1龚俊瑞
1广东华润顺峰药业有限公司
摘要：随着社会经济及科学技术的进步，化妆品生产制造行业得到了快速发展，在化妆品生产技术、提炼工艺等方面都得到了完善，虾青素作为化妆品生产主要构成元素，其提取工艺也在该形势影响下得到了优化及完善。虾青素不仅具有抗氧化功能，还具有着色、抗衰老等功能，所以在食品生产、保健品生产及化妆品生产等领域得到了广泛应用，所以虾青素的提取不仅引来了化妆品生产者的高度重视，还引来了社会各领域的关注。对此，本文根据相关文献，并结合自身理解，对虾青素的提取工艺及其在化妆品中的应用进行了详细分析。
关键词：虾青素；抗氧化；提取工艺；化妆品生产；应用分析
虾青素英文全称为“Astaxanthin”，属于一种胡萝h素，不但能够与二甲基亚砜溶剂相溶，还能够与丙酮溶剂、氯仿溶剂等相溶，但却不易溶于水，其分子式为C40H52O4，相对分子质量为596.86，分子结构见图1，具有对称性特点[1]。因为虾青素的不易溶于水特点，所以很多化妆品都会使用虾青素来提高其防水功能，市面上很多防水防汗化妆品在生产过程中都应用到了虾青素，故虾青素提取直接影响化妆品生产质量。因此，下文先简单概述了虾青素，然后在该基础上分析了具体的虾青素提取工艺，最后分析了虾青素在化妆品中的具体应用。
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1虾青素的简单概述
虾青素又被称为名虾黄素或者虾黄质，是一种天然的萜烯类不饱和化合物，最早在1933年从虾、蟹等水产品中提炼出来，提取出来的虾青素外形为紫红色结晶，是一种与虾红素密切相关的能够通过人体血脑屏障的类胡萝卜素，具有许多对人类健康有益的生理活性。虾青素的抗氧化性、着色性等特性已经被各领域认可，美国等国家已经将虾青素应用于食品生产领域，已经成为一种天然食品添加剂，其发展前景非常广阔。
天然虾青素还在高档化妆品、食品、保健品、药品等领域中得到了应用。但因为虾青素稳定性不高、易分解等缺点，在应用过程中需要通过凝胶的形式保留虾青素活性。
提取虾青素的方法包括天然提取和化学合成两种。雨藻是一种绿色单细胞微藻，在高光照、高盐度和营养饥饿等胁迫条件下，它是世界上第一个产生天然虾青素的藻类[2]。但是其产业化生产受到限制。目前最理想的方法是利用酵母菌生产虾青素。化学合成的虾青素，在结构、功能、应用、安全性、稳定性、抗氧化活性、着色性等方面都不如天然虾青素，故多数技术人员都选用天然提取方法提取天然虾青素，在技术成熟的情况下也会适当选用化学合成方法[3]。
2虾青素提取量影响因素
虾青素的提取量会受到破壁方法、原料状态、提取溶剂、提取时间、料液比及提取温度等因素影响，其中破壁方法包括机械法、酶法、化学法，虽然后续分离难度高，但方法比较系统，机械法则包括匀浆法、冻融温差法和超声波法，应用较为广泛；原料状态选择影响虾青素提取速率，即原料在有水分的情况下提取效率越高，反之则越低；提取溶剂包括乙醇、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷等溶液，二氯甲烷和丙酮毒性较大，故优先选择乙醇、乙酸乙酯，不同溶剂下虾青素提取量的比较：乙酸乙酯>正己烷>乙醇；提取时间在135 min后原料的变化缓慢，到180 min时达到最高后开始降低，所以在其他条件不变的情况下尽量将提取时间控制在135 min以内；料液比小于1：10时会出现溶剂不足、与藻粉接触不充分等现象，如果适当增加溶剂则会提高虾青素得率，但当料液比大于1：10时，溶剂过量，增加溶液只会降低虾青素得率稳定性，故采用1：10以下的料液比；提取温度＜45℃时或者＞45℃，分子间的热运动都比较缓慢，虾青素溶解度及虾青素得率较低，所以尽量控制在45℃[3-4]。
3虾青素的提取工艺及其在化妆品中的应用
3.1提取工艺
3.1.1溶剂浸提法
溶剂浸提法是应用频率较高的一种虾青素提取方法，其原理在于将原料先浸泡在选好的溶剂中，然后振荡提取，使细胞内溶物转移到溶剂中，乙醇、丙酮、己烷和乙醚是常见的有机溶剂[4]。张华敏等人研究发现，与二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮和异丙醇相比，无水乙醇对酸化后的虾粉提取效果比较好[5]。Sachindra N M 等研究发现，与较单一的有机溶剂相比，混合溶剂( 异丙醇：己烷体积比=1：1) 对虾青素的提取率更高[6]。用雨生红球藻提取时进行高压均质处理会提高其提取率。
3.1.2油溶提取法
虾青素本身具有脂溶性，所以通过油溶就能够提取，大豆油、花生油和棕榈油等是常见的油溶溶剂。与其他提取工艺相比，油溶提取更安全、污染更少，但提取温度较高，对虾青素稳定性产生一定影响，故应用比较局限。
3.1.3超临界C02萃取法
超临界C02萃取法是最近几年新提出的虾青素提取方法，利用超临界CO2萃取法可以最大程度地保持虾青素的生物活性，且可将萃取和分离合二为一[7]。其原理在于利用临界流体的特殊性质在高温高压下分离样品，然后根据样品特征调节温度和压力，最后萃取虾青素。超临界CO2萃取虾青素时的最佳温度为39℃，最佳萃取压力为400bar，最佳C02流量为1.2L/min，最后可得到纯度为800g／g的虾青素，且具有无污染、无溶剂残留等特点，已经成为主要的虾青素提取工艺。
除了上面提到的几种提取方法以外，还可以通过微波法、碱液提取法、酶法及超声波法等方法提取，本文应用于化妆品中的虾青素提取方法选用溶剂浸提法。
3.2虾青素在化妆品中的应用
高级化妆品领域，天然虾青素以其独特的分子结构，通过其抗氧作用，可以高效地猝灭紫外线引起的自由基，防止皮肤光老化、减少UVA和UVB对皮肤的伤害、防止皮肤癌的产生、延缓细胞衰老、减少皮肤皱纹、减少黑色素沉积、减少雀斑产生，可保持水分，让皮肤更有弹性、张力和润泽感[8]。驻留类产品最高历史使用量为3%，虾青素可以应用于精华液、洁面泡沫、眼霜、面膜、爽肤水、肌底液、精华油、修护乳、卸妆油等产品中。
例如，全球知名化妆品牌：化妆品Marine miracle、雅诗兰黛、DermaE、高丝(KOSE)、芳凯(FancL)以及曼秀雷敦等推出的保湿霜、抗皱眼霜、面膜和口红等都应用到了虾青素，如致润肌透焕肤次抛原液和高丝贝缔雅紧致精华液：采用三种复配玻尿酸和虾青素进行生产，其中虾青素可以作为小分子渗透到使用者肌肤，以减弱(ROS和NMP)光氧化对真皮层胶原蛋白的破坏，达到祛皱抗衰、紧致皮肤的目的。
结语
总之，虾青素已经在化妆品生产制造领域得到了广泛应用，并取得了良好的应用效果，能够减弱光氧化对皮肤胶原蛋白的破坏，从而有效祛皱抗衰、紧致皮肤。油溶提取法、超临界C02萃取法是比较常见的三种虾青素提取工艺，其中油溶提取法的应用频率最高，本文也选用该方法进行研究。虾青素在提取过程中会受到提取溶剂、提取时间、料液比、提取温度等的影响，所以在提取过程中需要合理选择溶剂，并控制好提取时间及温度，以提取出高质量虾青素，让虾青素在化妆品中的应用价值得到最大化发挥，最终优化化妆品功能。
参考文献
[1]邝锦斌,陈允卉,褚观年,等. 综述虾青素的提取工艺及其在化妆品中的应用[J]. 广东化工,2019,46(12):79-81.
[2]Radice Rosa Paola et al. An innovative protocol to select the best growth phase for astaxanthin biosynthesis in H. pluvialis.[J]. Biotechnology Reports, 2021, 31
[3]韩青佑. 虾壳中虾青素的提取及其在保鲜中的应用[D]. 上海:上海海洋大学,2017.
[4]张晔,刘志伟,谭兴和. 响应面法优化复合酶提取雨生红球藻中虾青素的工艺[J]. 食品工业科技,2019,40(22):87-92.
[5]张华敏,等.盱眙龙虾虾壳中虾青素的提取工艺研究[J].化工时刊,2015,29(12):6-9.
[6]Sachindra N M and Bhaskar N and Mahendrakar N S. Recovery of carotenoids from shrimp waste in organic solvents.[J]. Waste management (New York, N.Y.), 2006, 26(10) : 1092-8.
[7]韩吉平,江宁,诸永志,等.天然虾青素的制备和功能研究进展[J].江苏农业科学,2021,49(08):56-60.
[8]孟昂,王萌,赵晓燕,等. 超声波联合研磨破壁法提取雨生红球藻中虾青素的工艺研究[J]. 粮油食品科技,2020,2