植物多糖的提取及其在化妆品中的应用研究进展

杨孝延，孙玉军 邓世尧

(安徽科技学院生命科学学院，安徽 凤阳 233100) (闽南师范大学食品科学与工程系，福建 漳州 363000)

植物多糖的提取及其在化妆品中的应用研究进展

杨孝延，孙玉军 邓世尧

(安徽科技学院生命科学学院，安徽 凤阳 233100) (闽南师范大学食品科学与工程系，福建 漳州 363000)

植物多糖是从植物原料中提取制备的一类天然高分子物质。根据近年来的研究成果，对植物多糖的多种提取方法进行概述，比较各种方法的优缺点，为植物多糖的提取制备提供参考。同时，对植物多糖所具有的抗氧化、吸湿保湿、抗紫外线、抑菌、抑制酪氨酸酶合成等理化性质进行了综述。

植物多糖；提取方法；化妆品

多糖是由从各种原材料中提取出来的一种天然高分子化合物，一般至少由10个以上的单糖通过糖苷键连接构成的。多糖种类繁多，来源广泛。根据提取材料的不同，多糖分为动物多糖、植物多糖和微生物多糖[1]。多糖具有抗肿瘤、降血糖、调节机体免疫、抗氧化、抗衰老等功效，在医疗保健及食品卫生方面具有重要作用。从植物原料中提取得到的植物多糖是多糖家族重要的组成部分，近年来对植物多糖的研究报道屡见不鲜，并取得了一些令人瞩目的研究成果。

随着经济的发展和人们生活质量的提高，消费者对于化妆品的需求数量越来越大，对产品的需求层次也越来越高，逐渐从简单的美白、润肤的基础化妆品向具有抗衰老、修复皮肤的功效性产品转化。目前，化妆品原料主要由人工合成，具有一定的副作用。因此，无毒、无污染、无副作用的天然化妆品成分越来越受消费者的青睐。大量的研究结果表明，植物多糖具有良好的吸湿保湿、抗氧化、抗衰老、抗炎、抗菌等生理活性，与人体肌肤有很好的亲和力[2]，为其在化妆品领域的开发应用提供了广阔的空间。

1 植物多糖的提取方法

1.1 热水浸提法

热水浸提法是目前国内外应用较多的植物多糖提取方法。采用热水对原料进行浸泡，使多糖组分在热水中浸出，再根据多糖中亲水羟基的极性，利用相似相溶原理，加入一定浓度的乙醇，可将多糖沉淀出来，这种方法即为水提醇沉法。付学鹏等[3]对蒲公英多糖的提取条件进行优化，确立了最佳工艺：料水比1∶30(g/mL)；80℃保温3h；提取2次，蒲公英多糖提取率为52.06%。荆晶等[4]利用响应面法优化得到绿茶多糖的提取工艺：料液比1∶20(g/mL)；提取时间90min；提取温度80℃，提取率为5.22%。陈锦鹏等[5]对仙草多糖提取工艺进行优化，确定最佳工艺条件如下：浸提时间2h；固液比1∶60(g/mL)；浸提次数3次，仙草多糖最高提取率为18.93%。

热水浸提采用水体系浸泡提取，方法简单易行，安全可靠，可操作性强，适用于各种植物多糖的提取，应用范围十分广阔，而且提取过程中植物多糖的性质不会被改变，能最大限度地保持所提多糖的活性[6]。但是这种方法的提取温度、料液比、浸泡时间不同，可能对提取率产生较大影响，而且每种植物多糖的提取条件也各不相同，提取过程中一些蛋白质和脂肪等杂质也会和植物多糖一起被沉淀出来，影响所提多糖的纯度，同时提取时间较长，提取率较低，还需要与其他方法配合使用才能得到较高的提取效率。

1.2 酸(碱)提取法

酸(碱)提取法是利用稀酸或稀碱溶液浸泡植物材料，快速破坏植物细胞壁结构，改变细胞膜的通透性，加速多糖的溶出，可显著提高多糖的提取效率[7]。刘贝贝等[8]利用酸提法优化籽饼粕多糖提取工艺如下：浸泡温度为100℃；提取时间1.4～1.8h；酸浓度0.10～0.14mol/L；料液比1∶18～1∶22(g/mL)，多糖提取率在3.1%以上；吴琼等[9]利用响应面法优化碱溶法提取银耳粗多糖的提取工艺如下：NaOH浓度 0.76mol/L；料液比1∶81.89(g/mL)；提取时间3.56h，最高提取率为 10.72%；杨云等[10]利用碱溶法提取大枣多糖，提取率为30.8%，比热水浸提法(提取率为20%)提取率显著升高。但是酸(碱)提取法提取植物多糖时，若pH过高或过低，都会引起多糖分子的糖苷键部分断裂，使多糖碎片化，引起其理化性质和活性的改变，提取率降低，因此不适宜大规模植物多糖的制备。

1.3 酶法

酶法提取植物多糖近年来受到人们的关注，因为植物细胞壁由纤维素和果胶构成，使用纤维素酶和果胶酶能特异性溶解细胞壁结构物质，破坏细胞壁的组织结构，使细胞壁通透性增大，利于细胞内多糖等物质释放出来，缩短浸提时间，提高浸提效率和提取率。施伟梅等[11]利用酶法优化熟地黄多糖提取工艺，确定酶解温度57℃、酶解时间2h、纤维素酶用量1.8%为最佳提取条件，此时多糖的提取率为7.18%。乔雨露等[12]利用酶法优化银条多糖提取工艺，确定了提取银条多糖的最佳工艺条件：温度40℃；料液比1∶25(g/mL)；加酶量6mg；浸提时间60min，提取率为66.63%，优于传统的热水浸提法。

使用酶法提取植物多糖，还能附带溶解掉浸出物中的淀粉、蛋白质等杂质，提高多糖纯度。但是生物酶的价格昂贵，对反应条件的要求也相对较为严格，如果应用于工业生产，还需要进一步深入研究后找到高效率、低成本的复合酶体系。

1.4 超声波法

超声波法提取植物多糖，是利用超声波通过振动波的形式向植物原料内部传递大量能量，使其以最大速度协同进入振动状态，然后使植物细胞壁结构发生变化，细胞膜通透性改变，孔隙增大，甚至使细胞裂解，细胞内多糖等内含物可加速溶出。陈飞等[13]用超声波法提取筋骨草多糖，确定最佳工艺条件如下：料液比为1∶30(g/mL)；80℃超声提取3次(每次30min)，多糖提取率为3.55%。王慧宾等[14]利用超声辅助提取藤茶多糖，优化其最佳提取工艺：超声功率 1000W；提取温度50℃；提取时间15min；料液比1∶30(g/mL)，多糖提取率最高可达 6.74%。郭春喜等[15]利用超声波提取梵净山石斛多糖的最佳工艺如下：料液比1∶35(g/mL)；提取温度60℃；提取时间40min，多糖提取率为9.83%。

与热水浸提法相比，超声波法提取植物多糖具有提取时间短、操作简单易行、提取效率高、提取成本低、经济效益高等优点，因而在提取植物多糖方面得到了较为广泛的应用。但是，使用超声波法时，超声时间不宜过长，否则会使糖苷键断裂，结构改变，丧失特有的生物活性，同时多糖碎片化成单糖，多糖的提取率降低。

1.5 微波法

微波是频率在300M～300GHz之间的电磁波，具有很强的穿透性和加热功效。在利用微波提取植物多糖时，微波能穿透溶剂和植物细胞壁，把能量传递到细胞质，从而使细胞内部温度升高，压力也随之升高，当压力达到一定程度的时候，膨胀作用使细胞壁破裂，细胞内多糖等物质释放到浸提液中[16]，从而提高植物多糖的提取效率。岳芯吟等[17]利用微波法提取巨尾桉叶多糖，确定其最优工艺条件如下：微波功率480W；料液比为1∶45(g/mL)；提取时间为7min，多糖提取率为9.17%。王泽锋等[18]利用微波辅助提取紫薯蓣中多糖，确定最佳工艺条件如下：提取温度90℃；提取时间30min；料液比1∶30(g/mL)；微波功率为900W，紫薯蓣多糖的提取率为2.852%。孟宪军等[19]利用微波法从蓝莓中提取多糖，确定其最佳工艺条件为料液比1∶8(g/mL)、微波功率600W、微波提取时间30min，蓝莓多糖提取率可达3.32%。

使用微波法提取植物多糖，能缩短提取时间、节约成本、提高植物多糖提取效率，且安全便捷无污染。运用微波法提取植物多糖时，微波处理材料的时间不宜过长，因为微波有加热作用，长时间处理导致水分蒸发过多，溶剂浓度升高，阻碍多糖分子溶出。同时，温度过高会导致多糖分子裂解，多糖活性丧失[20]。另外，过长时间的微波加热，可能会使植物多糖分子与其他分子之间产生应力作用，改变多糖的理化特性，使植物多糖难以溶于溶剂，导致多糖提取率降低。

1.6 超临界流体萃取法

超临界流体萃取法的原理如下：由于超临界流体处于临界温度和临界压力以上时兼有液体和气体的特点，具有极高的溶解度，可以在短时间内轻易渗透到提取材料的内部，将目标材料内的活性成分萃取出来。超临界流体的溶解能力可以随着压力的升高而增大，在萃取结束后，再通过减压的方法将萃取剂释放出来。该方法的优点是最大限度保持提取物的活性，并且不会有溶剂残留。目前，因萃取剂的造价及安全性问题，通常使用CO2作为超临界流体萃取剂。王大为等[21]利用超临界 CO2萃取蒙古口蘑多糖，确定其最佳提取条件如下：萃取压力30MPa；萃取温度45℃；萃取时间60min；CO2流量25L/h, 提取率为2.06%。彭国岗等[22]应用超临界CO2萃取法对淫羊藿多糖的工艺进行优化，确定最优工艺条件如下：萃取料液比1∶60(g/mL)；萃取压力40MPa；萃取温度40℃；萃取时间1.0h，多糖提取率为14.02%。陈明等[23]通过超临界 CO2萃取方法对茶多糖的提取工艺进行优化，得到最佳工艺：颗粒度40目茶粉；20 %无水乙醇夹带剂；萃取压力35MPa；萃取温度45℃；萃取时间2h，提取率可达原茶叶中茶多糖含量的92.5%。

使用超临界流体萃取法提取植物多糖，无溶剂残留，安全无污染，且工艺简单，萃取分离的范围比较广，所提取的产品色泽和感官更接近于标准品，是植物多糖大规模工业化生产的一种有效的提取方法。鉴于超临界流体的性质，这种方法更适合脂质的萃取。此外，用纯 CO2做提取剂提取植物多糖的产率比较低，为了满足实际生产，需要开发更适合多糖提取的新型萃取剂。

1.7 超高压法

超高压法的原理如下，在一定的温度下，对植物原料施加100～1000MPa的压力，保持一段时间后再释放压力，因为超高压的作用，实验材料中的各种细胞膜均被破坏，细胞通透性发生改变，细胞活性成分能更有效地释放到溶剂内，从而提高植物多糖的提取效率。王新新等[24]采用超高压技术提取瓜蒌多糖，确定其最佳提取工艺条件如下：压力100MPa；保压时间3min；料液比1∶40(g/mL)，瓜蒌多糖的提取率达19.11%，优于热水浸提法。潘兴桥等[25]利用超高压技术对太子参多糖提取工艺进行优化，确定最佳工艺为提取温度 55℃、保压时间6min、超高压力350MPa、料液比 1∶60(g/mL)，多糖提取率可达 37.56%。

与传统的提取方法相比，在常温下进行超高压法提取，不会破坏所提取多糖的理化活性，而且操作简单，能源消耗低，对环境无污染，提取效率高。但是超高压会使一些大分子物质(淀粉、蛋白质)变性、凝集，从而会阻碍多糖的提取效率，因此不适用于含有较多大分子物质原料的多糖提取，并且前期设备的一次性投资较大，超高压提取技术的推广仍具有一定的难度。

1.8 多种技术联合使用

由于单一的提取方法各有其优缺点，因此科研工作者探索多种提取技术的联合使用，以提高多糖的提取效率及应用效果。经过不断实验和验证，认为水-酶结合法、水-超声波结合法、水-微波结合法、超声波-酶结合法、微波-酶结合法、微波-超声波结合法、微波-碱法、复合酶法等提取技术，均能在适宜条件下提高植物多糖的提取效率，满足不同植物多糖的提取需要。例如刘志新等[26]通过研究超声波-酶结合法提取海带多糖的工艺条件，确定最佳工艺如下：料液比1∶45；功率80W；时间40min；pH4.0时纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶的加酶率分别为2.5%、2.0%和1.0%；55℃下酶解210min，提取率最高为18.16%。李静等[27]利用微波-酶结合法提取柚皮多糖，确定最佳工艺条件如下：酶解30min；纤维素酶与果胶酶的比例为1.3∶1；pH 3；加酶量2%；酶解温度50℃；料液比1∶40(g/mL)；微波时间2.5min；微波功率720W，提取率为22.8%。由此可见，多糖技术联合使用，可以提高多糖的提取率，缩短提取时间。

2 植物多糖在化妆品领域的应用

由于化妆品具有广阔的市场和非常可观的经济效益，化妆品行业也在积极探索新型可靠的护肤成分，以提高产品的性能。研究发现，多糖不仅具有抗肿瘤、抗病毒、增强免疫等功效，还具有优良的吸湿保湿、抑制酪氨酸酶合成、抗氧化、抗衰老[28]、防紫外线等性质，这些性质符合化妆品领域产品的功能需要，且安全可靠，对机体无毒副作用[29]。如果植物多糖的上述优良特性被应用到化妆品生产上，将为植物多糖资源的开发及利用开拓更为广阔的空间。

2.1 抗氧化

在人体内存在很多自由基，过量的自由基累积后会损害生物膜活性，影响细胞物质交换，阻碍正常的细胞新陈代谢，严重的会导致细胞裂解、凋亡[30]。如果在人体的皮肤细胞上聚集大量的自由基，会使皮肤产生过氧化作用，导致皮肤细胞的分化能力及活性受到损伤，从而导致人体皮肤的快速衰老[31]。因此，消除自由基，减缓过氧化作用，能够减轻其对皮肤细胞损伤，成为延缓皮肤衰老的重要途径。朱培蕾等[32]通过蘘荷水溶性多糖体外抗氧化实验，发现其清除羟基自由基、DPPH自由基以及螯合金属离子的能力随着添加剂量的增加而增强，并且清除羟基自由基和DPPH自由基的能力表现突出。梁杰等[33]研究表明，枸杞多糖可使衰老模型小鼠皮肤中MDA含量显著降低，具有显著的抗小鼠皮肤衰老功能。巫玲丽等[34]通过体外抗氧化试验，发现金花葵多糖对DPPH自由基和·OH具有较强的清除能力，并与DPPH自由基和·OH的清除率呈剂量依赖关系。

2.2 吸湿保湿

在化妆品的众多功效之中，吸湿保湿的能力是评判化妆品质量优劣的基本性能之一。经研究发现，人体内水分含量约占体重的65%左右，人体皮肤角质层的含水量应不低于10%，含水量为10～20%的皮肤细腻、柔润、有弹性，但是含水量一旦低于10%，皮肤的角质层就会显得过于干燥，甚至会出现皲裂。因此，近些年来化妆品开发领域非常重视吸湿保湿功效对皮肤含水量的改善作用。皮肤非常容易缺水，只有不断对皮肤细胞进行补水，才能使皮肤保持合适的含水量，这样皮肤就会显得水润、饱满有光泽，舒展而有弹性。实验研究表明，植物多糖具有很好的吸湿保湿能力，对水分具有较强的的吸附作用[35]，可以作为化妆品中的吸湿保湿添加剂。昝丽霞等[36]对天麻多糖的吸湿保湿能力进行研究，发现其平衡吸湿量在相对湿度33%的条件下可达3.69%，在相对湿度73%的条件下达9.90%。景永帅等[37]对荔枝低分子量多糖的吸湿保湿性进行研究，发现其中一组分PLC-1具有良好的吸湿和保湿性，在32h时的吸湿率为58.3%，32h时的失水率为45.3%，表明荔枝多糖 PLC-1是一种具吸湿保湿活性的多糖。

2.3 防紫外线

紫外线对人体的皮肤具有一定的损伤作用。自然界的紫外线主要来源于太阳光，太阳光中含有2种可穿透大气臭氧层到达地面的紫外线——UVA和UVB。 UVA属于长波紫外线，可以穿透皮肤损害真皮层，导致皮肤色素沉积，使蛋白质活性发生改变，致使皮肤变黑、老化，失去光泽。UVB波长较之UVA短，但其所具有的能量较强，会穿透角质层，对表皮细胞产生强烈的破坏作用，引起日光灼伤，使皮肤发炎，刺激黑色素大量生成并沉集，使皮肤变黑、晦暗，严重者能诱发皮肤癌。因此，防紫外线也成为化妆品领域研究的热点。目前许多研究发现，多糖具有很好的抗紫外线作用。叶翠芳等[38]发现紫菜多糖能提高受 UVA辐射损伤的小鼠成纤维细胞的存活率，并对体外培养的因紫外辐射损伤的小鼠成纤维细胞有明显的修复作用。王发选等[39]研究发现，枸杞多糖可以减轻长波紫外线(UVA)所致人皮肤成纤维细胞的损伤。刘庆叶[40]探讨芦荟多糖在紫外辐射HaCaT细胞氧化损伤中的保护作用，发现芦荟多糖能增强受UVB照射的HaCaT细胞内抗氧化酶活性，显著拮抗UVB照射所引起的角质细胞氧化损伤。

2.4 抑菌

青春痘是一种发生于毛囊皮脂腺的慢性皮肤病，最直接的致病原因是由于激素的作用，皮脂腺分泌皮脂的速率增加，过多的皮脂容易造成毛孔堵塞，使毛囊中多余的油脂无法正常排出，在毛孔内淤积成团，细菌在其中与油脂混合并大量繁殖，引起毛囊细胞感染。研究发现，植物多糖能溶解细菌外膜，增强溶菌酶的活性，使大量细菌被溶酶菌溶解失活，能很好地应用于青春痘的治疗[41]。王布雷等[42]研究油橄榄叶多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和铜绿假单胞杆菌的抑制作用，发现其对革兰氏阴性细菌的抑制能力强于革兰氏阳性细菌。黄国文等[43]研究发现，金桂果实多糖对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌均有优良的抑制作用。吴海斌等[44]对江南星蕨与深绿卷柏的多糖提取物进行抗菌活性实验，发现其对酵母菌的抗菌活性最强，对细菌也有较强的抑制作用。

2.5 抑制酪氨酸酶合成

皮肤的黑白程度不仅受到紫外线的影响，还与机体细胞合成黑色素的能力有关[45]。研究发现，酪氨酸酶是黑色素合成的关键催化剂，酪氨酸酶合成量越高，黑色素分泌就越旺盛，黑色素沉积就越多，肤色就逐渐变黑[46]。因此，可以添加一些抑制剂，通过竞争性抑制，起到抑制酪氨酸酶合成的作用，从而阻断、抑制黑色素的大量生成和沉积，达到美白肤色的效果。蔡建秀等[4]研究发现，当桐花树根中性多糖、碱性多糖浓度小于0.4mg/mL时，对酪氨酸酶活性具有抑制作用。张俊红等[48]研究发现，当归多糖对酪氨酸酶的抑制率为22.0%，贡菊黄酮对酪氨酸酶的抑制率为46.1%，当归多糖和贡菊黄酮混合物对酪氨酸酶的抑制率为66.2%，说明当归多糖与贡菊黄酮混合后对酪氨酸酶合成的抑制率升高，具有很好的协同作用。王仁才等[59]探讨糖枣多糖对酪氨酸酶活性的影响，发现糖枣多糖中DTB3对酪氨酸酶具有较好的抑制作用。

3 展望

随着科学研究的发展，植物多糖的提取技术从单一方法到多种技术联合使用，方法越来越多，条件也越来越丰富，虽然各种方法各有利弊，但均具有提高植物多糖提取率的效果。因此，应不断研究新方法、探索新工艺，提高提取效率，降低提取成本，为植物多糖在工业领域的大规模开发应用奠定基础。同时，植物多糖所具有的吸湿保湿、延缓衰老、防紫外线、抑菌、抑制酪氨酸酶合成等特性，其优势在于功效广泛，可以多方位地达到护肤美肤效果，且对人体无毒副作用、安全性高、来源丰富。因此，植物多糖可以在化妆品开发领域发挥重要作用。

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2017-07-02

安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(gxyqZD2016221)。

杨孝延(1992-)，男，硕士生，研究方向为资源开发与利用。通信作者：孙玉军，sunyujun208@163.com。

[引著格式]杨孝延，孙玉军,邓世尧.植物多糖的提取及其在化妆品中的应用研究进展[J].长江大学学报(自科版)，2017,14(22)：54～59.

TQ914;TQ658

A

1673-1409(2017)22-0054-06

[编辑] 李启栋