植物多酚在化妆品领域中的应用

马雪颖,朱 毅

(中国农业大学 食品科学与营养工程学院,北京 100083)

摘 要: 植物多酚具有较高的自由基清除能力和抗氧化作用,可以抵抗紫外线照射引起的皮肤老化问题,也可以抵御色素异常沉着。介绍了植物多酚在化妆品中的作用机理、添加植物多酚化妆品的制备和功效检测,阐述了植物多酚在应用过程中出现的问题和改善方法,指出植物多酚具有高安全性和高提取率,将其运用到抗衰老、美白、防晒等功能化妆品中具有良好的发展前景。

关键词: 化妆品;植物多酚;抗氧化;紫外线

植物多酚又称植物单宁,是具有抗氧化、抗炎和抗菌活性的次生代谢产物,广泛存在于植物的皮、根、叶、果实中 [1,2] ,能够减少活细胞和组织中脂类、蛋白质、酶、碳水化合物和DNA的氧化损伤 [3] ,因此可以作为天然抗氧化剂应用在不同领域中 [4] 。皮肤暴露在环境中,如烟雾、微生物或紫外线辐射,会引起生物反应,包括增生、红斑、光老化和皮肤癌等,尤其UVA辐射能穿透真皮组织,影响皮肤成分 [5] 。照射皮肤成纤维细胞后,会导致过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性下降 [6] 。目前,植物多酚作为功能性成分的有益作用引起了医药界和化妆品界的广泛关注,已经开发出许多基于富含植物多酚提取物的皮肤护理产品。例如,芦荟提取物、金缕梅提取物、银杏叶提取物被广泛应用于清洁型化妆品中,以茶多酚为主的茶叶提取物和富含原花青素的葡萄籽提取物被广泛应用于护肤型化妆品中 [7] 。彭颖等 [8] 利用乙醇浸提法对化橘红中的黄酮进行提取,并研制出具有良好抗氧化效果的膏状面膜产品。此外,从中草药中提取的黄酮类等活性成分,具有温和无毒、广谱防晒等特点,可以作为天然防晒成分 [9] 。目前市场已将黄芩、甘草、桂皮、沙棘等应用到防晒产品中 [10]

1 植物多酚在化妆品中的功效及作用机理

1.1 植物多酚的美白防晒作用

植物多酚的美白防晒作用主要依赖于其清除自由基能力、吸收紫外能力和酶抑制能力。

通过研究多酚类提取物对人体细胞和紫外线照射细胞的影响,发现多酚类提取物会降低细胞内的ROS形成,此外,还可以防止DNA损伤和减少膜脂质过氧化,有助于保护皮肤成纤维细胞在H 2 O 2 诱导下的氧化应激 [6] 。如茶多酚可以减轻长波和中波紫外线导致的人皮肤成纤维细胞的DNA损伤,并且植物多酚具有良好的抗氧化作用,可以还原黑色素中间体,使黑色素还原和脱色 [11]

酪氨酸酶会加速黑色素细胞代谢,增加黑色素分泌,过氧化酶会催化脂类过氧化分解 MOA的过程,加速皮肤老化。因此酪氨酸酶和过氧化酶的活性的增高会导致皮肤黑化,生成雀斑等 [11] 。研究表明,植物多酚可以作为酪氨酸酶的底物类似物与酶进行结合,降低黑色素的形成 [12] 。其次,植物多酚也通过抑制酪氨酸酶和过氧化酶的表达,或抑制酪氨酸酶的活性,阻碍黑色素生成,具有美白作用。已有研究表明儿茶素可以直接抑制酪氨酸酶活性和下调酪氨酸酶的表达,具有脱色功效。朱亚新等 [12] 研究表明富含42.3%多酚的核桃种皮提取物对酪氨酸酶活性具有明显的抑制作用,且浓度为3.74 mg/mL时,提取物对酪氨酸酶活性的抑制率可达50%。因此,多酚类提取物可成为祛斑及防晒类化妆品的有用成分。

过度日晒不仅导致皮肤老化,还会导致皮肤起皱、皮炎、皮肤癌等症状,对皮肤有较大的伤害,其中,黑色素含量增多是引起黄褐斑皮肤病的主要因素。目前的防晒剂很多是油溶性物质,部分对皮肤伤害较大,甚至会引起过敏反应 [12] 。所以,利用植物多酚作为水溶性防晒剂,不仅可以减轻防晒剂对皮肤和粘膜的刺激,而且多酚是在紫外线光区有强吸收的天然产物,对人体无害,不产生毒性。因此,植物多酚可以作为防晒、祛斑化妆品的良好原料。

1.2 植物多酚的抗衰老作用

皮肤老化是一个复杂的过程,它包括内在的过程如衰老,和外部因素如长期暴露于紫外线辐射诱导的外源性损伤。光老化主要是由于氧化应激导致在皮肤组织中产生过量的活性氧(ROS),从而降解真皮胶原蛋白和弹性纤维。虽然一些环境因素和遗传因素会导致色素沉着、皮肤起皱和皮肤干燥等问题,但最重要的因素是由于过度的紫外线照射造成的损伤,特别对于异常色素沉着和皱纹而言,暴露于紫外线下照射是最关键的因素。紫外线照射会引发纤维胶原和弹性纤维的降解,通过深层皱纹的形成和组织弹性的丧失来促进皮肤老化,而且,过多的紫外线照射也会导致细胞膜脂质过氧化,进而生成ROS,从而刺激黑色素细胞产生过多的黑色素。

在细胞中,ROS是在将分子氧还原成水的能量产生过程中形成的,主要包括超氧自由基、过氧化氢和羟基自由基,ROS的形成会导致酪氨酸和 L -DOPA氧化为黑色素,导致色素沉着。ROS含量过多会导致蛋白质、脂质和DNA受损,甚至导致皮肤病、皮肤癌的发展 [13] 。但是,植物多酚作为强效的自由基清除剂可以减轻组织氧化受损,通过抑制基质金属蛋白酶的诱导来防止紫外线引起的皮肤损伤 [14] 。而且植物多酚具有高效的紫外吸收能力,在体内外试验中都已被证实有一定的抗衰老作用。

Giampieri等 [5] 研究表明,在恒温24 h条件下,将富含花青素的草莓提取物作用于暴露在UVA下的人类真皮纤维细胞,会促进光保护活动,减少细胞受到的损害,并减弱DNA受损。这说明草莓提取物能抵抗光的辐射,具有抗衰老的作用。狄科等 [15] 通过对花椒中多酚类物质纯化物的清除自由基能力和还原力的考察,可以看出花椒多酚具有很好的清除自由基能力和还原力,并且随着浓度的升高而增强,高于对照品BHT,略低于抗坏血酸。吴娅莉等 [16] 也通过研究表明,以酰胺类和黄酮类为主的顶坛花椒果皮的提取物具有很高的抗氧化性。因此,可尝试将花椒多酚添加到化妆品中,制备具有抗衰老功效的产品。

张英等 [17] 研究了竹叶黄酮对小鼠皮肤中羟脯氨酸含量的影响,结果表示低剂量作用于胶原蛋白,能加速皮肤细胞增殖,并且显著抑制黑色素和MDA的生成。竹叶黄酮可以提高SOD的活性,并具有抗氧化、抑制脂质过氧化产物、清除脂褐素和保护胶原蛋白等活性,因此可作为抗衰老型护肤因子 [17]

1.3 植物多酚的收敛作用

植物多酚与蛋白质以疏水键和氢键方式进行复合,能产生收敛效果,使皮肤更加细腻紧致 [12,18] 。这一性质使含多酚的化妆品有利于收缩毛孔,改善皮肤粗糙的状态,使皮肤更加紧致,有助于减少皱纹的产生,还能减少油腻性皮肤皮脂的过度分泌 [18,19]

植物多酚除用于制作收敛水等护肤品外,还可以通过添加0.2%的单宁酸来制备洗发水 [11] ,有良好的去污作用,尤其适用于油脂分泌旺盛的油性发质。单宁酸作用于皮肤后会使汗腺收缩,减少汗液分泌,因此植物多酚也可用来制作抑汗剂 [11,18]

1.4 植物多酚的保湿作用

角质层缺水会导致皮肤干燥,也会容易造成皮肤粗糙和生成皱纹,受气候和个人肤质影响,大多数人都会出现皮肤缺水现象,因此越来越多维持或增加角质层水含量、具有保湿作用的化妆品被开发。植物多酚是一种具有保湿作用的天然产物,其分子结构中含有大量亲水性的酚羟基,作用于皮肤时能与水发生结合,减少水分散失,从而达到保湿效果 [11] 。植物多酚还可以通过抑制酶的活性,减少透明质酸的分解,达到深层的保湿效果 [11,18] 。所以植物多酚可以作为天然保湿剂添加到化妆水、乳液、精华液等产品中,增强保湿效果,利于产品的吸收,减弱因皮肤干燥导致的皮肤问题。

2 含植物多酚的功能型化妆品的制备及功效评价

随着科学技术的发展、生活水平的提高以及医学研究的深入,越来越多的消费者对市面上化妆品中使用的化学合成物质持更加谨慎的态度 [20] ,更多人开始追求绿色、天然、安全性高的化妆品。用植物提取物作为活性成分配制化妆品的研究也越来越多,在功能型化妆品中的运用也更加广泛。

2.1 含单种植物多酚的化妆品制备及功效评价

刘燕等 [20] 运用富含黄酮的银杏提取物的抗衰老作用,研制了银杏洁面膏和银杏护肤霜两种银杏抗衰老化妆品,并进行了安全性评价。在避光、干燥的条件下贮藏银杏叶提取物,加入透明质酸,以及甘油、表面活性剂、丙二醇等,在洁面膏中添加了角鲨烷和硬脂酸,并按国标规定的方法进行急性经口毒性实验、皮肤刺激试验和眼刺激试验。结果表明其研制的2款产品不具有毒性,皮肤及黏膜也无刺激反应,因此含银杏提取物的化妆品对正常人皮肤无刺激性和致敏性,产品安全。通过对受试者进行试用观察,发现2款银杏化妆品可以明显地延缓皮肤衰老,且皮肤变得更加紧致、有弹性,随着使用时间的增长还具有一定的美白作用。

侯丽丽 [21] 制备了含槐花黄酮的雪花膏,检测其光透过率并与市面上防晒产品的紫外线吸收能力作对比。添加黄酮的产品光透过率降低,且在UVA段的吸收明显高于其他防晒产品。朱洁 [22] 对花椒提取物进行刺激性试验(角膜刺激法)、白兔皮肤刺激试验和过敏试验,并将其和市面上在售的防腐剂分别加入化妆品中,按照国标的检测方法对微生物含量进行检验,对比两者的防腐效果。结果表明,花椒提取物在低浓度时对白兔眼角膜和家兔皮肤均无刺激性,豚鼠也无过敏现象,因此,此浓度下的花椒提取物应用于化妆品中是安全的。而且证明花椒提取物具有良好的抑菌防腐效果,与市售防腐剂相比无明显差异。

竹叶中黄酮含量较高,竹叶黄酮作为天然活性因子,将其添加至美白、抗皱等功能型护肤品中,具有良好的市场前景。王清霖等 [23] 采用3种不同的方法提取竹叶中的黄酮,并制备了含有竹叶黄酮的无纺布面膜和凝胶面膜,经使用比较发现,无纺布面膜使用后美白、抗衰老、滋润效果比凝胶面膜好。

朱亚新等 [24] 利用核桃多酚提取物冻干粉试制了核桃多酚淡斑乳液,并通过测试发现其对酪氨酸酶的抑制率达92.86%,对DPPH自由基的清除率达88.46%,因此核桃多酚提取物可以通过抑制酪氨酸酶活性来减少黑色素的合成,实现祛斑效果。高彤彤等 [25] 选取了70位皮肤衰老患者,每日洁面后涂抹含茶多酚的护肤霜并按摩,两月后对面部衰老症状评分,这一实验表明,相较于未使用该乳膏的患者,使用该乳膏后皮肤衰老情况发生显著改善。

2.2 含植物多酚复配物的化妆品制备及功效评价

目前,将中草药提取物应用在化妆品的研制中成为一大亮点。以中草药提取物为原料制备药妆品可以将护肤品与中草药的特性相结合,中草药既具有纯天然特性,又具备一定的护肤功效,可以解决不同的肌肤问题,有效改善皮肤状态 [7] 。张凯等 [26] 将谷精草总黄酮提取物和银耳、透骨草提取物进行复配优化,并检测其护肤效果。研究表明,复配后具有明显的保湿、抑菌和抗氧化作用。其中,保湿效果接近1%的透明质酸钠,有显著抑菌圈,自由基清除率超过80%,为其在化妆品中的应用提供有力依据。

欧阳玉祝等 [27] 将路边青和过路黄多酚进行复配,使用多酚复配物和BHT分别制备膏霜化妆品,对比两者对过氧化值和羟基自由基清除率的影响。无论在紫外光下照射还是升高温度条件下,多酚复配物能更有效地清除自由基,并且能螯合金属离子,降低对过氧化物的催化。羟基自由基的清除率也远高于BHT。可见路边青和过路黄的多酚复配物的抗氧化效果优于BHT。

3 植物多酚在化妆品应用中面临的问题及改善方法

虽然越来越多的植物多酚被应用到化妆品中,但在多酚的溶解及皮肤渗透方面仍需要进一步研究。为了发挥生物活性,局部应用的物质必须能够从配方中释放出来,到达皮肤,最终克服角质层屏障,渗透到表皮,活性物质进一步透皮释放主要取决于分子性质,如分子量和亲脂性等 [6] 。由于溶解性差,一些多酚提取物会在水中迅速析出,但像聚氧乙烯、脱水山梨糖醇、单月桂酸酯等表面活性剂可以促进其溶解。研究表明,非离子表面活性剂胶束会根据极性溶解来影响酚类物质的抗氧化性。另一项研究表明,将茶多酚加入到乳液中,可以影响其流变性能以及稳定性,由于稀释作用和多酚与乳化剂的相互作用,导致黏度降低,多酚化合物也显示轻微的表面活性。一些报告称,在多酚中掺入固体载体,可以提高水相多酚溶解度以及外用制剂的稳定性 [6]

国外研究表明,乳液低油含量往往有利于酚类物质的释放以及有较高的透皮速率。高黏度会阻碍酚类物质在乳液的扩散,而低油乳剂和高含水量的配方会有更高的皮肤渗透性。可以利用纳米载体或纳米乳液改善多酚对皮肤的渗透作用。通过比较几种不同成分的载体发现,基于大豆磷脂酰胆碱的含乙醇囊泡可以最有效的提高白藜芦醇的皮肤渗透作用,然而,含乙醇的空白囊泡则表现出细胞毒性,并导致ROS生成增加 [6]

4 总结与展望

植物多酚作为天然抗氧化活性因子具有高安全性、高抗氧化活性和高提取率等特点,并且能够通过取代酪氨酸酶的作用底物来阻断黑色素形成,通过抑制酪氨酸酶和过氧化酶的表达来抑制黑色素生成。此外,植物多酚对紫外线有较强的吸收能力,尤其对UVA所导致的光损伤具有防护功能,所以将植物多酚应用于美白、祛斑、抗衰老、收敛等作用的化妆品中具有重要研究意义及发展前景,成为市场发展的必然趋势。目前国内对植物多酚的抗氧化性研究已经比较完善,但对于含植物多酚的化妆品的制备工艺研究较浅,在多酚的溶解以及皮肤渗透方面研究还不够深入、完善。所以,今后可以进一步优化含多酚的化妆品的生产工艺,使植物多酚更好的应用于产品中。笔者课题组正在研制添加花椒多酚的功能型化妆品,将植物多酚良好的抗氧化和防晒作用应用于化妆品中。

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Application of plant polyphenols in cosmetics

MA Xue-ying, ZHU Yi
(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

Abstract: Plant polyphenols have high free radical scavenging ability and antioxidant effect, which can resist the aging of skin caused by ultraviolet radiation, as well as the abnormal pigmentation.The mechanism of plant polyphenols in cosmetics, the preparation and efficacy detection of cosmetics containing plant polyphenols, and the problems and methods in the application process were described.It is pointed out that plant polyphenols have high safety and high extraction rate, and their application in cosmetics with anti-aging,whitening and sunscreen functions has a good prospect.

Key words: cosmetics; plant polyphenol; antioxidation; ultraviolet

作者简介: 马雪颖(1996-),女,山东人,硕士研究生。

基金项目: 企事业单位委托科技项目(29017707)

DOI: 10.13222/j.cnki.dc.2018.09.010

文章编号: 1006-7264(2018)09-0040-04

文献标识码: A

中图分类号: TQ658

(本文编辑 张 静)