天然植物美白活性成分的研究進展

歐霖拱

（福建省輕工業研究所，福建 福州 350005）

天然植物美白活性成分的研究進展

歐霖拱

（福建省輕工業研究所，福建 福州 350005）

隨著人們對美白化妝品的安全性重視程度的提高，研究發現天然植物活性成分作為化妝品美白添加劑，具有溫和、持久、安全性高等特性。文章在收集和整理相關資料的基礎上，著重對黑色素的形成機制、美白機理、植物美白活性成分和功效進行較為全面的介紹，以期為今后試驗提供一定的理論基礎。

天然植物；美白；活性成分；黑色素

隨著社會的發展及生活水平的提高，越來越多的女性對皮膚的白皙十分關注。但是受紫外線照射、環境污染、內分泌失調、遺傳等因素的影響，導致黑素代謝異常，黑素細胞分泌的黑素增加并使局部皮膚變黑，產生雀斑、黃褐斑、老年斑和炎癥后色素沉著等人體色素沉著性疾病[1]。雖然傳統的美白活性成分過氧化氫、汞及其化合物以及酚類衍生物，能達到快速美白的功效，但是其具有細胞毒性、刺激性、致敏性等不良反應，目前已被禁用于化妝品中[2]。因此，尋找新一代天然、安全、高效的植物美白活性成分成為近幾年國內外研究的熱點之一。文章就天然植物美白活性成分的研究進展作一綜述，以期為今后試驗提供理論基礎。

1 黑色素形成機制

人體內有四種助色團影響著皮膚顏色，分別是血紅蛋白、氧合血紅蛋白、類胡蘿卜素和黑色素，但使皮膚顏色正常的最主要成分是黑色素[3]。人體膚色的深淺主要取決于黑色素的含量及分布，黑色素主要由表皮基底層的黑素細胞形成，然后轉移到基底細胞中，隨著表皮細胞的移行被帶到表皮全層，最后隨角化細胞的脫落而脫失，黑素細胞的結構功能和數量直接影響皮膚中黑色素的含量。黑色素雖然能消除紫外線引起的自由基，保護DNA免受因自由基氧化產生的損傷，防止彈力纖維變性所引起的老化，但其在皮膚中異常蓄積會產生色素斑[4,5]。酪氨酸酶是一種含銅氧化酶，是黑素細胞合成黑色素的關鍵性酶[6]。如圖1所示，在皮膚代謝循環過程中，存在于黑素細胞組織中的酪氨酸在酪氨酸酶、多巴色素互變酶、二羥基吲哚酸氧化酶作用下經多巴、多巴醌、多巴色素、二羥基吲哚等中間體逐步轉變為真黑素或褐黑素。

圖1 黑色素形成機理[7]

2 美白機理

根據黑色素的形成過程，可以通過以下幾種方法達到皮膚美白的作用[8]：

（1）抑制黑素細胞的增殖；

（2）抑制酪氨酸酶、多巴互變酶及氧化酶的活性；

（3）還原黑色素形成過程各中間體，或與之結合阻斷黑色素的形成，阻斷二羥基吲哚聚合為黑色素；

（4）抑制黑色素顆粒轉移至角質形成細胞；

（5）加速角質形成細胞中的黑色素向角質層轉移，軟化角質層和加速角質層的脫落；

（6）減少紫外線、氧自由基等外源性因素對黑色素形成的負面影響。

目前公認的植物提取物美白作用主要通過前兩個途徑來影響的，而與后幾個途徑有關的活性成分還有待于進一步開發。

3 植物提取物美白活性成分

不同植物提取物美白活性成分各不相同，可分為：黃酮類、醌類化合物、有機酸類、多酚類、多糖類、三萜皂苷類、木脂素類等[9]，如表1所示，為部分植物提取物，對酪氨酸酶活性具有抑制作用，可以從一種或多種途徑抑制黑色素的生成及促進黑色素的排出，從而達到美白的功效。

北京同仁堂美白祛斑配方由茯苓、當歸、益母草、丹參和人參組成，該配方含有黃酮類化合物、茯苓多糖、維生素E等多種營養成分，具有補血活血，淡化面部色素斑等功效[11]。

3.1 酪氨酸酶活性抑制劑

3.1.1 黃酮類化合物

黃酮類化合物廣泛存在于植物界，其中許多具有清除皮膚中自由基、促進皮膚新陳代謝、減少色素沉著、潤澤肌膚等作用。黃酮類化合物可分為七大類，包括：黃酮、黃酮醇、黃烷醇、黃烷酮、異黃酮、查耳酮、兒茶素。黃酮類化合物結構在原理上是與酪氨酸酶的底物形成競爭性抑制作用[12]，因此具有美白功效。

Xie等[13]經試驗證明黃酮類化合物對酪氨酸酶的抑制是可逆過程。動力學分析黃酮醇是競爭性抑制劑，毛地黃黃酮是非競爭性抑制劑。抑制順序為：槲皮素＞高良姜黃素＞桑色素；非瑟酮＞3,7,4-三羥基黃酮；毛地黃黃酮＞芹黃素＞白楊素。

許多提取植物提取物，如桑葉黃酮[14]、甘草提取物[15]、蘆薈苦素[16]、葛根黃酮類物質[17]、槐豆黃酮類提取物[18]，均通過抑制酪氨酸酶活性來控制黑色素的生成，可以達到美白的效果。

3.1.2 醌類化合物

氫醌又名二羥基苯或對苯二酚，主要存在于茶葉、小麥、啤酒及咖啡豆中。氫醌通過與酪氨酸酶活性部位結合反應抑制酪氨酸酶的活性，從而減少黑色素的生成。此外，氫醌能減少活性氧的生成，造成酪氨酸酶膜脂質和蛋白質的氧化性損傷[19]。

熊果苷是氫醌的衍生物，通過自身與酪氨酸酶直接結合，有效抑制地酪氨酸酶的活性；競爭多巴的結合位點，阻斷黑色素的生成；加速黑色素的分解與排出，從而減少皮膚色素沉積。天然活性成分吡喃葡萄糖苷對酪氨酸酶的抑制作用比熊果苷更強。Sugimoto等[20]試驗證明α-熊果苷濃度為1.0 mmol/L對HMV-II細胞生長無抑制作用。α-熊果苷濃度為0.5 mmol/L時，黑色素生成減少24%。

3.1.3 醛類及其衍生物

醛類及其衍生物主要是羰基與酶中親核集團，如氨基、羥基、硫基結合形成螯合配體結構即席夫堿結構，產物在活性中心形成空間位阻，阻止底物與活性中心結合，從而抑制酪氨酸酶活性，抑制黑色素的合成[21]。宋康康等[22]經酶學動力學與方法研究表明2-羥基-4-甲氧基苯甲醛是一種混合型抑制劑，抑制常數K1和K1S分別為為0.131 mmol/L和0.253 mmol/L。

表1 植物提取物對酪氨酸酶的抑制作用[10]

3.1.4 芪類化合物及其類似物

1,2-二苯乙烯化合物廣泛存在于植物體內，具有生物活性。含有這類結構的衍生物，如白藜蘆醇[23]、帶氯菌素[24]、買麻藤醇[25]，均能抑制酪氨酸酶活性，抑制黑色素的生成。這類芪類衍生物苯環上取代基團的性質、位置和數目均能影響化合物對酪氨酸酶的抑制作用[26]。

3.2 抑制黑色素顆粒轉移

煙酰胺是一種水溶性維生素，作用于已經產生的黑色素，阻斷黑色素轉移路徑，加速含角質細胞的脫落，從而減少色素沉著。Hakozaki等[27]經試驗證實煙酰胺對酪氨酸酶活性及體外培養的黑素細胞生成黑色素并無印象，但在共培養模型中對黑素顆粒轉移有35%～68%抑制作用和色素表皮重建模型中能減少皮膚色素沉著。

3.3 抗氧化劑

黑素由細胞分泌后表現為氧化態，呈現黑色，使用還原劑將黑色素還原為無色的黑色素，但這個過程是可逆的。通常使用的抗氧化劑有維生素E、維生素C及其衍生物[28]。

3.4 其它

內皮素會刺激黑素細胞增殖、分化，并且激活酪氨酸酶的活性，促進黑色素的生成。從歐洲歐洲草本植物洋甘菊中提取內皮素拮抗劑能抑制內皮素，激活酪氨酸酶及促進黑素細胞分化的作用，具有高效性、均勻黑素分布的作用，從而避免色斑的生成。

4 植物提取物美白活性成分功效性評價

植物提取美白活性成分功效性評價方法包括體外細胞法、動物試驗和臨床研究人體皮膚儀器測試法等[29]。

4.1 體外試驗

4.1.1 酪氨酸酶活性的測定

評價植物提取物美白功效主要是通過添加植物活性成分，檢測是否抑制酪氨酸酶活性。酪氨酸或L-多巴在酪氨酸酶的作用下轉化成多巴醌，通過比色法測定活性成分對酪氨酸酶的抑制率。酪氨酸酶活性檢測方法有：放射性同位素法、免疫學法、生化酶法，其中生化酶法較為簡單成熟[30]。酶的來源可以是蘑菇酪氨酸酶，也可以是B-16黑色瘤細胞或是人體黑素細胞酪氨酸酶。另一種方法是在475nm波長下測量多巴色素，該法在分析較多樣品時耗時較長[31]。

4.1.2 黑色素含量的測定

將B-16黑素瘤細胞用0.1%葡糖胺培養至完全白化，再加入茶堿促細胞恢復到黑色素合成狀態，同時加入試樣，通過鏡檢細胞顆粒的色調判斷樣品對新生的黑色素抑制或者促進效果。最后對細胞顆粒進行離心分離，使細胞內顆粒釋放出來，在490 nm處測吸光度值，進行黑色素總量的測定，以判斷樣品對黑色素數量的影響[32]。該法采用比色法，操作步驟較復雜，實驗條件要求高，因此受到一定的限制。

4.2 動物試驗

用棕色或黑色成年豚鼠，均于背部兩側剃毛成若干1cm×2cm大小區域。用棉棒將化妝品依次涂布，并設空白對照組。28d后，取皮膚活組織進行組織學觀察，基底細胞（含黑素顆粒細胞計數）及多巴陽性細胞計數。該方法采用黃棕色豚鼠，其皮膚黑素細胞和黑素小體的分布近似于人類，試驗結果重復性好，較其它小鼠模型更適于研究植物活性成分的美白功效[33]。

Liang等[34]從牛至中提取分離出一種酚苷，將含有酚苷的凝膠涂抹于小鼠后背，與空白對照組相比，實驗組小鼠皮膚亮度顯著提高，黑色素顯著降低。雖然動物試驗在科學上具有較好的借鑒意義，但是存在道德倫理方面的爭議，歐盟2013年起已禁止銷售經動物試驗的化妝品原料及化妝品。

4.3 人體試驗

對于植物提取物美白功效的人體試驗多采用Lab色度系統，測量皮膚顏色的變化。這種方法較為準確，測量皮膚顏色空間的多維變化，膚色量化值更為可靠。另外還可用皮膚黑色素測試儀，基于光譜吸收作用，測定特定波長的光在人體皮膚上照射后的反射量來確定皮膚中黑色素和血紅素的含量。

5 結語

近年來，人們越來越關注美白化妝品的安全性，天然植物活性成分作為美白護膚品的添加劑，具有溫和、持久、安全性高、刺激性小等特征。不同的植物提取物美白成分各不相同，可分為：黃酮類化合物、芪類化合物、醛類及其衍生物等。國內對植物提取美白活性成分已經取得一定的進展。單一的植物美白活性成分的美白作用比較局限，很難滿足廣大女性的需求。最有效的皮膚美白劑是由多種美白活性成分復合配方而成，具有不同的美白機制。如果一種活性成分既具有美白效果，又能吸收大量的紫外線或清除自由基的活性，那么這種活性成分就體現了全美白的觀念，可作為今后美白產品開發的重要方向。新型美白劑的開發應從多方位、多靶點、多層次上尋找更加有效的復合配方方案，從減少黑素細胞的形成、抑制酪氨酸酶活性、向表皮轉移的過程、在基因水平上減少黑素形成等著手，使不同的植物美白活性成分在不發生相互反應的情況下產生協同作用，發揮更強的美白功效。

[1]穆燕,魏海柳,李琳,等.白附子酪氨酸酶活性抑制成分的提取與分離[J].食品工業科技, 2012,33(11)∶247-249.

[2]劉暢,莫思穎,張怡,等.20種植物醇提物美白作用的體外測試[J].日用化學工業, 2013(6)∶450-452.

[3]Momtaz S,Mapunya B M,Houghton P J,et al.Tyrosinase inhibition by extracts and constituents of Sideroxylon inerme L.stem bark,used in South Africa for skin lightening[J].Journal of Ethnopharmacology,2008,119(3)∶507-512.

[4]張建友,方艷燕,吳曉琴,等.天然活性美白化妝品研究現狀及發展前景[J].精細化工, 2008,25(1)∶72-76.

[5]HearingV J.Biogenesis of pigment granules∶ a sensitive way to regulate melanocyte function[J].Journal of Dermatological Science,2005,37(1)∶3-14.

[6]Sturm R A,Teasdale R D,Box N F.Human pigmentation genes∶identification, structure and consequences of polymorphic variation[J]. Gene, 2001,277(1-2)∶49-62.

[7]焦晶晶,張英.植物類黃酮作為護膚因子在化妝品領域的研究進展[J].精細化工,2004, 21(z1)∶98-102.

[8]王鵬,王勇剛,李素霞,等.美白活性原料的篩選及其特性研究[J].日用化學工業,2009, 39(4)∶245-248.

[9]Seo S Y,And V K S,Sharma N.Mushroom Tyrosinase∶ Recent Prospects[J].Journal of Agricultural & Food Chemistry,2003,51(10)∶2837-2853.

[10]Chang T S. An updated review of tyrosinase inhibitors[J].International Journal of Molecular Sciences,2009,10(6)∶2440-2475.

[11]孫玥,張艷麗.植物提取物在化妝品中的功效及應用[J].日用化學品科學,2013, 36(6)∶35-38.

[12]曾鳴,徐良.化妝品用植物提取物美白潛力評估的研究進展[J].日用化學工業,2013, 43(5)∶382-385.

[13]Xie L P,Chen Q X,Huang H, et al.Inhibitory effects of some flavonoids on the activity of mushroom tyrosinase[J].Biochemistry Biokhimiia,2003,68(4)∶487-91.

[14]付建紅,祁瑞,鄭靜,等.桑葉黃酮抑制酪氨酸酶活性的動力學研究[J].日用化學工業, 2014,44(10)∶564-567.

[15]傅博強,李歡,王小如,等.甘草黃酮類化合物對酪氨酸酶單酚酶的抑制[J].天然產物研究與開發,2005,17(4)∶391-395.

[16]楊壯群,王正輝,屠軍波,等.蘆薈苦素與熊果苷對體外培養的黑素細胞協同影響的實驗研究[J].中華整形外科雜志,2004,20(5)∶369-371.

[17]桂卉,唐婷,嚴航,等.葛根黃酮類物質美白作用的研究[J].日用化學工業,2013, 43(4)∶290-293.

[18]潘維,羅增鋒,劉錦梅.槐豆黃酮提取物對酪氨酸酶活性抑制作用的研究[J].現代農業科學,2008(8)∶12-13.

[19]Hakozaki T,Minwalla L,Zhuang J,et al.The effect of niacinamide on reducing cutaneous pigmentation and suppression of melanosome transfer[J].British Journal of Dermatology,2002,147(1)∶20-31.

[20]Sugimoto K,Nishimura T,Nomura K,et al.Inhibitory effects of alpha-arbutin on melanin synthesis in cultured human melanoma cells and a three-dimensional human skin model[J].Biological&Pharmaceutical Bulletin,2004,27(4)∶510.

[21]Nihei K I,Yamagiwa Y,Kamikawa T,et al.2-Hydroxy-4-isopropylbenzaldehyde,a potent partial tyrosinase inhibitor[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2004,14(3)∶681-683.

[22]宋康康,黃璜,陳清西,等.羥基甲氧基苯甲醛在化妝品中起增白作用的研究[J].日用化學工業,2004,34(1)∶65-68.

[23]Ohguchi K,Tanaka T,Ito T,et al.Inhibitory Effects of Resveratrol Derivatives from Dipterocarpaceae Plants on Tyrosinase Activity[J].Bioscience Biotechnology & Biochemistry,2003,67(7)∶1587-1589.

[24]Shimizu K,Yasutake S,Kondo R.A new stilbene with tyrosinase inhibitory activity from Chlorophora excelsa.[J].Chemical&Pharmaceutical Bulletin,2003,51(3)∶318-319.

[25]Ohguchi K,Tanaka T,Iliya I,et al.Gnetol as a potent tyrosinase inhibitor from genus Gnetum.[J].Bioscience Biotechnology& Biochemistry,2003,67(3)∶663-665.

[26]宋康康.抑制劑對酪氨酸酶的效應及其對黑色素生成調控的研究[D].廈門∶廈門大學, 2007.

[27]胡君姣,李瓊,李想,等.祛斑化妝品研究進展及其功效評價[J].香料香精化妝品, 2013(6)∶59-63.

[28]Rietjens I M,Boersma M G,Ld H,et al.The pro-oxidant chemistry of the natural antioxidants vitamin C, vitamin E,carotenoids and flavonoids[J].Environ Toxicol Pharmacol,2002,11(3)∶321-333.

[29]SonK H,HeoM Y.The evaluation of depigmenting efficacy in the skin for the development of new whitening agents in Korea.[J].International Journal of Cosmetic Science,2013,35(1)∶9-18.

[30]張建友,方艷燕,吳曉琴,等.天然活性美白化妝品研究現狀及發展前景[J].精細化工, 2008,25(1)∶72-76.

[31]BoissyR E,Marty V,DelongM A. DeoxyArbutin∶a novel reversible tyrosinase inhibitor with effective in vivo skin lightening potency.[J].Experimental Dermatology,2010,14(8)∶601-608.

[32]康琰琰, 張美英, 邢少璟,等. 幾種天然活性物對黑色素細胞毒性及美白功效的比較[J]. 日用化學工業, 2005,35(6)∶361-363.

[33]陶麗莉,劉洋,吳金昊,等.化妝品美白功效評價方法研究進展[J].日用化學品科學,2015,38(3)∶15-21.

[34]Liang C H, Tzunghan C,Ding H Y.Inhibition of melanogensis by a novel origanoside from Origanum vulgare[J].Journal of Dermatological Science,2010,57(3)∶170-177.

TQ658.2

A

1007-550X（2017）10-0038-06

10.3969/j.issn.1007-550X.2017.10.003

2017-08-25

歐霖拱（1969- ），男，福建福州人，高級工程師，主要從事日用化工產品的研究與開發工作。