天然植物美白活性成分的研究進(jìn)展

歐霖拱

（福建省輕工業(yè)研究所，福建 福州 350005）

天然植物美白活性成分的研究進(jìn)展

歐霖拱

（福建省輕工業(yè)研究所，福建 福州 350005）

隨著人們對(duì)美白化妝品的安全性重視程度的提高，研究發(fā)現(xiàn)天然植物活性成分作為化妝品美白添加劑，具有溫和、持久、安全性高等特性。文章在收集和整理相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，著重對(duì)黑色素的形成機(jī)制、美白機(jī)理、植物美白活性成分和功效進(jìn)行較為全面的介紹，以期為今后試驗(yàn)提供一定的理論基礎(chǔ)。

天然植物；美白；活性成分；黑色素

隨著社會(huì)的發(fā)展及生活水平的提高，越來(lái)越多的女性對(duì)皮膚的白皙十分關(guān)注。但是受紫外線(xiàn)照射、環(huán)境污染、內(nèi)分泌失調(diào)、遺傳等因素的影響，導(dǎo)致黑素代謝異常，黑素細(xì)胞分泌的黑素增加并使局部皮膚變黑，產(chǎn)生雀斑、黃褐斑、老年斑和炎癥后色素沉著等人體色素沉著性疾病[1]。雖然傳統(tǒng)的美白活性成分過(guò)氧化氫、汞及其化合物以及酚類(lèi)衍生物，能達(dá)到快速美白的功效，但是其具有細(xì)胞毒性、刺激性、致敏性等不良反應(yīng)，目前已被禁用于化妝品中[2]。因此，尋找新一代天然、安全、高效的植物美白活性成分成為近幾年國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。文章就天然植物美白活性成分的研究進(jìn)展作一綜述，以期為今后試驗(yàn)提供理論基礎(chǔ)。

1 黑色素形成機(jī)制

人體內(nèi)有四種助色團(tuán)影響著皮膚顏色，分別是血紅蛋白、氧合血紅蛋白、類(lèi)胡蘿卜素和黑色素，但使皮膚顏色正常的最主要成分是黑色素[3]。人體膚色的深淺主要取決于黑色素的含量及分布，黑色素主要由表皮基底層的黑素細(xì)胞形成，然后轉(zhuǎn)移到基底細(xì)胞中，隨著表皮細(xì)胞的移行被帶到表皮全層，最后隨角化細(xì)胞的脫落而脫失，黑素細(xì)胞的結(jié)構(gòu)功能和數(shù)量直接影響皮膚中黑色素的含量。黑色素雖然能消除紫外線(xiàn)引起的自由基，保護(hù)DNA免受因自由基氧化產(chǎn)生的損傷，防止彈力纖維變性所引起的老化，但其在皮膚中異常蓄積會(huì)產(chǎn)生色素斑[4,5]。酪氨酸酶是一種含銅氧化酶，是黑素細(xì)胞合成黑色素的關(guān)鍵性酶[6]。如圖1所示，在皮膚代謝循環(huán)過(guò)程中，存在于黑素細(xì)胞組織中的酪氨酸在酪氨酸酶、多巴色素互變酶、二羥基吲哚酸氧化酶作用下經(jīng)多巴、多巴醌、多巴色素、二羥基吲哚等中間體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檎婧谒鼗蚝趾谒亍?/p>

圖1 黑色素形成機(jī)理[7]

2 美白機(jī)理

根據(jù)黑色素的形成過(guò)程，可以通過(guò)以下幾種方法達(dá)到皮膚美白的作用[8]：

（1）抑制黑素細(xì)胞的增殖；

（2）抑制酪氨酸酶、多巴互變酶及氧化酶的活性；

（3）還原黑色素形成過(guò)程各中間體，或與之結(jié)合阻斷黑色素的形成，阻斷二羥基吲哚聚合為黑色素；

（4）抑制黑色素顆粒轉(zhuǎn)移至角質(zhì)形成細(xì)胞；

（5）加速角質(zhì)形成細(xì)胞中的黑色素向角質(zhì)層轉(zhuǎn)移，軟化角質(zhì)層和加速角質(zhì)層的脫落；

（6）減少紫外線(xiàn)、氧自由基等外源性因素對(duì)黑色素形成的負(fù)面影響。

目前公認(rèn)的植物提取物美白作用主要通過(guò)前兩個(gè)途徑來(lái)影響的，而與后幾個(gè)途徑有關(guān)的活性成分還有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

3 植物提取物美白活性成分

不同植物提取物美白活性成分各不相同，可分為：黃酮類(lèi)、醌類(lèi)化合物、有機(jī)酸類(lèi)、多酚類(lèi)、多糖類(lèi)、三萜皂苷類(lèi)、木脂素類(lèi)等[9]，如表1所示，為部分植物提取物，對(duì)酪氨酸酶活性具有抑制作用，可以從一種或多種途徑抑制黑色素的生成及促進(jìn)黑色素的排出，從而達(dá)到美白的功效。

北京同仁堂美白祛斑配方由茯苓、當(dāng)歸、益母草、丹參和人參組成，該配方含有黃酮類(lèi)化合物、茯苓多糖、維生素E等多種營(yíng)養(yǎng)成分，具有補(bǔ)血活血，淡化面部色素斑等功效[11]。

3.1 酪氨酸酶活性抑制劑

3.1.1 黃酮類(lèi)化合物

黃酮類(lèi)化合物廣泛存在于植物界，其中許多具有清除皮膚中自由基、促進(jìn)皮膚新陳代謝、減少色素沉著、潤(rùn)澤肌膚等作用。黃酮類(lèi)化合物可分為七大類(lèi)，包括：黃酮、黃酮醇、黃烷醇、黃烷酮、異黃酮、查耳酮、兒茶素。黃酮類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)在原理上是與酪氨酸酶的底物形成競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用[12]，因此具有美白功效。

Xie等[13]經(jīng)試驗(yàn)證明黃酮類(lèi)化合物對(duì)酪氨酸酶的抑制是可逆過(guò)程。動(dòng)力學(xué)分析黃酮醇是競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，毛地黃黃酮是非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。抑制順序?yàn)椋洪纹に兀靖吡冀S素＞桑色素；非瑟酮＞3,7,4-三羥基黃酮；毛地黃黃酮＞芹黃素＞白楊素。

許多提取植物提取物，如桑葉黃酮[14]、甘草提取物[15]、蘆薈苦素[16]、葛根黃酮類(lèi)物質(zhì)[17]、槐豆黃酮類(lèi)提取物[18]，均通過(guò)抑制酪氨酸酶活性來(lái)控制黑色素的生成，可以達(dá)到美白的效果。

3.1.2 醌類(lèi)化合物

氫醌又名二羥基苯或?qū)Ρ蕉?，主要存在于茶葉、小麥、啤酒及咖啡豆中。氫醌通過(guò)與酪氨酸酶活性部位結(jié)合反應(yīng)抑制酪氨酸酶的活性，從而減少黑色素的生成。此外，氫醌能減少活性氧的生成，造成酪氨酸酶膜脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化性損傷[19]。

熊果苷是氫醌的衍生物，通過(guò)自身與酪氨酸酶直接結(jié)合，有效抑制地酪氨酸酶的活性；競(jìng)爭(zhēng)多巴的結(jié)合位點(diǎn)，阻斷黑色素的生成；加速黑色素的分解與排出，從而減少皮膚色素沉積。天然活性成分吡喃葡萄糖苷對(duì)酪氨酸酶的抑制作用比熊果苷更強(qiáng)。Sugimoto等[20]試驗(yàn)證明α-熊果苷濃度為1.0 mmol/L對(duì)HMV-II細(xì)胞生長(zhǎng)無(wú)抑制作用。α-熊果苷濃度為0.5 mmol/L時(shí)，黑色素生成減少24%。

3.1.3 醛類(lèi)及其衍生物

醛類(lèi)及其衍生物主要是羰基與酶中親核集團(tuán)，如氨基、羥基、硫基結(jié)合形成螯合配體結(jié)構(gòu)即席夫堿結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物在活性中心形成空間位阻，阻止底物與活性中心結(jié)合，從而抑制酪氨酸酶活性，抑制黑色素的合成[21]。宋康康等[22]經(jīng)酶學(xué)動(dòng)力學(xué)與方法研究表明2-羥基-4-甲氧基苯甲醛是一種混合型抑制劑，抑制常數(shù)K1和K1S分別為為0.131 mmol/L和0.253 mmol/L。

表1 植物提取物對(duì)酪氨酸酶的抑制作用[10]

3.1.4 芪類(lèi)化合物及其類(lèi)似物

1,2-二苯乙烯化合物廣泛存在于植物體內(nèi)，具有生物活性。含有這類(lèi)結(jié)構(gòu)的衍生物，如白藜蘆醇[23]、帶氯菌素[24]、買(mǎi)麻藤醇[25]，均能抑制酪氨酸酶活性，抑制黑色素的生成。這類(lèi)芪類(lèi)衍生物苯環(huán)上取代基團(tuán)的性質(zhì)、位置和數(shù)目均能影響化合物對(duì)酪氨酸酶的抑制作用[26]。

3.2 抑制黑色素顆粒轉(zhuǎn)移

煙酰胺是一種水溶性維生素，作用于已經(jīng)產(chǎn)生的黑色素，阻斷黑色素轉(zhuǎn)移路徑，加速含角質(zhì)細(xì)胞的脫落，從而減少色素沉著。Hakozaki等[27]經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)煙酰胺對(duì)酪氨酸酶活性及體外培養(yǎng)的黑素細(xì)胞生成黑色素并無(wú)印象，但在共培養(yǎng)模型中對(duì)黑素顆粒轉(zhuǎn)移有35%～68%抑制作用和色素表皮重建模型中能減少皮膚色素沉著。

3.3 抗氧化劑

黑素由細(xì)胞分泌后表現(xiàn)為氧化態(tài)，呈現(xiàn)黑色，使用還原劑將黑色素還原為無(wú)色的黑色素，但這個(gè)過(guò)程是可逆的。通常使用的抗氧化劑有維生素E、維生素C及其衍生物[28]。

3.4 其它

內(nèi)皮素會(huì)刺激黑素細(xì)胞增殖、分化，并且激活酪氨酸酶的活性，促進(jìn)黑色素的生成。從歐洲歐洲草本植物洋甘菊中提取內(nèi)皮素拮抗劑能抑制內(nèi)皮素，激活酪氨酸酶及促進(jìn)黑素細(xì)胞分化的作用，具有高效性、均勻黑素分布的作用，從而避免色斑的生成。

4 植物提取物美白活性成分功效性評(píng)價(jià)

植物提取美白活性成分功效性評(píng)價(jià)方法包括體外細(xì)胞法、動(dòng)物試驗(yàn)和臨床研究人體皮膚儀器測(cè)試法等[29]。

4.1 體外試驗(yàn)

4.1.1 酪氨酸酶活性的測(cè)定

評(píng)價(jià)植物提取物美白功效主要是通過(guò)添加植物活性成分，檢測(cè)是否抑制酪氨酸酶活性。酪氨酸或L-多巴在酪氨酸酶的作用下轉(zhuǎn)化成多巴醌，通過(guò)比色法測(cè)定活性成分對(duì)酪氨酸酶的抑制率。酪氨酸酶活性檢測(cè)方法有：放射性同位素法、免疫學(xué)法、生化酶法，其中生化酶法較為簡(jiǎn)單成熟[30]。酶的來(lái)源可以是蘑菇酪氨酸酶，也可以是B-16黑色瘤細(xì)胞或是人體黑素細(xì)胞酪氨酸酶。另一種方法是在475nm波長(zhǎng)下測(cè)量多巴色素，該法在分析較多樣品時(shí)耗時(shí)較長(zhǎng)[31]。

4.1.2 黑色素含量的測(cè)定

將B-16黑素瘤細(xì)胞用0.1%葡糖胺培養(yǎng)至完全白化，再加入茶堿促細(xì)胞恢復(fù)到黑色素合成狀態(tài)，同時(shí)加入試樣，通過(guò)鏡檢細(xì)胞顆粒的色調(diào)判斷樣品對(duì)新生的黑色素抑制或者促進(jìn)效果。最后對(duì)細(xì)胞顆粒進(jìn)行離心分離，使細(xì)胞內(nèi)顆粒釋放出來(lái)，在490 nm處測(cè)吸光度值，進(jìn)行黑色素總量的測(cè)定，以判斷樣品對(duì)黑色素?cái)?shù)量的影響[32]。該法采用比色法，操作步驟較復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)條件要求高，因此受到一定的限制。

4.2 動(dòng)物試驗(yàn)

用棕色或黑色成年豚鼠，均于背部?jī)蓚?cè)剃毛成若干1cm×2cm大小區(qū)域。用棉棒將化妝品依次涂布，并設(shè)空白對(duì)照組。28d后，取皮膚活組織進(jìn)行組織學(xué)觀(guān)察，基底細(xì)胞（含黑素顆粒細(xì)胞計(jì)數(shù)）及多巴陽(yáng)性細(xì)胞計(jì)數(shù)。該方法采用黃棕色豚鼠，其皮膚黑素細(xì)胞和黑素小體的分布近似于人類(lèi)，試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性好，較其它小鼠模型更適于研究植物活性成分的美白功效[33]。

Liang等[34]從牛至中提取分離出一種酚苷，將含有酚苷的凝膠涂抹于小鼠后背，與空白對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組小鼠皮膚亮度顯著提高，黑色素顯著降低。雖然動(dòng)物試驗(yàn)在科學(xué)上具有較好的借鑒意義，但是存在道德倫理方面的爭(zhēng)議，歐盟2013年起已禁止銷(xiāo)售經(jīng)動(dòng)物試驗(yàn)的化妝品原料及化妝品。

4.3 人體試驗(yàn)

對(duì)于植物提取物美白功效的人體試驗(yàn)多采用Lab色度系統(tǒng)，測(cè)量皮膚顏色的變化。這種方法較為準(zhǔn)確，測(cè)量皮膚顏色空間的多維變化，膚色量化值更為可靠。另外還可用皮膚黑色素測(cè)試儀，基于光譜吸收作用，測(cè)定特定波長(zhǎng)的光在人體皮膚上照射后的反射量來(lái)確定皮膚中黑色素和血紅素的含量。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注美白化妝品的安全性，天然植物活性成分作為美白護(hù)膚品的添加劑，具有溫和、持久、安全性高、刺激性小等特征。不同的植物提取物美白成分各不相同，可分為：黃酮類(lèi)化合物、芪類(lèi)化合物、醛類(lèi)及其衍生物等。國(guó)內(nèi)對(duì)植物提取美白活性成分已經(jīng)取得一定的進(jìn)展。單一的植物美白活性成分的美白作用比較局限，很難滿(mǎn)足廣大女性的需求。最有效的皮膚美白劑是由多種美白活性成分復(fù)合配方而成，具有不同的美白機(jī)制。如果一種活性成分既具有美白效果，又能吸收大量的紫外線(xiàn)或清除自由基的活性，那么這種活性成分就體現(xiàn)了全美白的觀(guān)念，可作為今后美白產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要方向。新型美白劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)從多方位、多靶點(diǎn)、多層次上尋找更加有效的復(fù)合配方方案，從減少黑素細(xì)胞的形成、抑制酪氨酸酶活性、向表皮轉(zhuǎn)移的過(guò)程、在基因水平上減少黑素形成等著手，使不同的植物美白活性成分在不發(fā)生相互反應(yīng)的情況下產(chǎn)生協(xié)同作用，發(fā)揮更強(qiáng)的美白功效。

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TQ658.2

A

1007-550X（2017）10-0038-06

10.3969/j.issn.1007-550X.2017.10.003

2017-08-25

歐霖拱（1969- ），男，福建福州人，高級(jí)工程師，主要從事日用化工產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)工作。