天然植物美白活性成分的研究进展

欧霖拱

（福建省轻工业研究所，福建 福州 350005）

天然植物美白活性成分的研究进展

欧霖拱

（福建省轻工业研究所，福建 福州 350005）

随着人们对美白化妆品的安全性重视程度的提高，研究发现天然植物活性成分作为化妆品美白添加剂，具有温和、持久、安全性高等特性。文章在收集和整理相关资料的基础上，着重对黑色素的形成机制、美白机理、植物美白活性成分和功效进行较为全面的介绍，以期为今后试验提供一定的理论基础。

天然植物；美白；活性成分；黑色素

随着社会的发展及生活水平的提高，越来越多的女性对皮肤的白皙十分关注。但是受紫外线照射、环境污染、内分泌失调、遗传等因素的影响，导致黑素代谢异常，黑素细胞分泌的黑素增加并使局部皮肤变黑，产生雀斑、黄褐斑、老年斑和炎症后色素沉着等人体色素沉着性疾病[1]。虽然传统的美白活性成分过氧化氢、汞及其化合物以及酚类衍生物，能达到快速美白的功效，但是其具有细胞毒性、刺激性、致敏性等不良反应，目前已被禁用于化妆品中[2]。因此，寻找新一代天然、安全、高效的植物美白活性成分成为近几年国内外研究的热点之一。文章就天然植物美白活性成分的研究进展作一综述，以期为今后试验提供理论基础。

1 黑色素形成机制

人体内有四种助色团影响着皮肤颜色，分别是血红蛋白、氧合血红蛋白、类胡萝卜素和黑色素，但使皮肤颜色正常的最主要成分是黑色素[3]。人体肤色的深浅主要取决于黑色素的含量及分布，黑色素主要由表皮基底层的黑素细胞形成，然后转移到基底细胞中，随着表皮细胞的移行被带到表皮全层，最后随角化细胞的脱落而脱失，黑素细胞的结构功能和数量直接影响皮肤中黑色素的含量。黑色素虽然能消除紫外线引起的自由基，保护DNA免受因自由基氧化产生的损伤，防止弹力纤维变性所引起的老化，但其在皮肤中异常蓄积会产生色素斑[4,5]。酪氨酸酶是一种含铜氧化酶，是黑素细胞合成黑色素的关键性酶[6]。如图1所示，在皮肤代谢循环过程中，存在于黑素细胞组织中的酪氨酸在酪氨酸酶、多巴色素互变酶、二羟基吲哚酸氧化酶作用下经多巴、多巴醌、多巴色素、二羟基吲哚等中间体逐步转变为真黑素或褐黑素。

图1 黑色素形成机理[7]

2 美白机理

根据黑色素的形成过程，可以通过以下几种方法达到皮肤美白的作用[8]：

（1）抑制黑素细胞的增殖；

（2）抑制酪氨酸酶、多巴互变酶及氧化酶的活性；

（3）还原黑色素形成过程各中间体，或与之结合阻断黑色素的形成，阻断二羟基吲哚聚合为黑色素；

（4）抑制黑色素颗粒转移至角质形成细胞；

（5）加速角质形成细胞中的黑色素向角质层转移，软化角质层和加速角质层的脱落；

（6）减少紫外线、氧自由基等外源性因素对黑色素形成的负面影响。

目前公认的植物提取物美白作用主要通过前两个途径来影响的，而与后几个途径有关的活性成分还有待于进一步开发。

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，可分为：黄酮类、醌类化合物、有机酸类、多酚类、多糖类、三萜皂苷类、木脂素类等[9]，如表1所示，为部分植物提取物，对酪氨酸酶活性具有抑制作用，可以从一种或多种途径抑制黑色素的生成及促进黑色素的排出，从而达到美白的功效。

北京同仁堂美白祛斑配方由茯苓、当归、益母草、丹参和人参组成，该配方含有黄酮类化合物、茯苓多糖、维生素E等多种营养成分，具有补血活血，淡化面部色素斑等功效[11]。

3.1 酪氨酸酶活性抑制剂

3.1.1 黄酮类化合物

黄酮类化合物广泛存在于植物界，其中许多具有清除皮肤中自由基、促进皮肤新陈代谢、减少色素沉着、润泽肌肤等作用。黄酮类化合物可分为七大类，包括：黄酮、黄酮醇、黄烷醇、黄烷酮、异黄酮、查耳酮、儿茶素。黄酮类化合物结构在原理上是与酪氨酸酶的底物形成竞争性抑制作用[12]，因此具有美白功效。

Xie等[13]经试验证明黄酮类化合物对酪氨酸酶的抑制是可逆过程。动力学分析黄酮醇是竞争性抑制剂，毛地黄黄酮是非竞争性抑制剂。抑制顺序为：槲皮素＞高良姜黄素＞桑色素；非瑟酮＞3,7,4-三羟基黄酮；毛地黄黄酮＞芹黄素＞白杨素。

许多提取植物提取物，如桑叶黄酮[14]、甘草提取物[15]、芦荟苦素[16]、葛根黄酮类物质[17]、槐豆黄酮类提取物[18]，均通过抑制酪氨酸酶活性来控制黑色素的生成，可以达到美白的效果。

3.1.2 醌类化合物

氢醌又名二羟基苯或对苯二酚，主要存在于茶叶、小麦、啤酒及咖啡豆中。氢醌通过与酪氨酸酶活性部位结合反应抑制酪氨酸酶的活性，从而减少黑色素的生成。此外，氢醌能减少活性氧的生成，造成酪氨酸酶膜脂质和蛋白质的氧化性损伤[19]。

熊果苷是氢醌的衍生物，通过自身与酪氨酸酶直接结合，有效抑制地酪氨酸酶的活性；竞争多巴的结合位点，阻断黑色素的生成；加速黑色素的分解与排出，从而减少皮肤色素沉积。天然活性成分吡喃葡萄糖苷对酪氨酸酶的抑制作用比熊果苷更强。Sugimoto等[20]试验证明α-熊果苷浓度为1.0 mmol/L对HMV-II细胞生长无抑制作用。α-熊果苷浓度为0.5 mmol/L时，黑色素生成减少24%。

3.1.3 醛类及其衍生物

醛类及其衍生物主要是羰基与酶中亲核集团，如氨基、羟基、硫基结合形成螯合配体结构即席夫碱结构，产物在活性中心形成空间位阻，阻止底物与活性中心结合，从而抑制酪氨酸酶活性，抑制黑色素的合成[21]。宋康康等[22]经酶学动力学与方法研究表明2-羟基-4-甲氧基苯甲醛是一种混合型抑制剂，抑制常数K1和K1S分别为为0.131 mmol/L和0.253 mmol/L。

表1 植物提取物对酪氨酸酶的抑制作用[10]

3.1.4 芪类化合物及其类似物

1,2-二苯乙烯化合物广泛存在于植物体内，具有生物活性。含有这类结构的衍生物，如白藜芦醇[23]、带氯菌素[24]、买麻藤醇[25]，均能抑制酪氨酸酶活性，抑制黑色素的生成。这类芪类衍生物苯环上取代基团的性质、位置和数目均能影响化合物对酪氨酸酶的抑制作用[26]。

3.2 抑制黑色素颗粒转移

烟酰胺是一种水溶性维生素，作用于已经产生的黑色素，阻断黑色素转移路径，加速含角质细胞的脱落，从而减少色素沉着。Hakozaki等[27]经试验证实烟酰胺对酪氨酸酶活性及体外培养的黑素细胞生成黑色素并无印象，但在共培养模型中对黑素颗粒转移有35%～68%抑制作用和色素表皮重建模型中能减少皮肤色素沉着。

3.3 抗氧化剂

黑素由细胞分泌后表现为氧化态，呈现黑色，使用还原剂将黑色素还原为无色的黑色素，但这个过程是可逆的。通常使用的抗氧化剂有维生素E、维生素C及其衍生物[28]。

3.4 其它

内皮素会刺激黑素细胞增殖、分化，并且激活酪氨酸酶的活性，促进黑色素的生成。从欧洲欧洲草本植物洋甘菊中提取内皮素拮抗剂能抑制内皮素，激活酪氨酸酶及促进黑素细胞分化的作用，具有高效性、均匀黑素分布的作用，从而避免色斑的生成。

4 植物提取物美白活性成分功效性评价

植物提取美白活性成分功效性评价方法包括体外细胞法、动物试验和临床研究人体皮肤仪器测试法等[29]。

4.1 体外试验

4.1.1 酪氨酸酶活性的测定

评价植物提取物美白功效主要是通过添加植物活性成分，检测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转化成多巴醌，通过比色法测定活性成分对酪氨酸酶的抑制率。酪氨酸酶活性检测方法有：放射性同位素法、免疫学法、生化酶法，其中生化酶法较为简单成熟[30]。酶的来源可以是蘑菇酪氨酸酶，也可以是B-16黑色瘤细胞或是人体黑素细胞酪氨酸酶。另一种方法是在475nm波长下测量多巴色素，该法在分析较多样品时耗时较长[31]。

4.1.2 黑色素含量的测定

将B-16黑素瘤细胞用0.1%葡糖胺培养至完全白化，再加入茶碱促细胞恢复到黑色素合成状态，同时加入试样，通过镜检细胞颗粒的色调判断样品对新生的黑色素抑制或者促进效果。最后对细胞颗粒进行离心分离，使细胞内颗粒释放出来，在490 nm处测吸光度值，进行黑色素总量的测定，以判断样品对黑色素数量的影响[32]。该法采用比色法，操作步骤较复杂，实验条件要求高，因此受到一定的限制。

4.2 动物试验

用棕色或黑色成年豚鼠，均于背部两侧剃毛成若干1cm×2cm大小区域。用棉棒将化妆品依次涂布，并设空白对照组。28d后，取皮肤活组织进行组织学观察，基底细胞（含黑素颗粒细胞计数）及多巴阳性细胞计数。该方法采用黄棕色豚鼠，其皮肤黑素细胞和黑素小体的分布近似于人类，试验结果重复性好，较其它小鼠模型更适于研究植物活性成分的美白功效[33]。

Liang等[34]从牛至中提取分离出一种酚苷，将含有酚苷的凝胶涂抹于小鼠后背，与空白对照组相比，实验组小鼠皮肤亮度显著提高，黑色素显著降低。虽然动物试验在科学上具有较好的借鉴意义，但是存在道德伦理方面的争议，欧盟2013年起已禁止销售经动物试验的化妆品原料及化妆品。

4.3 人体试验

对于植物提取物美白功效的人体试验多采用Lab色度系统，测量皮肤颜色的变化。这种方法较为准确，测量皮肤颜色空间的多维变化，肤色量化值更为可靠。另外还可用皮肤黑色素测试仪，基于光谱吸收作用，测定特定波长的光在人体皮肤上照射后的反射量来确定皮肤中黑色素和血红素的含量。

5 结语

近年来，人们越来越关注美白化妆品的安全性，天然植物活性成分作为美白护肤品的添加剂，具有温和、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，可分为：黄酮类化合物、芪类化合物、醛类及其衍生物等。国内对植物提取美白活性成分已经取得一定的进展。单一的植物美白活性成分的美白作用比较局限，很难满足广大女性的需求。最有效的皮肤美白剂是由多种美白活性成分复合配方而成，具有不同的美白机制。如果一种活性成分既具有美白效果，又能吸收大量的紫外线或清除自由基的活性，那么这种活性成分就体现了全美白的观念，可作为今后美白产品开发的重要方向。新型美白剂的开发应从多方位、多靶点、多层次上寻找更加有效的复合配方方案，从减少黑素细胞的形成、抑制酪氨酸酶活性、向表皮转移的过程、在基因水平上减少黑素形成等着手，使不同的植物美白活性成分在不发生相互反应的情况下产生协同作用，发挥更强的美白功效。

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TQ658.2

A

1007-550X（2017）10-0038-06

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

2017-08-25

欧霖拱（1969- ），男，福建福州人，高级工程师，主要从事日用化工产品的研究与开发工作。