一种桧木醇的金属盐及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于抗菌物质技术领域，特别涉及一种桧木醇的金属盐及其制备方法和应用。


背景技术：

2.桧木醇是一种众所周知的抑菌物质，可应用于化妆品中。但由于它存在许多局限性，从而导致其在日化行业并未广泛使用。桧木醇的局限性包括：(1)单价高昂，一般市售的桧木醇均在5000元/kg以上，对于一款原料来说相当昂贵；(2)水溶性差，不利于应用；(3)不耐高温，即耐高温的稳定性差，而大部分日化产品都涉及到高温处理。
3.因此，亟需提供一种新的桧木醇衍生物，该桧木醇衍生物较桧木醇具有良好的耐高温稳定性，进一步的具有良好的水溶性，更进一步的具有更佳的抑菌性能。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种桧木醇的金属盐及其制备方法和应用，所述桧木醇的金属盐具有良好的耐高温稳定性，进一步的具有良好的水溶性，更进一步的具有更佳的抑菌性能，更佳的抑菌性能有助于降低桧木醇的金属盐的添加量，从而可降低成本。
5.本发明的第一方面提供一种桧木醇的金属盐。
6.具体的，一种桧木醇的金属盐，其结构式如式(1)所示：
7.其中，r
+
表示li
+
、na
+
或k
+
中的任意一种。即桧木醇的金属盐表示桧木醇的锂盐、钠盐或钾盐。
8.优选的，所述r
+
表示li
+
。
9.优选的，制备所述桧木醇的金属盐的原料组分包括桧木醇，以及锂源、钠源或钾源中的至少一种。
10.优选的，所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、磷酸锂、氯化锂硅酸镁锂或硫酸锂中的至少一种。
11.优选的，所述钠源选自氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或硫酸钠中的至少一种。
12.优选的，所述钾源选自氢氧化钾、碳酸钾、磷酸钾或硫酸钾中的至少一种。
13.优选的，制备所述桧木醇的金属盐的原料组分还包括溶剂；进一步优选的，所述溶剂为水。
14.优选的，所述桧木醇，以及锂源、钠源或钾源中的至少一种的质量比为1：(0.05-4)；进一步优选的，所述桧木醇，以及锂源、钠源或钾源中的至少一种的质量比为1：(0.1-3)；更优选的，所述桧木醇，以及锂源、钠源或钾源中的至少一种的质量比为1：(0.5-3)。
15.本发明的第二方面提供一种桧木醇的金属盐的制备方法。
16.具体的，一种桧木醇的金属盐的制备方法，包括以下步骤：
17.将锂源、钠源或钾源中的至少一种和溶剂混合，然后加入桧木醇，加热反应，制得所述桧木醇的金属盐。
18.优选的，所述锂源、钠源或钾源中的至少一种和溶剂的质量体积比为(2-20)g：(40-250)ml；进一步优选的，所述锂源、钠源或钾源中的至少一种和溶剂的质量体积比为(5-15)g：(50-200)ml。
19.优选的，所述加热反应的温度为45-95℃；进一步优选的，所述加热反应的温度为50-90℃；更优选的，所述加热反应的温度为60-80℃。
20.优选的，所述加热反应的时间为10分钟以上；进一步优选的，所述加热反应的时间为20-120分钟。
21.优选的，所述加热反应结束后，对产物进行过滤和冻干，获得粉末状的产物。
22.优选的，所述加热反应结束后，可使用乙醚洗涤，可提纯桧木醇的金属盐。桧木醇的金属盐不溶于乙醚。
23.优选的，所述桧木醇的金属盐配制成质量分数0.1-50％的水溶液；进一步优选的，将桧木醇的金属盐配制成质量分数0.1-40％的水溶液。方便后续使用桧木醇的金属盐。
24.本发明的第三方面提供一种桧木醇的金属盐的应用。
25.具体的，一种抗菌组合物，包含上述桧木醇的金属盐、有机酸和/或有机酸盐。
26.优选的，所述有机酸选自柠檬酸、羟基柠檬酸、植酸、乙二胺四乙酸、苹果酸或酒石酸中的至少一种。
27.优选的，所述有机酸盐选自柠檬酸钠、柠檬酸钾、植酸钠、植酸钾、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、苹果酸二钠、酒石酸钠或酒石酸钾中的至少一种。
28.优选的，所述抗菌组合物，按重量份数计，包含上述桧木醇的金属盐0.01-100份、有机酸0.05-50份和/或有机酸盐0.05-80份。
29.进一步优选的，所述抗菌组合物，按重量份数计，包含上述桧木醇的金属盐0.01-90份、有机酸0.05-45份和/或有机酸盐0.05-75份。
30.上述抗菌组合物的制备方法，包括以下步骤：
31.将各组分混合，制得所述抗菌组合物。
32.本发明的第四方面提供上述桧木醇的金属盐的应用。
33.上述桧木醇的金属盐在制备日化品、食品或药品中的应用。
34.上述抗菌组合物在制备日化品、食品或药品中的应用。
35.优选的，所述日化品包括洗发水、沐浴露、化妆品或洗衣粉。
36.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
37.(1)本发明所述的桧木醇的金属盐具有良好的耐高温稳定性、良好的水溶性以及良好的抑菌性能，良好的抑菌性能有助于降低桧木醇的金属盐的添加量，从而可降低成本。
38.(2)将桧木醇的金属盐与有机酸和/或有机酸盐制备成抑菌组合物，仍然具有良好的抗菌性能和耐高温稳定性，从而可进一步减少桧木醇的金属盐的添加量，从而可降低成本。
39.(3)本发明所述桧木醇的金属盐的制备过程简单，抗菌效能高，从而具有很高的性价比，可广泛应用在日化品、食品或药品中。
附图说明
40.图1为桧木醇的1h-nmr(核磁共振氢谱)图；
41.图2为本发明实施例1制得的桧木醇的锂盐粉末的1h-nmr图。
具体实施方式
42.为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
43.以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
44.实施例1：桧木醇的金属盐、抗菌组合物的制备
45.一种桧木醇的金属盐，其结构式如式(2)所示：
46.即式(2)表示桧木醇的锂盐。
47.上述桧木醇的金属盐的制备方法，包括以下步骤：
48.将10g氢氧化锂和50ml水混合，搅拌溶解，然后加入4g桧木醇，于100转/分钟磁力搅拌且在60℃下加热反应30分钟，然后冷却析出结晶盐，用0.2μm滤膜过滤，取滤渣，冻干成粉，得到桧木醇的锂盐粉末。经测定，得到的桧木醇的锂盐粉末中桧木醇质量含量为5.3％，桧木醇的锂盐的质量含量为94.7％。
49.为了证明上述反应得到的是桧木醇的锂盐，将得到的产物桧木醇的锂盐粉末与桧木醇用1h-nmr进行表征分析，结果如图1-2所示。
50.图1为桧木醇的1h-nmr图；图1(图1中的横坐标“f1”表示化学位移，单位为ppm)显示了与桧木醇中碳原子相关的不同质子的信号，其质子分配如下:1.17-1.19ppm(ch3部分
的h)，2.88-2.91ppm(ch部分的h)，7.21-7.51ppm(芳香环中碳3、5、6、7位上的h)。4.70ppm处的为溶剂峰。
51.图2为本发明实施例1制得的桧木醇的锂盐粉末的1h-nmr图。图2(图2中的横坐标“f1”表示化学位移，单位为ppm)显示了桧木醇的锂盐中不同质子的信号，其质子分配如下:1.12-1.13ppm(ch3部分的h)，2.72-2.78ppm(ch部分的h)，6.71-7.22ppm(芳香环中碳3、5、6、7位上的h)。4.70ppm处为溶剂峰。
52.图1和图2所示的结果清楚地显示出与芳香环相关的质子的前移(从7.21-7.51ppm前移至6.71-7.22ppm)。这表明实施例1制得的产物中桧木醇的锂盐的芳香环携带着负电荷，因此以阴离子形式存在，也证实桧木醇的锂盐的形成。
53.一种抗菌组合物，包含上述桧木醇的锂盐粉末99.5份、柠檬酸0.5份。
54.上述抗菌组合物的制备方法，包括以下步骤：
55.将桧木醇的锂盐粉末、柠檬酸混合，制得抗菌组合物。
56.实施例2：桧木醇的金属盐、抗菌组合物的制备
57.一种桧木醇的金属盐，其结构式如式(2)所示：
58.即式(2)表示桧木醇的锂盐。
59.上述桧木醇的金属盐的制备方法，包括以下步骤：
60.将15g氢氧化锂和50ml水混合，搅拌溶解，然后加入10g桧木醇，于80转/分钟磁力搅拌且在70℃下加热反应20分钟，然后冷却析出结晶盐，用0.2μm滤膜过滤，取滤渣，冻干成粉，得到桧木醇的锂盐粉末。经测定，得到的桧木醇的锂盐粉末中桧木醇质量含量为8.5％，桧木醇的锂盐的质量含量为91.5％。
61.一种抗菌组合物，包含上述桧木醇的锂盐粉末40份、柠檬酸40份、乙二胺四乙酸二钠20份。
62.上述抗菌组合物的制备方法，包括以下步骤：
63.将桧木醇的锂盐粉末、柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠混合，制得抗菌组合物。
64.实施例3：桧木醇的金属盐、抗菌组合物的制备
65.一种桧木醇的金属盐，其结构式如式(3)所示：
66.即式(3)表示桧木醇的钠盐。
67.上述桧木醇的金属盐的制备方法，包括以下步骤：
68.将5g氢氧化钠和200ml水混合，搅拌溶解，然后加入10g桧木醇，于120转/分钟磁力搅拌且在80℃下加热反应40分钟，然后冷却析出结晶盐，用0.2μm滤膜过滤，取滤渣，冻干成粉，得到桧木醇的钠盐粉末。经测定，得到的桧木醇的钠盐粉末中桧木醇质量含量为5.9％，桧木醇的钠盐的质量含量为94.1％。
69.一种抗菌组合物，包含上述桧木醇的钠盐粉末5份、羟基柠檬酸8份、柠檬酸钠7份。
70.上述抗菌组合物的制备方法，包括以下步骤：
71.将桧木醇的钠盐粉末、羟基柠檬酸、柠檬酸钠混合，制得抗菌组合物。
72.实施例4：桧木醇的金属盐、抗菌组合物的制备
73.桧木醇的金属盐、抗菌组合物的制备
74.一种桧木醇的金属盐，其结构式如式(3)所示：
75.即式(3)表示桧木醇的钠盐。
76.上述桧木醇的金属盐的制备方法，包括以下步骤：
77.将10g氢氧化钠和50ml水混合，搅拌溶解，然后加入5g桧木醇，于100转/分钟磁力搅拌且在85℃下加热反应35分钟，然后冷却析出结晶盐，用0.2μm滤膜过滤，取滤渣，冻干成粉，得到桧木醇的钠盐粉末。经测定，得到的桧木醇的钠盐粉末中桧木醇质量含量为5.5％，桧木醇的钠盐的质量含量为94.5％。
78.一种抗菌组合物，包含上述桧木醇的钠盐粉末16份、植酸14份、植酸钠35份、乙二
胺四乙酸二钠35份。
79.上述抗菌组合物的制备方法，包括以下步骤：
80.将桧木醇的钠盐粉末、植酸、植酸钠、乙二胺四乙酸二钠混合，制得抗菌组合物。
81.实施例5：桧木醇的金属盐、抗菌组合物的制备
82.与实施例1相比，实施例5的区别仅在于用氢氧化钾代替氢氧化锂，制得桧木醇的钾盐。
83.对比例1
84.与实施例1相比，对比例1的区别仅在于用氢氧化铯代替氢氧化锂，制得桧木醇的铯盐。
85.对比例2
86.与实施例1相比，对比例2的区别仅在于用氢氧化钙代替氢氧化锂，制得桧木醇的钙盐。
87.对比例3
88.与实施例1相比，对比例3的区别仅在于用硝酸银代替氢氧化锂，制得桧木醇的银盐。
89.产品效果测试
90.1.抗菌效果测试
91.取实施例1-5制得的抗菌组合物，对比例1-3制得的桧木醇的铯盐、桧木醇的钙盐、桧木醇的银盐，以及桧木醇、柠檬酸、植酸、羟基柠檬酸、柠檬酸钠、植酸钠、乙二胺四乙酸二钠(桧木醇、柠檬酸、植酸、羟基柠檬酸、柠檬酸钠、植酸钠、乙二胺四乙酸二钠作为对照)作为待测样品，测试待测样品对细菌(包括革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，其中，革兰氏阳性菌包括金黄色葡萄球菌、蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、植物乳酸杆菌，革兰氏阴性菌包括大肠杆菌、绿脓杆菌)、酵母(白色念珠菌)、霉菌(黑曲霉)的最低抑菌浓度(mic)(样品的浓度梯度为2000ppm、1000ppm、500ppm、250ppm、125ppm)。
92.培养的体系为市售的营养肉汤(由广东环凯微生物科技有限公司提供，型号为022010)，培养的体系的ph为6，细菌的培养条件为，在温度为36℃下培养7天，酵母和霉菌的培养条件为在温度为28℃下培养7天，结果如表1所示。
93.表1：抗菌效果(表1中数据表示mic，单位为ppm)
[0094][0095][0096]
备注：表1中“/”表示没有抑菌效果。
[0097]
从表1可以看出，本发明实施例1-5制得的抗菌组合物相对于桧木醇、柠檬酸、植酸、羟基柠檬酸、柠檬酸钠、植酸钠、乙二胺四乙酸二钠均具有更好的抗菌效果。桧木醇本身也有一定的抑菌性能，但相较于本发明实施例1-5制得的抗菌组合物，桧木醇的抗菌能力显得相对较弱且抗菌种类少。实施例1-2制得的抗菌组合物的抗菌性能明显优于实施例3-4制得的抗菌组合物的抗菌性能。对比例1-3制得的桧木醇的铯盐、桧木醇的钙盐、桧木醇的银盐抗菌效果差。
[0098]
2.高温稳定性测试
[0099]
2.1桧木醇的金属盐高温稳定性测试
[0100]
取实施例1、实施例3制得的桧木醇的金属盐(即桧木醇的锂盐、桧木醇的钠盐)测试其经不同温度条件处理(不同温度条件具体分为：常温25℃处理1小时、高压湿热处理15分钟(101kpa，121℃)、常压油浴150℃处理1小时、常压油浴180℃处理1小时)后的抗菌效果，进而可得知实施例1、实施例3制得的桧木醇的金属盐的高温稳定性，结果如表2所示。
[0101]
培养的体系为市售的营养肉汤(由广东环凯微生物科技有限公司提供，型号为022010)，培养的体系的ph为6，细菌的培养条件为，在温度为36℃下培养7天，酵母和霉菌的培养条件为，在温度为28℃下培养7天。
[0102]
表2：抗菌效果(表2中数据表示mic，单位为ppm)
[0103]
[0104]
[0105][0106]
从表2可以看出，桧木醇的锂盐、桧木醇的钠盐都具有良好的耐高温稳定性，特别是桧木醇的锂盐的耐高温稳定性强于桧木醇的钠盐的耐高温稳定性。
[0107]
2.2抗菌组合物高温稳定性测试
[0108]
取实施例1、实施例4制得的抗菌组合物，桧木醇作为对照，测试其经不同温度条件处理(不同温度条件具体分为：常温25℃处理1小时、高压湿热处理15分钟(101kpa，121℃)、常压油浴150℃处理1小时、常压油浴180℃处理1小时)后的抗菌效果，进而可得知实施例4制得的抗菌组合物的高温稳定性，结果如表3所示。
[0109]
培养的体系为市售的营养肉汤(由广东环凯微生物科技有限公司提供，型号为022010)，培养的体系的ph为6，细菌的培养条件为，在温度为36℃下培养7天，酵母和霉菌的培养条件为，在温度为28℃下培养7天。
[0110]
表3：抗菌效果(表3中数据表示mic，单位为ppm)
[0111]
[0112]
[0113]
[0114][0115]
从表3可以看出，经过高压湿热处理1小时、常压油浴150℃处理1小时、常压油浴180℃处理1小时等条件处理后，实施例4制得的抗菌组合物对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母和酵母的抗菌效果与常温25℃保持一致，而桧木醇本身经过高温处理后对革兰氏阴性菌的效果明显下降，表明本发明实施例4制得的抗菌组合物具有良好的耐高温稳定性。实施例1制得的抗菌组合物的抗菌效果优于实施例4制得的抗菌组合物。
[0116]
其余实施例制得的抗菌组合物具有类似上述实施例4的耐高温稳定性。
[0117]
3.溶解性测试
[0118]
取实施例1-4制得的桧木醇的金属盐粉末，以及桧木醇作为对照，测试在20℃的温度下在水中的溶解度，结果如表4所示。
[0119]
表4：溶解度测试结果
[0120] 溶解度(g/100g水)溶解性桧木醇＜0.01不溶/难溶实施例10.5可溶实施例20.45可溶实施例30.40可溶实施例40.45可溶
[0121]
从表4可以看出，本发明实施例1-4制得的桧木醇的金属盐粉末相对于桧木醇而言，具有更好的水溶性，这对于桧木醇的金属盐粉末的应用及效果的发挥有这非常重要的影响。
[0122]
4.应用在化妆品中的效果测试
[0123]
试验菌株：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞杆菌；真菌：黑曲霉、白色念珠菌。
[0124]
培养基：tsb固体培养基(胰酪大豆胨培养基)；sdb固体培养基(沙氏葡萄糖培养基)；卵磷脂吐温80营养琼脂培养基、虎红培养基。
[0125]
防腐挑战实验具体步骤如下：
[0126]
(1)菌株的接种：各菌株活化传代培养3代后制成一定浓度的菌悬液，供试化妆品样品制成后分装成30ml或30g的包装形式，分别加入菌悬液后，使化妆品样品含细菌的量为1
×
106cfu/ml或1
×
106cfu/g、含真菌的量为1
×
104cfu/ml或1
×
104cfu/g；
[0127]
(2)供检样品的制备：称取10g供检样品，加到装有玻璃珠及90ml灭菌生理盐水的三角瓶中，充分振荡混匀，静置15min，取其上清液作为1:10的检液，然后依次制成10倍稀释系列浓度梯度检液待用；疏水性样品：称取10g供检样品，放到灭菌的研钵中，加入10ml灭菌
液体石蜡，研磨成粘稠状，再加入10ml灭菌吐温80，研磨待溶解后，加入70ml灭菌生理盐水，在45℃水浴中充分混合，制成1：10的悬液，后依次制成10倍稀释系列浓度梯度检液待用；
[0128]
(3)供试样品的检测：分别在加入菌液后的第0d、4h、1d、7d、14d、21d、28d(“d”表示“天”)按上述取样方法进行取样检测，取上述制备的10倍稀释系列检液1ml加入灭菌平板中，再倒入冷却至45℃的卵磷脂吐温80营养琼脂培养基或虎红培养基适量，逆时针摇动混合均匀，每个稀释梯度做2个平行的倒平板，待平板凝固后，细菌置于培养箱中37℃培养48小时后计数，真菌置于培养箱中28℃培养72小时后计数；
[0129]
(4)防腐体系的效能评价标准：
[0130]
(a)第28天时，样品中含细菌或霉菌》103cfu/g(或cfu/ml)，该样品不能通过微生物攻击的挑战性实验，表明样品的防腐体系不能有效地起到抑制微生物的作用，产品在生产、贮藏和使用中很容易受到微生物的污染；
[0131]
(b)第28天时，样品中含细菌在102cfu/g-103cfu/g(或cfu/ml)，该样品有条件地通过挑战性实验，即当产品中蛋白质或其它动植物材料成分不是特别高，同时生产的卫生环境符合要求，包装物不易发生二次污染时，该防腐体系可以使用，否则不能；
[0132]
(c)第28天时，样品中含细菌在10cfu/g-100cfu/g(或cfu/ml)，表明该样品的防腐体系对微生物有较强的抑杀效果，通过挑战试验，产品在生产、贮藏和使用时不容易受到微生物污染；
[0133]
(d)从第7天起，样品中的细菌《10cfu/g(或cfu/ml)，说明该样品的防腐体系对微生物有特强的抑杀作用，通过挑战试验，产品在生产、贮藏和使用时很不容易被微生物污染。
[0134]
(5)供检样品的制备：
[0135]
供检样品精华液的成分如表5所示。
[0136]
表5：精华液成分表
[0137][0138]
实施例2、4制得的抗菌组合物应用于精华液的防腐挑战结果如表6、7所示。
[0139]
表6：精华液防腐挑战结果(细菌)
[0140][0141]
表7：精华液防腐挑战结果(真菌)
[0142][0143][0144]
供检样品面霜的成分如表8所示。
[0145]
表8：面霜成分表
[0146][0147]
实施例2、4制得的抗菌组合物应用于面霜的防腐挑战结果如表9、10所示。
[0148]
表9：面霜防腐挑战结果(细菌)
[0149][0150]
表10：面霜防腐挑战结果(真菌)
[0151][0152]
由表6、7、9、10可知，在精华液和面霜的防腐挑战测试中，对于细菌来说，从第21天起，含有实施例2或4制得的抗菌组合物中细菌菌落总数对数值均＜1；对于真菌来说，从第7天起，含有实施例2或4制得的抗菌组合物中真菌菌落总数对数值均＜1，说明含实施例2或4制得的抗菌组合物的样品的防腐体系对微生物有极强的抑制或杀灭作用，说明添加有本发明的抗菌组合物的产品在生产、贮藏和使用时很不容易被微生物污染。将实施例2或4制得的抗菌组合物替换成实施例1或3制得的抗菌组合物，也具有类似的防腐效果。