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【瑞士步琦】使用喷雾干燥法固定天然产物中的活性成分
来源:欧宝娱乐官网入口 发布时间:2025-07-28 02:39:13
过去几年,全球化妆品市场一直在持续不断的发展。顾客越来越关心他们使用的产品类型,市场需要调整以满足这些新的要求。消费者正从对健康和环境构成威胁的人工合成产品转向天然产品。为了应对这些变化,化妆品行业正在通过提供传统产品的天然替代品、提高天然原材料的价格和使用更环保的工艺来适应这些变化。由于 BUCHI 开发的主要技术进步,现在有可能开发出满足那群消费的人期望的天然化妆品成分。
植物原料与溶剂(有机或水)接触,可以溶解不一样的种类的代谢物(多酚、单宁、类黄酮、萜类、氨基酸、肽等),具有不一样有趣的生物活性(抗衰老、美白、舒缓活性等)。这些化合物的提取主要是基于它们与所使用的提取溶剂的亲和力。然后通过过滤和去除植物残留物获得最终的提取物。
当所使用的萃取溶剂具有挥发性时,能够最终靠溶剂的蒸发来浓缩萃取物。所得到的萃取物,通常称为“干萃取物”,然后以或多或少粘性糊状物的形式存在,这取决于其成分。这种糊状的稠度使得萃取物难以配制(取样、溶解度等方面的困难),并且需要修改其形状以促进其与成品化妆品的结合。为此目的,可使用两种类型的方法(液体和固体),这取决于所需的成分的最终形式。液体提取物可通过两种方法获得。当用于提取步骤的溶剂与化妆品用途相容时,只需过滤植物残留物就可以获得液体形式的提取物。当溶剂与化妆品用途不相容时,将其蒸发,并将干提取物稀释在另一种合适的溶剂中,如丙二醇、甘油、水或各种植物油。将提取物放在固体载体上更复杂,常常要特定的设备来干燥载体上的提取物。能够正常的使用不同类型的载体(多糖、二氧化硅、淀粉、明胶、甲基纤维素等)和基于不同工艺的几种干燥技术。过程可以是化学的(乳液聚合),物理化学(蒸发)或物理机械(喷雾干燥或冷冻干燥)。
溶剂蒸发是在实验室规模上制备固体提取物最广泛使用的技术,因为它易于使用,并能与亲水性或亲脂性载体一起工作。首先将干提取物在适当的溶剂中稀释,然后将固体载体加入提取物/载体的重量比在1:1和1:10之间。粉末是通过溶剂蒸发使溶液浓缩后得到的。然而,所得的粉末缺乏均匀性。这可能会引起最终产品中活性浓度的差异,因此当该成分被纳入最终化妆品时就会成为一个问题。这种技术也有缺点,不容易在工业规模上进行转移。
冷冻干燥通常用于干燥营养保健领域的热敏性成分,可能不需要载体的帮助,最终提取物具有片状形状,其气孔是由升华过程产生的,产生非均匀混合物。另一方面,喷雾干燥能轻松实现均匀的粉末显著的性能和巨大的产量,前提是使用最佳的参数工作。该工艺可以很容易地转移到工业规模,而且这种技术的生产所带来的成本很低,因此鼓励选择喷雾干燥来获得适应配方限制的化妆品成分。
喷嘴的选择主要根据工艺的规模、进料的性质和最终产品的要求。小型喷雾干燥仪 S-300 配有二流体喷嘴,使用加压气体(通常是压缩空气或氮气)将液体分散成细小的液滴,然后将其干燥。结合惰性气体循环装置 S-395,和除湿机 S-396(图2),基于有机溶剂和水混合物的样品能够正常的使用小型喷雾干燥仪 S-300 进行处理。
材料的选择主要根据将纳入该成分的成品的类型及其功能。麦芽糖糊精是一种多糖,由于其在水中的高溶解度、低粘度和形成稳定乳液的能力,通常用于雾化天然提取物。它提高了成分的稳定性,并减少了在储存过程中也许会出现的结块风险。然而,必须要格外注意使用最少量的载体材料,以避免降低活性成分的生物活性。干萃取物/固体载体的质量比在1/1到1/10之间,这取决于萃取物的成分、载体的性质和所需粉末的质量。最终产品的质量和雾化产量取决于载体材料的性质和雾化条件。这些会影响粉末的形态(粒度)和水分含量,这两个参数会影响成分在成品中的溶解度。进入喷雾筒的空气温度、空气流量、吸气器设置、干燥气体的湿度、待喷液体(萃取物+载体材料)中固体的总浓度、萃取物/支撑材料的质量比或用于溶解萃取物的溶剂都是优化的参数,以获得所需质量的粉末。
实验室规模的喷雾干燥仪能够准确的通过天然提取物的组成(图2)和处理小样品量来确定实验室规模的最佳参数。然后,这些参数可以很容易地转移到更高的产量,从而以固体形式有效地生产天然化妆品成分,满足配方师的需求。
▲图2. BUCHI小型喷雾干燥仪S-300(左),惰性气体循环装置S-395(中)和除湿机S-396(右)
▲图3. 在喷雾干燥前将提取物干燥成糊状(左),并使用麦芽糊精和喷雾干燥过程将其干燥成固体配方(右)。
得到了易于制剂的粉末,产量令人满意,可用于工业应用。首先将干提取物稀释在80/20的水酒精混合物中进行浸泡。选用麦芽糖糊精(葡萄糖当量13.0 ~ 17.0%)作为载体材料。由于提取液粘度高,因此将提取液与麦芽糊精的重量比设为1/2(表1)。待喷溶液中固体总浓度设定为 0.15 g/mL。
无论进口温度如何,产率都大于或等于70%,这在实验室规模上是令人满意的(表4)。经验表明,通过将这些参数转移到工业规模,使用更大的干燥室,产量将达到95%左右。进口温度为160℃时产率最高。
所获得的三种粉末的外观对于整合到化妆品配方中是令人满意的。它们的水分含量,估计在3%以下,也是合适的。
小型喷雾干燥仪 S-300 的干燥效率约为1升/小时,可在短时间内处理大量的萃取物,用于实验室工作。此外,它非常容易使用,用户都能够通过玻璃模块跟踪雾化过程。
实验室规模喷雾干燥仪(进口温度160°C)上确定的参数是将用于工业生产抗老化橡木成分的参数。
BUCHI 小型喷雾干燥仪 S-300 能够得到固体形式的成分,具备优秀能力的产量和令人满意的特性,可以很容易地整合到化妆品配方中。表5展示了一种含有喷雾干燥提取物的面部洗液的自然配方。由于这种雾化过程,能解决使用天然提取物时遇到的问题,从而满足研发人员的期望。它的干燥效率和易用性使其成为开发天然化妆品成分不可或缺的设备。
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