4种大型红藻类菌胞素氨基酸提取物的吸湿保湿活性

＊韩秀 孙颖颖 程同杰 邓小群 胡志娟 王慧

（1.江苏海洋大学 江苏省海洋生物技术重点实验室 江苏 222005 2.连云港市质量技术综合检验检测中心 食品室 江苏 222006）

保湿剂是指能够从相对潮湿的环境中吸收水分或在相对干燥环境条件下保护水分散失的一类化合物的总称[1]，吸湿性及保湿性是评价其性能的主要指标。保湿剂种类繁多，应用广泛，例如日用化妆品、护肤品中的重要成分之一就是保湿剂，而某些食品为了保持产品的柔软状态或松软口感，也往往会使用一些添加剂，如面包中的丙二醇等[2-3]。无论是化妆品还是食品中的保湿剂，多以化学合成为主，而随着近年来科学技术的发展以及人们环保、健康意识的提高，越来越多的人追求天然、无伤害的产品，天然活性物质的开发与利用掀起了一股研究热潮，许多化妆品也因添加了天然活性产物成为了一大卖点。

类菌胞素氨基酸（Mycosporine-like amino acids，MAAs）存在于藻类、浮游植物及微生物中，骨架为一个氨基环己烯酮或氨基环己烯胺的环状结构，通过连接不同种类的氨基酸缩合而成[4]，在310～360nm的紫外光区具有强的吸收特性[5]。研究表明，MAAs具有抗氧化活性[6-7]，抗炎和抗衰老等多种生理活性[8]。某些报道指出，MAAs有可能保护人类皮肤免受太阳紫外线辐射的各种不良影响[8-10]，这种光保护很可能与MAAs抗氧化[6-7]和保湿活性[8-11]有关。目前，国内外有关MAAs保湿和吸湿研究很少[11-12]。

大型海藻是MAAs理想来源之一，尤其是大型红藻[13]。前期研究中我们建立了红毛苔（Bangia fusco-purpurea）、石花菜（Gelidium amansii）、菊花江蓠（Gracilaria confervoides）和江蓠（Gracilaria sp.）等4种大型红藻MAAs提取工艺[14]。在此基础上，研究它们MAAs提取物的保湿吸湿效果，为后续大型红藻MAAs的应用奠定实验基础。

1.材料与方法

(1)材料与仪器

红毛苔、石花菜、菊花江蓠和江蓠干品，江苏碧蓝海洋生物科技有限公司；无水硫酸铵(NH4)2SO4，分析纯，国药试剂有限公司；碳酸钠Na2CO3，分析纯，国药试剂有限公司；变色硅胶，苏州盛达干燥剂厂；透明质酸，分子量150～250万，阿拉丁生化试剂公司；甘油（丙三醇），分析纯，国药试剂有限公司。

DKZ-2电热恒温振荡槽上海精宏实验设备有限公司；R-210真空旋转蒸发器瑞士步琦；BSA224S-CW电子天平Srtorius赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；HS-F1613台式超速冷冻离心机赛默飞世尔科技公司；SHB-IIIA循环水式多用真空泵临海市永昊真空设备有限公司；Milli-Q超纯水机美国密理博公司；Vortex3000涡旋器维根技术（北京）有限公司；干燥器；称量瓶（30mm×50mm）。

(2)实验方法

①4种大型红藻MAAs提取物的制备

大型红藻干品经清洗、冷冻干燥、超微粉碎机粉碎后，过40目筛备用。参照前期研究[13]，进行MAAs提取。称取大型红藻干粉末10g，加入到250mL的25%甲醇溶液中（固液比1:25），搅拌后密封放入恒温水浴摇床中，在40℃下振荡浸提2h。提取结束后，取出冷却至室温，倒出浸提液。重新加入相同体积的25%甲醇溶液，按照上述条件重复浸提2次。浸提液合并、过滤和减压蒸发后，加入4倍体积的无水乙醇，-20℃下沉淀6h。在4℃下，9000r/min离心20min，移出上清液，沉淀保留。用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，洗涤液和先前的上清液合并，45℃减压浓缩后（除去有机溶剂），冷冻干燥，制备到MAAs提取物。

②4种大型红藻MAAs提取物的吸湿活性检测

取直径为3cm、洁净恒重的称量瓶若干，做好标记后用天平称重，记录下称量瓶的质量m0。采用文献报道方法[14]，测定MAAs提取物的吸湿性能。分别称取适量4种大型红藻MAAs提取物、丙三醇和透明质酸（0.03～0.05g），放置于称量瓶中，记录下称量瓶和样品的质量m1，称完立即盖上瓶盖，将称量瓶分别放置于两个预饱和12h的干燥器中，其中一个干燥器放饱和碳酸钠溶液（相对湿度RH=43%），另一个放饱和硫酸铵溶液（相对湿度RH=81%）。将称量瓶盖打开，盖上干燥器盖子，样品于干燥器中放置3h、6h、18h、24h、30h、42h、48h、66h、72h后分别称重，并记录下各时间点称量瓶和样品的质量mx，环境温度保持25℃，每组实验设定3个平行样。吸湿率计算如下：

吸湿率：

式中，w为样品吸湿率，%；m0为称量瓶质量，g；m1为样品加称量瓶质量，g；mx为放置各时间段后样品加称量瓶质量。

③4种大型红藻MAAs提取物的保湿活性检测

利用文献测定保湿的方法[14]，检测4种大型红藻MAAs提取物的保湿效果。称取4种大型红藻MAAs提取物、丙三醇和透明质酸各0.5g，加入2.5mL蒸馏水，于涡旋器上混合均匀，分别配制成20%的水溶液。取直径为3cm、洁净恒重的称量瓶若干，做好标记后用天平称重，记录下称量瓶质量M0。分别称取配制好的4种大型红藻MAAs提取物、丙三醇、透明质酸和水溶液0.6g于称量瓶中，记录下称量瓶和样品的质量M1，称完立即盖上瓶盖，将称量瓶放置于硅胶干燥器中。将称量瓶盖打开，盖上干燥器盖子，样品于干燥器中放置3h、6h、18h、24h、30h、42h、48h、66h、72h后分别称重，并记录下各时间点称量瓶和样品的质量Mx，环境温度保持25℃，每组实验设定3个平行样。保湿率计算如下：

式中，W为样品保湿率，%；M0为称量瓶质量，g；M1为样品加称量瓶质量，g；Mx为放置各时间段后样品加称量瓶质量。

(3)数据处理

实验数据采用SPSS11.5软件进行独立样本检验统计分析，P＜0.05为显著性差异，P＜0.01为极显著性差异。

2.结果与分析

(1)4种大型红藻MAAs的吸湿活性

4种大型红藻MAAs提取物、丙三醇和透明质酸在环境湿度RH为81%和43%下的吸湿能力分别见图1、表1和表2。结果表明，2种湿度下，丙三醇的吸湿率好于透明质酸。

在RH43%湿度条件下，在3～72h范围内4种大型红藻MAAs提取物的吸湿能力均高于丙三醇和透明质酸的吸湿能力；并且，随着时间的延长，这些MAAs提取物的吸湿能力显著增加（P＜0.05）。在4种大型红藻中，3～30h范围内菊花江蓠和石花菜MAAs提取物的吸湿率很大。42h后，江蓠MAAs提取物的吸湿率升高为最大，在48h后，江蓠MAAs提取物的吸湿率明显（P＜0.05）高于其它3种大型红藻MAAs提取物的吸湿率。

在RH81%湿度条件下，4种大型红藻MAAs提取物的吸湿率均明显（P＜0.05）高于透明质酸。在3～72h范围内，红毛苔MAAs提取物的吸湿率与丙三醇的吸湿率很接近，石花菜和菊花江蓠MAAs提取物的吸湿率明显（P＜0.05）高于丙三醇的吸湿率。在3～48h江蓠MAAs提取物的吸湿率明显（P＜0.05）小于丙三醇的吸湿率，随时间延长，66h后江蓠MAAs提取物的吸湿率大于丙三醇的吸湿率。

整体来看，4种大型红藻MAAs提取物的吸湿效果好于透明质酸、高于或接近丙三醇的吸湿效果。丙三醇和透明质酸是常用的吸湿剂，前者是工业合成，后者为天然多糖类。目前，国内外MAAs的吸湿保湿活性研究很少[11-12]，主要是海藻多糖及其寡糖的吸湿研究[15-17]。4种大型红藻MAAs提取物的吸湿率明显（P＜0.05）高于龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）多糖和铜藻（Sargassum sp.）多糖组分的吸湿率[15]，也高于羊栖菜（Sargassum fusiforme）多糖[16]和绿色巴夫藻（Pavlova viridi）多糖的吸湿率[17]。4种大型红藻MAAs提取物的吸湿率明显（P＜0.05）高于海萝藻MAAs提取物的吸湿率[11]，也高于海带提取物的吸湿率[18]，海藻多糖已被证实吸湿能力好于透明质酸[19]，我们的研究也表明，红毛苔、石花菜、菊花江蓠和江蓠等4种大型红藻MAAs提取物的吸湿能力远远好于透明质酸（图1、表1和表2）。褐藻胶寡糖在RH43%和81%条件下吸湿率为66.4%和108.9%[20]，48h时石花菜MAAs提取物在RH43%和81%条件下吸湿率为175.72%和135.90%，明显高于褐藻胶寡糖的吸湿率[20]。裙带菜孢子褐藻糖胶的吸湿率也低于4种大型红藻MAAs提取物的吸湿率[21]。

图1 环境湿度RH=43%(a)和81%(b)下时间变化对4种大型红藻MAAs吸湿率的影响

表1 4种大型红藻MAAS提取物吸湿率（%，RH=43%）

表2 4种大型红藻MAAs提取物吸湿率（%，RH=81%）

注：a-i表示每种大型褐藻MAAs吸湿率的组内差异性，无显著差异（P＞0.05）用相同字母表示，显著性差异（P＜0.05）则用不同英文字母表示

(2)4种大型红藻MAAs提取物的保湿活性

在图2中，丙三醇的保湿率好于透明质酸。4种大型红藻中，3～72h内江蓠MAAs提取物的保湿率稍高于（P＞0.05）或接近丙三醇的保湿率；红毛苔和石花菜MAAs提取物的保湿率与透明质酸的保湿率非常接近（P＞0.05），菊花江蓠MAAs提取物的保湿率低于透明质酸的保湿率，特别是当时间超过30h，菊花江蓠MAAs提取物的保湿率明显（P＜0.05）低于透明质酸的保湿率。

除菊花江蓠MAAs提取物的保湿率低于海萝藻MAAs提取物的保湿率，其余3种大型红藻MAAs提取物保湿率均明显（P＜0.05）高于海萝藻MAAs提取物的保湿率[11]。然而，与海黍子（Sargassum kjellmanianum）褐藻糖胶[22]相比，本文中仅江蓠MAAs提取物的保湿率与之相接近，在实验96h后的保湿率超过50%，其余3种大型红藻MAAs提取物的保湿率均明显（P＜0.05）低于海黍子褐藻糖胶的保湿率。同样，4种大型红藻MAAs提取物的保湿率低于羊栖菜多糖[16]和绿色巴夫藻多糖的保湿率[17]。

图3 干燥环境下时间变化对样品保湿率的影响

3.结论

目前，从植物中提取的天然保湿活性物质主要可分为四大类[23]：一是植物多糖类。陈琳琳等研究发现，添加了羊栖菜多糖提取物的润肤霜保湿性能优于甘油[24]；陈景斯等研究发现油茶果壳多糖提取物在相对湿度43%和81%的条件下均有较高的吸湿率（分别为30.5%和50.1%）[25]。二是植物黄酮及多酚类。王文渊等研究发现添加了竹叶黄铜的护肤霜保湿效果明显提高[26]。三是植物油类。美藤果油在美容护肤品中应用效果显著[27-28]；四是植物多肽及游离氨基酸类，朱玉婷等证实了鹿药中的氨基酸具有良好的保湿效果[29]。从结构上看，大型海藻MAAs提取物属于第五类天然保湿活性物质。本文第一次研究了红毛苔、石花菜、菊花江蓠和江蓠等4种大型红藻MAAs提取物的吸湿保湿效果，发现它们展现出了良好的吸湿和一定的保湿能力，为开发新型保湿剂奠定了实验基础，结论如下：

（1）红毛苔、石花菜、菊花江蓠和江蓠MAAs提取物的吸湿能力高于或稍低于丙三醇的吸湿能力，好于透明质酸和已报道的海藻多糖及其寡糖[15-18,20-21]。

（2）4种大型红藻MAAs提取物的保湿能力与透明质酸非常接近（稍高或稍低）；江蓠MAAs提取物的保湿能力与丙三醇非常接近，其它3种大型红藻MAAs提取物的保湿能力则弱于丙三醇。