两种短指软珊瑚提取物在化妆品开发中的应用潜力初探

2019-08-30齐宇轩林雪柯王沛政徐云升李卫东

应用海洋学学报 2019年3期

齐宇轩，林雪柯，王沛政，徐云升，3，李卫东，3

（1.厦门大学海洋与地球学院海洋生物制备技术国家地方联合工程实验室，福建厦门361102；2.海南热带海洋学院，海南三亚572022；3.海南省海洋食品工程技术研究中心，海南三亚572022）

随着人们生活水平的改善，市场对化妆品的需求量和功效的多样性随之提升，化妆品中的活性成分也趋多样化，人工合成物质和天然提取物质都有被应用于化妆品中。近年来，生物来源的天然活性物质在化妆品中的需求量大幅增加［1-2］。海洋生物因高度的物种多样性及所含丰富的次级代谢产物，在化妆品开发领域也受到关注。许多海洋生物来源的物质已被发现具防晒、美白、抗氧化、抗炎、抗过敏、抗衰老等活性，显示出在化妆品中的应用潜力。据报道，从海洋褐藻中提取出了防晒和抗氧化效果显著的根皮苷和岩藻糖，红藻来源的卡拉胶和类菌孢素氨基酸以及1种绿藻提取物显示出较好的抗氧化活性。此外，从牡蛎、贻贝等贝类中也提取出了具有良好抗氧化活性的多肽。甲壳动物来源的甲壳素和壳聚糖，在护肤领域已有应用。其他海洋动物如鲨鱼中的角鲨烯能够起到皮肤润滑的作用，鲸蜡具有护肤效果，海龟油对皮肤有收敛和润滑作用，已在化妆品中投入使用［3-5］。可见，海洋生物源活性物质在化妆品中具有较大的开发应用价值，开展相关研究对于推动海洋生物资源高值化利用和化妆品行业发展都具重要意义。

软珊瑚属于珊瑚虫纲的软珊瑚目，是一类重要的海洋底栖生物。目前已有多篇文献报道从软珊瑚中发现抗菌、抗肿瘤、抗病毒等活性的天然产物［6-7］，表明软珊瑚中含有许多生物活性物质，在医药领域具有应用潜力［8］。但当前从化妆品开发的角度研究软珊瑚来源物质的相关活性罕见报道。Chau等（2011）和Zhang等（2006）发现软珊瑚的乙酸乙酯提取物的95%提取部分表现出显著的抗菌活性，以药物开发为出发点，从软珊瑚中分离得到了具有抗氧化活性的化合物［9-10］；苏镜娱等（1989）为了探寻神经酰胺的更多生物来源同时摸索高效的分离神经酰胺的方法，从幼纯短指软珊瑚（Sinularia numerosa）、螺旋短指软珊瑚（Sinularia gyrosa）中分离得到具有保护角质层水分作用的神经酰胺［11］，虽然上述研究的出发点和初衷并非是探讨软珊瑚及其来源物质在化妆品领域的应用，但其结果显示了软珊瑚来源物质在该领域的开发潜力。

本研究对来自南海海域的2种软珊瑚进行物质提取，分别检测提取物的防晒、美白和抗氧化活性，以期为研发新型海洋源化妆品奠定重要基础，并为开发软珊瑚活性物质的新用途提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 材料

2种软珊瑚Sinularia compacta和Sinularia wanannensis采集自中国海南省三亚市西岛海域（18°13′50.6″N，109°23′08.5″E），运回实验室后于-80℃冰箱进行冷冻，然后放置于冷冻干燥机中冻干，研磨成粉，-20℃保存备用。

1.2 主要仪器设备

设备有：FD-1D-80冷冻干燥机（中国北京博医康实验仪器有限公司），R-3 Rotavapor旋转蒸发仪（瑞士BUCHI公司），低温冷却液循环泵（郑州长城科工贸有限公司），Infinite M200 Pro酶标仪（美国Tecan公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 软珊瑚甲醇提取物的制备 S.compacta干重1 847 g，加入甲醇进行提取，固液质量比为1∶8，提取时间为72 h，期间摇晃混匀数次，过滤获得提取液，重复以上过程共提取3次，合并提取液，在30℃下进行旋转蒸发去除甲醇，获得提取物70 g。S.wanannensis干重2 574 g，以上述相同步骤获得其甲醇提取物130 g。

1.3.2 软珊瑚甲醇提取物的抗氧化活性检测本研究采用常用的抗氧化活性检测方法DPPH（1，1-二苯基-2-三硝基苯肼）法［12］。将2种软珊瑚提取物以DMSO（二甲基亚砜）溶解，检测浓度均为0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/cm3。称取5.9 mg的DPPH试剂溶解于80%的乙醇并稀释100倍得到0.15 mmol/dm3DPPH醇溶液，将50 mm3提取物的DMSO溶液加入50 mm3DPPH醇溶液，即为待测样品组；阴性对照组为50 mm3DMSO+50 mm3DPPH醇溶液；为排除提取物溶液的颜色干扰，同时设置色素样品空白组：50 mm3提取物溶液+50 mm380%乙醇；阳性对照使用维生素C。避光反应30 min后，检测λ=517 nm处的吸光度值，以清除率表征清除自由基的能力，清除率计算公式如下：

式（1、2）中CC为提取物的清除率，CV为维生素C的清除率，As为待测样品在λ=517 nm下检测的吸光值；A0为阴性对照组在λ=517 nm下检测的吸光值；Ap为色素样品空白组在λ=517 nm下检测的吸光值。

1.3.3 软珊瑚甲醇提取物的防晒活性检测将2种软珊瑚提取物以DMSO溶解，设置浓度梯度为1.0、2.0、5.0、10.0 mg/cm3，分别吸取各溶液200 mm3于96孔板中，在280～400 nm区间对溶液进行全波长扫描（间隔为10 nm），物质对不同波长的光的吸收效果即可反映所测物质的防晒效果。阳性对照为当前常用的3种防晒物质熊果苷、芦丁和二苯甲酮，浓度同样设为1.0、2.0、5.0、10.0 mg/cm3。

1.3.4 软珊瑚甲醇提取物的美白活性检测本研究采用酪氨酸酶抑制实验检测提取物的美白活性［13］。酪氨酸酶用水溶解稀释至浓度为250 U；以含3%DMSO的水溶液溶解软珊瑚提取物，配制为10 mg/cm3的溶液，以相同方法配制10 mg/cm3的曲酸和氢醌为阳性对照物，以2 mmol/dm3的左旋酪氨酸（L-Tyr）为反应底物。检测时，设置4组反应体系，分别为：第1组120 mm30.01 mol/dm3PBS溶液+50 mm3底物+30 mm3酪氨酸酶；第2组150 mm30.01 mol/dm3PBS溶液+50 mm3底物；第3组70 mm3待测样+50 mm3PBS溶液+50 mm3底物+30 mm3酪氨酸酶；第4组70 mm3待测样+80 mm3PBS溶液+50 mm3底物。待测样为软珊瑚提取物溶液或阳性对照物溶液。上述反应体系在37℃避光反应30 min后，取出测定λ=475 nm处的吸光度值，以如下公式计算软珊瑚提取物对酪氨酸酶的抑制率（%）：

式（3）中Ic为提取物对酪氨酸酶的抑制率，A1为第1组样品在λ=475 nm处的吸光度值；A2为第2组样品在λ=475 nm处的吸光度值；A3为第3组样品在λ=475 nm处的吸光度值；A4为第4组样品在λ=475 nm处的吸光度值。

1.4 实验数据的处理

应用GraphPad Prism 6软件进行实验数据统计处理和作图，并采用SPSS 18.0统计软件中的单因素方差分析（one way ANOVA）比较实验数据的显著性差异。

2 结果与讨论

2.1 软珊瑚提取物的防晒活性

2种软珊瑚提取物在不同浓度下的防晒活性以其对各波段紫外线的吸收率表征，结果如图1所示。S.compacta提取物在1.0 mg/cm3浓度下即表现出对280～340 nm波长范围的紫外线有良好的吸收效果，随浓度增加，S.compacta提取物不仅对紫外线吸收的效果更明显，而且光吸收波段也随之扩大，在5.0 mg/cm3时对280～400 nm波长范围的紫外线均有良好吸收，浓度达10.0 mg/cm3时对各波段紫外线的吸收率几乎达100%，显示出优异的防晒活性。S.wanannensis提取物在不同浓度下对各波段紫外线的吸收率变化趋势类似于S.compacta提取物，但其防晒活性要稍低。相较熊果苷（对290～310 nm波长范围的紫外线有良好吸收），S.compacta和S.wanannensis提取物在5.0 mg/cm3时即可达到与熊果苷相当的防晒活性，而且更优于熊果苷的是这两种提取物对320 nm以上波长的紫外线也有吸收效果。相较二苯甲酮，S.compacta和S.wanannensis提取物（尤其是S.compacta提取物）在5.0、10.0 mg/cm3时与二苯甲酮防晒活性很接近，对280～380 nm波长范围的紫外线均具较好吸收，但二苯甲酮对390 nm以上波长的紫外线基本无吸收，S.compacta和S.wanannensis提取物则显示出比二苯甲酮更宽的光吸收波段。相较芦丁（对280～400 nm波长范围的紫外线均具较高吸收），S.compacta和S.wanannensis提取物在1.0～5.0 mg/cm3时的防晒活性低于芦丁，但在10.0 mg/cm3时S.compacta提取物对各波段紫外线的吸收率与芦丁相差很小，基本相当。总体上，S.compacta和S.wanannensis提取物具较高的防紫外晒伤活性。

图1 2种软珊瑚提取物在不同浓度下对紫外线的吸收Fig.1 UV absorption of two soft coral extracts at different concentrations

2.2 软珊瑚提取物的美白活性

从图2可看出，S.compacta和S.wanannensis提取物对酪氨酸酶活性均有一定的抑制作用，在10.0 mg/cm3浓度下抑制率在20%～30%，两者相互间无显著性差异。阳性对照曲酸和氢醌的抑制率较高，显著于S.compacta和S.wanannensis提取物组。虽然S.compacta和S.wanannensis提取物对酪氨酸酶的抑制活性低于曲酸和氢醌，但这2种提取物中有可能含有具较高美白活性的化合物，有待将来进一步纯化研发。

图2 2种软珊瑚提取物对酪氨酸酶的抑制活性Fig.2 Inhibitory activities of two soft coral extracts on tyrosinase

2.3 软珊瑚提取物的抗氧化活性

从图3可见，S.compacta和S.wanannensis提取物具清除氧自由基能力，且其活性随浓度的升高而升高，呈现出一定的剂量依赖性。在0.1、0.5 mg/cm3浓度下，S.compacta和S.wanannensis提取物的抗氧化活性显著低于阳性对照V c。但随着浓度升高，在1.0～10.0 mg/cm3浓度下S.compacta和S.wanannensis提取物的抗氧化活性与Vc相当，甚至在10.0 mg/cm3时，S.wanannensis提取物的抗氧化活性显著高于相同浓度的Vc。总体上，S.compacta和S.wanannensis提取物均显示出优异的抗氧化活性。

2.4 讨论

目前关于珊瑚来源的活性天然产物已有许多研究报道，但它们在化妆品应用方面的研发很少。有报道从1种柳珊瑚Pseudopterogorgia elisabethae中提取出了二萜糖苷类物质pseudopterosins，除了有抗炎活性之外，还可以有效地防止阳光对皮肤的伤害，已被应用到化妆品中［4］。本研究对我国南海的2种软珊瑚进行提取及活性检测，发现其提取物具优异的防晒和抗氧化活性，为从软珊瑚中开发护肤物质奠定重要基础。

图3 2种软珊瑚提取物的抗氧化活性Fig.3 Antioxidant activities of two soft coral extracts

过量的阳光暴露会对皮肤造成多种伤害，包括摧毁皮肤弹力纤维、加速皮肤老化、引起黑色素沉淀、诱发皮肤癌等，阳光中的紫外线在其中起到重要作用［14］。紫外线主要由UVA（315～400 nm）、UVB（280～315 nm）和UVC（100～280 nm）组成，UVC穿透能力很弱基本上在臭氧层被吸收殆尽对人类影响甚微，UVA和UVB则能够到达地球表面。UVA已知可对DNA、蛋白质、脂质等造成不同程度的损害；UVB虽然对人类合成维生素D有重要的作用，但过量的UVB是造成皮肤癌的主要因素［15］，因此化妆品中若含有吸收紫外线的物质能够有效地保护皮肤。目前海洋源防晒活性物质研究较多的是类菌孢素氨基酸（MAAs），MAAs主要发现于藻类中［4］，对310～360 nm之间的紫外线具较强的吸收特性，被认为在藻类等生物中起到减少有害紫外辐射的功能。本研究的2种软珊瑚来自热带海域的浅水区，阳光充沛，软珊瑚在长期进化过程中也有可能发展出避免紫外损伤的物质。我们发现S.compacta和S.wanannensis提取物在5 mg/cm3以上时对280～400 nm波长范围的紫外线均有良好吸收，表明软珊瑚中可能存在防紫外机制，且在仿生新型紫外防护用品方面具开发潜力。

美白功能也是化妆品深受关注的一个特性。目前化妆品中常用人工合成的美白活性物质，但人工合成的酪氨酸酶抑制剂往往有一定的毒副作用［16］，因此天然来源的酪氨酸酶抑制剂更受青睐。本研究发现S.compacta和S.wanannensis提取物对酪氨酸酶的活性有抑制活性，虽然其抑制活性低于曲酸和氢醌，但也表明这两种软珊瑚提取物中含有美白活性物质，有待将来进一步研发。

化妆品中的抗氧化活性物质能延缓皮肤衰老，抗氧化物质的添加对完善化妆品功效非常重要［5］。此外，因人体体内自由基具强氧化性，被认为跟慢性疾病及衰老效应等有关，抗氧化活性物质在药品和保健品领域也有应用前景。关于短指软珊瑚中的抗氧化活性物质研究，Zhang等（2006）从1种短指软珊瑚Sinularia sp.中提取出2个有显著抗氧化活性的倍半萜类物质［10］；Nguyen等（2015）从S.maxima中分离得到8个抗氧化活性的二萜类物质［17］。本研究也发现2种短指软珊瑚的S.compacta和S.wanannensis提取物具高效抗氧化活性，在化妆品甚至药品和保健品方面都有开发潜力。

本研究首次探讨了软珊瑚源活性物质在化妆品开发方面的应用，证明了2种软珊瑚提取物具有突出的防晒和抗氧化活性，与当前商业常用的防晒和抗氧化物质效能相当，表明这两种提取物在开发具有防晒和抗氧化功效的海洋源化妆品方面有较大潜力。目前人们对软珊瑚的人工培养技术已有开展研究，有望为活性物质解决来源量的问题［18］。并且珊瑚的共附生微生物往往与珊瑚具备相同或类似的次级代谢产物，可通过微生物规模化发酵技术获得足够物质。对软珊瑚源活性物质在化妆品应用方面的研究将有利于推动海洋生物资源的开发利用。