與護膚功能相關的海洋多糖研究進展

劉 新，王令充，吳 皓

(南京中醫藥大學藥學院，江蘇南京210029)

多糖是重要的生物活性大分子，許多多糖在皮膚新陳代謝過程中具有突出的調節作用，如延緩衰老、抗紫外輻射、抗菌、抗病毒等功能。另外，大量親水性羥基的存在使得許多多糖表現出一些優良的理化性質，如強吸水性、乳化性、高黏度和良好的成膜性。多糖的生物學活性和理化性質為其在護膚品中的應用提供了依據，且高分子多糖無毒副作用，與常用護膚品成分配伍性好，所以將多糖作為功效性護膚品添加劑在護膚品中的應用，是其發展的一個重要方向［1］，已有將各種多糖應用于護膚品的研究報道，例如:透明質酸、甲殼素及其衍生物、螺旋藻多糖等作為天然活性原料已用于護膚品行業［2－4］，為功效性護膚品的開發注入新的活力。

1 海洋多糖分類及其結構研究

海洋生物種類繁多，多數海洋生物能夠產生一些粘性物質或多糖類聚合物。海洋環境具有的高壓、高鹽、低溫、缺氧的特殊性，使得海洋生物產生的多糖結構新穎并具有良好生物活性［5］。海洋多糖按來源不同，可以分為海洋動物多糖、海洋植物多糖以及海洋微生物多糖。

1.1 海洋植物多糖

海藻是海洋植物中數量和品種最多的一類，其中，海藻多糖［6］在海藻中含量豐富，是海洋多糖藥物開發的重要資源，海藻主要包括紅藻、褐藻和綠藻等。紅藻多糖主要包括瓊膠和卡拉膠多糖;褐藻多糖是褐藻細胞產生的粘性雜多糖，其主要單糖成分為巖藻糖、半乳糖、半乳糖醛酸、葡萄糖、甘露糖和少量的木糖;在綠藻中的石莼、孔石莼及滸苔中主要含有水溶性硫酸雜多糖［7］。

1.2 海洋動物多糖

目前國內外已從多種海洋動物中分離到活性多糖成分，如:甲殼類動物的甲殼素［8］，軟骨魚骨中的硫酸軟骨素，多孔動物海綿、海星中的硫酸多糖［9］，軟體動物扇貝、文蛤、鮑魚、海兔等中的糖蛋白或糖胺聚糖等。薛峰等采用兩種方法從苔海綿中提取的粗多糖，硫酸根含量較高。目前發現存在于海參體壁的多糖主要有兩類:一類是海參糖胺聚糖或黏多糖;另一類是海參巖藻多糖，是直鏈勻聚多糖。有研究發現，佘志剛等［10］從鮑魚中分離得到兩種硫酸酯多糖，氣質聯用分析發現兩者均含有半乳糖、葡萄糖和少量木糖、巖藻糖及葡萄糖醛酸。

1.3 海洋微生物多糖

海洋微生物胞外多糖是其在生長代謝過程中分泌到細胞壁外的多糖或多糖復合物，以適應其生存環境，維持生命活動。海洋微生物多糖大多是由多種單糖按照一定比例組成的雜多糖，其中葡萄糖、半乳糖和甘露糖最為常見，另外還含有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基糖和丙酮酸等［11］。

2 海洋多糖的提取分離研究

海洋多糖的生理功能與其純度有著重要的關系，所以提取分離純化是其研究的基礎。海洋生物多糖的提取目前常用水提醇沉法、蛋白酶水解法、稀堿或稀酸提取、超聲水提醇沉法和幾種方法的結合使用。海洋生物體內不僅多糖含量豐富，蛋白質含量同樣巨大，而且多糖大多與蛋白質結合，因此在提取出粗多糖之后要去除蛋白才能得到較純的多糖組分。目前廣泛應用的去蛋白方法主要有Sevage法、等電點法、三氯乙酸法、酶法或者以上多種方法聯用。根據多糖性質的不同，常用的分離純化方法主要有柱色譜法、季銨鹽沉淀法、分步沉淀法、膜分離法、毛細管電泳、制備性區域電泳和親和層析法等。周裔彬等［12］將海帶干粉按1∶20加入0.1moL/L鹽酸在75℃水浴中反應4h，采用分級醇沉的方式得到不同品質的海帶多糖，粗糖獲得率達35.10%，純化后的多糖含量達96.60%。金燕等［13］通過水提醇沉法從四角蛤蜊軟體中得粗提物，粗提物過732陽離子樹脂柱后得四角蛤蜊多糖提取物，總糖含量達99%以上，蛋白含量小于1%。張坤等［14］通過離子交換法、三氯乙酸法、絮凝法及鹽析法分別對四角蛤蜊粗多糖進行脫蛋白，比較各種方法的脫蛋白效果。結果:離子交換法、三氯乙酸法、鹽析法脫蛋白效果都較理想，所得除蛋白多糖總糖含量分別為85%、90.96%、83%，而絮凝法不適合對四角蛤蜊粗多糖中蛋白質的去除。

3 海洋多糖與護膚作用相關的物理化學性質

3.1 吸濕與保濕作用

水分對維系皮膚健康必不可少，保水保濕一直是護膚品最重要的研究課題之一。多糖分子結構中存在大量羥基或羧基等極性基團，可與水分子形成氫鍵，并可以相互交聯成網狀結構，表現出良好的吸水和保濕性能［15］;此外，在細胞外基質中，多糖與皮膚中的其他多糖組分或纖維狀蛋白質共同組成含大量水分的胞外膠狀基質，向皮膚提供水分［16］;而且由于多糖一般都具有一定的粘度和良好的成膜性，可在皮膚表面形成均勻的薄膜，以減少皮膚表面的水分蒸發，使得水分從基底組織擴散到角質層，誘導角質層水化，保存肌膚自身的水分，而完成潤膚效果。因此，多糖的高度吸水性和良好的成膜性完美地結合，能為肌膚提供很好的保濕效果。陳啟明等［17］將從鱘魚軟骨中提取的軟骨素加入到護膚品中制備保濕護膚產品。探討了鱘魚軟骨素的吸濕保濕性以及保濕霜的保濕性。結果表明，在低濕度條件下，鱘魚軟骨素具有很好的保濕作用，其保濕性優于其它對比試樣，所制備的保濕霜具有良好的穩定性和保濕性。

3.2 抗衰老作用

皮膚的衰老是一個復雜的生理過程，與多糖相關的機制主要有自由基學說、氧化應激學說和免疫應激學說［18］。自由基學說認為，過氧化作用是造成人體皮膚老化的根本原因，而過氧化作用主要是由氧自由基造成的［19－21］。在生命活動的氧化代謝過程中不斷產生各種自由基，其中超氧陰離子自由基、羥自由基和脂基自由基是三種具有代表性的自由基［22］。多糖可以捕捉脂質過氧化鏈式反應中產生的活性氧。減少脂質過氧化反應鏈的長度，阻斷或減緩脂質過氧化的進行。對于OH·而言，可快速地攫取多糖碳氫鏈上的氫原子結合成水。而多糖的碳原子上則留下一個成單電子，成為碳自由基，進一步氧化形成過氧自由基，最后分解成對機體無害的產物;對于O2－，多糖可與其發生氧化反應，達到清除的目;對于單線態氧，可將激發能傳遞給多糖，使多糖處于激發態而本身回到基態［23］。也有研究認為［24］，多糖環上的羥基可以與產生自由基所必需的金屬離子絡合，使其不能產生啟動脂質過氧化的羥基自由基，從而抑制活性氧的產生。此外，某些多糖可通過提高抗氧化酶如:SOD、CAT、GSH－Px等的活性，而間接發揮抗氧化的作用［25］。并且多糖是一種免疫調節劑，它可以通過激活巨噬細胞、T細胞、B細胞、補體和網狀內皮系統以及促進多種細胞生成的方式來增強機體免疫力以達到抗衰老的作用。海藻多糖能減少脂質過氧化物含量而增強過氧化氫酶、超氧化物歧化酶的活性，說明其能抑制自由基的產生和加快自由基的清除［26－27］。褐藻提取物有很強的抗氧化性［28－29］，對脂基自由基的清除率高達90%以上，明顯高于茶多酚及人工合成抗氧化劑丁基羥基茴香醚對脂基自由基的清除率。

3.3 美白與抗輻射作用

決定皮膚色調的主要因素是皮膚內的黑色素，黑色素的生成主要與酪氨酸酶、多巴醌互變異構酶及5，6一二羥基吲哚－2－羧酸氧化酶的作用有關;另外，致使膚色變黑的物理因素主要是紫外線的輻射作用［30］。多糖對皮膚美白的作用機理表現在以下兩方面:抑制5，6－二羥基吲哚－2－羧酸氧化酶的氧化反應;另外，多糖的美白作用還與其吸收紫外線的特性有關。康琰琰等［31］研究了兩種海藻多糖昆布多糖和裙帶菜多糖對黑色素細胞的細胞毒性、酪氨酸酶活性和黑色素合成的影響，結果表明，海藻多糖對黑色素細胞活力幾乎無影響，無細胞毒性，對細胞內酪氨酸酶活性及黑色素合成均有濃度依賴性的抑制作用，故作為護膚品美白添加劑有一定的潛力。海藻及海帶多糖具有對有毒重金屬的阻吸收作用和抗輻射作用。

3.4 修復皮膚組織作用

皮膚的彈性、光滑度等外觀在一定程度上是由構成皮膚的細胞的增殖和分化所決定的，而這一過程受到了皮膚內各種細胞因子的綜合調節，例如表皮生長因子能促進皮膚表皮細胞的新陳代謝、堿性成纖維細胞生長因子能促進成纖維細胞和表皮細胞代謝、增殖、生長和分化，促進彈性纖維細胞的發育及增強其功能。G Péterszegi等［32］研究發現，在體外細胞培養液中添加巖藻多糖，能夠促進纖維細胞的增殖分化;C Robert等［33］研究證實，巖藻多糖有助于產生各類細胞生長因子，表明其能通過激活細胞生長因子而起到修復皮膚組織的作用。

3.5 其他作用［34－35］

海洋多糖還具有pH適應范圍廣泛，熱穩定性良好，與乙醇、表面活性劑、護膚品的其他組分配伍良好，對人體安全無毒，同時還具有抑菌作用。

4 海洋多糖在護膚品中的應用

4.1 甲殼素及其衍生物

甲殼素的化學結構為聚(1－4)－2－乙酞氨基－2－脫氧－β－D－葡萄糖，是一種可再生生物資源。甲殼素多糖衍生物是一種高度安全、無刺激性的皮膚調理劑，具有高度保濕性，能在皮膚表而成膜透氣，絡合重金屬，有效清除進入皮膚的毒素，起到清潔皮膚和使皮膚光潔細膩的功效［36］。甲殼素的超細粉末可以加快化妝品的滲透作用，水溶性的殼聚糖鹽溶液可以改善皮膚的保濕功能，從而制備出皮膚的護理劑、防曬霜等［37］。俞繼華等［38］制得的 3，4，6－三甲氧基苯甲酰甲殼素可以吸收紫外線，可在化妝品方面用于防曬護膚。Shimomura Kenj等從甲殼類動物中得到一種具有美容功效的酸性多糖，實驗證明，此酸性多糖可抑制延緩衰老的透明質酸的分解，減少皮膚細紋和干裂，因而可以作為美容食品和化妝品的有效成分，具有良好的市場前景［39］。殼聚糖作為一種資源豐富、性能獨特的天然高分子化合物，具有良好的吸濕、保濕性能，近年來已引起護膚品界的關注。為了進一步提高其吸濕和保濕性，目前已開發出含不同羥基和羧基基團的殼聚糖衍生物產品［40］。汪琴等［41］制備出一系列N－琥珀酰殼聚糖，研究了它的吸濕保濕性，并且測定了其在護膚品配方中的保濕性。結果表明，在護膚品配方中，其保濕性能好于透明質酸。趙峽等［42］為研究海洋糖類物質在護膚品中的保濕作用，分別在不同的相對濕度環境下對幾種海洋糖類物質和透明質酸的吸濕性和保濕性進行了研究，其中以殼聚糖季銨鹽和羧甲基殼聚糖的保濕性能最好。通過對6種聚糖的兩兩復配實驗，篩選出卡拉膠寡糖、羧甲基殼聚糖、透明質酸3種聚糖與其它多糖復配效果較好，并將該復合多糖制備成的保濕乳劑與已知產品進行比較實驗，結果顯示其具有良好的保濕性能，與目前市場上的低分子醇類保濕劑相比能減少保濕劑的用量，增強保濕效果，具有良好的開發前景。

4.2 螺旋藻多糖

螺旋藻多糖(PSP)是一種從螺旋藻中提取出的酸性多糖，由于藻種、培養條件以及分離提取和分析檢測方法的不同，所得的螺旋藻多糖成分報道不一。但是普遍認為PSP是一種由多個相同或不同的單糖基通過糖苷鍵相連而成的高分子酸性雜多糖［43］。通過觀察螺旋藻多糖對D－半乳糖所致衰老小鼠的作用，發現高、低劑量螺旋藻多糖均可降低心、肝、腦的丙二醛含量;使紅細胞以及肝和腦的超氧化物歧化酶活性升高;全血、肝GSH－Px活性與γ－谷氨酰半胱氡酸甘氯酸含量升高，胸腺指數回升［44］。另有研究發現螺旋藻多糖能延長果蠅的平均壽命、提高果蠅在低溫零下5攝氏度環境下的存活率，并能降低果蠅脂褐質含量。灌服250mg/kg螺旋藻多糖能降低老齡小鼠肝、腦脂質過氧化物含量，提高老齡小鼠血漿中超氧化物歧化酶活性［45］，同樣說明螺旋藻多糖具有延緩衰老的作用。螺旋藻多糖能有效提高淋巴細胞的活性，螺旋藻多糖的這種可以改善造血的功能，也是其抗衰老的機制之一。所以，螺旋藻多糖具有較強的抗衰老作用，引起了護膚品行業的極大關注。

5 展望

隨著陸地資源的日益減少，開發海洋，向海洋索取資源變得日益迫切。海洋多糖作為一種重要生命物質，其獨特復雜的結構決定了它具有多種多樣的生物活性。多糖的生物學特性及理化性質，奠定了其在護膚品添加劑中的應用基礎，并且多糖在海洋生物體內廣泛存在，資源豐富，具有廣闊的開發前景。目前，對海洋生物多糖的研究已經進入到受體、分子水平，對闡明多糖的生物效應與立體構象及作用機制有重要意義。隨著研究的不斷深入，海洋多糖的護膚活性及機制研究必將日趨完善，為海洋多糖在護膚品中的應用打下堅實的理論基礎。

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