黃芩的活性成分及在化妝品中的應用進展

馬變變,梁超,李靜,馮法晴,張曉潔,孫麗麗

(三立慧評(北京)檢測技術有限公司,北京 102401)

黃芩是廣泛應用的中草藥,為唇形科草本植物黃芩的根[1],又名山茶根、條芩、涇芩等,收載于《中國藥典》《歐洲藥典》和《英國藥典》。在中國,黃芩至少有2 000年的藥用歷史。公元200年左右,在《神農本草經》中首次記載了黃芩。

黃芩的市場需求量逐年增加,在藥品、保健品和化妝品的領域廣泛應用,已成為銷售額最大的藥材之一[2]。黃芩具有抗氧化、美白、抗衰老、抗炎等多種作用[3],其含有多種活性成分,在植物資源中值得探索開發(fā)。

本研究綜述了黃芩的分布情況及其主要化學成分的提取和檢測方法以及在化妝品中的應用,為今后黃芩的研究及應用提供了參考。

1 黃芩的分布及主要成分

黃芩廣泛分布于我國北方地區(qū),山西和陜西這兩個省份是黃芩產量最大的區(qū)域[4]。在高質量藥材的種植和生產過程中,諸如產地、收獲時機和海拔等因素被視為影響其質量差異的關鍵要素[5-7]。

黃芩屬的植物中,其主要的化學組成為黃酮類化合物和萜烯類化合物,這兩種化合物占據了鑒定化合物的90%以上,從黃芩屬植物中已經分離出了超過600種不同的化合物[8]。

黃芩黃酮是黃芩中重要的活性物質之一,黃芩中目前已經鑒定出150多種黃酮類成分[1,9]。黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素為廣泛研究的黃酮類化合物,主要分布于植物的地下部分[10]。其中,黃芩苷是黃芩中含量最多的化合物,其含量超過10%[11-12]。

黃芩多糖是從黃芩黃酮中提取出來的一種副產品,它具備抗氧化的特性。為了最大化地利用這一資源并增加黃芩的開發(fā)價值,關于黃芩多糖的深入研究也越來越多[13]。

2 黃芩的提取工藝及檢測方法

2.1 黃酮類

黃芩黃酮的提取方法包括溶劑提取、酶解提取、超聲波提取以及超臨界流體萃取法等。常見黃芩黃酮類成分的提取方法比較見表1。

表1 黃芩黃酮的提取方法比較

眾多提取方法當中,溶劑提取法因其工藝簡潔、安全性高以及成本相對較低的特點,得到了廣泛應用,其中常用的溶劑包括水、醇和醚等[18]。黃酮類的化學物質在水中的溶解性不佳[19],但使用有機溶劑,特別是乙醇,可以獲得更高的提取效率、更低的能量消耗且環(huán)保無污染。此外,研究還顯示,浸泡可以幫助有效成分的溶解,從而提高提取效率[20]。超臨界提取方法能夠顯著提高提取效率,但是工藝流程較復雜。

黃芩中黃酮類化合物的常用檢測技術有紫外分光光度法、高效液相色譜法和超高效液相色譜—串聯質譜法等。

紫外分光光度法操作簡便、易于推廣,延永等人[14]采用亞硝酸鈉-硝酸鋁的方法測定黃芩提取物中的黃酮含量,以蘆丁標準溶液對黃酮類化合物進行定量。分光光度法測定總黃酮含量的原理是:在中性或弱堿性且NaNO2存在條件下將還原總黃酮,然后加入硝酸鋁形成螯合物,再加入氫氧化鈉溶液,顯示紅橙色,測定其吸光值。

2020版《中國藥典》中采用高效液相色譜法測定黃芩苷的含量,采用C18色譜柱,流動相為甲醇-水-磷酸,檢測波長為280 nm。

周勝男等[21]建立了一種可以同時測定黃芩中的野黃芩苷、黃芩苷、野黃芩素和漢黃芩苷等8種黃酮類化合物含量的高效液相色譜法。通過色譜條件的優(yōu)化,可以在30 min內準確測定這8種黃酮類化合物。

超高效液相色譜—串聯質譜法具有靈敏度高和抗干擾能力強等優(yōu)點,可以達到快速檢測的目的,有研究建立了同時測定化妝品中的黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素含量的方法[22]。

姚雪等[23]通過分離純化黃芩飲片提取物,采用核磁共振技術進行結構鑒定,成功地分離并鑒定了14種黃酮苷類化合物,有兩種是從該植物中首次分離得到,豐富了黃芩的化學結構。

2.2 多糖類

黃芩中多糖的提取方法包括索氏提取法、超聲提取法、超聲-熱水浸提法、乙醇-水回流提取法和微波提取法。何強等[24]通過實驗對比了這幾種方法,確定了最佳的方法為超聲-熱水浸提法,得率最高為13.45%。

李平等[25]對比了水提醇沉法、微波提取法和超聲波提取法,實驗結果表明微波提取法的多糖含量最高為7.26%。

黃芩中含有多糖成分,Olennikov等[26]從黃芩屬的地上部分分離得到了5種多糖,由阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖組成;還從黃芩根中獲得了由吡喃葡萄糖單元組成的同型多糖。

多糖的測定主要有分光光度法、滴定法、高效液相色譜法等。分光光度法(尤其是苯酚-硫酸法)是廣泛應用的測定多糖含量的方法。實驗原理為通過乙醇提取除去干擾成分,比如單糖、低聚糖、苷類及生物堿等,再用水提取多糖成分。在硫酸的作用下,多糖通過水解轉化成單糖,快速脫水形成糠醛類的衍生物,與苯酚縮反應生成橙色的化合物,采用分光光度法測定其多糖含量,一般用葡萄糖或淀粉做校正確定其多糖含量[27]。何強[24]、崔莉[28]、孫洋等[29]均采用苯酚-硫酸法對黃芩多糖的含量進行檢測。其中,孫洋等[29]采用硫酸-苯酚分光光度法檢測分析黃芩炮制品中多糖的含量,結果表明不同黃芩炮制品中的多糖含量不同,且變化趨勢也有差異。盧文穎[30]采用分光光度法對不同地區(qū)黃芩的含量進行測定,結果表明不同地區(qū)、不同品種的黃酮多糖含量差異較大。

3 黃芩在化妝品中的應用

隨著社會經濟的快速發(fā)展,人們的護膚意識也在不斷提高。同時,人們更傾向于選擇天然無害的化妝品,天然植物廣泛添加于產品中。2020年,黃芩根提取物的備案數量超過2萬個,而在主打舒緩和抗衰方面的備案成分中,黃芩根提取物的備案數量和增長速度也分別排名前十(數據來源:美業(yè)顏究院)。

根據國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布的2021版《已使用化妝品原料名稱目錄》,高山黃芩花/葉/莖提取物、黃芩根粉、黃芩根提取物、黃芩提取物、黃芩素和盔狀黃芩提取物均包含在化妝品原料中。

3.1 抗氧化

黃芩具有抗氧化活性,其中黃芩苷是一種良好的抗氧化劑。郭少英等[31]研究表明黃芩苷可以直接清除超氧陰離子、自由基等氧自由基。劉媛媛等[32]對黃芩中主要成分黃芩素、黃芩苷和漢黃芩素進行抗氧化成分篩選,最終發(fā)現,黃芩苷可以通過調節(jié)Nrf2-ARE 信號通路發(fā)揮抗氧化作用。Zhong等[33]通過經驗表明黃芩苷可以減少及清除活性氧及活性氮,阻止其發(fā)生氧化反應,從而達到抗氧化目的。

高中洪等[34]研究表明,黃芩中4種主要黃酮化合物清除自由基的活性強弱比較為:黃芩素>黃芩苷>漢黃芩素>漢黃芩苷。其中,黃芩素和黃芩苷是較強的自由基清除劑[35]。

3.2 美白

美白化妝品在市場上廣受歡迎。美白的主要機制是通過抑制酪氨酸酶活性或阻斷黑色素的產生來達到美白效果。黃芩提取物具有良好的酪氨酸酶抑制作用,能減少皮膚中黑色素的形成,具有一定的美白作用。

方冶[36-37]研究發(fā)現黃芩素誘導體對酪氨酸酶活性有抑制作用。同時,黃芩素誘導體可以很好地抑制B16黑色素細胞增殖,而對其他細胞無毒副作用。

區(qū)梓聰等[38]檢測了黃芩素對酪氨酸酶的抑制率,當黃芩素的質量濃度為2 mg/mL時,抑制率達到60%。

李馨恩[3]對黃芩進行了功效評價研究,當黃芩提取物質量濃度為0.2 g/mL時,酪氨酸酶抑制率達到75.87%,半數抑制質量濃度為0.106 g/mL。在化妝品乳液中加入黃芩提取物,人體美白功效測試結果的最佳添加量為1.5%,在使用60 d后可使皮膚黑色素值降低,且安全無刺激。

Michiko等[39]研究表明黃芩苷能顯著抑制黑色素的產生和細胞內黑色素的轉運。此外,有研究發(fā)現黃芩素和黃芩苷對酪氨酸酶均具有抑制作用,黃芩素對酪氨酸酶的抑制作用強于黃芩素[3]。

3.3 舒緩

黃芩中的黃芩素、黃芩苷、漢黃芩苷等具有明顯的抗炎作用[40-42],被越來越多地應用到舒緩類化妝品中。

何健華[43]采用斑馬魚胚胎刺激模型來評價化妝品原料中的舒緩功效,黃芩素濃度50 μmol/L在斑馬魚炎癥模型中有良好的抗炎作用。并有研究表明黃芩提取物具有抑制透明質酸酶的作用,還具有拮抗組織胺的作用,表明黃芩提取物具有抗過敏的作用[44-45]。區(qū)梓聰等[38]通過透明質酸酶活性抑制試驗,當黃芩素的質量濃度達到10.0 mg/mL時,對透明質酸酶的抑制率為52.51%。因此,黃芩提取物可用于緩解皮膚瘙癢的化妝品中。

3.4 防曬

黃芩中含有的黃芩苷、黃芩素等黃酮類物質的紫外輻射都有較強的吸收能力(在190～400 nm范圍內),是一種廣泛使用的防曬活性物[41,46]。

Seok等[47]研究指出黃芩提取物具有較強的紫外吸收能力,能減弱紫外線誘導的HaCaT細胞死亡。該研究還顯示含有24%氧化鋅的防曬霜防曬系數為17.8,當添加5%黃芩提取物后,防曬系數高達22.7。研究表明,黃芩提取物可以作為一種安全有效的化妝品防曬霜,對320～400 nm范圍內的紫外線有很強的吸收能力,可以保護皮膚不被曬傷。

3.5 抑菌

黃芩提取物具有抑制痤瘡丙酸桿菌的作用,其最低抑制質量濃度為30 mg/mL,在化妝品中可作為替代茶樹油類祛痘活性成分[3]。

黃芩素對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希氏菌等五種菌都具有抑制作用,對金黃色葡萄球菌的抑制作用最強[41]。

此外,黃芩苷還具有抗菌活性,對金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌和肺炎鏈球菌等菌株都有不同程度的抑制作用。離體實驗表明[48],在相同濃度下,黃芩苷對痤瘡丙酸桿菌的抑制作用是甲硝唑的2倍,是紅霉素的1.5倍。

4 結語

植物提取物在化妝品中的應用普遍,黃芩作為中華傳統(tǒng)藥材,在化妝品領域應用極其廣泛。黃芩根提取物是在國產化妝品和進口化妝品中使用率均排名前十的植物原料[49]。

黃芩中研究比較廣泛的有黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素,它們具有抗氧化、美白、舒緩等作用,可作為化妝品原料。近年來,關于多糖的研究越來越廣泛,黃芩多糖因具有抗氧化等功效,也在更多地被研究。

黃芩提取物是美白產品中的一種綠色添加劑,黃芩中所含有的活性成分具有良好的美白效果;在防曬產品中,黃芩可以從替代物理防曬劑的角度開展;黃芩中的活性成分還可以添在化妝品中,達到抑菌痘作用。此外,黃芩對防老抗衰也具有一定作用。

雖然黃芩的應用廣泛,但在多種活性成分中,其發(fā)揮功效的活性成分還有待進一步科學研究。黃芩的質量控制還有待提高,其生物活性化合物的應用價值還需要繼續(xù)挖掘。目前,黃芩主要應用在化妝品的美白、舒緩、防曬等方面,為了更好地利用黃芩資源,有必要對黃芩的作用機制進行深入、多方面的研究,可以從生化、細胞、動物、人體等角度開展。同時,隨著消費者對抗衰老的需求增加,推測未來黃芩將在抗衰老方面具有廣闊的應用前景。