植物多糖在化妆品中的应用研究进展

陈 斌

(上海百雀羚日用化学有限公司第三分公司，上海 201400)

多糖是由10个以上的多个单糖分子(如葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖等)经过缩合、失水后以α以糖苷键或β苷糖苷键拼接所得的构型复杂且分子量较大的糖类化合物，是生命体的基本物质，也是自然界中比例最高的一类聚合物[1]。在植物中，多糖除了能储存能源之外还是不可或缺的结构单元，其主要以多羟基醛和多羟基醇及相关衍生物质构成，一般以(C6H10O5)n作为通用分子式[2]。目前，国内外学者已从逾百种植物中分离、提取出了纤维素、淀粉、果胶、甲壳质等多糖类物质，这些植物多糖由于构象的复杂性与特殊性而具备了多种多样的生物活性，被广泛应用于食品、日化、医药等多个行业[3]。我国虽然在植物多糖领域的研究起步较晚，但得益于我国丰富的植物资源储备，目前已取得了大量具有代表性的科研成果。目前已开展对白芨多糖、人参多糖、甘草多糖、银耳多糖、虫草多糖、竹荪多糖、茯苓多糖、枸杞多糖、何首乌多糖等近百种植物多糖的研究，并在活性多糖的分离、纯化、鉴定、分析等方面取得了极大进展[4]。

随着经济发展与生活条件的不断改善，人们对天然健康化妆品的需求日益增大，群体购买趋势逐渐从基础产品转变为具备复合功能的功效型产品。近年来，随着对植物多糖的研究不断深入，我们发现其在日化领域具有极高的应用价值。一方面，植物多糖的生物活性丰富、功能全面，具备了保湿、抗皱、祛痘、抗氧化、美白、抑菌、抗敏、消炎、除螨、防晒、愈创等多种天然药理作用，使用安全、作用温和、效果显著、无副作用；另一方面，由于亲水性基团的存在，使得植物多糖亲水性、凝胶性、乳化性与成膜性较强，排他性较低，添加到日化用中可以保证与人体肌肤具有高度亲和性，相比市场上化学合成类化妆品，植物多糖类化妆品具备更为广阔的开发与利用空间[5]。为达到开发出更多优质植物多糖类化妆品的目的，本文对植物多糖的提取、分离与纯化工艺及其护肤功效进行综述。

1 植物多糖的提取、分离与纯化

植物多糖广泛存在于植物的各个组分中，从细胞水平来说，植物多糖可分为三大类，分别是细胞内多糖(淀粉、果聚糖等)，细胞外多糖(半乳聚糖、木聚糖等)和细胞壁多糖(半纤维素、果胶类)[6]。得到纯度较高的植物多糖一般需要经过提取、分离、纯化等多个步骤。

1.1 植物多糖的提取

植物多糖的提取需要首先将其从细胞中释放出来，这里主要涉及细胞破壁与多糖溶解等环节。目前，根据提取剂的性质与破壁方式，植物多糖的提取主要有机械处理[7]、化学溶胀处理[8]、生物酶处理[9]、超临界流体提取[10]等方法。

1.2 植物多糖的纯化分离

经初步分离得到的多糖粗提物中通常会存在多种小分子杂质，需要进一步的处理才能得到单一的多糖组分。植物多糖的纯化分离通常是先去除蛋白质类杂质，可选用Sevag法[11]、三氯乙酸法(TCA法)[12]、蛋白酶法[13]等，然后利用离子交换法脱除酚类化合物(脱色)[14]，接着可选择逆向流水透析法去除小分子杂质[15]，最后再根据多糖的分子量大小或基团性质差异采用离子交换层析[16]将不同种类的混合多糖彼此区分开来，得到纯度较高的植物多糖。

1.3 植物多糖的纯度鉴定

鉴于植物多糖的纯度对于后续的多糖结构及功能构效研究极为重要，通常需要对分离纯化后的多糖组分进行纯度鉴定。有别于一般化合物，多糖并不具备完全均一化的微观结构，因此需用一个相对分子质量的范围值而非确定值去分析多糖的纯度，最常用的纯度鉴定方法为利用凝胶色谱法中的洗脱峰形判断多糖纯度[17]。

2 植物多糖在化妆品中的功效

2.1 保湿补水功效

保湿补水性是评价化妆品功能优劣的基础标准，优质化妆品可以在保持皮肤水分的同时，进一步通过补充水分子以平衡表皮细胞膜透性，使得皮肤水润、通透、健康[18]。目前，已经发现有大量的植物多糖具备保湿补水功能。一方面，植物多糖亲水性强，多糖聚合物中含有丰富的极性基团，其在形成氢键的过程中会吸取极高比例的水分子，而且多糖的链式、环式、网式构象具备极强的保水性，多糖也会与角质层中的纤维蛋白构成丰富的胞外胶状基质为肌肤补水[19]。另一方面，植物多糖的成膜性与凝胶性较强，可以有效的为皮肤构筑一层人工保湿屏障，增强肌肤在各种不利自然条件下的抗逆性[20]。植物多糖的保湿性与补水性共同起效，从而全面保证了皮肤的水分充足。通过含水量分析，郭子叶等发现浒苔多糖具备不低于透明质酸的补水保湿效果[21]。任清等的研究表明，平菇多糖提取物的保湿性均显著优于丙三醇[22]。景永帅等发现，在保湿活性测定实验中，通过超声辅助、醇沉、过柱而分离得到的荔枝多糖在32 h时的失水率为45.3%，显著低于丙三醇处理的53.7%，表明其具备更为优秀的保湿能力[23]。

2.2 抗衰老功效

人体表皮细胞失活、角质层硬化、肌肤松弛、弹性降低、细纹加重等均是皮肤衰亡老化的典型症状[24]。伴随着皮肤生物学研究的不断深入，科学家发现过量的自由基会造成生物膜受损、线粒体DNA损伤，造成细胞凋亡，甚至引发局部基因异构，导致各类恶性疾病的发生[25]。目前，为了延缓肌肤衰老，提高皮肤细胞活力，我们需要分别解决人体内部氧化还原反应与外部光诱导所产生的自由基积累问题，这就要求化妆产品同时具备两方面的功效，即抗氧化与防紫外线作用。

2.2.1 抗氧化功效

有研究表明，部分多糖可以上调过氧化氢酶、超氧化物歧化酶及谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的活性，避免了超量自由基对生物膜的结构性损伤[26]。尹宗美等发现海带多糖结构中大量的电负性基团使其具备显著的抗氧化能力[27]。黄芪多糖可显著上调小鼠体内抗氧化酶活力，降低多价不饱和脂肪酸的脂质过氧化反应水平，从而起到生物体抗衰老抗氧化的作用[28]。石学连等证明了从浒苔中分离的多糖组分具有显著的体外抗氧化活性[29]。李响等的研究表明灵芝多糖可以定向清除过氧化代谢产生的自由基基团，显著缓解皮肤衰老症状[30]。

2.2.2 防紫外线功效

紫外线是广泛存在于自然界的一种电磁波，根据波长的差异可分为长波、中波、短波三种不同的紫外线。过量的中波紫外线UVB(波长280～320 nm)与长波紫外线UVA(波长320～400 nm)在穿透皮肤后会产生光胁迫，显著加快表皮细胞的新陈代谢，加速自由基的积累，造成皮肤胶原蛋白和弹性蛋白所构成的纤维网络发生改性，产生皮肤损伤，加重皮肤老化[31]。近年来，越来越多的植物多糖被作为防晒功能组分添加到化妆品中，受到了市场的广泛认可。有研究表明，紫菜多糖能显著提高紫外线辐射下小鼠真皮中成纤维细胞的存活比例[32]，枸杞多糖对人体真皮成纤维细胞所受到的紫外线损伤具有显著的修复与逆化作用[33]。柴胡多糖[34]、芦荟多糖[35]均能通过调节抗氧化酶活性进而维持胶原纤维、弹性纤维等细胞外基质的结构稳定性。

2.3 美白祛斑功效

受“以白为美”的中国传统观念所影响，爱美人士自古以来就对各类具有美白祛斑功能的化妆品趋之若鹜。在《神农本草经》中就记载了甘松香、白檀、白术、青木香可以使人“面白净悦泽”；宋、元、金等朝的药典中都有关于“七白膏”、“八白散”等美白配方的介绍[36]。现代皮肤护理学的研究认为，黑色素含量与分布情况对人体肤色变化起着决定性作用，在黑色素形成过程中，酪氨酸酶活性极为关键，要根本性改善皮质肤色、淡化色斑，就要有针对性的抑制酪氨酸氧化[37]。有研究表明，白首乌多糖能显著减少黑色素的积累，逐步降低角质层中的黑色素蛋白含量，起到美白祛斑的效果[38]。蔡建秀等研究发现,桐花树根中性多糖与碱性多糖可通过竞争性抑制，减少酪氨酸酶的反应活性[39]。石浩等发现油茶饼粕多糖及其复配产品对酪氨酸酶具有显著的抑制作用，1mg/mL油茶饼粕多糖的抑制率可达90.68%，极具开发潜力[40]。

2.4 抗敏抑菌功效

当皮肤长期暴露在细菌、真菌或其他过敏原较多的环境中且清洁不彻底时，过敏原可能通过皮肤的直接接触、黏膜吸附、呼吸等方式进入人体，产生各种过敏性皮肤问题。微生物在进入皮肤后会在毛囊的皮脂腺处与油脂混合并大量增殖产生多种代谢产物，诱发毛囊细菌感染症状，造成激素失调，进而导致痤疮、粉刺、青春痘的产生，极大的降低了面部的美观度[41]。有数据表明，人群中有80%以上的人曾经有过不同程度的毛囊感染症状[42]。防治痤疮、粉刺等毛囊感染病症的关键就是抗敏抑菌。植物多糖对细菌、真菌具有广谱抑制作用，其作用机制主要为借助多糖表面活性强的特性溶解菌体外膜，促进溶菌酶的抑菌活性，破坏菌体(尤其是革兰氏阴性菌)结构，因而可以在毛囊感染病症的防治上能起到良好效果[43]。研究发现，添加浓度为1.0 mg/mL 的鸡骨草多糖即能在大肠杆菌生长的培养皿上形成显著的抑菌圈[44]。黄国文等发现金桂果实多糖对革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌、革兰氏阴性的大肠杆菌等常见致病菌均具有显著的抑制作用[45]。苏育才研究发现海金沙多糖对大肠杆菌、变形杆菌、中华根霉、稻瘟病菌等多种细菌及真菌都有不同程度的广谱抑菌作用[46]。

2.5 愈创功效

当面部皮肤的表皮层与皮下组织受到物理性损伤后会影响皮肤的弹性与光滑度，即便是较为细微的创面，也会造成皮肤光泽度下降，影响肤质观感。对于受损皮肤而言，选择一款具有愈创功能且温和无刺激的化妆产品尤为重要。目前，相关学者已经找到了多种细胞因子可以在皮肤创口愈合、组织再生过程中起到关键的调节作用，包括碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、TGF-β家族生长因子、表皮生长因子(EGF)等[47]，而对植物多糖的研究表明，多种植物多糖具有调节细胞因子，加速创面愈合的功效。赵秉江等发现，黄芪多糖可以通过调节TGF-β1等生长因子含量，加快细胞增殖与分裂活动，缩短创口愈合时间[48]。邓守恒等发现芦荟多糖能有效缓解皮肤创面的渗液，加速创面胶原蛋白的合成[49]。将白芨多糖涂抹于大鼠皮肤创面后发现，其具有加快成纤维细胞增殖、促进上皮组织修复的功效[50]。

3 展望

目前，对于植物多糖的研究多数集中在提取技术与活性分析等方面，多糖在化妆品中的应用性研究相对薄弱。在后续研究中，应加强对具有美容护肤功效的植物多糖产品的开发与利用，进一步在构效关系、提纯工艺、起效机制、渗透机理、加工复配等方面深入探索。相信在不远的将来，植物多糖类化妆品必将在皮肤护理领域发挥出更为重要的作用。