Natural pigments from six species of Thai plants extracted by water for hair dyeing product application

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abstract

从六种泰国植物中提取水,在不同的温度和pH值下生产环保染料,用于替代天然染发产品。苏铁树提取物的产量高于杨梅、假雏菊、大燕、开乐和姜黄。假雏菊、金线菊和大洋参在100℃-pH 9条件下用水提取,桑树在25℃-pH 9条件下用水提取,杨梅在25℃-pH 7条件下用水提取,姜黄在4℃-pH 5条件下提取的产量最高。各物种提取物的色调角范围为黄色、褐色和绿色,其吸收波长范围为400~666 nm。提取的色素分别为:Peridinin、19-岩藻红蛋白、Da-dinoxantin、紫黄质、花药素、玉米黄质和DV叶绿素b.。当这些提取物用于染发时,假雏菊、金合欢、美洛巴兰和蓝宝石树的提取物与抗坏血酸(天然开发商)和硫酸亚铁(媒染剂)混合后,呈现出深红棕色至橙褐色。染发显示出优异的色彩强度,光滑的头发表面形态,高亲和力的相互作用,色牢度高达15洗发水。


1.。导言。
目前,染发产品的需求量越来越大,主要用于遮住灰白的头发或改变头发的颜色。各种研究表明,染发产品中的合成染料具有致突变性、致癌性、过敏性和对环境的毒性,而天然染料具有生态友好、可生物降解、不过敏和对人无毒的特点(Ali等人,2009年)。全世界对使用环保产品的意识日益增强,这引起了消费者对使用天然染发产品的兴趣。从历史上看,植物色素是从天然资源中提取的,如植物、动物和矿物。植物在所有生物中具有最大的生物多样性,并产生大量的色素化合物。植物色素曾经是所有传统产品的主要来源,后来发现了许多方法来合成具有类似性质的物质。天然染料含有多种色素,如胡萝卜素(金)、叶黄素(橄榄绿)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)、叶黄素(黄色)和花青素(红色)。各种报告都介绍了植物色素提取物及其应用情况,其中包括:靛蓝(Indigofera tinctoria L.)、巴希卡曼莎·库西亚·布雷姆、蝴蝶豌豆(Clitaria ternatea L.)和菠菜(Spinacia军方)(Chanayath等人,2002年;Tantituvanont等人,2008年;Chattopadhyay等人,2008年)。没有关于植物色素或着色剂对任何植物提取物的毒性的报告。最近,植物色素和着色剂,包括β-胡萝卜素、叶黄素、槲皮素,被发现在短期和长期毒性方面都是无毒的,显示没有对健康的不利影响,并证明即使长期服用也是安全的(Richins等人,2010年)。

泰国有多种植物资源,包括色素、着色剂和天然物质。假雏菊(Eclipta alba L.)。、贝母Myrobalan(Terminalia belerica Roxb.)、蓝宝石树(Cacalpinia sappan L.)、姜黄(姜黄Cuma Long a L.)和泰国柳树Thayanang(Tiliacora triandra(Colebr.)。(Diels)是泰国本地广泛种植的植物。酱油和姜黄已被广泛用于食品调味,食用色素和传统医药。假雏菊、金合欢、杨梅和蓝宝石树不仅被用于传统医药,而且被用于染色着色剂。大多数产生黄色、褐色和绿色的色素或着色剂提取物都是用水和有机溶剂如丙酮、甲醇、乙醇或异丙醇成功提取的。他们有可能使用色素和色素提取物作为染色。报告将植物提取物用于染发的研究有限,尽管假雏菊在被土著人用于人类头发染色时显示出了非凡的效果。然而,对这些植物色素分布的研究还缺乏对染发蛋白相互作用的解释。
此外,使用天然染料染头发的问题包括颜色淡和难以长期沉积;因此,天然染料不能深入头发,不能保护染发不被洗涤或褪色。添加一些物质,如显色剂和媒染剂,可以改善头发的可染性。开发人员可以打破化学键,打开头发角质层,使染料分子深入到头发轴,并结合头发蛋白质(Burkinshaw和Kumar,2009年)。染发剂中最常用的显色剂或氧化剂是过氧化氢,它会引起过敏反应。传统上,莱姆汁、柠檬汁和抗坏血酸一直被用作头发漂染和永久挥手等头发产品的天然开发者。此外,媒染剂能固定头发纤维中的染料,提高头发色牢度。金属盐最常用作媒染剂;使用硫酸亚铁、硫酸铜和明矾,但这些化合物是重金属污染的来源(Burkinshaw和Kumar,2009年)。此外,茶水提取物(单宁)和草酸被用作天然媒染剂(Ashis和Priti,2009年),还有对人类健康安全的优点。

所使用的植物色素提取方法主要有传统方法,如水固相萃取法和有机溶剂(如丙酮、乙醇、甲醇等)萃取法,这些方法应考虑成本、毒性和可燃性(Reichardt和Welton,2011年)。大多数萃取涉及水,因为它在萃取中的应用是低成本和生态友好的.。虽然某些色素(如类胡萝卜素和酚类化合物)具有疏水性且在水中溶解度有限,但这是最常用和最容易使用的植物色素分离技术。通过不同温度下的酸性、中性和碱性萃取,可以提高天然染料的提取率,增强植物细胞膜破裂、天然染料向水的释放和转移等天然染料的作用机理。然而,植物色素提取物的提取率及其理化性质与溶剂的性质、温度和pH有很大的关系,这会影响被提取的溶质的溶解度。因此,在不同条件下使用水萃取可提供不同的产率,并可能对由此产生的色素化合物的物理化学性质产生影响。
本研究的目的是研究不同水提取条件下泰国植物色素的理化性质,并鉴定其色素提取物的化学成分,以评价其色素的某些功能基团。此外,还考察了不同天然染料和媒染剂对染色性能的影响以及作为一种生态友好天然染料产品的可行性。

2.。材料和方法。
2.1.。泰国植物的制备。
从泰国当地市场上获得了6种泰国植物。本研究所用的植物成分包括假雏菊的新鲜地上部分、科来的木材、杨梅的果实、蓝宝石树的木材、姜黄的根状茎和大眼山的鲜叶。在分析之前,植物被磨碎在磨坊里,并通过一个100目的筛网.。保存时间为2 5C3,相对湿度70 5%。
2.2.。漂白头发的制备。
用于染色测试的黑色人类头发是从泰国曼谷的一家零售店购买的。为了便于观察天然染料染色时的颜色变化,对黑发进行了漂白。头发样本用洗发水(PH 6)洗涤干燥,再用50 mL 6%(v/v)过氧化氢(化学显色剂)与15 g过硫酸钾(漂白粉)在50℃下漂白剂(PH 9)=1:5(w/v)混合10 min。漂白后的头发颜色为浅棕色,贮存在25C_3,相对湿度为705%。
2.3.。所用化学品。
所有化学试剂均为分析级。用盐酸和氢氧化钠(西格玛化学公司,美国)进行pH调节。以丹麦DHI实验室产品中的标准颜料混合物为外标,通过高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)分析鉴定色素组分。使用过氧化氢(新西兰QREC)、抗坏血酸(Scharlau Chemie S.A.,西班牙巴塞罗那)和新鲜挤压的酸橙汁(泰国曼谷当地市场的石灰水果)作为开发商。以水煮法提取的硫酸亚铁、明矾、乙二胺四乙酸(EDTA)(澳大利亚新南威尔士阿贾克斯·芬尼肯)和阿萨姆茶(泰国三马牌)为媒染剂。在整个研究过程中使用了蒸馏水和去离子水。

 

2.4.。植物色素提取。
6种泰国植物用水提取2h,在不同pH值(pH 5、pH 7或pH 9)和不同温度(4℃、25℃或100℃)下,以1:4(w/v)的水比提取所有植物。植物提取液通过BüChner漏斗(Watman No.1)通过滤纸从固体材料中分离出来。用旋转蒸发器从色素提取液中除去水分(Büchi roavapor R 200,瑞士Büchi Labteck AG)。植物提取物保存在4℃,直到进一步分析和鉴定.。每种提取物按完全随机设计(CRD)进行3 3因子试验,3个重复。
2.4.1.。植物提取物得率。
对植物提取物进行称重,并利用下列方程计算每个样品的得率百分比:
yieldð%w=w dry basisÞ


2.4.2.。颜色测量。
1⁄4重量的植物提取物g,100重量的原材料。
采用CIELAB和CIELCH颜色系统,用MiniscanEZ(美国HunterAssociates实验室)对不同提取方法提取的植物提取物的颜色坐标值进行了测定。l*表示亮度值(较低的L*值较暗,较高的L*值较轻),a*表示从红色(正值)到绿色(负值)的颜色,b*表示从蓝色(负值)到黄色(正值)的颜色。色调角(H)的计算公式如下:

1⁄4 arc tan_b* =a* _; if a* >0;
_* *_ *

_

1⁄4180þarctan b=a ;ifa <0;and __

1⁄4 360þarctan b*=a* ;if a*>0andb* <0

 

色调角(H)表示为0到360之间的角度。从0到90的角度是红色、橙色和黄色,而90e180是黄色、黄绿色和绿色,180 e270是绿色、青色和蓝色。从270到360的角度是蓝色,紫色,洋红色和红色。报告的色调角等于360度为0。

2.4.3.。Identificationofplantpigmentswithhigh-performanceliquid色谱-二极管阵列检测(HPLC-DAD)。
植物提取物用高效液相色谱-DAD(1200系列,安捷伦技术)分析,色谱柱为EclipseXDB-C18柱(4.6mm,ID 250 mm,5mm)。进样量20 ml,流速1mL/min。可变波长DAD探测器设置在450 nm。溶剂系统采用水和甲醇(HPLC级)。流动相为溶剂A(70:30甲醇/28 mm TBA在水中)和溶剂B(甲醇)。HPLC-DAD分析梯度系统以5%B为022 min,95%B为2229 min,5%B为2936 min。以12谱/min的速率,在400~700 nm之间扫描洗脱色素峰的吸收波长,确定各峰的吸收光谱。通过与标准色素混合物的混合和测定保留时间,确定了植物提取物色谱图的识别峰。The chro- matogram of the standard pigment mixture consisted of 23 peaks, which were clarified as chlorophyllide a (464 nm), peridinin (434, 654 nm), peri isomer (440 nm), 19-but-fucoxanthin (442 nm), fucoxanthin (422, 666 nm), neoxanthin (418, 442 nm), prasinox- anthin (432 nm), violaxanthin (434, 566 nm), 19-hex-fucoxanthin (436 nm), diadinoxanthin (438, 578 nm), dinoxanthin (426, 474 nm), antheraxanthin (442, 470 nm), alloxanthin (474, 566 nm), diatoxanthin (446, 472 nm),。玉米黄质(438,654 nm),叶黄素(438,466 nm),叶绿素b(453,652 nm),DV叶绿素b(442,470,662 nm),DV叶绿素a(430,662 nm),叶绿素a(494,606,654 nm),菲茶素a(438,606,662 nm),α-胡萝卜素(434 Nm)和β-胡萝卜素(418,474 nm)。

 

2.5.。显色剂和媒染剂对染发剂的影响。
2.5.1.。发泡剂对染发效果的影响。
从最佳水提取条件中筛选出6种植物(0.2g)的提取物,并与4 mL不同显色剂、6%(v/v)过氧化氢、含4.12%(w/v)柠檬酸、10%(w/v)抗坏血酸、2mL 2%(w/v)硫酸亚铁(媒染剂)的石灰水混合,得到6%(v/v)双氧水、石灰汁(含4.12%(w/v)柠檬酸)和10%(w/v)抗坏血酸。将每种植物提取物的染发剂按10:1(v/w)的比例,在25℃下染发20 min,用清水彻底洗净,70 5%RH风干。测定了染发样品的颜色和颜色强度(K/S值)。在不同的染色条件下,用显微镜色度计对其形貌进行了分析。这些实验揭示了最佳染发剂,并进一步利用这些结果来研究媒染剂对头发染色的影响。实验设计采用63因子试验,随机完全区组设计(RCBD),每组3个重复。

2.5.2.。

媒染剂对染发效果的影响。

从最佳水提取条件中筛选出6种提取物(0.2g),并与10%(w/v)抗坏血酸(最佳显色剂)的4mL混合,再加入2mL不同浓度的抗坏血酸。

1IFA<0;⁄4180的Artan b=a;

如果a*>0和b*<0,则1⁄4 360代弧坦b*=a*;如果a*>0和b*<0。

染发前加入2%(w/v)硫酸亚铁、2%(w/v)明矾、2%(w/v)EDTA或5%(w/v)阿萨姆茶提取物。

将染发剂按10:1(v/w)的比例,在25℃下染发20 min,处理后的头发用清水洗净,然后风干。

对所有染发样品进行颜色和颜色强度分析。

用扫描电子显微镜(SEM)观察其形态。

用表面等离子体共振(SPR)和耐洗发剂色牢度分析了天然染发剂与头发蛋白的相互作用。

处理安排在RCBD的6 4因子试验中,每个处理有3个重复。

2.6.。

测定染发性能的分析方法。

2.6.1.。

颜色测量。

用L*、a*、b*和h值测量原始头发样本、漂白头发和染色头发的颜色(Miniscan EZ,Hunter Associates实验室,美国)。

2.6.2.。

色彩强度。

在美国Hunter Associates实验室的Miniscan EZ上测量了染发样品的反射率,用KulbelkaeMuck方程计算了样品的相对颜色强度(K/S值):

..。

K=S1⁄41R22R。

其中K是吸附系数,S是散射系数,

安德烈是染过的头发的倒影。

2.6.3.。

染发形态。

2.6.3.1.。

显微镜色度计。

用显微镜色度计测量了处女头发、漂白头发和用不同发色剂染色的头发的表面形貌。

在下一次测量前,处女头发、漂白头发和染色头发样本被随机重新定位。

2.6.3.2.。

扫描电子显微镜(SEM)。

用扫描电子显微镜(JEOL,JSM-5410LV,日本)评价了各种媒染剂对染发剂的视觉效果。

用双面接触胶带将头发样本(原发样本、漂白头发和染色头发)牢固地固定在金属存根上。

样品为真空溅射镀金,深度为30 nm。

2.6.4.。

基于表面等离子体共振(SPR)测量的头发蛋白与天然染料的相互作用。

采用SPR(ESPRIT,AUTOLAB,荷兰)等方法对每种植物提取物中的头发蛋白与天然染料混合物的相互作用进行了分析。

(2000年)。

用乙醇洗涤处女发制备头发蛋白,用氯仿与甲醇(2:1v/v)混合液除去增溶脂质24 h。

脱脂头发(20 Mg)与25 mM TriseHCl溶液(5mL)、pH9.5、8M尿素和5%2-巯基乙醇(2-ME)在50℃下混合2d。

过滤后,在室温下以5000 rpm离心10 min,上清液为发蛋白液。

用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、1%TritonX-100和1 N NaOH对镀有聚苯乙烯(1mgML1,1000 rpm,30s)的金和金表面进行清洗。

染发混合物样品使用一根围刺泵流经感应器表面.。

SPR角的变化作为时间的函数被监测。

2.6.5.。

洗发水色牢度的测定。

用5%(w/v)洗发水100 mL(w/v)水洗染发样品,室温(25℃)用磁力搅拌器搅拌2 min。

洗发后再用自来水冲洗2 min。

最后,再用200 mL水冲洗2 min,室温干燥。

色牢度测试从最初的时间到十五洗发水应用。

用颜色测量分光度计测量头发样品的L*、a*和b*CIElab坐标的颜色变化。

用下列公式计算洗涤前后的色差(DE):

H_2_2_2i_1=2DE_1⁄_4。

其中LO和LT分别是洗发水前后的L*值;ao和at分别是洗发水前后的a*值。

洗发水分别为b*值和b*值。

无花果。

3.。

(A)色光值(L*)、(B)色调角(H)和(C)颜色强度(K/S值),用六种植物提取物、硫酸亚铁(媒染剂)和不同显色剂的混合物染色。

根据Duncan‘s多范围试验,抗坏血酸.a,b,c,.后面跟不同字母的意思是显著不同的(p0.01)。

2.6.5.。

洗发水色牢度的测定。

用5%(w/v)洗发水100 mL(w/v)水洗染发样品,室温(25℃)用磁力搅拌器搅拌2 min。

洗发后再用自来水冲洗2 min。

最后,再用200 mL水冲洗2 min,室温干燥。

色牢度测试从最初的时间到十五洗发水应用。

用颜色测量分光度计测量头发样品的L*、a*和b*CIElab坐标的颜色变化。

用下列公式计算洗涤前后的色差(DE):

H_2_2_2i_1=2DE_1⁄_4。

其中LO和LT分别是洗发水前后的L*值;ao和at分别是洗发水前后的a*值。

分别在洗发水之后。

2.7.。

统计分析。

所有实验分三个重复进行。

采用SAS软件(SAS InstituteInc.,CARY,NC,美国)进行方差分析(ANOVA)和邓肯多范围试验(DMRT)进行均值分离。

3.。

结果和讨论。

3.1.。

植物色素提取。

3.1.1.。

植物色素提取物的得率。

在不同的水提取条件下,六种植物的产量如图所示。

1.。

温度与水的pH值之间存在极显著的交互作用(p0.01)。

用水(100℃,pH 9)提取的假雏菊、大眼子和菜叶的得率(分别为16.3%、7.4%和4.2%w/w)高于其他温度和pH条件下的水提物(p0.01)。

水提物(25℃和pH7)、水提取液(25℃和pH 9)、水提取液(4℃、pH 5)提取的木兰和姜黄的得率最高,分别为26.5%、29.2%和10.8%(w/w)。

低温浸提的姜黄得率高于高温浸提的姜黄。

对这些结果的解释是,极性颜料和酚类化合物,如单宁和黄酮类化合物(着色剂)的得率取决于它们在水中的溶解度(高极性)(Reichardt和Welton,2011年)。

与25℃和4℃相比,100℃的水浸提对假雏菊、金线菊花和大洋参提取物的得率更高,因为高温浸提增强了传质,提高了有效成分的可溶性(DAI和Mumper,2010年)。

另外,在高pH条件下,水萃取色素和酚类化合物的羟基(EOH)和羰基(ECOOH)转化为盐的形式、eOeNa和eCOOeNa,因此得到的得率最高。

当用无机碱氢氧化钠水溶液调节pH值时,溶解度发生急剧变化,钠盐可以在水中溶解(Harwood和Moody,1999年)。

3.1.2.。

植物提取物的颜色。

在各种水下提取的提取物的色调角(H)。

提取条件差异不显著(p>0.05)。

2)。

这些结果使我们得出结论,温度和pH值对颜色值没有显着影响。

所有用水提取的植物都有相似的颜色,色调角值显示黄色、褐色和绿色。

在100℃(pH 5,pH 7,或pH 9)水提取的植株比在25℃和4℃(pH 5,pH 7或pH 9)水提取的植株颜色更深。

假DA

3.1.3.。

植物提取物的吸收波长和色素组成。

0.01)。

表1显示了六种植物提取物的HPLC色谱图谱的吸收波长和色素的保留时间。

由于不同的颜料具有不同的吸收光谱,因此可以根据它们的吸收光谱初步鉴定颜料。

6种植物提取物的吸收光谱与各植物提取物的颜色配位值有关,反映了植物色素的颜色。

用100℃水提取的假雏菊吸收了紫、蓝、绿、橙,特别是红(反射黄、橙、红、蓝、绿)的波长,而25℃或4℃、不同pH值的水提取吸收了紫罗兰的波长,证明是一种黄色的提取物。

100℃水提假雏菊色素主要为玉米黄质、DV叶绿素b和未知色素。

在温度为100℃时,水提取的杨梅多糖比水提取时的峰数多了几个峰,在25℃或4℃时吸收了紫色、蓝色、绿色、橙色和红色(反射黄色、橙色、红色、蓝色和绿色)的波长。

胡萝卜素的主要色素有:培哚青素、19-岩黄质、二氨基硫苷、紫黄质、花药-无机盐、玉米黄质和未知色素。

用水提取的金合欢、蓝宝石、姜黄和大眼的色素成分不符合标准色素混合物,因为这些植物提取物可能含有许多酚类化合物(着色剂)和在不同温度和pH下降解的色素。

植物色素的降解可能会引起吸收波长的改变,这将导致与分子中的结构基团相对应的一些吸收带。

有机分子对紫外线和可见辐射的吸收仅限于某些含有低激发能价电子的官能团(色团)(Karageorgo和Manetas,2006年)。

以前的研究表明,花青素主要在绿色和黄色光谱中吸收(KarageorgandManetas,2006年)。

叶绿素a和b可以吸收红色和蓝色光谱中的可见光(Lee和Schwartz,2006年),类胡萝卜素可以在紫色和蓝色光谱中吸收光(Glimn-Lacy和Kaufman,2006年)。

根据本研究中检测到的色素的颜色和吸收波长,这些色素可能与颜色(色调)和本报告中先前通过HPLC鉴定的化合物有关。

在本研究中,色素和着色剂提取的最佳处理组合(温度和pH值)获得了最大的得率,而颜色没有显著差异。

用pH 9和100℃的水提取假雏菊、金合欢和大眼菊,25℃、pH 9的苏木提取物,25℃的水,pH7的紫胶提取物,4℃的水,pH 5的姜黄提取物的产量最高,呈黄褐色和绿色。

这些植物提取物具有作为天然染料用于染发的功效。

这六种植物色素提取物由胡萝卜素、叶黄素和含有甲基、羧基和羟基的叶绿素组成,作为色素分子的活性部分。

这些提取物被进一步选择作为染发剂使用。

3.2.。

显色剂对染发效果的影响。

比较了各种天然显色剂:石灰水、柠檬酸和抗坏血酸,与商业显色剂6%(v/v)过氧化氢进行了比较。

植物提取物与染发剂的相互作用对颜色协调值(L*和h)和颜色强度值(p0.01)有显著影响。

3.2.1.。

色坐标值。

染色头发的颜色坐标值(L*和h)。

每种植物提取物的天然染料与显色剂(双氧水、石灰水或抗坏血酸)和硫酸亚铁(使颜色变暗)混合在一起,作为媒染剂产生各种颜色值(图3)。

3A及b)。

6种染发剂染发的白度值在35.26~78.79之间。

用假雏菊、开乐、杨梅、姜黄和大眼子提取物混合抗坏血酸作为天然显色剂染色的头发颜色最深,其次是与其他显色剂、过氧化氢(对照显色剂)或酸橙汁混合的每种植物提取物染色的头发。

抗坏血酸是一种比酸橙汁更强的显色剂,因为它能帮助色素深入头发纤维。

头发的颜色最暗的颜色是用胡萝卜素提取液与抗坏血酸混合而成的。

6种植物提取物染色头发的混合物大部分为深红棕色至橙褐色,硫酸亚铁的加入改变了植物提取物颜色的混合。

3.2.2.。

色彩强度。

每种植物染发的颜色强度值(K/S值)。

提取物和不同的开发商范围为7.56至20.17(图。

3C)。

用植物提取物,特别是以抗坏血酸为天然显色剂的假雏菊提取物染色头发的K/S值最高,其次是石灰水和过氧化氢(对照显色剂),而假雏菊、Kae Lae、紫花苜蓿、姜黄和大黄提取物混合抗坏血酸染发剂的K/S值与过氧化氢混合染发剂的K/S值无显着性差异。

酸橙汁的颜色强度最低,因为它由柠檬酸(4.12%(w/v)和抗坏血酸(0.29%(w/v)组成,这意味着它基本上只能破坏氢和离子键;在酸性溶液中,一些二硫键可能被打破,或者根本没有(Rinzler,1982)。

此外,天然色素的官能团可能与发角蛋白的氨基与酸性染发混合物形成离子和共价键(Nagia和El-Mohamedy,2007年)。

以抗坏血酸为还原剂,可使发角蛋白的二硫键断裂,形成巯基。

活性甲基、羧基和羟基官能团与发角蛋白的氨基和巯基形成氢、离子和共价键。

这些结果与以前的文献很好地吻合(Burkinshaw和Kumar,2009年)。

此外,抗坏血酸还能使头发的角质层变平、闭合,使头发的颜色在头发纤维中经过多次洗涤而得以保留,因为植物色素已经渗透到头发的内部,而用酸性的染发剂染色后,头发的角质层可能已经闭合了。

在以前的一项研究中,发现罗松和靛蓝染料在头发上的K/S值在1.3到4.8之间(Komboonchoo和Bechdell,2007年),低于本研究中使用的所有种植物染发的K/S值。

本研究结果表明,这六种提取物具有较高的K/S值,因为这六种提取物具有许多功能基团作为与头发蛋白结合的色素分子的活性部分。

此外,在本研究中加入一种显色剂和一种媒染剂可能会增加K/S值。

过氧化氢可以打破化学键,打开头发纤维的角质层;它通常用作染发产品中的化学发展剂和漂白剂(Burkinshaw和Kumar,2009年)。

结果表明,6种植物色素分子都包覆了染发剂的表面,而漂白头发的角质层受到破坏,而未染发的头发表面比较光滑。

植物色素可能会渗透到更深的角质层,因为头发纤维已经膨胀和分离的角质层鳞片,从而产生缺口,植物色素可以进入头发纤维。

在本研究中,所得到的染发形态与颜色坐标值和K/S值有关。

染发剂高K/S值的结果表明,植物色素分子能在头发纤维上迅速吸收。

植物色素从内胚层渗透到富含硫的外表皮,而不是进入皮层(田等人,2003年)。

结果表明,抗坏血酸可作为天然显色剂用于染发产品中,其结果与过氧化氢相似。

植物提取物与抗坏血酸作为最佳天然显色剂的相互作用,表现出最深的红棕色至橙褐色的颜色,最高的K/S值,良好的形态效果。

因此,进一步选择抗坏血酸作为发色的显色剂。

3.3.。

媒染剂对染发效果的影响。

在染发液中加入硫酸亚铁、明矾、EDTA或5%(w/v)阿萨姆茶提取物等多种媒染剂后,应用于漂白头发。

植物提取物与染发剂之间对颜色坐标值(L*和h)及颜色强度值有显著影响(p0.01)。

3.3.1.。

色坐标值。

漂白处女头发的颜色坐标值(L*和h)。

以每种植物提取物和抗坏血酸为显色剂的混合染发剂(硫酸亚铁、明矾、EDTA或阿萨姆茶提取物)的发色值不同。

5A和b)。

各植物提取物与抗坏血酸和硫酸亚铁(作为媒染剂)混合组成的染发剂比明矾、EDTA和阿萨姆茶提取物具有更大的暗值(p0.01)。

每种植物提取物与抗坏血酸和媒染剂混合染发的白度值在46.12~73.13之间。

不同的媒染剂使用相同的天然染料产生不同的颜色甚至不同的色调角度。

大部分h的色调角

3.3.2.。

色彩强度。

不同染发剂染发的颜色强度值(K/S值)。

媒染剂的范围从11.92到20.98(如图所示)。

5C)。

所有提取物染发的K/S值比用天然蓝2(C.I.天然蓝2)染色的头发的K/S值高3e4倍,这是Komboonchoo和Bechtel(2007年)报告的结果。

所有提取液中的色素均含有多个官能团,在本研究中使用了不同的显色剂和媒染剂。

硫酸亚铁染发具有优良的性能,而明矾、EDTA和阿萨姆茶提取物对某些植物提取物的应用具有中等的性能(p0.01)。

媒染剂起着连接染料和头发纤维的作用。

媒染剂与头发纤维的结合方式不确定,但一种可能的机制是阳离子共价。

与染料的连接将涉及多个这样的取代键,从而形成稳定的螯合物。

染料上形成阳离子键的基团通常是含氧的(例如在酚类化合物中)(Horobin,2002年)。

媒染剂通过结合和形成不溶物将植物色素固定在头发上。

化合物。

此外,头发纤维蛋白质的侧链,如羟基、羧基、胺和巯基等,在与媒染剂的结合方面可以与天然色素的官能团竞争。

金属离子(硫酸亚铁和明矾)可以与天然色素的官能团结合,而EDTA和阿萨姆茶提取物(单宁)也可以替代天然色素和毛纤维中的质子化氢或结合羟基,从而诱导水分的形成。

阿萨姆茶提取物中的单宁具有许多羟基官能团,可以与头发蛋白和天然染料结合,但与硫酸亚铁染色相比,单宁浓度过低,无法用于染发。

3.3.3.。

用扫描电子显微镜(SEM)测定染发的形态。

扫描电子显微镜详细如图所示。

6显示头发纤维表面,目测评估各种条件对处女头发、漂白头发和用每种植物提取物、抗坏血酸和各种媒染剂染色的头发的影响。

处女发表面光滑,而漂白后的头发则被过氧化氢破坏。

过氧化氢不仅扩散到头发表面,进入头发纤维分解黑色素,而且还破坏了头发角蛋白的一些二硫键,导致细胞膜复合体破裂,使头发纤维肿胀,充满孔,并与干燥的头发角质层结满鳞片(Burkinshaw和Kumar,2009年)。

与明矾、EDTA、阿萨姆茶提取物作媒染剂处理的头发相比,每种植物提取物与硫酸亚铁混合后的头发具有更好的外观和更光滑的表面。

硫酸亚铁的强配位作用增强了毛纤维与植物提取物分子间的相互作用,与较高的K/S值基本一致。

用每种植物提取物、抗坏血酸和硫酸亚铁的混合物处理头发的外观类似于处女头发,因为在过氧化物打开角质层并使植物提取物分子穿透头发的角质层和皮层之后,头发表面涂上了植物提取物分子(Burkinshaw和Kumar,2009年)。

同时,天然色素的官能团与头发纤维中的活性位点之间可能形成了共价键。

这些发现,就染色头发的形态而言,与颜色坐标和K/S值有关。

3.3.4.。

基于SPR的头发蛋白与天然染料的相互作用。

表面等离子体共振(SPR)结合分析被用来研究分子间的相互作用(Ramakrishnan等人,2006年)。

SPR是一种光学技术,用于检测两种不同分子之间的相互作用,一种是移动的,另一种是固定在金薄膜上的。

SPR可用于研究两种生物分子之间的相互作用,如人蛋白和细胞之间的相互作用,但此方法首次用于研究头发蛋白与色素的相互作用。

SPR通过监测折射率(RI)显示出高度的特异性和敏感性;反应混合物的变化引起SPR角的改变(Sunil等人,2006年)。

通过观察与头发蛋白结合的植物色素提取物的SPR角的变化来测定其相互作用,其结果与颜色强度和头发形态的变化相一致。

这些结果表明色素分子可以被扩散并附着在过氧化氢鳞片状的头发纤维中。

植物提取物、抗坏血酸和硫酸亚铁混合物的SPR角比明矾、EDTA和阿萨姆茶提取物的SPR角大(p0.01)。

凯乐提取物与抗坏血酸和硫酸亚铁混合产生最大角度(609米)(图3)。

7)。

 

3.3.2.。

色彩强度。

不同染发剂染发的颜色强度值(K/S值)。

媒染剂的范围从11.92到20.98(如图所示)。

5C)。

所有提取物染发的K/S值比用天然蓝2(C.I.天然蓝2)染色的头发的K/S值高3e4倍,这是Komboonchoo和Bechtel(2007年)报告的结果。

所有提取液中的色素均含有多个官能团,在本研究中使用了不同的显色剂和媒染剂。

硫酸亚铁染发具有优良的性能,而明矾、EDTA和阿萨姆茶提取物对某些植物提取物的应用具有中等的性能(p0.01)。

媒染剂起着连接染料和头发纤维的作用。

媒染剂与头发纤维的结合方式不确定,但一种可能的机制是阳离子共价。

与染料的连接将涉及多个这样的取代键,从而形成稳定的螯合物。

染料上形成阳离子键的基团通常是含氧的(例如在酚类化合物中)(Horobin,2002年)。

媒染剂通过结合和形成不溶性化合物将植物色素固定在头发上。

此外,头发纤维蛋白质的侧链,如羟基、羧基、胺和巯基等,在与媒染剂的结合方面可以与天然色素的官能团竞争。

金属离子(硫酸亚铁和明矾)可以与天然色素的官能团结合,而EDTA和阿萨姆茶提取物(单宁)也可以替代天然色素和毛纤维中的质子化氢或结合羟基,从而诱导水分的形成。

阿萨姆茶提取物中的单宁具有许多羟基官能团,可以与头发蛋白和天然染料结合,但与硫酸亚铁染色相比,单宁浓度过低,无法用于染发。

3.3.3.。

用扫描电子显微镜(SEM)测定染发的形态。

扫描电子显微镜详细如图所示。

6显示头发纤维表面,目测评估各种条件对处女头发、漂白头发和用每种植物提取物、抗坏血酸和各种媒染剂染色的头发的影响。

处女发表面光滑,而漂白后的头发则被过氧化氢破坏。

过氧化氢不仅扩散到头发表面,进入头发纤维分解黑色素,而且还破坏了头发角蛋白的一些二硫键,导致细胞膜复合体破裂,使头发纤维肿胀,充满孔,并与干燥的头发角质层结满鳞片(Burkinshaw和Kumar,2009年)。

与明矾、EDTA、阿萨姆茶提取物作媒染剂处理的头发相比,每种植物提取物与硫酸亚铁混合后的头发具有更好的外观和更光滑的表面。

硫酸亚铁的强配位作用增强了毛纤维与植物提取物分子间的相互作用,与较高的K/S值基本一致。

用每种植物提取物、抗坏血酸和硫酸亚铁的混合物处理头发的外观类似于处女头发,因为在过氧化物打开角质层并使植物提取物分子穿透头发的角质层和皮层之后,头发表面涂上了植物提取物分子(Burkinshaw和Kumar,2009年)。

同时,天然色素的官能团与头发纤维中的活性位点之间可能形成了共价键。

这些发现,就染色头发的形态而言,与颜色坐标和K/S值有关。

3.3.4.。

基于SPR的头发蛋白与天然染料的相互作用。

表面等离子体共振(SPR)结合分析被用来研究分子间的相互作用(Ramakrishnan等人,2006年)。

SPR是一种光学技术,用于检测两种不同分子之间的相互作用,一种是移动的,另一种是固定在金薄膜上的。

SPR可用于研究两种生物分子之间的相互作用,如人蛋白和细胞之间的相互作用,但此方法首次用于研究头发蛋白与色素的相互作用。

SPR通过监测折射率(RI)显示出高度的特异性和敏感性;反应混合物的变化引起SPR角的改变(Sunil等人,2006年)。

通过观察与头发蛋白结合的植物色素提取物的SPR角的变化来测定其相互作用,其结果与颜色强度和头发形态的变化相一致。

这些结果表明色素分子可以被扩散并附着在过氧化氢鳞片状的头发纤维中。

植物提取物、抗坏血酸和硫酸亚铁混合物的SPR角比明矾、EDTA和阿萨姆茶提取物的SPR角大(p0.01)。

凯乐提取物与抗坏血酸和硫酸亚铁混合产生最大角度(609米)(图3)。

7)。

每种植物提取物、抗坏血酸和硫酸亚铁的混合物染色头发的角度在100~609米之间。

高角度值表明头发蛋白和天然染料混合物之间有很强的相互作用。

此外,以前的一项研究发现,人类蛋白质-人类蛋白质相互作用的SPR角在0.113~0.475之间(Sunil等人,2006年),这一角度弱于我们研究中的蛋白质-天然色素相互作用。

用SPR法测定了头发蛋白与天然染料混合物的相互作用,结果表明,发蛋白与天然染料混合物具有较高的结合能力。

此外,SPR结合染色头发的颜色坐标、颜色强度和形态来确定头发纤维与植物色素分子之间的渗透和相互作用。

植物提取物与硫酸亚铁作为最佳染发剂的相互作用,使染发剂的颜色从红棕色到橙褐色,K/S值最高,形态良好,结合作用最大。

因此,假雏菊、金合欢和大黄提取物(水温度100℃,pH 9)、蓝宝石树提取物(水25℃,pH 9)、杨梅提取物(水25℃,pH 7)和姜黄提取物(水温度4℃,pH 5)与抗坏血酸和硫酸亚铁混合是用于染发的最佳混合物。

3.3.5.。

洗发后染发的色牢度。

用不同染发剂染色的头发样品经15次洗涤后的总颜色变化(DE值)如图所示。

8.。

本评估旨在评估染发的色牢度。

对假雏菊、科来、美罗伯-阿兰或蓝宝石树提取物的检测结果表明,15种洗发水会导致轻微的褪色。

用于染发混合物的姜黄和大黄提取物在洗发水的前八次洗发水中显示出良好的褪色效果。

6种植物提取物中的部分色素分子被去除,但渗透并结合到头发纤维上的染料分子不容易被洗掉。

这些结果与。

桑帕约等人。

(2010年)。

4.。

结论。

六种植物提取物均为环保天然染料,抗坏血酸为天然显色剂,硫酸亚铁为媒染剂,染色性能中等至优良。

染发的颜色从深红棕色到橙褐色。

六种植物提取物的天然染料可用于半永久性染发和褪色,也可耐15次以上洗涤。

此外,这些植物在泰国的几个地方很容易找到,在那里它们作为食物、香料和草药种植,在那里它们像杂草一样生长。

通常用于染发的显色剂是过氧化氢,但它会引起过敏反应。

因此,本研究的结果表明,抗坏血酸可以作为一种替代的,天然的开发。

硫酸亚铁是最好的染发剂,而茶提取物作为天然媒染剂对较清洁的染发产品具有中等的染色性能。

这一发现可以应用于头发染色,也可以应用于纺织、印刷和化妆品行业,因为这些天然色素将来可以作为无害和环保的天然染料使用。

虽然天然染料比合成染料贵,但用水提取的染发剂比用有机溶剂提取的染料成本低。

天然染料混合物显示色牢度高达15洗发水。

此外,水萃取的优点不仅限于操作成本低,还包括其生态友好、操作方便、能耗低、不可燃、无毒等优点。

植物色素提取物的进一步研究应涉及人的染色性和过敏试验。

致谢。

这项工作得到了泰国国家研究大学项目、高等教育委员会办公室、泰国国家研究委员会(NRCT)和泰国曼谷国王蒙库特技术大学(KMUTT)的支持。

作者衷心感谢朱拉隆功大学科学和技术研究设备中心Wwwimol Sabdee女士。

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