全 文 ：收稿日期:2008-06-05
基金项目:江南大学青年基金项目(104000-52210690)
作者简介:涂国云(1972-),女 ,湖北谷城人 ,讲师 ,在职博士 ,主要从事天然产物的分离及性能的研究。
假酸浆子胶的吸湿性及动力学研究
涂国云1 ,王正武1 , 2 ,唐　菠1
(1.江南大学化学与材料工程学院 ,江苏无锡　214122;2.上海交通大学食品科学与工程系 ,上海　201101)
　　摘要:通过控制干燥器湿度的方法对假酸浆子胶进行吸湿和保湿性能测试 ,其 48 h 吸湿率和保湿率分别为 35%,
25.42%。和常用的化妆品保湿剂甘油 、透明质酸 、聚乙二醇(PEG10000)进行比较 , 试验条件下 0～ 48 h 各试样吸湿能
力大小为:假酸浆子胶(NPGG)>透明质酸(HA)>甘油>PEG。假酸浆子胶表现出良好的吸湿和保湿性能 , 是一种很
有开发潜力的天然保湿剂。假酸浆子胶与透明质酸的吸湿动力学特性表明:采用二级吸附动力学方程能够很好地描
述两种保湿剂的吸湿行为 ,相关系数均达 0.999以上。
关键词:假酸浆子胶;吸湿性能;保湿性能
中图分类号:TS202.3　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7091(2008)增刊-0377-03
Kinetic Analysis of Moisture Absorption Gum in Seed of Nicandra
physaloides (L.)Gaertn
TU Guo-yun1 ,WANG Zheng-wu1 , 2 , TANG Bo1
(1.College of Chemical and Material Engineering , Jiangnan University ,Wuxi　214122 ,China;
2.Department of Food Science and Technology ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai　201101 ,China)
Abstract:The properties of moisture absorption and retention of gum in seed of Nicandra physaloides(L.)Gaertn
(NPGG)were studied by controlling the relative humiditiy of the desiccator.For 48 h test , the moisture absorption rate
and moisture retaining rate were 35% and 25.42%.Comparing with the commonly used humectants for cosmetic , glyc-
erol ,hyaluronic acid and polyethylene glycol(PEG10000), the moisture absorption rate under conditions of 20℃,81%rel-
ative humidity during 48 h was as follow:NPGG>hyaluronic acid>glycerol>PEG10000.NPGG showed good perfor-
mance both in moisture absorption and moisture retaining test.Its capabilities of moisture absorption and retention were
better than that of hyaluronic acid.Kinetic analysis of absorption about these two moisturizers showed that the second-or-
der model of adsorption kinetic equation could characterize the absorption process very well and the relation coefficients
all were higher than 0.999.
Key words:Nicandra physaloides (L.)Gaertn seed gum;Moisture absorption;Moisture retention
　　保湿研究是化妆品学 、皮肤医学的热点 。保湿
剂在化妆品中的作用是维持或增加皮肤角质层的水
含量 ,改善因角质层缺水导致的皮肤干燥及由此产
生的发痒 、脱屑等临床症状[ 1] 。保湿剂按其来源可
分为天然保湿剂和合成保湿剂 ,按其作用机理又可
分为一般保湿剂 、润肤剂 、深层保湿剂。目前化妆品
中使用的保湿剂主要为多元醇 、山梨醇 、乳酸及其钠
盐等 。从天然物质中提取的具有营养和保湿双重性
能的天然保湿剂符合未来保湿剂发展的趋势[ 2-4] 。
假酸浆以全草 、花 、果 、种子入药。种子味甘 、平 ,有
清热退火 、利尿 、祛风 、消炎等功效 ,治发烧 、风湿性
关节炎 、疮痈肿痛等症[ 5-7] 。种子外有一层雾状无
毒 、无色 、无味 、可食用的胶质 ,在民间利用这些胶质
加工成冰粉 、冷饮 、果冻等食品。曾有学者对假酸浆
子的胶质部分作过研究[ 8-10] ,本研究自行制备的胶
质进行初步的吸湿和保湿性能研究 ,以期为胶质的
开发利用提供参考 。
1　材料和方法
1.1　材料与仪器
1.1.1　试验材料　假酸浆子由贵阳农贸市场购入。
甘油(AR ,广州新建精细化工厂进口分装)、透明质
酸(日本进口 ,化妆品级)、聚乙二醇(分子量 10 000 ,
广州化学试剂玻璃仪器批发部进口分装),其他化学
华北农学报·2008 , 23(增刊):377-379
试剂均为分析纯 。
1.1.2　试验仪器　电子天平(BS200S , 德国 Sarto-
rius)、鼓风干燥箱(DHG-9145A ,上海一恒科技有限
公司)、生化培养箱(HSP150 ,武汉中科仪器有限公
司)。
1.2　试验方法
1.2.1　假酸浆子胶质的提取　称取一定量的假酸
浆子 ,用双层纱布兜起。用去离子水快速冲淋 1次 ,
时间控制在30 s以内 ,以防止胶质损失。冲淋后立
即用纱布包好 ,浸入水中 2 ～ 3 min ,水量以浸没种子
为度 ,待胶质溶出后 ,挤压过滤 。重复 3 ～ 5次 ,直至
浸提干净(以种皮全部露出互不粘连为度)。所提胶
质呈凝胶状或溶胶状 ,用异丙醇进行沉淀 。收集沉
淀 ,低温干燥粉碎备用。
1.2.2　吸湿试验　所有试样使用前均于 105℃下干
燥3 h ,干燥器置于 20℃生化培养箱中 。将 1.0 g试
样分散于直径 6 cm 的结晶皿中 , 置于含有饱和
(NH4)2SO4的水溶液(相对湿度 RH81%)的干燥器
内 ,20℃恒温环境中每隔一定时间精确称取各试样
质量 ,每个试样取 3 个平行 。由测定前后试样的质
量差计算吸湿率:
吸湿率(%)=M -M0
M0
×100%
式中:M0 为试样放置前质量 , M 为放置后
质量 。
1.2.3　保湿试验　在干燥器底部放有 150 g 硅胶 ,
放入完成吸湿试验的样品进行保湿试验 。20℃恒温
环境中每隔一定时间精确称取各试样质量 ,由放置
前后试样的质量差 ,计算保湿率:
保湿率(%)=HE
HE0
×100%
保湿率下降率(%)=HE t1-HE t2
HE t 1
×100%
式中:HE0为试样含水质量 , HE 为放置后试样
中含水质量。
HEt 1为样品放置 t 1 h 后的保湿率;HE t2为样品
放置 t 2 h后的保湿率。
1.2.4　吸湿动力学测定方法[ 11] 　将 1.0 g 干燥试
样分散于直径 6 cm 的结晶皿中 , 置于含有饱和
(NH4)2SO4 水溶液(相对湿度 RH 81%)和饱和
Na2CO3 的水溶液(相对湿度 RH 43%)的干燥器内 ,
20℃恒温环境中每隔 1 h 精确称取各试样质量 ,由
放置前后试样的质量差 ,求出样品含水量 q 。其中:
q=M -M0
M0
×1 000(mg/g)
式中:M0 为试样放置前质量 ,M 为试样放置后
质量 。
2　结果与分析
2.1　假酸浆子胶的吸湿性
从图 1可看出 ,各试样的吸湿能力和吸湿速率
(曲线的斜率)一致 ,测试条件下 48 h 内 ,各试样按
照吸湿率从大到小的顺序依次为:假酸浆子胶>透
明质酸>甘油>PEG10000 ,其中 48 h时 ,假酸浆子
胶的吸水量达到其干质量的 35%,而 PEG10000 的
吸水量为其干质量的 4.24%。这也说明假酸浆子
胶 、甘油和透明质酸的吸湿性能较佳 。各试样的吸
湿率和时间的关系基本呈线性增加 ,48 h后试样吸
湿几乎达到平衡。
图 1　吸湿试验结果(RH81%)
Fig.1　Result of moisture adsorption of NPGG(RH81%)
表 1　保湿剂在硅胶中的保湿率(20℃)
Tab.1　Moisturizer rate of sample in dry
silica gel(20℃) %
时间/ h 甘油 HA NPGG PEG(聚乙烯醇)
4 27.09 50.0 33.98 22
24 11.40 33.6 29.06 8
48 10.60 25.2 25.42 6
　　4 种样品的保湿率均随放置时间的延长而下
降 ,但不同样品的下降程度不同。放置 24 h 后与放
置 4 h 时相比 , 保湿率下降率分别为 57.92%,
32.8%,14.48 %和 63.6%。NPGG与HA相比 ,在开
始的 4 h保湿率相对较低 ,但在 24 h后 ,两者的保湿
率则相当 。且 NPGG 的保湿率下降率比较低 ,显示
了良好的保湿持久性。
2.2　吸湿动力学研究
图 2为 NPGG 与 HA在 RH81%和 RH43%下吸
湿 12 h过程中水含量的变化曲线 。两种样品初始
阶段吸水速度较快 ,7 h后速度变慢 ,12 h时基本达
到平衡 ,并且NPGG的最终含水量高于 HA ,说明其
吸湿效果优于 HA。吸湿动力学曲线如图 3 ,采用二
378　 华　北　农　学　报 23卷
级吸附动力学模型[ 12]拟合该吸湿过程 。其方程可
表达为
t
q
= 1
k2qe
2+ tqe
图 2　不同湿度下 NPGG 和 HA 的含水量变化
Fig.2　Moisture content of NPGG and HA varies
under different humidity
　　其中 q 为吸附量(mg/g), qe 为平衡吸附量
(mg/g), t 为时间(min), k2(g/(mg·min))为二级吸
附速率常数[ 11] 。由图 3可知 ,用二级吸附动力学模
型拟合HA及NPGG 的吸湿动力学所得的曲线近似
线性 ,相关系数达 0.999以上(表 2)。
图 3　NPGG和 HA的吸湿动力学曲线
Fig.3　Moisture absorption kinetic curve of NPGG and HA
表 2　二级吸附动力学模型的吸附速率常数
Tab.2　Adsorption rate constant of second-order model
相对湿度/ %
Relative humidity
样品
Samples
qe(exp) k 2 qe(cal) 相关系数Correlation coefficient
81 假酸浆子胶 332.526 0 2.018 7E-5 389.105 1 0.999 6
HA 284.936 4 2.515 9E-5 330.033 0 0.999 8
43 假酸浆子胶 271.372 0 1.442 0E-5 349.650 4 0.999 6
HA 132.919 2 7.027 1E-5 150.375 9 0.999 9
3　结论
通过与常用的化妆品保湿剂甘油 、透明质酸 、聚
乙二醇 、PEG进行吸湿和保湿性能的对比 ,假酸浆子
胶表现出良好的吸湿和保湿性能 ,因而是一种有很
大开发价值的天然保湿剂 ,值得进一步研究。当然 ,
本试验仅采用模拟试验的方法进行了初步的测试 ,
对于实际使用的安全性 、效果等还必须进行皮肤生
理学的研究 ,对假酸浆子胶的营养和抗衰老功能也
有待进一步研究 。
参考文献:
[ 1] 　孙宝国.食用调香术[ M] .北京:化学工业出版社 , 2003.
[ 2] 　Izume M.The application of chitin and chitosan to cosmetics
[ J] .Chitin Chitosan Res , 1998(4):7-12.
[ 3] 　邵志会 ,王爱勤.甲壳素壳聚糖及其衍生物吸湿保湿性
研究进展[ J] .日用化学工业 , 2001 , 31(5):43-45.
[ 4] 　Chen L Y, Du Y M , Zeng X Q.Relationships between the
molecular structure and moisture-absorption and moisture-re-
tention abilities of carboxymethyl chitosan [ J] .Carbohydr
Res , 2003 , 338:333-340.
[ 5] 　刘景芝.假酸浆的栽培技术[ J] .中国野生植物资源 ,
2000(1):51-52.
[ 6] 　全国中草药汇编编写组.全国中草药汇编[ M] .2 版.北
京:中国卫生出版社 , 1987:32.
[ 7] 　董宝生 ,和承尧 , 梅文泉.假酸浆籽油的理化指标及其
脂肪酸组成分析[ J] .中国油脂 , 2006 , 31(12):59-60.
[ 8] 　朱向秋.假酸浆胶质胶凝特性研究[ J] .食品科学 ,
1995 , 16(12):13-15.
[ 9] 　秦　文.假酸浆种子果胶的胶凝性及其在低糖食品上
的应用[ J] .四川农业大学学报 , 1989 , 7(2):82.
[ 10] 　彭　斌 , 周仁超 ,唐丽素.假酸浆种子果胶类物质化学
成分及其结构的初步研究[ J] .天然产物研究与开发 ,
1994 , 6(2):52-55.
[ 11] 　刘玉兰 ,王　娟 , 胡晓蓓 , 等.皮肤保湿剂性能评价方
法的探讨[ J] .青岛医学院学报 , 1998 , 34(4):273-274.
[ 12] 　Ho Y S , McKay G.Pseudo-second order model for sorption
processes [ J] .Proc Biochem , 1999 , 34:451-465.
增刊 涂国云等:假酸浆子胶的吸湿性及动力学研究 379