2021-11-30植物黄酮类化合物在化妆品功效应用中的研究进展
植物黄酮类化合物在化妆品功效应用中的研究进展
刘婷1刘芳1陈亮1余娟2龚盛昭1,3
1. 广州环亚化妆品科技有限公司2. 广东环亚美容化妆品博物馆3. 广东轻工职业技术学院精细化工研发中心
黄酮类化合物广泛存在于植物，以及植物真菌次级代谢物中，其结构复杂、种类繁多。在自然环境中大部分黄酮类化合物与糖结合形成苷类物质，少部分以苷元形式存在，黄酮类化合物主要以C6-C3-C6为基本架构，通常母核结构上连着有助色基团，例如甲氧基、羟基、异戊烯氧基等，故通常黄酮类化合物显黄色[1,2]。根据结构的不同，主要将黄酮类化合物分为二氢黄酮类化合物、黄酮类化合物、花色苷元类化合物、二氢黄酮醇类化合物、黄烷醇类化合物、查尔酮类化合物。据已报道的文献，已有5000多种黄酮类化合物被提取分离，且提取方法和提取工艺越来越多样化，目前已被发现黄酮类化合物具有很好美白、抗氧化、抑菌、抗衰老、抗敏感、抗炎等功效[3]。随着国民经济水平的提高，人们对皮肤护理的意识越来越强。促就了化妆品的高速发展，化妆品是以涂抹等方法使皮肤达到护理、清洁、美容等功效的产品。目前由于环境的污染以及人们的高节奏生活方式，导致肌肤处于不健康状态，例如皮肤敏感，长痘，暗黄等。因此对于开发低毒、无毒且有效的化妆品原料的研究必将成为热点，本文综述了近年来报道的植物黄酮类化合物的在功效化妆品的应用研究及前景。
2.1 美白作用
人体的肤色及毛发颜色主要由黑色素的分布及黑色素数量决定，而目前研究结果表明，黑色素在人体表皮中起到保护紫外线辐射损伤，但是黑色素合成异常会导致皮肤出现雀斑、黄褐斑、黑色素瘤等多种皮肤疾病[4]。研究表明黑色素合成所需的酪氨酸酶以及多巴素异构酶受MITF基因调控，通过cAMP信号通路的研究显示a-黑素细胞刺激素(a-MSH)通过上调MITF基因表达刺激黑素细胞色素生成。而a-MSH刺激素的生成由多种刺激引发，例如紫外线照射、炎症细胞因子和激素含量等[5,6]。目前广泛用于体外筛选美白剂的方法主要体外酪氨酸酶合成抑制试验和a-MSH刺激B16-F10小鼠黑色素瘤细胞黑色素合成抑制实验。曲酸和对二苯酚作为常见的酪氨酸抑制剂用于化妆品美白功效作用虽然美白效果显著但存在副作用，而植物黄酮提取物有多种显著的生物活性而被深入研究。黄酮类化合物主要通过氢键作用和酪氨酸酶结合，改变酶构象结构，从而达到抑制酶催化作用。研究表明，在黄酮化合物中的B环上的甲氧基化和羟基化、糖基化可能会减弱对酪氨酸酶的抑制能力，而黄酮类化合物中的C2=C3则可能会增强酪氨酸酶抑制作用[7]。
樊美慧[8]从植物提取物中的三个黄酮类化合物杨梅素、二氢杨梅素和槲皮素对酪氨酸酶抑制作用显著，其半数抑制浓度IC50分别为(8.450.25)10-5、(3.660.14)10-5和(3.080.74)10-5mol·L-1。杨梅树和二氢杨梅素均表现出混合型抑制类型，槲皮素则是竞争型酪氨酸酶抑制。这三种黄酮通过荧光光谱结果和分子模拟结果显示，都能通过嵌入酪氨酸酶的疏水性活性空腔，疏水作用和氢键作用驱动黄酮与酪氨酸酶结合诱导酶的构象发生改变，从而影响酪氨酸底物进入酶活性中心，从而抑制酪氨酸酶催化活性。María D.Santi等人[9]在黄连根中提取出的两个新的黄酮化合物1(pazentin A)和2(pazentin B)和两个已知的prenylpinocembrin类黄酮化合物3和4，在B16小鼠黑色素瘤细胞黑色素生成测试中显示该四个黄酮化合物的黑色素合成抑制浓度IC50分别为1(0.75±0.2 mM)>4(1.0±0.4 mM)>2(5.0±1.0 mM)=3(5.0±1.8 mM)而曲酸抑制率IC50(2000.0±5.0 mM)，其黑色素合成抑制效果为曲酸的4000倍。刘田静在昆仑雪菊中采用乙醇提取工艺提取出的黄酮具有显著的酪氨酸酶抑制作用，且将其开发出的昆仑雪菊花瓣面膜美白效果显著[10]，昆仑雪菊的黄酮成分主要有奥卡宁，异奥卡宁，黄诺马苷，马里苷等。王英豪等人发现马齿苋黄酮提取物可代替酶作为酪氨酸酶的底物替代剂，进行抑制黑色素的生成[11]。刘晓欣从三白草提取物中提取出的黄酮类化合物具有抑制黑色素瘤细胞增殖能力和抑制细胞内酪氨酸酶活性能力，将其提取物添加至护肤品膏霜中，经人体试验具有良好的美白效果[12]。此外，在植物乳杆菌发酵的大不列颠菊花瓣黄酮提取物、獐牙菜黄酮提取物对酪氨酸酶抑制作用显著[13,14]。
2.2 抗氧化作用
抗氧化是指抗氧化自由基的简称，作用机理可以是直接或间接与自由基直接作用，消耗自由基或中间产物，也可以提高抗氧化酶活性和减少脂质代谢产物达到抗氧化效果。自由基是在细胞融合、裂解和氧化还原反应中产生的一种自由离子，在人体正常代谢中普遍存在，并维持在一个相对稳定平衡的状态，但人体代谢紊乱或环境影响如紫外线照射、温度、微生物、病毒等各种刺激因子的作用下大量产生，此时，在体内会产生氧化应激，从而造成氧化损伤[15,16]。研究表明，人体疾病，癌症以及皮肤衰老、敏感等与氧化应激都有强相关性。目前，化妆品抗氧化评价方法也主要归纳为清除自由基能力、增强抗氧化酶活性和降低活性氧ROS水平。体外抗氧化方法主要为自由基清除能力试验，包括清除氧自由基(ORAC法)、清除DPPH自由基(DPPH法)、总抗氧化能力测试(ABTS法)等，细胞法主要是通过紫外、臭氧等诱导细胞产生ROS模型，通过检测细胞形态，存活率，以及检测ROS、抗氧化酶活性等癌评估抗氧化效果[17,18]。同时也可通过动物造模后检测相关指标评估。研究表明，总多酚物质因含有若干酚羟基存在而具有良好的抗氧化活性[19]。
付沁璇[20]在榛子壳提取出的棕色素以抗坏血酸(Vc)为阳性对照进行清除·OH和清除ABTS自由基以及Fe3+还原能力(FRAP)测试，结果显示榛子壳棕色素的还原能力与自由基清除率呈浓度依赖关系。通过傅里叶红外光谱和显色反应结果分析棕色素为黄酮类物质，其酚羟基的存在是具有抗氧化能力的主要原因，其次C=O、=C-H、C=C等基团也起到辅助作用。李学玲[21]等人在大果栘依提取条件为乙醇浓度60%、提取温度50℃、液料比25∶1mL/g、提取时间为40 min，其黄酮的提取率达4.13%，将大果栘依中提取出的黄酮类化合物对DPPH自由基、羟基自由基清除实验，清除率结果显著。符群等人[22]研究发现通过负压超声法和响应面分析实验设计从刺玫果中提取出黄酮类化合物，提取率达(3.342±0.027)mg/g，相比常压超声法提取率提高了15.2%，将提取物通过对OH·、DPPH·和O2-·清除能力测试，结果显示提取出刺玫瑰黄酮类提取物对其三者的自由基清除能力高于等浓度作用下的维生素C，其清除率IC50值分别为0.021 mg/mL、0.182µg/mL、0.013mg/mL。包骐林等人[23]将桂花黄酮提取物采用在小鼠颈背部皮下注射D-半乳糖建立抗氧化模型，以及体外清除DPPH·、ABTS+的能力测试评估其抗氧化活性，结果显示桂花黄酮提取能有效提高小鼠体内超氧化物岐化酶(superoxide dismutase,SOD)、肝脏及肾脏中的谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GSH-Px)、谷胱甘(glutathione,GSH)和降低血清、肝及肾组织匀浆中丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量，同时清除自由基DPPH·、ABTS+·能力显著。
此外，金针菇、菊花、昆仑雪菊、蓝莓、罗布麻、牡丹花、枇杷叶、三白草、藜麦糠、鸭儿芹、鱼腥草、银杏叶黄酮提取物被发现具有良好的抗氧化活性，其中鸭儿芹的抗氧化活性接近维C的抗氧化活性[24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34]。
2.3 抗炎作用
炎症反应是机体对外界刺激产生的一种生理性反应，当皮肤出现过敏和痤疮等引起的炎症反应已经超出了免疫应答范围，此时的炎症反应会对组织造成伤害，在皮肤上会表现出红，肿，痛，甚至流脓的状态[35]。而巨噬细胞作为机体重要的免疫细胞之一，具有炎症调节以及吞噬、抗原呈递、免疫防御等功能。巨噬细胞的两种极化模型M1型和M2型分别起到分泌大量促炎因子，发挥促炎作用和分泌抗炎因子，发挥抗炎作用[36]。目前，将LPS诱导的巨噬细胞RAW264.7作为常见的炎症模型，通过受试物的干预，巨噬细胞分泌促炎子TNF-a、IL-1P、IL-6等含量测试来评估抗炎功效[37]。随着化妆品行业的快速发展，在祛痘舒缓等功效的化妆品中常常会加入具有抗炎功效成分以达到更好的祛痘舒缓护肤效果。植物提取物作为安全无毒有效的原料特点，近年来被广泛研究与关注。
陆俊[31]借助大孔树脂吸附法，70%乙醇洗脱后浓缩得鸭儿芹黄酮提取物有芹菜素、木犀草素和香叶素。通过LPS诱导巨噬细胞RAW264.7活化炎症模型及荧光素酶报告基因检测，结果显示鸭儿芹黄酮提取物有效的抑制LPS诱导RAW264.7细胞NF-kB的转录活化，通过Western blot、RT-qPCR实验结果显示鸭儿芹黄酮提取物通过下调IL-lp、IL-6、TNF-amRNA产生及其蛋白质的表达而产生抗炎功效。G¨ulnur Toker[38]等人研究发现椴树叶黄酮苷提取物kaempferol-3,7-O--dirhamnoside(1)and quercetin-3,7-O--dirhamnoside(2)在50 mg/kg剂量下苯醌诱导的小鼠足后肿胀抗炎实验模型显示出显著的抗炎活性。
2.4 抗过敏作用
目前医学普遍解释，由于敏感皮肤并无客观皮损和疾病依据，因此认为皮肤敏感并不是皮肤疾病，而是由于外界环境等因素诱发的皮肤干燥、紧绷、发红甚至轻微瘙痒刺痛感，其成因是皮肤自身结构和感受神经的既定状态，影响皮肤敏感的主要成因包括：(1)皮肤自身屏障功能，例如皮肤屏障功能差及角质层薄的人群更容易发生皮肤敏感。(2)神经因素，近年来研究显示，皮肤敏感与中枢神经功能、外周神经功能异常及皮肤神经反应增强相关。(3)炎症反应，由于敏感皮肤自身屏障功能差，更容易受到外界刺激和过敏导致的皮肤炎症[39,40]。目前，化妆品常用的植物提取物抗过敏成分有茶多酚、蓝香烟油、反式-4-叔丁基环己醇、牡丹酚苷、槲皮素等。其抗过敏功效评价方法为屏障功能修护、抑制炎症及神经镇静等相关实验[41]。
研究表明，越来越多的植物黄酮类提取物被发现具有较高的抗过敏活性。例如，王博[24]在人参中被提取出的芦丁、槲皮素、九里香黄酮JA和JB、人参黄酮苷SA和SB。该6个黄酮单体化合物在0～100μmol/L浓度下对细胞RBL-2H3无毒性，且能有效抑制活化细胞释放的β-HEX。人参黄酮SA和SB在25μmol/L浓度作用下，β-HEX抑制率达68.83%和65.40%，且通过单因素实验法，在提取甲醇回流三次提取、再经过AB-8大孔吸附树脂高速逆流色谱得到的人参黄酮SA和SB纯度达到98.2%和96.7%。
2.5 抑菌作用
化妆品中的微生物污染可导致化妆品有效成分分解，微生物的代谢产物会导致人体皮肤过敏、感染等安全性问题，因此化妆品添加有防腐剂的成分，有效防治化妆品微生物污染，但是过量的防腐剂的使用导致皮肤出现安全隐患[42]。因此，无添加防腐剂的化妆品越来越受到广泛消费者喜欢。通过添加天然有效的具有抑菌效果的植物提取物即达到了防腐功效，人体长期使用也更加安全[43,44]。根据化妆品安全技术规范(2015版)，常见的微生物检测有：金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、白色念球菌、黑曲霉。
邱亚铁等人[45]在红豆树茎枝中分离纯化出16个黄酮类化合物，其中化合物5,7-二羟基-4'-甲氧基异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷、异樱黄素-7-O-β-D-葡萄糖苷、对禾谷镰刀菌、西瓜尖镰孢菌、茄病镰刀菌的菌丝生长显示出中等强度抑制作用。刘田静[34]研究发现昆仑雪菊中通过醇提得到的黄酮化合物具有光谱抑菌活性，对三种细菌最低有效浓度为1.563%，对种两种真菌的最低有效浓度为6.250%。
其抑菌效果大小为铜绿假单胞菌>大肠杆菌、金黄色葡萄球菌>黑曲霉>白色念珠菌。将其提取物复配于面膜中，可减少防腐剂的使用。刘晓欣[12]对三白草乙酸乙酯提取成分进行大肠杆菌以及金黄色葡萄球菌抑制实验，结果显示出良好的抑菌效果，抑菌圈分别为9.25 mm和11.04 mm，稍弱于常用防腐剂Germall plus的抑菌效果，抑菌圈分别为13.58 mm和15.92 mm，通过薄层层析和显色反应进行定性分析其有效成分为黄酮物质，HPLC、UV和MS进一步分析其成分为槲皮素和芦丁。陈俊[31]研究发现鸭儿芹提取物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌的最低抑菌浓度MIC均小于12.5 mg/mL，对乙型溶血型链球菌最小抑菌浓度为50 mg/mL。通过UPLC-MS/MS分析其活性成分为黄酮类化合物，主要为木犀草素、芹菜素和对香豆酸类，且抑菌效果成浓度依赖关系。
黄酮类化合物作为多酚类化合物的分支之一，是一类多用途的天然化合物，具有显著的生物活性。近年来，随着化妆品的高速发展，从最开始的保湿、清洁等基础功效下，人们对化妆品的需求不再仅限于此，对于更多功效性的化妆品，例如美白、舒缓、祛痘、抗过敏、抗衰老等需求日益增多。因此对于有效且安全的功效性原料的需求也越来越多，而植物提取物作为天然的化妆品原料显示出低毒、且具有良好的生物活性，因此对其运用于护肤产品中将成为流行趋势[46,47]。本文综述了近年来研究者对植物黄酮提取物的生物活性以及在化妆品中的应用研究。结果显示，植物黄酮提取物具有良好的抗氧化、美白、抗炎、抑菌、抗过敏等功效，在功效性化妆品的应用中具有巨大潜能。
版权声明：文章来源自广东化工 2020,47(09),105-107
