霜编号

 对照组乳霜编号

在设定的水热处理条件下，将茶的种壳、细枝及废叶置于帕尔反应器中加热至160℃，提取其中的酚类与糖类物质；随后，用超滤/纳滤膜技术及非离子型聚合物树脂对上述物质进行浓缩与提纯（Sanzetal.,2020aandb;Díazetal.,2024;Ferreiraetal.,2024）。籽饼中残留的脂质物质则采用超临界CO2法，在最适条件（30MPa、40℃、2.5h）下进行提取。提取后的固体残渣进一步通过水热处理进行加工，所得滤液经分离后，按前述方法进行浓缩与提纯。

本研究采用微波水扩散重力干燥法（MHG），对山茶属花朵进行干燥处理，并提取其中的花青素与多酚类物质。将花瓣人工剥离后，置于意大利Milestone公司生产的NEOS-GR微波设备中，采用微波水扩散重力法进行处理，以同步回收干燥花瓣及新鲜花瓣中的天然成分。收集得到的提取液于4℃冷藏保存，备用。

图2（a）新鲜的  未经处理的山茶花瓣；（b）经MHG处理后的脱水花瓣；（c）提取液体积变化图；（d）抗氧化剂活性

2.1常规溶剂法

将干花在40℃条件下，于搅拌罐中使用乙醇溶液进行提取。提取完成后，将固体与提取物分离，并对提取物进行花青素、酚类化合物及体外抗氧化物的活性分析。

2.2超临界CO2法

在超临界萃取装置（型号：TharDesignsSFE-1000F-2-C10，美国匹兹堡）中对干花进行提取，设定条件为压力35MPa、温度40℃、乙醇浓度5%；提取物收集在第一级分离器中，随后对其花青素含量、酚类化合物及体外抗氧化物活性进行分析。

2.3高温高压水提取法

采用水热处理法，在帕尔反应器中加热至160℃，对设定条件下的茶树种壳、细枝和废叶进行多酚类和糖类物质的提取，并利用超滤、纳滤膜及非离子型聚合树脂进一步浓缩（Sanzetal.,2020a和b；Díazetal.,2024；Ferreiraetal.,2024）。压榨后的籽饼中残留的脂质物质，则在30MPa、40℃、2.5h的最佳条件下通过超临界CO2进行提取。剩余固体废料经超临界CO2处理后，继续通过水热处理（升温至160℃），过滤分离的液体部分，浓缩与提纯方法上述一致。

3／皮肤指标测定

采用皮肤分析仪进行皮肤观测，以获得水分、皮肤油脂、纹理、胶原纤维、皱纹程度、皮肤色素沉着（斑点）、皮肤敏感度（泛红）、毛孔大小等指标。

4／结论与讨论

我们以基础乳霜为本底，通过添加不同提取物制备了多种类型的乳霜。其中包括添加了枝条提取的低聚糖物质和籽饼油（St-Oligo）；添加了枝条提取的酚类物质和籽饼油（St-Ph）；添加了籽饼提取的低聚糖物质和籽饼油（Hk-Oligo）；添加了茶叶的酚类物质和籽饼油（Lv-Oligo）；添加了籽饼提取的酚类物质和籽饼油（Hk-Ph）；添加了茶叶提取的低聚糖物质和籽饼油（Lv-Oligo）；添加了茶叶提取的酚类物质和籽饼油（Lv-Ph）。同时，还制备了以下对照乳霜：C1（基础霜添加茶叶提取物）、C2（基础霜添加生育酚）、C3（添加生育酚和籽饼提取物）和C4（添加茶叶和籽饼提取物），具体配方详见表1与图1。

图2展示了微波水扩散重力干燥处理对茶花花瓣的影响。处理过程中收集到提取液体积变化如图2c所示，从50g新鲜花朵中最多可收集32.5mL液体，抗氧化物活性最高为0.4gTEAC/L。

乙醇提取法（96%乙醇和0.1%HCl）的花瓣提取物，其抗氧化能力约为20.3gTEAC/100g，花青素含量为10mg/L。经水热处理的枝、叶和种壳纯化提取物的总酚含量分别为0.154、0.162和0.187g/100g。

我们制备了一款以二氧化钛为活性成分的防晒霜，以及多款添加了茶叶提取物的乳霜作为对照。实验配方中，通过以下方式调整成分：用茶叶提取物中的酚类和低聚糖物质替代合成抗氧化剂；用压榨籽饼中提取的油脂替代原有脂类成分。储存期间，对各配方进行了氧化稳定性、色泽及质地分析。防晒指数参照Kaur和Saraf（2010）的方法进行测定。随后在健康志愿者皮肤上测试了各款乳霜，并使用便携式皮肤分析仪检测了皮肤含水量、油脂含量、纹理、胶原蛋白、皱纹程度、过敏反应及毛孔大小等指标。

本项目分为两个阶段进行：第一阶段在小规模志愿者中开展，用以优化对照组设置；随后数月开展第二阶段研究，招募了更多不同年龄、性别的健康受试者，以测试各款乳霜的效果，并通过问卷调研评估受试者对产品质地、使用感与温和度的满意度。图3展示了供试乳霜的各项皮肤参数测量结果，并与小规模志愿者的正常皮肤数据进行了对比。

参考文献：

请参考国际山茶协会网站会刊中的文献列表。