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竹沥水的活性研究和保湿精华水的产品开发

申报人：赖心语 申报日期：2025-05-26

基本情况

2025年批次
竹沥水的活性研究和保湿精华水的产品开发 学生申报
创新训练项目
工学
生物工程类
学生自主选题
一年期
竹沥水中含有其主要含氨基酸、酚类、无机元素及有机酸类成分，起到保湿补水的功效。多糖来源广泛，具有明显的抗氧化抑菌效果等优点，可以作为产品抗氧化和抑菌成分。 本项目致力于对竹沥水提取的工艺进行研究，在生产工艺方面，炭火烤新鲜竹子、干馏法生产，水煮法或水蒸气提取得到竹沥水。添加羧甲基化多糖、芦荟提取物、银杏提取物、仙人掌提取物，以便获得一种能保湿、抗氧化、抑菌功效的竹子精华水，提高竹子的利用，补充市场适用于皮肤敏感和需要修复皮肤屏障人群的精华水种类。
参与指导教师课题“响应面法优化橘皮果胶复合钙制备工艺及体外抗氧化活性研究”的研究，曾获得广西本科高校第六届生物科学与生物工程类大学生创意、创新和创业竞赛二等奖。
广西自然科学基金，酶降解木聚糖的作用模式研究（2021GXNSFAA220072），2022-01至2024-12，10万元。
横向课题：基于竹粉的全生物降解一次性用餐具的结构设计与性能优化研究，2024-06-20，19万。
横向课题：桂林华诺威生物技术有限公司，企业科技特派员派驻合作，2023-11-16，5万。
提供研究资金和实验指导。
由指导教师的专利转让相关内容进行本项目的选题来源，本项目将由指导教师和企业导师共同参与指导，合作完成，属于校企合作项目。
李霞，胡楠，郑里华，崔萌佳。一种具有提高抗氧化活性的西番莲果皮多糖羧甲基化修饰产物及其制备方法。专利号ZL201810701304.9，申请日期2018年6月29日，授权日期2021年7月13日，转化桂林华诺威生物科技基因药业有限公司6万元
李霞，熊峰，郑里华，崔萌佳，郝再彬。一种具有提高抗氧化活性的浒苔多糖羧甲基化修饰产物及其制备方法，专利号ZL201711254730.4（授权时间20200609），转化桂林华诺威基因药业有限公司6万元
国家级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
赖心语 化学与生物工程学院 生物工程 2022 指挥，实验操作，数据分析
杨越 化学与生物工程学院 生物工程 2023 实验操作
张华玉 化学与生物工程学院 生物工程 2022 实验操作
黄瑀珊 化学与生物工程学院 生物工程 2022 实验操作
邓磊涛 化学与生物工程学院 生物工程 2022 实验操作

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
李霞 化学与生物工程学院 否

立项依据

针对市面上缺少适用于皮肤敏感、需要修复皮肤屏障人群的精华水问题，研究出一款保湿、抗氧化、抑菌的竹沥水产品。
竹沥水为澄清的黄色液体，性质稳定，带有竹叶清香。竹沥水中富含黄酮、内醋、多糖、有机酸、等生物活性物质，具有较强的抗菌、抑菌能力，并能通过多种途径抑制黑色素的生成，同时有一定的保湿效果。
主要研究内容：对于竹沥水的生产工艺、多糖羧甲基化生产工艺及活性等进行研究，制备竹沥水基质、对竹沥水功效进行进一步研究、制成一种具有保湿抗氧化抑菌保湿功效的产品。
1.竹沥水制备工艺
竹沥水，别名竹沥油，为禾本科淡竹等植物的茎秆用火烤灼流出的液汁。
原料准备：以竹子为原料。
其制法为：①竹沥油提取。取鲜竹秆截成长30～50cm段。两段上节劈开，置火上烤或装容器内，外包泥土，用火烤灼，收集秆端流出的液汁。成品以色青黄、黏性大、透明者为佳。
②竹沥水配制。处方：竹沥油1kg、白矾180g、硼砂120g、水48kg。工艺：取竹沥油，放入铜锅内，置火上溶化，待冒出青烟后，加水。熬炼约20分钟后，加入白矾末、硼砂末，溶化，晾凉，过滤。取滤液，装瓶封固。成品以色青黄、黏性大、透明者为佳。
竹沥水为黄色或深黄色的液体。有焦糊气。味甘、苦。性寒。归心、胃经。
2、多糖羧甲基化工艺优化
多糖的羧甲基化修饰可以增强其生物活性或产生新的活性。羧甲基化通过引入羧甲基官能团改变多糖的理化性质和结构，从而可能提高或增加多糖在食品应用中的新生物活性。
微波提取：取新鲜西番莲果皮洗净于50°C下烘干，粉碎过20目筛，80%的乙醇85°C冷凝回流提取3次，每次2h，分离残渣并干燥。称取上述残渣5g，按照一定料液比加入蒸馏水，在一定功率下微波提取一定时间，抽滤，滤 液 3000r/min，离心10min，取上清液旋转蒸发(45～50°C)浓缩至挂壁状态，加入4倍体积无水乙醇沉淀，4°C静置48h，4000r/min，离心15min，取沉淀冷冻干燥(－60°C)，得到西番莲果皮粗多糖。
采用NaOH-氯乙酸化学法。称取6.0g西番莲果皮粗多糖，溶于100mL异丙醇和50mL的200g/LNaOH溶液中，冰水浴下搅拌3h。将30.0g氯乙酸溶于100mL异丙醇中，与50mL的200g/LNaOH溶液相混合，得到混合溶液。将混合溶液缓慢滴入反应体系中，在60°C下搅拌4h，停止反应，冷却至室温。用1mol/L的HCl中和，流水透析24h。浓缩，冷冻干燥，得到羧甲基化西番莲果皮粗多糖。
3、竹沥水产品配方
产品成分：水、竹沥水、芦荟提取物、银杏提取物、仙人掌提取物、丙二醇、生育酚、羧甲基化多糖
4．性质和活性研究
竹沥水：
竹沥水中含有酚酸类化合物（如丁香醛、介子醛、香草酸）、竹叶黄酮、竹叶多糖等活性成分，这些成分具有显著的抑菌活性。
有研究表明，利用气相色谱/质谱联用仪分析竹沥成分，发现竹沥中含有多种有机物，这些有机物对多种细菌具有显著的抑制作用。此外，竹沥原液在稀释一定倍数后，其抑菌圈直径大小变化不大，但随着稀释度的进一步增大，抑菌圈直径迅速变小，抑菌作用显著降低。这表明竹沥水在一定浓度范围内具有稳定的抑菌效果。
多糖羧甲基化：
羧甲基化修饰通常能够增强多糖的抗氧化能力。例如，对牡丹花瓣多糖、苹果渣多糖、杏鲍菇多糖等进行羧甲基化修饰后，其抗氧化活性显著提高，表现为对DPPH自由基、羟基自由基等自由基的清除能力增强。羧甲基化修饰可能通过改变多糖的分子结构，如引入羧甲基基团、改变多糖链的羟基等，从而增强其抗氧化活性。
羧甲基化多糖的抗氧化机制可能与其官能团结构的变化有关。修饰后的多糖分子中引入了羧甲基基团，这些基团可能与自由基发生反应，从而阻止自由基的连锁反应，减少氧化损伤。此外，羧甲基化还可能影响多糖的溶解度和稳定性，进而间接影响其抗氧化活性。
5、配比原则：
在确定各成分的用量时，应充分考虑产品的目标效果、用户需求、生产工艺以及成本等因素。
各成分的用量应相互协调，以确保产品的整体效果和稳定性。
在进行配比试验时，应逐步调整各成分的用量，并观察产品的变化，以找到最佳的配比方案。
芦荟提取物：
人类使用芦荟己有4000年的历史，本世纪三四十年代芦荟曾被用于受到辐射和射线烧伤的病人，其药理活性之一即为杀菌作用。芦荟的主要成分芦荟配是抗菌性很强的物质，具有直接杀菌作用和现代抗菌素相比。从叶皮中提取的有效成分表现出不同程度的抑菌活性。其中龙山芦荟、皂质芦荟和木立芦荟的叶皮提取物对革兰阴性菌和革兰阳性菌均具有较强的抑菌能力，且这种抑菌活性与葱醒含 量呈正相关性。研究表明芦荟汁对革兰阴性菌和革兰阳性菌以及部分霉菌的生长有较强的抑制作用，对酵母的抑制作用不明显。同时，芦荟汁还具有热稳定性强、抑菌浓度低、抑菌范围广的特点。
银杏提取物：
银杏提取物含有多种化学成分，主要有银杏黄酮、银杏内醋、白果酸、白果酚等。银杏叶提取物对常见的病源微生物有强烈的抑制作用。在相同时间内，试样浓度越高，抑菌率也越高同一浓度下作用时间越长，抑菌率也就越高并且具有热稳定性。研究表明，银杏叶水溶性成分无抑菌作用，脂溶性成分对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽袍杆菌均有抑菌作用。其中，对金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度为7.5mg/ml对大肠杆菌及枯草芽袍杆菌的最低抑菌浓度均为15mg/ml。
仙人掌提取物：
仙人掌含有较丰富的生物碱、黄酮贰、强心贰、皂贰、多糖等活性物质，它们是各种植物中常见的对食品中腐败菌及致病菌具有抑制效果的化学成分。仙人掌提取物对几种常见腐败菌和致病菌有明显和广泛的抑制作用。其中仙人掌乙醇提取物、乙酸 乙醋提取物对巨大芽袍杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、青霉菌、枯草芽抱杆菌的抑制效果比较好。
提取竹沥水的生产工艺：
将清洗干净的竹片整齐地架在炭火或火炉上，使用小火慢慢烤制。在烧烤过程中，要特别注意火候的控制，避免火势过大导致竹片烧焦。同时，要不断翻动竹片，确保均匀受热。当烧烤到竹片的中间部位时，就会有淡黄色的汁液不停流出来。此时，应及时收集流出的竹沥液。为了确保竹沥液的纯净度，可以在收集前在容器上方放置一层纱布或滤网，以过滤掉可能混入的杂质。
将收集到的竹沥液静置一段时间，使其自然沉淀，去除其中的杂质和沉淀物。使用滤纸或滤网对沉淀后的竹沥液进行过滤，进一步去除杂质，确保竹沥液的清澈度。将过滤后的竹沥液送入消毒间进行静置和消毒处理，以杀灭其中的微生物和细菌，确保产品的卫生安全。将消毒后的竹沥液装入干净的容器中，如瓷罐等，并放入冰箱冷藏保存，以延长其保质期和保持其新鲜度。
多糖羧甲基化修饰研究：
目前常用的多糖羧甲基化法是将原料糖充分溶于碱液中,然后加入一定量的溶有氯乙酸的异丙醇溶液,在一定温度下反应数小时, 再用冰醋酸调至中性后进行透析,溶液浓缩,醇沉,真空干燥即得多糖的羧甲基衍生物。多糖羧甲基化修饰用适当方法向多糖支链上引入羧甲基可很好地实现其羧甲基修饰。羧甲基化多糖可提高多糖的溶解性和电负性,且能增强甚至产生新的生物活性。
1、以广西特有的竹种产业副产物——竹沥水为基质，可以开发出具有广西地域特色和经济价值的创新美容产品。竹沥水不仅能够促进广西竹产业的可持续发展，还能为当地农民带来更高的经济收益，同时满足市场对健康、天然产品的需求。
2、自有知识产权为基础，以校企合作为桥梁，可以推动科技创新与产业升级的深度融合，有助于将高校的科研成果转化为实际生产力，为经济社会发展注入新的活力。

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1.其制法为 ：①竹沥油提取。取鲜竹秆截成长30～50cm段。两段上节劈开，置火上烤或装容器内，外包泥土，用火烤灼，收集秆端流出的液汁。成品以色青黄、黏性大、透明者为佳。
②竹沥水配制。处方：竹沥油1kg、白矾180g、硼砂120g、水 48kg。工艺 ：取竹沥油，放入铜锅内，置火上溶化，待冒出青烟后，加水。熬炼约20分钟后，加入白矾末、硼砂末，溶化，晾凉，过滤。取滤液，装瓶封固。成品以色青黄、黏性大、透明者为佳。
2.拟解决问题：
目前市场上的精华水具有以下的局限性，可能过度使用刺激性成分，导致用户出现皮肤红肿、过敏等不适反应，长期使用可能会加速皮肤老化。此外，过量添加角质剥离剂会削弱皮肤的自然屏障功能，影响皮肤的自我修复能力。
3.预期成果：
经过炭火烤新鲜竹子获得竹沥水、加入羧甲基化多糖等成分之后，进行实验配比，制成具有保湿抗氧化抑菌功效的竹沥水产品。


2024年12月，做好项目分工文献调研，完善研究方案，实验准备。
2024年12月-2025年2月，制备竹沥水以及多糖羧甲基化的研究，选择合适的生产工艺技术。
2025年2月-5月，对各类生产工艺在实验室进行产品活性的研究，选定最终生产活性最高的制备工艺。
2025年5月-2024年12月，对产品进行安全性测定，撰写研究报告，结题。
1.与本项目有关的研究积累和已取得的成绩
（1）广西竹产业的调研
国家发展改革委等部门关于印发《加快“以竹代塑”发展三年行动计划》的通知加强“以竹代塑”产品深度研发，补齐天然材料性能短板。加快研发先进制造装备，优化产品生产工艺流程，提高竹林采伐、运输、加工环节机械化水平。以2019年12月31日为数据汇总时点的第三次全国国土调查结果显示，全国共有竹林地1.05亿亩，约占全球的1/4;其中广西拥有竹林地578.25万亩，约占全国的5.5%，在各省（直辖市、自治区）中位居中上水平，截至2022年底，全国竹林面积增加到1.29亿亩，其中广西约为700万亩，增长幅度跟全国大致同步，均在20％以上，呈现强劲增长势头。2023年，全广西竹林面积达48.30万公顷，竹产业综合产值达260.40亿元。广西竹产业发展迅速，竹子产业在全国竹子的比重也逐年增加。作为竹子生产大省，广西存在产品低端，市场占有率低，利润少规模差。创新能力弱，特色优势高附加值产品少，同时广西对竹资源的开发仍处于初级阶段，资源综合利用率低，竹产品深加工程度不够，附加值低。为了解决这个问题，可以对竹子进行创新，拓宽销路，提高竹子的价值。
（2）精华水产业的市场调查
护肤品市场发展空间大，精华品类成为主要赛道。据彭博数据，2021年全球护 肤品市场规模为1480.3亿美元，预计2025年可达1813.2亿美元，未来五年CAGR为5.3%，其中，中国护肤品市场规模最大。2021年中国护肤品市场规模为3050.1亿元，预计2025年可达4514.1亿元，未来五年CAGR为10.8%。具体到各品类，精华占据 核心地位，以阿里平台为例，2018-2021年面部精华销售额占整体护肤类目的比重从13.6%提升至16.1%，2021年面部精华销售额为270亿元，排名单品类第一，其次为面膜（234亿元）、乳液面霜（204亿元）。美丽修行显示，精华产品以保湿、抗衰和美白功效为主，具有此三类功效的精华产品分别占比28%、25%和17%，目前精华产品添加成分最多的是玻尿酸、生物类活性肽和烟酰胺。
（3）多糖羧甲基化的抗氧化活性测定
采用DPPH自由基清除试验、ABTS自由基清除试验等方法测定羧甲基化多糖的抗氧化活性。通过比较修饰前后多糖的抗氧化活性变化，评估羧甲基化修饰对多糖抗氧化活性的影响。

已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法
存在的问题：①产品成分配比的调试②产品的安全性测定。
解决方案：1、初步配比：根据产品目标和市场需求，初步确定各成分的用量和比例。实验室小试：在实验室环境下，按照初步配比进行小规模的试制。通过感官评价、理化分析等手段，评估产品的功效、安全性和用户体验。调整配比：根据小试结果，对成分配比进行微调。例如，如果产品过于刺激，可以适当减少某些活性成分的用量；如果保湿效果不佳，可以增加保湿剂的用量。再次试制与评估：按照调整后的配比进行再次试制，并重复上述评估过程，直到达到满意的效果。2、化学成分分析：使用高效液相色谱法、气相色谱法等，检测产品中是否含有重金属、农药残留等有害化学物质。通过光谱分析法，如紫外-可见分光光度计，检测产品中特定活性成分的含量，确保其符合产品标准。微生物检测：采用微生物培养法，检测产品中细菌、霉菌等微生物的种类和数量。特别注意检测产品中是否含有致病菌，如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等。刺激性测试：进行皮肤刺激性测试，将产品涂抹于动物皮肤或人体皮肤上，观察是否产生红肿、瘙痒等刺激性反应。对于眼部产品，还需进行眼部刺激性测试。稳定性测试：将产品置于不同温度、湿度条件下，观察其是否发生变质、分层等现象。检测产品在不同时间点上的活性成分含量，确保其保持相对稳定。

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 无 4500.00 5500.00
1. 业务费 6500.00 无 1000.00 5500.00
（1）计算、分析、测试费 2000.00 测试 1000.00 1000.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 0.00 无 0.00 0.00
（4）文献检索费 0.00 无 0.00 0.00
（5）论文出版费 4500.00 专利申请和发表文章 0.00 4500.00
2. 仪器设备购置费 0.00 无 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 2500.00 购买试剂 2500.00 0.00
4. 材料费 1000.00 购买原料 1000.00 0.00
结束

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