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常用美白原料介绍-熊果苷

常用美白原料介绍-熊果苷

(本文章来自硅碳鼠云课,版权归硅碳鼠所有)

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一、熊果苷简介

1989年,熊果苷配方的医药部外品。熊果苷是被列入日本药典的一剂草药,熊果苷中含有5%-7.5%的氢醌苷。

1990年,资生堂首个发现熊果苷的效果并发售美白精华。

1996年,Maeda 发现熊果苷是人黑色素细胞(Melanin cell)中酪氨酸酶(TYR)的抑制剂,具有美白祛斑的效果,在临床上能有效治疗黄褐斑及黑色素瘤。

1998年,日本学者Akiu等从熊果叶中提取分离得到一种可以达到美白效果的物质—熊果苷,其结构上比氢醌多了一个葡糖糖分子。

2002年,Peutaharm推出以 α-熊果苷为主要成分的皮肤增白剂,日本资生堂、DHC也随之推出含 α-熊果苷的系列化妆品。

2004年,脱氧熊果苷最早在Hamed的博士论文中提及,化学名为4-[(2-四氢吡喃)氧]苯酚。

熊果苷依分子结构不同可分为α型、β型、脱氧熊果苷。

α-熊果苷和β-熊果苷二者在物理性质上最大的区别就是旋光度:α-熊果苷的为+180°左右,β-熊果苷则为-60°左右。

抗黑色素效果最好的是脱氧熊果苷其美白效价是氢醌的 10 倍、α-熊果苷的38.5 倍、β-熊果苷的350 倍。

我国《已使用化妆品原料名称目录》(2015)中,未收录脱氧熊果苷。

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三种熊果苷综合性能比较

名称

水溶性

热稳定性

pH稳定范围

制备方法

备注

α-熊果苷

溶于水

耐高温,不耐强酸强碱、紫外线

5.0-9.0

生物转化

抑制黑色素生成的效果比 β-熊果苷要强 10 倍;

安全性较高;

但来源途径较窄,价格较高。

β-熊果苷

溶于热水

50℃以上会分解

4.0-6.5

天然提取

生物转换

人工合成

来源较广;价格最低;

美白效价较低;

安全性较差。

脱氧熊果苷

水溶性极好

水溶液中

极易分解,常存在于油溶性体系

人工合成

抑制黑色素效果是氢醌的 10 倍,α-熊果苷的38.5 倍, β-熊果苷的350 倍;

不易分解为氢醌;

但水溶液中极不稳定,剂型受限

熊果苷制备方法

(1)β-熊果苷制备方法:植物提取、植物细胞培养、酶转化和化学合成

(2)β-熊果苷可从多种植物中分离得到,如厚叶岩白菜、乌饭树、熊果和梨树的叶中都相继发现有β-熊果苷,但从植物中提取单一有效成分技术复杂,成本高。由于产率低、成本高等因素的制约,前3种方法很少用于工业化生产。

(3)目前,工业化生产β-熊果苷多采用化学合成法,将对苯二酚乙酰化得到β-五乙酰熊果苷,后经脱保护得到β-熊果苷。此法均在常压下进行,收率高,原料易得,操作简单,适合大规模的工业化生产。

(4)α-熊果苷来源途径较窄,只能通过不同微生物的酶进行糖基转移反应,将一分子的氢醌(对苯二酚)和一分子的葡萄糖结合形成单一的α-熊果苷。目前的制备方法主要是酶合成法和生物发酵转化法

(5)脱氧熊果苷其来源主要是有机合成,包括2种方式:一种是对苯二酚直接醚化,另一种是以2-[(4-苄氧基)苯氧基]四氢吡喃为原料合成。


熊果苷的美白机理

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酪氨酸酶活性中心的双核铜中心结构

TYR:酪氨酸酶(单酚单氧合酶)是一种含铜的氧化还原酶



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从结构式推断,熊果苷可以作为底物L-酪氨酸的类似物竞争性结合酪氨酸酶活性中心,抑制酪氨酸酶的活性。


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(1)α-熊果苷卓越的功效源于它对酪氨酸酶有完美的附着力。

(2)DFT(密度泛函理论)-计算α-熊果苷、β-熊果苷、酪氨酸(酪氨酸酶的底物)的结构和ESP(静电势),揭示α-熊果苷的静电势和酪氨酸相似。

(3)β-熊果苷潜在的静电势显示当捕捉酪氨酸酶时有潜在的困难,这意味着β-熊果苷的抑制能力是低的。


二、熊果苷的功效数据

熊果苷对人黑素细胞酪氨酸酶活性试验

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1995年资生堂The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics杂志上发表的文章。

四种美白成分对人黑素细胞酪氨酸酶活性的抑制作用,氢醌>熊果苷>L-抗坏血酸>曲酸。


熊果苷对酪氨酸酶活性试验

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对于鼠黑色素瘤细胞的酪氨酸酶活性,其半抑制浓度(IC50值) α-熊果苷是β-熊果苷的10倍。



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对于人黑色素瘤细胞的酪氨酸酶活性,其半抑制浓度(IC50值) α-熊果苷是β-熊果苷的约15倍。


熊果苷对酪氨酸酶活性试验

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此结果表明,对于鼠黑色素瘤细胞的酪氨酸酶活性,α-熊果苷为混合型抑制,β-熊果苷为非竞争性抑制。

α-熊果苷对于酪氨酸酶活性位点和其他的位点都有很好的作用效果。

双倒数方程(米氏方程的双倒数形式)

以酶促反应中反应速率的倒数1/v对底物浓度的倒数(1/s)作图。所得直线外推在横坐标的截距为1/km,由此可得出Km值。Km是酶与底物复合物的解离常数,即米氏常数。

米氏常数(Km)的含义是酶促反应达最大速度(Vmax)一半时的底物(S)的浓度。

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对于人黑色素瘤细胞的酪氨酸酶活性,α-熊果苷为混合型抑制,其米氏常数与其浓度有关联。


β-熊果苷对酪氨酸酶活性的抑制试验

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Ø维C乙基醚IC50值为0.80%(质量分数),烟酰胺IC50值为3.00%(质量分数),β-熊果苷IC50值为0.08%(质量分数)。比较3种美白剂的IC50值,对酪氨酸酶活性的抑制能力为:β-熊果苷>维C乙基醚>烟酰胺。

Ø在相同酶活力下,随着β-熊果苷质量分数的增加,吸光度逐渐变小,β-熊果苷对酪氨酸酶的抑制作用表现为可逆抑制。

Øβ-熊果苷的抑制率随质量分数的增加而降低,抑制表现为非竞争性抑制。β-熊果苷是与酪氨酸酶分子上的独立部位结合,而不与底物L-酪氨酸竞争活性中心。


熊果苷的B16黑色素瘤细胞试验

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熊果苷对黑素细胞的增殖有明显的抑制;对细胞黑色素量的合成,有十分明显的抑制作用(P<0.01),并呈现良好的剂量-效应关系对酪氨酸酶活性抑制不明显( P<0.01 ), 黑色素细胞中酪氨酸酶活性呈波动性变化。


α-熊果苷对酪氨酸酶单酚酶试验

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α-熊果苷对酪氨酸酶二酚酶的激活表现为:竞争性和非竞争性的混合激活作用。

α-熊果苷的美白作用主要表现为对单酚酶的强力的抑制效应,α-熊果苷对二酚酶的激活作用,使其与多巴一起使用时,可以作为为发质增黑的香波中的增黑剂使用。


α-熊果苷对人黑色素瘤细胞(HMV II)功效试验

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A:黑色素合成的测定结果。1: 对照; 2: 0.25mM α-熊果苷; 3: 0.5mM α-熊果苷。

B:细胞增殖测定的结果。    1: 对照; 2: 0.25mM α-熊果苷; 3: 0.5mM α-熊果苷; 4: 1.0mM α-熊果苷; 5: 2.0mM α-熊果苷。

C:细胞酪氨酸酶活性的测定结果。1: 对照; 2: 0.13mM α-熊果苷; 3: 0.25mM α-熊果苷; 4: 0.5mM α-熊果苷。


α-熊果苷对人黑色素瘤细胞(HMV II)功效试验

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将人体皮肤模型置于6孔板中,孵育13d。在第0、2、4、6、8和10天,将溶于0.1ml超纯水中的α-熊果苷涂于组织表面。

A:细胞培养的宏观视图。

B:在倒置显微镜下观察细胞培养物。1:对照;2:125mg/tissue;3:250mg/tissue。


α-熊果苷对雀斑的功效

时间:应用连续3个月

雀斑研究在26名女性(年龄在40-65岁)脸上进行,每天使用两次面霜

样品:2%α-熊果苷,2%β-熊果苷

指标:雀斑减少的功效可以在视觉上评估分为以下五种程度:明显改善,改善,稍有改善,无效和加重。

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试验研究结果显示:使用α-熊果苷的女性有53.7%报告改善或明显改善,使用β-熊果苷的有30.6%报告改善或明显改善。


熊果苷的斑马鱼试验

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熊果苷的豚鼠皮肤试验

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Ø过敏反应:不同浓度的熊果苷制剂无过敏反应;

Ø刺激反应:3%、5%和10%浓度熊果苷没有刺激,15%、20%的熊果苷有弱、中等刺激性; Ø豚鼠皮肤色素值:3%、5%、10%浓度熊果苷使用3、4周后色素值的变化与单霜相比具有统计学意义; 

Ø组织病理结果:3%、5%、10%浓度的熊果苷对黑素细胞数量无影响,黑素颗粒随着浓度的增加逐渐减少,15%和20%的熊果苷使黑素细胞数量明显减少,黑素颗粒减少。


熊果苷的豚鼠皮肤试验

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熊果苷治疗黄褐斑

复方祛斑霜其中的主要成分为曲酸、熊果苷、芦荟、薏苡仁,其中3.5-4.0%熊果苷,1%曲酸。

本组黄褐斑患者195例,雀斑49例,炎症后色素沉着157例。

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平均灰度的比度仅用于皮肤色素的对比观察,数字越小,肉眼所见的色素也就越淡。


熊果苷治疗黄褐斑

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治疗组24例患者,基本治愈14例,显效6例,好转2例,无效2例,有效率为83.3%;

对照组24例患者,基本治愈1例,显效4例,好转4例,无效15例,有效率为20.8%,两组间有效率比较,熊果苷治疗组有效率高于对照组,差异具有统计学意义(X2=12.34,P<0.01)。且皮损类型不同影响治疗效果,治疗效果Ⅰ型(表皮型)>Ⅱ型(表皮型)>Ⅲ型(混合型)。


熊果苷治疗黄褐斑

雪夫霜的主要成分是全反式维A酸、熊果苷、促渗剂氮酮和维生素E,是一种复方制剂。

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48例黄褐斑患者运用内服中药及维生素C、维生素E,外用3%熊果苷霜治疗,治疗3个疗程。

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熊果苷和鞣花酸治疗黄褐斑


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F1、F2、F3三个熊果苷、鞣花酸(合成)、鞣花酸(合成)+鞣花酸(植物提取)的凝胶,三组各10人,使用时间6个月。检测黑色素变化情况。


熊果苷的抗氧化作用

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光镜下可见,A对照组:细胞结构清晰,呈单层铺路石状紧密排列;

B损伤组:细胞变形、皱缩、排列紊乱、脱落明显,胞浆内出现空泡;

C熊果苷组:细胞形态结构基本清晰,但细胞有轻度肿胀,其它接近于正常对照组。


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MTT法测试细胞活力,与损伤组相比,熊果苷能明显保护细胞增殖活力,可以抵御H2O2所致细胞氧化应激损伤。


熊果苷的抗氧化作用

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熊果苷、氢醌、抗坏血酸进行 DPPH 和 ABTS• 自由基清除试验。

与氢醌相比,熊果苷具有弱的DPPH自由基清除活性,具有强的ABTS• 清除活性。

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熊果苷、氢醌、抗坏血酸进行 抗氧化能力指数(ORAC)、氧化溶血抑制测定(OxHLIA)、人皮肤成纤维细胞保护试验,其中以偶氮类化合物AAPH作为过氧自由基来源,绵阳红细胞、人皮肤成纤维细胞为测定细胞。

ORAC和OxHLIA两种基于红细胞的抗氧化剂测定中,熊果苷具有与氢醌相当甚至更高的强抗氧化剂活性。熊果苷在成纤维细胞中显示出对氧化应激的保护作用,而对苯二酚则没有。


熊果苷抗炎作用

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熊果苷的抗糖化试验

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使用方法:体外葡萄糖-BSA分析法;

试验变量:时间、实验温度60℃、37℃;

检测指标:相对荧光强度和糖基化反应抑制率;

结果表明:熊果苷具有明显的体外抗糖化活性,存在剂量依赖性抑制,不过效果弱于氨基胍。


β-熊果苷在抗皮肤癌中的分子光谱行为

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研究通过使用拉曼光谱检测方法,结果表明:β-熊果苷具有的β-D-葡萄糖-羟甲基和酚羟基,在线粒体中作用于毒性TCA分子的光谱行为突出显示了抗皮肤癌的潜力,为β-熊果苷的新应用提供了有价值的线索。


熊果苷和油溶甘草提取物复配研究

a:熊果苷        b:油溶甘草提取物       c:熊果苷和油溶甘草提取物的混合物

对B16黑色素瘤细胞活力的影响

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对B16黑色素瘤细胞黑色素合成的抑制作用

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三、熊果苷的稳定性数据

β-熊果苷的稳定性

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β-熊果苷的稳定性

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结果:β-熊果苷水溶液

Ø在pH=5,温度为40 ℃时相对比较稳定,pH=3时相对不稳定,且随着放置时间的延长, β-熊果苷分解产生的氢醌越多。 Ø表皮葡萄球菌不会导致β-熊果苷分解产生氢醌。表皮细胞会促进β-熊果苷的分解,且随着β-熊果苷含量的增加,分解产生的氢醌越多。 Øβ-熊果苷原料在不同温度、湿度下均很稳定。 Ø在β-熊果苷中加入维生素C,珍珠粉等,β-熊果苷的稳定性会降低。



β-熊果苷的稳定性

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β-熊果苷稳定性与温度关系实验结论:

1)β-熊果苷在常温下较稳定,50℃基本可确定为极限分解温度;2)温度低于40℃时,β-熊果苷溶液中对苯二酚含量随温度上升而逐渐增加,但分解较缓;

3)温度高于40℃时,β-熊果苷溶液中对苯二酚含量随温度上升而逐渐增加,且分解较快;

4)在同一较高温度时,熊果苷在该温度下,放置时间越长,分解产生的对苯二酚越多;

5)相同温度时,β-熊果苷溶液质量分数越高,随时间分解产生的对苯二酚越多


β-熊果苷的稳定性

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β-熊果苷稳定性与pH值关系实验结论:

1)β-熊果苷在酸性或碱性条件下,稳定性均较差,在pH值为6~7左右时,基本不发生分解;

2)随着酸度和碱度的逐渐增加,熊果苷分解速率逐渐加快,且在pH<4或pH>9时,β-熊果苷分解速率明显加快;

3)在25℃时,同一pH值下,水浴时间对β-熊果苷的分解影响较小,图上表现为各曲线重合度较高。


α-熊果苷的稳定性

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在低于100℃下,α-熊果苷表现出热稳定性;在强酸及强碱环境下,其稳定性能很差,但在偏中性环境下,α-熊果苷具有较好的稳定性;而光照及紫外光照射的条件下,α-熊果苷均表现出不稳定性。


α-熊果苷和β-熊果苷的稳定性

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α-熊果苷和β-熊果苷在基础条件下的稳定性得知,在酸碱度和光照条件影响下,两者稳定性的状况表现一致;但β-熊果苷在温度达到60℃后开始变得不稳定。


pH值、温度、紫外线对α-熊果苷的稳定性

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(1)在pH=4~8的范围里α-熊果苷溶液的色谱峰面积基本不变,也未检出氢醌,表明α-熊果苷在弱酸弱碱的环境下有较好的稳定性。 

(2)Ø10℃~60℃的范围里,在相同温度、不同时间和不同温度、相同时间的情况下,α-熊果苷的色谱峰面积变化不大,稳定性较好,均为检出氢醌,表明α-熊果苷在不同温度环境下不会轻易分解出有害物质氢醌。 

(3)在紫外光照射下,α-熊果苷的色谱峰面积随紫外照射时间的增加而逐渐减小。同时表明紫外线虽然对α-熊果苷有一定的破坏裂解作用,但是并无氢醌生成。


化妆品基质原料对α-熊果苷稳定性试验

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向配制好的化妆品基质原料的溶液中,加入10mg α-熊果苷,混合均匀后静置72h,进行检测。

结论:脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO9)未检测出氢醌,尼泊金甲酯溶液中检测到氢醌产生。


化妆品基质原料对α-熊果苷稳定性试验

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结论:在100 摄氏度以内,α-熊果苷均具有良好的热稳定性,不会轻易分解产生有害物质氢醌。

α-熊果苷在碱性条件下的稳定性比在酸性条件下弱,同时在弱酸(p H=5.2)及弱碱(p H=8.0)环境下,α-熊果苷溶液中均未有氢醌检出,表现出了较好的稳定性。


化妆品基质原料对α-熊果苷稳定性试验

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结论:α-熊果苷在光照下稳定性弱。光照室温保存72h后,α-熊果苷溶液中有氢醌检出;在暗处室温保存72h后,α-熊果苷溶液中无氢醌检出。

紫外线对α-熊果苷的氧苷键具有一定的破坏裂解作用,随着紫外照射时间的延长,溶液中的α-熊果苷的含量逐渐降低,检出的氢醌含量随着照射时间有增加的趋势,但随着时间的进一步延长,检出的氢醌含量降低,其他物质的含量增加,分析原因可能是分解产生的氢醌随着时间被氧化。


光照对α-熊果苷稳定性试验image.png

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α-熊果苷溶液不太稳定,长时间暗箱保存及光照会使 α-熊果苷分解出氢醌,而膏霜状态下的 α-熊果苷较稳定光照后未检测出氢醌。 α-熊果苷作为美白剂添加至膏霜中更为安全。


加热对α-熊果苷膏霜稳定性试验

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采用了红外光谱(IR)的方法测定了美白祛斑膏霜中β-熊果苷稳定性。结果:含有β-熊果苷祛斑霜中,β-熊果苷可以在室温条件下避光保存约2年半的时间,不变质。


α-熊果苷的稳定性及渗透性试验

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Ø通过添加亚硫酸氢钠来去除氧气的影响,发现添加亚硫酸氢钠后,熊果苷溶液(1%,pH6)颜色透明澄清,而未添加亚硫酸氢钠熊果苷溶液(1%,pH6)组颜色变黄。 

Ø甘油、聚乙烯醇及水溶性氮酮对α-熊果苷酪氨酸酶抑制活性影响不大,而烟酰胺和山梨酸钾促进了熊果苷酪氨酸酶抑制效率。

Ø通过体外透皮实验研究氮酮和甘油对α-熊果苷透皮吸收的促进作用。


α-熊果苷对豚鼠皮肤致敏性试验

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第一行是α-熊果苷,第二行是氢醌

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0.2%氢醌组豚鼠出现致敏反应,20% α-熊果苷组未出现过敏反应。

说明20% α-熊果苷在豚鼠皮肤微生物或皮肤葡萄糖苷酶作用下水解生成的氢醌低于0.2%。


四、熊果苷的应用

安全使用范围:

欧盟消费者安全科学委员会(Scientific Committee On Consumer Safety, SCCS)认为:

α-熊果苷在面部护理产品中的添加量不超过2%和在身体乳产品中不超过0.5%是安全的;

β-熊果苷在面霜中不超过7% 是安全的,基于在化妆品中释放的氢醌含量低于1ppm的情况下。其光敏性,一般其浓度超过7%具有光敏性,一般护肤品中是禁止添加到这个浓度的。

α-熊果苷的经皮渗透影响因素试验

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α-熊果苷的经皮渗透影响因素试验

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熊果苷的应用

α-熊果苷

建议添加量:0.2-2.0%

产品性质pH值:5.0-7.0

建议使用pH值:3.5-6.5


β-熊果苷

建议添加量:0.5-7.0%

产品性质pH值:5.0-7.0

建议使用pH值:4.0-6.5


注意事项:

Ø1g熊果苷室温需要5g左右去离子水完全溶解,加热可促进溶解; 

Ø化妆品配方体系乳化完成,降温至50℃以下,将熊果苷用少量水中溶解后加入体系; 

Ø化妆品配方体系中加入适量的抗氧剂、避光放置、乳霜剂型产品等,可以阻止变色,; 

Ø化妆品配方体系乳化完成后,降温至50℃以下,加入用少量水溶解的NaHSO3和Na2SO3有助于防止变色(0.3-0.4%);

Ø化妆品体系中加入促渗剂(氮酮),能够促进熊果苷的吸收,同时阻止熊果苷的析出。

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作者:潘先森 分类:原料类 浏览:37 评论:0
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