4種大型紅藻類菌胞素氨基酸提取物的吸濕保濕活性

＊韓秀 孫穎穎 程同杰 鄧小群 胡志娟 王慧

（1.江蘇海洋大學 江蘇省海洋生物技術(shù)重點實驗室 江蘇 222005 2.連云港市質(zhì)量技術(shù)綜合檢驗檢測中心 食品室 江蘇 222006）

保濕劑是指能夠從相對潮濕的環(huán)境中吸收水分或在相對干燥環(huán)境條件下保護水分散失的一類化合物的總稱[1]，吸濕性及保濕性是評價其性能的主要指標。保濕劑種類繁多，應用廣泛，例如日用化妝品、護膚品中的重要成分之一就是保濕劑，而某些食品為了保持產(chǎn)品的柔軟狀態(tài)或松軟口感，也往往會使用一些添加劑，如面包中的丙二醇等[2-3]。無論是化妝品還是食品中的保濕劑，多以化學合成為主，而隨著近年來科學技術(shù)的發(fā)展以及人們環(huán)保、健康意識的提高，越來越多的人追求天然、無傷害的產(chǎn)品，天然活性物質(zhì)的開發(fā)與利用掀起了一股研究熱潮，許多化妝品也因添加了天然活性產(chǎn)物成為了一大賣點。

類菌胞素氨基酸（Mycosporine-like amino acids，MAAs）存在于藻類、浮游植物及微生物中，骨架為一個氨基環(huán)己烯酮或氨基環(huán)己烯胺的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通過連接不同種類的氨基酸縮合而成[4]，在310～360nm的紫外光區(qū)具有強的吸收特性[5]。研究表明，MAAs具有抗氧化活性[6-7]，抗炎和抗衰老等多種生理活性[8]。某些報道指出，MAAs有可能保護人類皮膚免受太陽紫外線輻射的各種不良影響[8-10]，這種光保護很可能與MAAs抗氧化[6-7]和保濕活性[8-11]有關(guān)。目前，國內(nèi)外有關(guān)MAAs保濕和吸濕研究很少[11-12]。

大型海藻是MAAs理想來源之一，尤其是大型紅藻[13]。前期研究中我們建立了紅毛苔（Bangia fusco-purpurea）、石花菜（Gelidium amansii）、菊花江蘺（Gracilaria confervoides）和江蘺（Gracilaria sp.）等4種大型紅藻MAAs提取工藝[14]。在此基礎(chǔ)上，研究它們MAAs提取物的保濕吸濕效果，為后續(xù)大型紅藻MAAs的應用奠定實驗基礎(chǔ)。

1.材料與方法

(1)材料與儀器

紅毛苔、石花菜、菊花江蘺和江蘺干品，江蘇碧藍海洋生物科技有限公司；無水硫酸銨(NH4)2SO4，分析純，國藥試劑有限公司；碳酸鈉Na2CO3，分析純，國藥試劑有限公司；變色硅膠，蘇州盛達干燥劑廠；透明質(zhì)酸，分子量150～250萬，阿拉丁生化試劑公司；甘油（丙三醇），分析純，國藥試劑有限公司。

DKZ-2電熱恒溫振蕩槽上海精宏實驗設備有限公司；R-210真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器瑞士步琦；BSA224S-CW電子天平Srtorius賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；HS-F1613臺式超速冷凍離心機賽默飛世爾科技公司；SHB-IIIA循環(huán)水式多用真空泵臨海市永昊真空設備有限公司；Milli-Q超純水機美國密理博公司；Vortex3000渦旋器維根技術(shù)（北京）有限公司；干燥器；稱量瓶（30mm×50mm）。

(2)實驗方法

①4種大型紅藻MAAs提取物的制備

大型紅藻干品經(jīng)清洗、冷凍干燥、超微粉碎機粉碎后，過40目篩備用。參照前期研究[13]，進行MAAs提取。稱取大型紅藻干粉末10g，加入到250mL的25%甲醇溶液中（固液比1:25），攪拌后密封放入恒溫水浴搖床中，在40℃下振蕩浸提2h。提取結(jié)束后，取出冷卻至室溫，倒出浸提液。重新加入相同體積的25%甲醇溶液，按照上述條件重復浸提2次。浸提液合并、過濾和減壓蒸發(fā)后，加入4倍體積的無水乙醇，-20℃下沉淀6h。在4℃下，9000r/min離心20min，移出上清液，沉淀保留。用蒸餾水洗滌沉淀2～3次，洗滌液和先前的上清液合并，45℃減壓濃縮后（除去有機溶劑），冷凍干燥，制備到MAAs提取物。

②4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕活性檢測

取直徑為3cm、潔凈恒重的稱量瓶若干，做好標記后用天平稱重，記錄下稱量瓶的質(zhì)量m0。采用文獻報道方法[14]，測定MAAs提取物的吸濕性能。分別稱取適量4種大型紅藻MAAs提取物、丙三醇和透明質(zhì)酸（0.03～0.05g），放置于稱量瓶中，記錄下稱量瓶和樣品的質(zhì)量m1，稱完立即蓋上瓶蓋，將稱量瓶分別放置于兩個預飽和12h的干燥器中，其中一個干燥器放飽和碳酸鈉溶液（相對濕度RH=43%），另一個放飽和硫酸銨溶液（相對濕度RH=81%）。將稱量瓶蓋打開，蓋上干燥器蓋子，樣品于干燥器中放置3h、6h、18h、24h、30h、42h、48h、66h、72h后分別稱重，并記錄下各時間點稱量瓶和樣品的質(zhì)量mx，環(huán)境溫度保持25℃，每組實驗設定3個平行樣。吸濕率計算如下：

吸濕率：

式中，w為樣品吸濕率，%；m0為稱量瓶質(zhì)量，g；m1為樣品加稱量瓶質(zhì)量，g；mx為放置各時間段后樣品加稱量瓶質(zhì)量。

③4種大型紅藻MAAs提取物的保濕活性檢測

利用文獻測定保濕的方法[14]，檢測4種大型紅藻MAAs提取物的保濕效果。稱取4種大型紅藻MAAs提取物、丙三醇和透明質(zhì)酸各0.5g，加入2.5mL蒸餾水，于渦旋器上混合均勻，分別配制成20%的水溶液。取直徑為3cm、潔凈恒重的稱量瓶若干，做好標記后用天平稱重，記錄下稱量瓶質(zhì)量M0。分別稱取配制好的4種大型紅藻MAAs提取物、丙三醇、透明質(zhì)酸和水溶液0.6g于稱量瓶中，記錄下稱量瓶和樣品的質(zhì)量M1，稱完立即蓋上瓶蓋，將稱量瓶放置于硅膠干燥器中。將稱量瓶蓋打開，蓋上干燥器蓋子，樣品于干燥器中放置3h、6h、18h、24h、30h、42h、48h、66h、72h后分別稱重，并記錄下各時間點稱量瓶和樣品的質(zhì)量Mx，環(huán)境溫度保持25℃，每組實驗設定3個平行樣。保濕率計算如下：

式中，W為樣品保濕率，%；M0為稱量瓶質(zhì)量，g；M1為樣品加稱量瓶質(zhì)量，g；Mx為放置各時間段后樣品加稱量瓶質(zhì)量。

(3)數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用SPSS11.5軟件進行獨立樣本檢驗統(tǒng)計分析，P＜0.05為顯著性差異，P＜0.01為極顯著性差異。

2.結(jié)果與分析

(1)4種大型紅藻MAAs的吸濕活性

4種大型紅藻MAAs提取物、丙三醇和透明質(zhì)酸在環(huán)境濕度RH為81%和43%下的吸濕能力分別見圖1、表1和表2。結(jié)果表明，2種濕度下，丙三醇的吸濕率好于透明質(zhì)酸。

在RH43%濕度條件下，在3～72h范圍內(nèi)4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕能力均高于丙三醇和透明質(zhì)酸的吸濕能力；并且，隨著時間的延長，這些MAAs提取物的吸濕能力顯著增加（P＜0.05）。在4種大型紅藻中，3～30h范圍內(nèi)菊花江蘺和石花菜MAAs提取物的吸濕率很大。42h后，江蘺MAAs提取物的吸濕率升高為最大，在48h后，江蘺MAAs提取物的吸濕率明顯（P＜0.05）高于其它3種大型紅藻MAAs提取物的吸濕率。

在RH81%濕度條件下，4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕率均明顯（P＜0.05）高于透明質(zhì)酸。在3～72h范圍內(nèi)，紅毛苔MAAs提取物的吸濕率與丙三醇的吸濕率很接近，石花菜和菊花江蘺MAAs提取物的吸濕率明顯（P＜0.05）高于丙三醇的吸濕率。在3～48h江蘺MAAs提取物的吸濕率明顯（P＜0.05）小于丙三醇的吸濕率，隨時間延長，66h后江蘺MAAs提取物的吸濕率大于丙三醇的吸濕率。

整體來看，4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕效果好于透明質(zhì)酸、高于或接近丙三醇的吸濕效果。丙三醇和透明質(zhì)酸是常用的吸濕劑，前者是工業(yè)合成，后者為天然多糖類。目前，國內(nèi)外MAAs的吸濕保濕活性研究很少[11-12]，主要是海藻多糖及其寡糖的吸濕研究[15-17]。4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕率明顯（P＜0.05）高于龍須菜（Gracilaria lemaneiformis）多糖和銅藻（Sargassum sp.）多糖組分的吸濕率[15]，也高于羊棲菜（Sargassum fusiforme）多糖[16]和綠色巴夫藻（Pavlova viridi）多糖的吸濕率[17]。4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕率明顯（P＜0.05）高于海蘿藻MAAs提取物的吸濕率[11]，也高于海帶提取物的吸濕率[18]，海藻多糖已被證實吸濕能力好于透明質(zhì)酸[19]，我們的研究也表明，紅毛苔、石花菜、菊花江蘺和江蘺等4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕能力遠遠好于透明質(zhì)酸（圖1、表1和表2）。褐藻膠寡糖在RH43%和81%條件下吸濕率為66.4%和108.9%[20]，48h時石花菜MAAs提取物在RH43%和81%條件下吸濕率為175.72%和135.90%，明顯高于褐藻膠寡糖的吸濕率[20]。裙帶菜孢子褐藻糖膠的吸濕率也低于4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕率[21]。

圖1 環(huán)境濕度RH=43%(a)和81%(b)下時間變化對4種大型紅藻MAAs吸濕率的影響

表1 4種大型紅藻MAAS提取物吸濕率（%，RH=43%）

表2 4種大型紅藻MAAs提取物吸濕率（%，RH=81%）

注：a-i表示每種大型褐藻MAAs吸濕率的組內(nèi)差異性，無顯著差異（P＞0.05）用相同字母表示，顯著性差異（P＜0.05）則用不同英文字母表示

(2)4種大型紅藻MAAs提取物的保濕活性

在圖2中，丙三醇的保濕率好于透明質(zhì)酸。4種大型紅藻中，3～72h內(nèi)江蘺MAAs提取物的保濕率稍高于（P＞0.05）或接近丙三醇的保濕率；紅毛苔和石花菜MAAs提取物的保濕率與透明質(zhì)酸的保濕率非常接近（P＞0.05），菊花江蘺MAAs提取物的保濕率低于透明質(zhì)酸的保濕率，特別是當時間超過30h，菊花江蘺MAAs提取物的保濕率明顯（P＜0.05）低于透明質(zhì)酸的保濕率。

除菊花江蘺MAAs提取物的保濕率低于海蘿藻MAAs提取物的保濕率，其余3種大型紅藻MAAs提取物保濕率均明顯（P＜0.05）高于海蘿藻MAAs提取物的保濕率[11]。然而，與海黍子（Sargassum kjellmanianum）褐藻糖膠[22]相比，本文中僅江蘺MAAs提取物的保濕率與之相接近，在實驗96h后的保濕率超過50%，其余3種大型紅藻MAAs提取物的保濕率均明顯（P＜0.05）低于海黍子褐藻糖膠的保濕率。同樣，4種大型紅藻MAAs提取物的保濕率低于羊棲菜多糖[16]和綠色巴夫藻多糖的保濕率[17]。

圖3 干燥環(huán)境下時間變化對樣品保濕率的影響

3.結(jié)論

目前，從植物中提取的天然保濕活性物質(zhì)主要可分為四大類[23]：一是植物多糖類。陳琳琳等研究發(fā)現(xiàn)，添加了羊棲菜多糖提取物的潤膚霜保濕性能優(yōu)于甘油[24]；陳景斯等研究發(fā)現(xiàn)油茶果殼多糖提取物在相對濕度43%和81%的條件下均有較高的吸濕率（分別為30.5%和50.1%）[25]。二是植物黃酮及多酚類。王文淵等研究發(fā)現(xiàn)添加了竹葉黃銅的護膚霜保濕效果明顯提高[26]。三是植物油類。美藤果油在美容護膚品中應用效果顯著[27-28]；四是植物多肽及游離氨基酸類，朱玉婷等證實了鹿藥中的氨基酸具有良好的保濕效果[29]。從結(jié)構(gòu)上看，大型海藻MAAs提取物屬于第五類天然保濕活性物質(zhì)。本文第一次研究了紅毛苔、石花菜、菊花江蘺和江蘺等4種大型紅藻MAAs提取物的吸濕保濕效果，發(fā)現(xiàn)它們展現(xiàn)出了良好的吸濕和一定的保濕能力，為開發(fā)新型保濕劑奠定了實驗基礎(chǔ)，結(jié)論如下：

（1）紅毛苔、石花菜、菊花江蘺和江蘺MAAs提取物的吸濕能力高于或稍低于丙三醇的吸濕能力，好于透明質(zhì)酸和已報道的海藻多糖及其寡糖[15-18,20-21]。

（2）4種大型紅藻MAAs提取物的保濕能力與透明質(zhì)酸非常接近（稍高或稍低）；江蘺MAAs提取物的保濕能力與丙三醇非常接近，其它3種大型紅藻MAAs提取物的保濕能力則弱于丙三醇。