苦水玫瑰精油微乳液稳定性评价及抗血栓功能探究

郑雅琪1,牛启月1,张志刚2, 王雪1,凌建祥3,吕兆林1,4*

1(北京林业大学 生物科学与技术学院,北京,100083)2(内蒙古宇航人生物工程技术有限公司,内蒙古 呼和浩特,011517)3(兰州市永登县玫瑰研究所,甘肃 兰州,730300)4(林业食品安全与加工北京市重点实验室,北京,100083)

摘 要 研究以苦水玫瑰精油为原料,利用分子对接技术初步探究了其抗血栓可能性,并制备了一种苦水玫瑰精油微乳液,对微乳液的微乳液类型、包埋率等基本性质进行测定,探究苦水玫瑰精油微乳液在不同离心力、温度、pH、贮藏时间的条件下的稳定性,通过模拟人工胃肠消化条件考察了玫瑰精油微乳液中有效成分的稳定性。结果表明,雄激素受体与香茅醇的对接能为-5.711 78 kcal/mol,结合活性良好,与甲基丁香酚、庚醛、姜黄烯的对接能分别为-13.403 5、-26.986 6、-13.917 kcal/mol,结合活性极强,可通过碳氢键结合发挥抗血栓的功能。苦水玫瑰精油微乳液为O/W型微乳液,包埋率为99.47%,密度为1.04 g/cm3,pH值为7.55,粒径为141.67 nm,苦水玫瑰精油微乳液有良好的离心稳定性,25 ℃避光保存30 d状态良好,pH值在5~8内耐酸碱性良好,在胃肠消化条件下亦表现出良好的稳定性。该研究可为苦水玫瑰精油微乳液产品开发、稳定性研究提供理论支持,为后续苦水玫瑰精油抗血栓功能提供了方向。

关键词 苦水玫瑰精油;微乳液;稳定性研究;抗血栓

苦水玫瑰(Rosa setate×Rosa rugosa)产自甘肃省永登县苦水镇,属蔷薇科蔷薇属,与平阴玫瑰、大马士革系列玫瑰以及百叶玫瑰并称我国四大玫瑰,苦水玫瑰主要种植在海拔1 600~2 400 m的中性或微碱性土壤中,其花卉产量以及精油含量可与大马士革玫瑰相媲美[1]。苦水玫瑰精油是由苦水玫瑰萃取而来,香气浓郁,含有丰富的挥发性成分,WU等[2]利用GC-MS结合全二维气相色谱-飞行时间质谱联用技术检测出苦水玫瑰精油含有190多种成分,其中香茅醇、香叶醇含量较高。苦水玫瑰精油于药用领域展现出极为可观的价值,其具备活血散瘀、促进睡眠[3]等多元功效,在食品保健与医药等诸多领域均占据着颇高的研究地位,为相关领域的深入探索与发展提供了极具潜力的研究对象,对推动医药保健等行业的进步有着不可忽视的重要意义[4]。苦水玫瑰精油的应用范围受限,主要因其较强的挥发性。在高温或光照条件下,其中的有效成分极易挥发,这不仅使精油的稳定性大打折扣,还导致其功效降低,难以在更多场景中发挥作用[5]

微乳液是由去离子水、精油、表面活性剂和助表面活性剂在一定的比例下混合自发形成的液体,由于其高稳定性、极高的界面张力等特点,被广泛应用于食品、制药等行业[6],制备得到的精油微乳液可以很好地解决精油稳定性差、易挥发等问题。OKONOGII 等[7]通过制备姜精油微乳液有效提高了姜精油对胆碱酯酶的抑制活性;CHAIYANA等[8]发现,微乳化制备的猕猴桃精油微乳液可以显著提高天然化合物的有效性和稳定性。故利用微乳液技术增强苦水玫瑰精油稳定性是可行的。

当今社会,人口老龄化问题逐渐明显,人民生活方式日渐改变,由此引发的血栓性疾病愈发严重,血栓是一个隐蔽杀手,可能发生在任何年龄、任何时间,严重威胁生命。雄激素受体(androgen receptor,AR)作为一种类固醇受体,是影响动脉粥样硬化、血栓形成等多种疾病的重要因素之一[9]。医药典籍中记载了玫瑰精油的活血功效,血栓形成是由于血脉不通、血凝而不流所导致的血瘀,苦水玫瑰精油在抗血栓方面的研究尚不明确,研究苦水玫瑰精油是否通过与AR相互作用发挥抗血栓功能是十分必要的。分子对接技术是利用计算机模拟软件把药食同源食品化合物与功能性蛋白活性位相结合,依据几何互补、能量互补的原则,通过计算研究药食同源食品化合物与功能靶蛋白之间作用机理的一种技术。其研究成分与靶蛋白之间的相互作用、预测靶蛋白受体的活性区域、生成“成分-靶蛋白”相互作用的二维平面图,直观地研究两者的相互作用[10]。YAYL[11]利用分子对接技术研究发现,粒径0.01~2.22 nm的化合物与乙酰胆碱酯酶的结合亲和力最好,为研究酚类物质抗氧化提供了理论依据。肖珊珊[12]利用分子对接技术将龙脑精油化学成分与抗炎作用靶蛋白CNR2进行对接,结果显示芳樟醇等成分是龙脑精油抗炎作用的活性成分。利用分子对接技术研究苦水玫瑰精油功效可以提高实验效率,更加准确的研究苦水玫瑰精油抗血栓的机理。

本文以苦水玫瑰精油为原料,创新性地利用分子对接技术对其主要成分与AR是否具有抗血栓功能进行研究,并选取了一种特定配方的苦水玫瑰精油微乳液,采用加复合乳化剂法制备苦水玫瑰精油微乳液,对其微乳液类型、包埋率、粒径等基本性质及稳定性进行研究,以期探寻苦水玫瑰精油的抗血栓功能性、找到可以有效保留苦水玫瑰精油成分以及提高精油稳定性的微乳液配方,扩展其商业价值。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苦水玫瑰精油,兰州九香玫瑰生物科技有限公司;分馏椰子油,美国多特瑞公司。

吐温60、无水乙醇(以上试剂均为食品级)、Na2HPO4、柠檬酸、苏丹Ⅲ、亚甲基蓝、胰蛋白酶、胃蛋白酶、稀盐酸、乙酸乙酯,上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 仪器与设备

GCMS-QP2010Ultra气质联用仪,日本岛津公司;万分之一电子天平,梅特勒托利多科技有限公司;紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;SCI-VS可调式混匀仪,美国SCILOGEX公司;CenLee16K台式高速离心机,湖南湘立科学仪器有限公司;固相微萃取手动进样手柄、固相微萃取头、固相微萃取操作平台,美国Supelco公司;恒温水浴锅,上海力辰邦西仪器科技有限公司;Mastersizer 3000激光粒度仪,英国马尔文公司;pH计,合肥荣事达有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 苦水玫瑰精油微乳液的制备

采用加复合乳化法[13]制备苦水玫瑰精油微乳液:将苦水玫瑰精油与分馏椰子油按1∶40的体积比配制作为油相,表面活性剂吐温60与助表面活性剂无水乙醇按2.5∶1的体积比充分混合后备用,油相与水相按1∶1的体积比混合,向体系中缓慢地滴加复合乳化剂,直到体系由浑浊变为澄清,即形成苦水玫瑰精油微乳液。

1.3.2 苦水玫瑰精油的抗血栓功能研究

1.3.2.1 苦水玫瑰精油成分和AR结构获取及3D结构构建

参考武艺[4]的方法获取苦水玫瑰精油主要成分,利用CAS号代入TCMSP数据库查找到相应成分,筛选出口服生物利用度(oral bioavailability,OB)>30%,类药性(drug-likeness,DL)>0.01[14]的苦水玫瑰精油活性成分,利用BIOVIA Draw 2019绘制苦水玫瑰精油活性成分的3D结构。通过其Uinport ID下载抗血栓靶蛋白AR的3D结构。

1.3.2.2 苦水玫瑰精油成分和AR的分子对接

将所有苦水玫瑰精油活性成分3D结构文件导入Discovery Studio中,对小分子文件进行处理。将AR的3D结构文件导入Discovery Studio中,对其进行去除小分子配体、水分子、加氢处理、确定抗血栓靶蛋白活性位点,选择半柔性对接flexdock,进行对接。

1.3.3 精油微乳液基本性质研究

1.3.3.1 精油微乳类型鉴定

采用苏丹Ⅲ与亚甲基蓝法[15]测定。

苏丹Ⅲ溶液配制:取0.1 g苏丹Ⅲ,溶解在20 mL体积分数95%乙醇中。

亚甲基蓝溶液配制:取20 mg亚甲基蓝,溶解于20 mL蒸馏水中。

配制10 mL苦水玫瑰精油微乳液,分成2份,每份5 mL,编号为1、2,分别向微乳液1、2中加入苏丹Ⅲ和亚甲基蓝溶液,观察苏丹Ⅲ和亚甲基蓝溶液的扩散速度以及分散情况。

1.3.3.2 包埋率

固相微萃取结合GC-MS方法[6]测定包埋率。

在气相色谱进样口老化萃取头30 min,老化温度280 ℃。取200 μL苦水玫瑰精油复配油样品和含有 200 μL苦水玫瑰精油复配油的微乳液置于20 mL顶空瓶中,50 ℃下加热25 min,并顶空吸附25 min,吸附完成后萃取头立即使用气质联用仪测定挥发性成分。

GC条件:Rtx-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);柱温箱升温程序:初温60 ℃保持2 min,3 ℃/min升至200 ℃;接着20 ℃/min升至250 ℃,保持5 min;15 ℃/min升至280 ℃,保持10 min。载气He,流速1 mL/min,进样量1 μL,进样口温度为280 ℃,分馏比1∶40。MS条件:EI离子源,电子能70 eV,离子源温度250 ℃,接口温度280 ℃。

由于香茅醇为苦水玫瑰精油含量最高的成分[7],故选取香茅醇作为标准计算苦水玫瑰精油微乳液包埋率,按公式(1)计算:

微乳液包埋率

(1)

式中:X0,苦水玫瑰精油微乳液外未被包埋的香茅醇峰面积;X1,苦水玫瑰精油中香茅醇的峰面积。

1.3.3.3 粒径

采用粒度仪测定。

1.3.3.4 pH

采用pH计测定。

1.3.3.5 密度

取微乳液于10 mL容量瓶中,密度=质量/体积。

1.3.4 微乳化对苦水玫瑰精油稳定性研究

参照李永慧[15]的方法,并在此基础上修改。

1.3.4.1 离心稳定性

制备苦水玫瑰精油微乳液25 mL,分成5份,每份5 mL放置于离心管中,分别在430 nm处测量吸光度,完成后分别在3 000、4 000、4 500、5 000、8 000 r/min的条件下高速离心30 min,观察微乳液的分层情况,并在430 nm处测量吸光度以确定微乳液的透光率。透光率按公式(2)计算:

透光率

(2)

式中:A0,苦水玫瑰精油微乳液处理前的微乳液吸光度;A1,苦水玫瑰精油微乳液处理后的微乳液吸光度。

1.3.4.2 热稳定性

制备苦水玫瑰精油微乳液25 mL,平均分为5份(每份5 mL),分别在5、25、50、70、90 ℃下加热30 min,观察微乳液的变化,并于430 nm下测定吸光度,计算透光率,方法同1.3.4.1节。

1.3.4.3 pH稳定性

用Na2HPO4和柠檬酸配制pH值为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0的缓冲液,用缓冲液代替去离子水,油相与水相按照体积比1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1混合,向体系中缓慢地滴加复合乳化剂,直到体系由浑浊变为澄清,绘制拟三相图,计算各微乳面积比,考察pH值对苦水玫瑰精油微乳液的影响。

1.3.4.4 贮藏稳定性

制备20 mL苦水玫瑰精油微乳液,在25 ℃避光保存,分别在0、5、15、20、25、30 d时观察微乳液状态,并在430 nm处测定吸光度计算透光率,考察时间对苦水玫瑰精油微乳液的影响。

1.3.5 苦水玫瑰精油微乳液的胃肠稳定性

人工胃液配制:取质量分数为10%稀盐酸16.4 mL,加水800 mL及胃蛋白酶10 g,溶解摇匀,加水稀释到1 000 mL。

人工肠液配制:取质量分数为1.36%KH2PO4溶液500 mL,用质量分数为0.4% NaOH溶液调节pH值至6.8,另取胰蛋白酶10 g,加水适量使之溶解,两者混合后加水稀释至1 000 mL即得。

取200 μL苦水玫瑰精油和含200 μL苦水玫瑰精油的微乳,分别加到25 mL人工胃液和25 mL人工肠液中,摇匀后37 ℃水浴,分别于0、2、4、6 h 取样10 mL终止消化,加入5 mL乙酸乙酯萃取,取上层清液,GC-MS检测,测定条件同1.3.3.2节。最终得到苦水玫瑰精油中有效成分的胃肠稳定性结果。

1.3.6 数据处理

以上所有实验均重复3次,采用Origin 2019进行绘图,采用SPSS 26.0进行统计学分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 苦水玫瑰精油主要活性成分与AR的分子对接结果

将苦水玫瑰精油化学成分的CAS号导入TCSMP数据库,并根据其中根据OB值>30%、DL>0.01的原则,筛选出18种苦水玫瑰精油化学成分作为潜在活性成分进行分子对接,如表1所示,分别为:桉油烯醇、甲基丁香酚、芳樟醇、乙酸橙花酯、异香橙烯、庚醛、姜黄烯、蒎烯、异香叶醇、香叶基香叶醇、橙花叔醇、石竹烯、香茅醇、玫瑰醚、柳木醇、橙花醇、四甲基双环十一碳二烯、杜松醇。

表1 TCMSP数据库苦水玫瑰精油成分表

Table 1 TCMSP database Kushui rose essential oil composition table

序号Mol IDCAS号名称OB/%DL1MOL0108446750-60-3桉油烯醇80.320.122MOL00020793-15-2甲基丁香酚73.360.043MOL00435878-70-6芳樟醇58.180.024MOL000597141-12-8乙酸橙花酯57.470.04

续表1

序号Mol IDCAS号名称OB/%DL5MOL00020825246-27-9异香橙烯55.740.106MOL000935111-71-7庚醛53.830.107MOL003591644-30-4姜黄烯52.340.658MOL0004857785-70-8蒎烯46.250.059MOL0023625944-20-7异香叶醇41.950.0210MOL00570324034-73-9香叶基香叶醇40.450.1411MOL00011940716-66-3橙花叔醇40.430.0612MOL002451116-04-1石竹烯40.360.0513MOL000267106-22-9香茅醇38.890.0214MOL01073516409-43-1玫瑰醚37.820.0315MOL00121110067-28-4柳木醇35.940.0716MOL000700106-25-2橙花醇35.660.0217MOL00118424703-35-3四甲基双环十一碳二烯30.730.0818MOL00353719912-62-0杜松醇30.410.09

将筛选出的潜在活性成分和AR进行活性位点对接,一般对接能(CDOCKER_energy)值<0 kcal/mol时对接结果较为可信。有效苦水玫瑰精油成分与功能靶蛋白的对接打分值(-CDOCKER_energy、-CDOCKER_ INTERACTION energy)见表2。AR成功对接4个有效成分(甲基丁香酚、庚醛、姜黄烯、香茅醇)。张淑颖等[16]研究发现,甲基丁香酚可参与治疗动脉粥样硬化心血管病,它通过对嘌呤代谢、肾素分泌等生物反应的调节,达到治疗动脉粥样硬化的效果。宋珅等[17]研究发现α-姜黄烯、α-脱氢姜黄烯可以抑制与抑制小鼠尾血栓的形成。

表2 成分与功能靶蛋白的对接打分表

Table 2 Docking scoring table of components and functional target proteins

对接功能靶蛋白对接化合物名称CAS号-CDOCKER_ENERGY/(kcal/mol)-CDOCKER_INTERACTION_ENERGY/(kcal/mol)AR甲基丁香酚93-15-213.403 5028.622 6庚醛111-71-726.986 6026.701 3姜黄烯644-30-413.917 0037.997 5香茅醇106-22-95.711 7832.231 0

有效成分与AR的对接结果如图1所示,AR与香茅醇的对接能为-5.711 78 kcal/mol,通过氢键作用、π-烷基键疏水相互作用以及烷基键疏水相互作用结合在一起,表现出了良好的结合活性;AR与甲基丁香酚、庚醛、姜黄烯的对接能分别为-13.403 5、-26.986 6、-13.917 kcal/mol,表现出极强的结合活性,其中甲基丁香酚主要依靠碳氢键作用、π-烷基键疏水相互作用以及烷基键疏水相互作用与AR相结合,庚醛主要通过氢键作用和烷基键疏水相互作用与AR相结合,姜黄烯主要通过π-硫键作用、π-π堆叠作用、π-烷基键疏水相互作用和烷基键疏水相互作用与AR结合。该结果推测苦水玫瑰精油可以与AR相互作用,存在抗血栓的功能,其中甲基丁香酚、庚醛、姜黄烯、香茅醇为苦水玫瑰精油发挥抗血栓作用的有效成分。

a-甲基丁香酚-AR;b-庚醛-AR;c-姜黄烯-AR;d-香茅醇-AR

图1 成分与AR对接示意图

Fig.1 Components and AR docking diagram

2.2 苦水玫瑰精油微乳液基本性质

2.2.1 微乳液类型鉴定

苦水玫瑰精油微乳液苏丹Ⅲ、亚甲基蓝染色结果见图2,作为一种水溶性染料,将亚甲基蓝滴入O/W型微乳液中,其会在微乳液中快速扩散,分散性快,而苏丹Ⅲ是一种油溶性染料,若苏丹Ⅲ能较亚甲基蓝更快速扩散于微乳液中,且分散性更好,则微乳液为W/O型微乳液[18]。由图2可见,当向样品1和样品2同时分别加入亚甲基蓝和苏丹Ⅲ溶液时,亚甲基蓝快速在样品1中分散,而苏丹Ⅲ分散于苦水玫瑰精油微乳液上层,与微乳液不相溶,由此可知在苦水玫瑰精油微乳液中亚甲基蓝溶液扩散速度较苏丹Ⅲ更快,且分散速度更高,所以苦水玫瑰精油微乳液为O/W型微乳液。吐温60的亲水亲油平衡(hydrophilic lipophilic balance,HLB)值为14.9,当表面活性剂的HLB 值较大时,表面活性剂中亲水端作用强于亲油端,意味着亲水性强,容易形成O/W型微乳液[19];O/W型微乳液可以使精油均一的分散在水相中,作为口服液可更好地被人体吸收[20]

图2 亚甲基蓝(左)和苏丹Ⅲ(右)在精油微乳液中的扩散结果

Fig.2 Diffusion results of methylene blue (left) and Sudan Ⅲ (right) in essential oil microemulsion

2.2.2 苦水玫瑰精油微乳液基本性质

如表3所示,微乳化后的苦水玫瑰精油微乳液对苦水玫瑰精油主要成分的包埋率达99.47%,说明微乳化可以有效的保留苦水玫瑰精油的化学成分。苦水玫瑰精油微乳液的密度为1.04 g/cm3,pH为7.55,酸碱度偏中性,苦水玫瑰精油微乳液主要由油相(苦水玫瑰精油∶分馏椰子油=1∶40)、水相(食品级去离子水)、食品级吐温60、食品级无水乙醇构成,其体积比例大致为油相∶水相∶吐温60+无水乙醇=1∶1∶4.94,其中吐温60的密度为1.04 g/cm3,苦水玫瑰精油微乳液密度接近于吐温60和去离子水。苦水玫瑰精油微乳液的粒径为141.67 nm,符合微乳液的性质[21]

表3 苦水玫瑰精油微乳液基本性质

Table 3 Basic properties of Kushui rose essential oil microemulsion

包埋率/%密度/(g/cm3)pH粒径/nm结果99.47±0.141.04±0.047.55±0.05141.67±56.46

2.3 微乳化对苦水玫瑰精油稳定性的影响

当微乳液的储藏条件(如温度、pH、贮藏时间等)发生改变时,可能导致微乳液不稳定,不稳定的精油微乳液体系会引起在储藏过程中均一状态的瓦解,絮状物产生,澄清透明的液体变得浑浊、分层,流动性降低,精油微乳液的稳定性降低,透光度下降[22]。因此选择合适条件储藏苦水玫瑰精油微乳液是必要的。本实验对苦水玫瑰精油微乳液在不同的离心条件、温度条件、pH条件以及贮藏时间下,苦水玫瑰精油微乳液的状态以及透光率进行探究。

如表4所示,随着转速由3 000 r/min增加至8 000 r/min,苦水玫瑰精油微乳液的透光度先增大后减小,在89.48%~97.71%,虽然离心条件发生改变,但苦水玫瑰精油微乳液的微乳外观均呈清澈微黄状态,颜色透亮,状态均一,并未发生分层、破乳等现象。说明微乳化后的苦水玫瑰精油微乳液具有良好的离心稳定性。

表4 苦水玫瑰精油微乳液离心稳定性结果

Table 4 Centrifugation stability results of Kushui rose essential oil microemulsion

注:不同的小写字母代表差异显著性(P<0.05)(下同)。

转速/(r/min)透光率/%状态3 00089.48±0.78c澄清透亮,流动性强4 00095.63±0.52b澄清透亮,流动性强4 50097.15±0.93a澄清透亮,流动性强5 00097.71±0.97a澄清透亮,流动性强8 00096.91±0.47ab澄清透亮,流动性强

当温度在5 ℃时,苦水玫瑰精油微乳液呈乳白色固态(图3-a),流动性降低,透光度为15.79%(表5),将5 ℃的苦水玫瑰精油微乳液放置在室温后微乳液逐渐变得澄清透明,恢复到均一状态(图3-b),这可能与表面活性剂的种类有关。苦水玫瑰精油微乳液使用吐温60作为表面活性剂,吐温60的凝固点在21.0 ℃左右,当贮藏温度低于凝固点时,随着温度的降低,吐温60逐渐变为胶状,最后变成固态,流动性逐渐降低,但随着温度升高至凝固点以上,其又逐渐变成液态,流动性增加。在25~90 ℃,随着温度的上升,透光度由97.41%降低至80.15%,这种情况可能是表面活性剂吐温60的性质决定的,吐温60作为一种非离子型表面活性剂,其结合力主要依靠是靠氧乙烯基团中的氧与水分子中的氢,由氢键形成一种并不牢固的结合,随着微乳液温度的上升,微乳液中水分子的热运动导致氢键结合力降低,吐温60的亲水性降低,从而使微乳液透光率降低,最终降低了苦水玫瑰精油微乳体系的稳定性[23]。上述结果说明,苦水玫瑰精油在低温下不稳定,但在室温下能保持稳定的状态。随着温度的升高,苦水玫瑰精油微乳液的稳定性逐渐下降(P<0.05),苦水玫瑰精油微乳液适宜在25 ℃储藏。

a-5 ℃;b-25 ℃

图3 苦水玫瑰精油微乳液在5 ℃和25 ℃下状态对比

Fig.3 Comparison of Kushui rose essential oil microemulsion at 5 ℃ and 25 ℃

表5 苦水玫瑰精油微乳液温度稳定性结果

Table 5 Temperature stability results of Kushui rose essential oil microemulsion

温度/℃透光率/%状态515.79±0.38e乳白色固态,流动性差,不透明2597.41±2.24a澄清透亮,流动性强5093.58±1.23b澄清透亮,流动性强7085.03±0.41c澄清透亮,流动性强9080.15±0.62d澄清透亮,流动性强

如表6所示,在25 ℃下避光储藏苦水玫瑰精油微乳液30 d,随着时间的增加,苦水玫瑰精油微乳液的透光率逐渐降低,但透光率仍旧较高,在88.15%~99.32%,均大于88.00%。如图4所示,颜色均澄清透明,流动性强,状态均一,说明苦水玫瑰精油微乳液可以有效延长苦水玫瑰精油的保存时间。

图4 不同时间下苦水玫瑰精油微乳液状态对比

Fig.4 Comparison of the state of Kushui rose essential oil microemulsion at different times

表6 苦水玫瑰精油微乳液贮藏稳定性结果

Table 6 Storage stability results of Kushui rose essential oil microemulsion

贮藏时间/d透光率/%状态099.32±0.69a澄清透亮,流动性强596.68±7.27a澄清透亮,流动性强1097.92±0.50a澄清透亮,流动性强1596.86±0.54a澄清透亮,流动性强2091.31±1.38b澄清透亮,流动性强2588.86±0.84b澄清透亮,流动性强3088.15±1.38b澄清透亮,流动性强

如图5所示,随着pH逐渐增加,拟三元相图的面积呈先上升后下降的趋势,其中pH=7时,面积最大为18.14%,pH值在5~8微乳液面积比差异不显著(P<0.05),说明苦水玫瑰精油微乳液pH值在5~8范围内具有良好的耐酸碱性。吐温60毒性小于其他离子型表面活性剂,强电解质无机盐类以及酸碱对其影响较小,因而制备的微乳液比较稳定[24],并且酸碱度偏中性的水相更有利于微乳液的形成和稳定。陈宗淇等[25]研究发现,利用非离子型表面活性剂制作的微乳液中,氧乙烯链是形成此类型微乳液膜结构的主要组成部分,并且氧乙烯基团上氧与其他化合物依靠氢键形成的缔合作用会导致微乳液膜结构发生改变。当微乳液pH处于酸性时,随着酸度的增大,充足的氧乙烯基团会在微乳液的膜界面形成,但基团上的氧要有足够的H3O+提供才能生成稳定的氢键,这会导致氧乙烯基团有了足够的伸展,并且加强与醇分子中—OH基团的结合,最终升高体系黏度,降低界面张力,抑制微乳形成能力,使微乳区面积减小。而在碱性范围内,会有金属离子出现与氧乙烯基团形成相互作用,增大体系黏度,减小微乳区面积。所以对于非离子表面活性剂微乳体系,在pH值为7.0时最为稳定。拟三元相图面积最大时pH接近中性和苦水玫瑰精油微乳液本身的pH值,不同pH下微乳液面积结果也说明了苦水玫瑰精油微乳液在pH值为7左右最为稳定。

图5 不同pH下苦水玫瑰精油微乳液拟三元相图对比

Fig.5 Comparison of quasi-ternary phase diagram of Kushui rose essential oil microemulsion at different pH

2.4 苦水玫瑰精油微乳液的胃肠稳定性

如图6所示,苦水玫瑰精油微乳液经人工胃液消化后,香茅醇剩余量在误差范围内基本保持稳定,庚醛、甲基丁香酚、姜黄烯均有所下降,6 h后香茅醇剩余量占未消化前的96.26%,庚醛、甲基丁香酚、姜黄烯分别占未消化前的80.35%、58.38%、28.30%,而单纯苦水玫瑰精油6 h的人工胃液消化后,庚醛剩量为81.28%,而香茅醇仅剩未消化时的21.5%,甲基丁香酚、姜黄烯未检测到。说明较单纯精油相比,苦水玫瑰精油微乳液可以有效保护香茅醇被胃液消化,并有效保留大部分甲基丁香酚、姜黄烯。故微乳化可以明显提高苦水玫瑰精油3种有效成分(香茅醇、甲基丁香酚、姜黄烯)经人工胃液消化后的保留率。

图6 苦水玫瑰精油和苦水玫瑰精油微乳液经人工胃液消化后有效成分剩余量

Fig.6 The residual amount of active ingredients in Kushui rose essential oil and its microemulsion digested by artificial gastric juice

如图7所示,在人工肠液中经过6 h的消化后,苦水玫瑰精油及其微乳液较未消化前有效成分含量均有所减少,但6 h后苦水玫瑰精油微乳液的庚醛、香茅醇、甲基丁香酚、姜黄烯剩余量分别为83.53%、81.40%、87.58%、61.66%;而单纯苦水玫瑰精油中庚醛、香茅醇剩余量仅为76.63%、56.72%,显著低于苦水玫瑰精油微乳液,且未检测到甲基丁香酚、姜黄烯。故微乳化可以明显提高苦水玫瑰精油4种有效成分(庚醛,香茅醇、甲基丁香酚、姜黄烯)经人工肠液消化后的保留率。

图7 苦水玫瑰精油和苦水玫瑰精油微乳液经人工肠液消化后有效成分剩余量

Fig.7 The residual amount of active ingredients in Kushui rose essential oil and its microemulsion digested artificial intestinal juice

与苦水玫瑰精油在人工胃液和人工肠液的消化后香茅醇剩余量相比,苦水玫瑰精油微乳液显著提高了苦水玫瑰精油有效成分的保留率,2.3节的结果显示pH值在5~8范围内具有良好的耐酸碱性,这也使得在人工胃液、人工肠液的酸性环境中,苦水玫瑰精油微乳液能保持良好的稳定性,有效保护苦水玫瑰精油中的有效成分,拓宽其使用范围,为下一步有效成分的作用打下良好基础。

3 结论

利用分子对接技术发现苦水玫瑰精油中的香茅醇、甲基丁香酚、庚醛、姜黄烯通过碳氢键作用、π-烷基键疏水相互作用、烷基键疏水相互作用等作用与AR结合,从而对血栓进行抑制。

利用微乳化技术制备苦水玫瑰精油微乳液,微乳类型为O/W型。微乳化后的苦水玫瑰精油微乳液对苦水玫瑰精油主要成分的包埋率高达99.47%,有效的保留苦水玫瑰精油的化学成分。苦水玫瑰精油微乳液的密度为1.04 g/cm3,pH值为7.55,酸碱度偏中性,苦水玫瑰精油微乳液的粒径为141.67 nm,符合微乳液的性质。

微乳化后的苦水玫瑰精油微乳液具有良好的离心稳定性和贮藏稳定性,可有效延长苦水玫瑰精油的保存时间。在25~50 ℃均保持稳定的状态,并且苦水玫瑰精油微乳液pH在5~8范围内具有良好的耐酸碱性,在人工胃肠模拟实验中表现出良好的稳定性,以上结果得出苦水玫瑰精油微乳液最适贮藏条件为25 ℃避光保存。其储藏条件简单,稳定性良好,因此可以降低单纯精油稳定性差而导致利用率低的现象,扩展其使用条件。

本研究探索了苦水玫瑰精油在抗血栓方面的可能性,制备了一款高包埋率及高稳定性的苦水玫瑰精油微乳液,为苦水玫瑰精油微乳液的抗血栓功能挖掘提供理论依据,扩展其在实际应用方面的价值。

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Stability evaluation and antithrombotic function development of Kushui rose essential oil microemulsion

ZHENG Yaqi1, NIU Qiyue1, ZHANG Zhigang2, WANG Xue1, LING Jianxiang3, LYU Zhaolin1,4*

1(College of Biological Sciences and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)2(Inner Mongolia Astronaut Bioengineering Technology Co.Ltd., Hohhot 011517, China)3(Rose Research Institute of Yongdeng County, Lanzhou 730300, China)4(Beijing Key Laboratory of Forestry Food Safety and Processing, Beijing 100083, China)

ABSTRACT Utilizing Kushui rose essential oil as the primary material, the research initially investigated its antithrombotic properties through molecular docking technology.Subsequently, a Kushui rose essential oil microemulsion was formulated.The study examined key properties such as the type of microemulsion and embedding rate.Furthermore, the stability of the microemulsion was tested under a variety of conditions, including varying centrifugal forces, temperatures, pH levels, storage durations, and during artificial gastrointestinal digestion experiments.The results revealed that the docking energy between the androgen receptor and citronellol was -5.711 78 kcal/mol, indicating good binding activity.Additionally, the docking energies for methyleugenol, heptanal, and curcumin with the androgen receptor were -13.403 5, -26.986 6, and -13.917 kcal/mol, respectively, suggesting extremely strong binding activities.These bindings were likely responsible for mediating antithrombotic function through carbon-hydrogen bonds.The Kushui rose essential oil microemulsion was identified as an O/W type with a high encapsulation rate of 99.47%, a density of 1.04 g/cm3, a pH of 7.55, and a particle size of 141.67 nm.The microemulsion demonstrated robust centrifugal stability and remained stable when stored in darkness at 25 ℃ for 30 days.It also showed good acid and alkali resistance within a pH range of 5-8 and exhibited stability in simulated gastrointestinal digestion experiments.This research provides theoretical support for the development and stability studies of Kushui rose essential oil microemulsion products and presents a direction for future antithrombotic research endeavors.

Key words Kushui rose essential oil;microemulsion;stability study;antithrombotic

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.041399

引用格式:郑雅琪,牛启月,张志刚,等.苦水玫瑰精油微乳液稳定性评价及抗血栓功能探究[J].食品与发酵工业,2025,51(21):277-285.ZHENG Yaqi, NIU Qiyue, ZHANG Zhigang, et al.Stability evaluation and antithrombotic function development of Kushui rose essential oil microemulsion[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(21):277-285.

第一作者:硕士研究生(吕兆林教授为通信作者,E-mail:zhaolinlv@bjfu.edu.cn)

基金项目:甘肃省特色优势农产品评价项目(TYNPZ2022-06)

收稿日期:2024-10-23,改回日期:2025-03-27