寧興燕 張茂超 孫占一 張宗培 申培麗

（青島明月海藻集團有限公司 海藻活性物質(zhì)國家重點實驗室，山東青島，266400）

海洋多糖作為生物體內(nèi)重要的生物大分子，具有多種多樣的生物活性，應(yīng)用在護膚品中具有較好的保濕性能[1]。其中巖藻多糖是廣泛存在于褐藻表面的黏滑成分，是一種水溶性雜多糖，主要有兩種類型骨架，分別是以重復(fù)的C-1,3 鍵結(jié)合的α-L-巖藻糖和以C-1,3 鍵、C-1,4 鍵交替結(jié)合的α-L-巖藻糖（如圖1所示）。

巖藻多糖獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予其多種生物活性，包括抗氧化、抗炎、抗凝、抗病毒、促進組織再生和抗癌作用[2-4]，以及螯合重金屬離子、親水等理化特性，使其易于被添加到乳液、膏類制劑中。從褐藻中提取的巖藻多糖因其獨特理化性能和多種健康功效，可作為活性成分用于化妝品或藥妝品開發(fā)。本文綜述了巖藻多糖在化妝品中的應(yīng)用功效研究進展及相關(guān)作用機制，為巖藻多糖在化妝品領(lǐng)域的開發(fā)提供參考。

圖1 褐藻中的兩種巖藻多糖結(jié)構(gòu)[5]

1 巖藻多糖多樣功效

巖藻多糖的多種生物活性已經(jīng)通過體內(nèi)或體外實驗被證實。

1.1 防治炎癥相關(guān)疾病

研究證實，巖藻多糖可以防治某些與炎癥反應(yīng)相關(guān)的疾病。Xu等[5]研究了低分子量巖藻多糖對動脈粥樣硬化小鼠的抗炎作用及其機理。實驗結(jié)果表明，低分子量巖藻多糖可以調(diào)節(jié)炎癥細(xì)胞因子（如IL-6，IL-10，p-JNK和細(xì)胞周期蛋白D1）的產(chǎn)生和表達，降低甘油三酸脂和氧化性低密度脂蛋白的水平，從而改善炎癥反應(yīng)的發(fā)生。Takahashi等[6]針對晚期癌癥患者進行了一項探索性臨床研究，結(jié)果顯示短時間內(nèi)給予巖藻多糖治療后，包括白細(xì)胞介素-1β、腫瘤壞死因子-α、IL-6在內(nèi)的重要促炎細(xì)胞因子水平顯著降低。

1.2 抗凝血活性

巖藻多糖具有高抗凝血活性。就巖藻多糖的抗凝特性而言，應(yīng)考慮其主要結(jié)構(gòu)特征，包括單糖組成、硫酸化程度、分子量以及糖苷鍵的類型。硫酸基個數(shù)比單糖殘基的個數(shù)多—被證明對巖藻多糖的抗凝活性至關(guān)重要[7-8]。 Mansour等[9]研究了海參巖藻多糖的抗凝血活性。通過激活部分凝血酶活性，以及存在抗凝血酶和肝素輔因子的情況下，對體外凝血酶的抑制作用來測量海參巖藻多糖的抗凝血活性。研究顯示，此海參巖藻多糖表現(xiàn)出高的抗凝血作用，它的抗凝血活性基本上由肝素輔因子介導(dǎo)，少部分由抗凝血酶介導(dǎo)，它們的半數(shù)抑制濃度分別為0.16 μg/mL和0.5 μg/mL。

1.3 抗病毒活性

巖藻多糖具有抗病毒活性，Sun等[10]對源自海帶的兩種低分子量巖藻多糖的抗病毒和免疫調(diào)節(jié)活性進行了研究。結(jié)果顯示，兩種巖藻多糖在高劑量下均具有顯著的體外抗病毒活性；在體內(nèi)，低分子量巖藻多糖可以延長病毒感染小鼠的存活時間，并且可以顯著改善病毒感染小鼠的肺指數(shù)。通過分析實驗組和對照組小鼠的胸腺指數(shù)、脾臟指數(shù)、吞噬指數(shù)和半溶血素值，表明低分子量巖藻多糖可以通過提高免疫器官的質(zhì)量、改善免疫細(xì)胞的吞噬作用和增強體液免疫來發(fā)揮抗病毒作用。Sun等[11]研究了提取自Sargassum henslowianum的兩種巖藻多糖SHAP-1、SHAP-2的抗病毒活性。噬斑減少實驗結(jié)果顯示，SHAP-1、SHAP-2對單純胞疹病毒1型的半數(shù)抑制濃度分別是0.89 μg/mL和 0.82 μg/mL，而對單純胞疹病毒2型的半數(shù)抑制濃度均低至0.48 μg/mL。Sun等分析了巖藻多糖的抗病毒機制可能是通過阻止單純胞疹病毒體吸附宿主細(xì)胞來實現(xiàn)的。

1.4 增強免疫力

Lee等[12]研究了富含巖藻多糖的裙帶提取物對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠的免疫修復(fù)活性。研究顯示，富含巖藻多糖的裙帶提取物能夠?qū)h(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠的免疫力恢復(fù)到正常水平。這與細(xì)胞頻率的增加以及自然殺傷細(xì)胞、T細(xì)胞的功能性激活密切相關(guān)。Gora等[13]研究發(fā)現(xiàn)，富含巖藻多糖的海藻提取物是roeoita Labeo幼魚的潛在免疫刺激劑。

1.5 抗癌活性

巖藻多糖可以抑制某些腫瘤細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其凋亡，He等[14]評估了巖藻多糖在人乳腺癌MCF-7細(xì)胞中的抗癌潛力。研究發(fā)現(xiàn)來自巖藻多糖治療的大鼠的條件血清可顯著抑制乳腺癌細(xì)胞增殖，促進細(xì)胞凋亡，同時細(xì)胞遷移和侵襲也顯著減少。所觀察到的條件血清的作用與E-鈣黏蛋白的上調(diào)和基質(zhì)金屬蛋白酶9的下調(diào)有關(guān)。巖藻多糖處理的條件血清可以抑制MCF-7細(xì)胞的增殖并促進其凋亡。細(xì)胞入侵和遷移受到抑制，可能是通過減少上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）過程實現(xiàn)的。Roza等[15]對來自褐藻Padina boryana的巖藻多糖的體外抗癌活性進行了研究，結(jié)果顯示巖藻多糖濃度在400 μg/mL以下均無細(xì)胞毒性，并且濃度在200 μg/mL時抑制癌細(xì)胞集落的形成。Palanisamy等[16]研究了分離自Sargassumpolycystum的巖藻多糖，體外實驗顯示，高巖藻多糖組分表現(xiàn)出自由基清除活性以及誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡活性，證實了其對人乳腺癌和結(jié)腸癌細(xì)胞系的抗氧化和抗癌特性。彭雍博等[17]對提取自日本厚葉海帶的巖藻多糖進行研究，發(fā)現(xiàn)其對肝癌細(xì)胞、肺癌細(xì)胞和結(jié)腸癌細(xì)胞均具有抑制活性，表明日本厚葉海帶巖藻多糖具有發(fā)展成為有效的天然抗腫瘤藥物的潛力。

1.6 促進組織再生

巖藻多糖可以促進組織再生，Kim等[18]首先進行了體外研究，確認(rèn)了巖藻多糖對人間充質(zhì)干細(xì)胞中成骨細(xì)胞分化的作用，進一步的體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)巖藻多糖在顱骨缺損的兔模型中加速了新血管的形成并部分促進了骨的形成。

2 巖藻多糖在化妝品中的應(yīng)用功效

關(guān)于巖藻多糖在化妝品中的應(yīng)用功效研究也已經(jīng)有較全面的報道，本文主要圍繞其以下幾個方面進行綜述。

2.1 吸濕與保濕功效

多糖的多羥基以及空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定大多數(shù)多糖具有一定的黏度和較好的成膜性，可以在皮膚表面形成一層均勻的薄膜，從而具備保濕功效[19]。Liu B Y等[20]對提取的羊棲菜巖藻多糖保濕性能進行研究，發(fā)現(xiàn)在相對濕度為43%和81%的條件下，羊棲菜巖藻多糖粗提取物（crude extract offucoidan fromS.fusiform, CEFSF）的短效吸濕性（8 h）優(yōu)于甘油、丁二醇及海藻酸鈉； 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CEFSF 溶液的保濕性能優(yōu)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的丁二醇或海藻酸鈉溶液，與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的甘油溶液相當(dāng)。皮膚水分含量測定和經(jīng)表皮水分散失速率測定結(jié)果表明: 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的CEFSF 溶液具有良好的保濕效果?？追睎|等[21]以丙三醇、山梨醇為參照物，對裙帶菜孢子中提取的巖藻多糖進行吸濕、保濕性能的初步研究，結(jié)果顯示，巖藻多糖具有良好的保濕性能，可作為化妝品的保濕劑加以開發(fā)。胡佩紅等以甘油和山梨醇為參照物，分別在兩種相對濕度下考察了巖藻多糖粗品和較純品的吸濕、保濕率以及隨時間的變化情況，并且探討了保濕劑的選擇原則。結(jié)果表明, 巖藻多糖具有一定程度的吸濕性和較持久的保濕性，尤其在較干燥環(huán)境下，保濕性優(yōu)于甘油和山梨醇[22]。陶傳云等[23]對海黍子中提取的3種巖藻多糖(SKP1, SKP2和SKP3)的保濕性能進行研究，SKP1和SKP2的吸濕活性分別高出透明質(zhì)酸鈉22.32%和2.38%, 3種巖藻多糖的保濕率分別比甘油大35.88%, 27.96%和22.31%, 且相對分子質(zhì)量越大, 保濕與吸濕活性越大。Cha等[24]研究了用于功能性美容劑的巖藻多糖的性質(zhì)。巖藻多糖是從裙帶菜孢子葉Undaria pinnatifida中提取獲得。為了測試巖藻多糖作為化妝品材料的可能性，對其進行了保水性測定。結(jié)果顯示，巖藻多糖的保水性能高于透明質(zhì)酸，而透明質(zhì)酸優(yōu)于傳統(tǒng)保濕劑，其中，隨著巖藻多糖分子量的降低，巖藻多糖的保水性略有增加。巖藻多糖的MTT毒性實驗顯示即使在100 μg/mL時細(xì)胞存活率也為92.7%，表明巖藻多糖因其低毒性和皮膚刺激而適用于敏感性皮膚。以上研究表明，巖藻多糖具有良好的保濕性能，且其保濕性能優(yōu)于傳統(tǒng)保濕劑。

2.2 抗氧化功效

皮膚的衰老是一個復(fù)雜的過程，自由基學(xué)說認(rèn)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[25-26]，而活性氧自由基是細(xì)胞代謝過程中不斷生成的生理代謝物。

大量的研究表明，巖藻多糖在體外實驗中有顯著的抗氧化活性，它是一種優(yōu)良的天然抗氧化劑，對于防止自由基介導(dǎo)的疾病有巨大的潛力。巖藻多糖對超氧陰離子自由基清除作用最強，其次是對羥自由基，對 1,1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）影響最小。分子量越大的巖藻多糖，其抗氧化活性反而越低，在一定范圍內(nèi)，巖藻糖硫酸根的含量與其清除超氧自由基的能力是成正比關(guān)系的[27]。賁永光等[28]研究海帶中提取的巖藻多糖對羥基、超氧陰離子和DPPH 自由基的清除作用，并比較它們的清除自由基能力。在一定范圍內(nèi)，巖藻多糖對DPPH 自由基、·OH 自由基、O2-自由基的清除率會隨著巖藻多糖的濃度增加而迅速增加，且增加趨勢會逐漸趨于平緩。當(dāng)其濃度增加到6.752 μg/mL，對DPPH自由基的清除率達到最大值59.1%。當(dāng)其濃度增加到7.596 μg/mL 時，對·OH 自由基的清除率達到最大值81.8%。當(dāng)其濃度增加到74.16 μg/mL時，對O2

-自由基的清除率達到最大值80. 8%。這些結(jié)果表明，巖藻多糖對DPPH 自由基、羥自由基、超氧陰離子自由基都有一定的清除能力，且隨著巖藻多糖濃度的增加，清除率有明顯的上升趨勢，達到某一個極限值。其中對超氧陰離子自由基的清除作用明顯弱于DPPH 自由基和羥自由基。Fernando等從斯里蘭卡收獲的尚未開發(fā)的褐藻Chnoospora minima(CMF) 和Sargassum polycystum(SPF)中純化巖藻多糖，并評估它們作為化妝品的屬性。純化的巖藻多糖中均檢測到相對較高的硫酸基含量。通過實驗評價巖藻多糖的抗氧化效果，結(jié)果表明CMF和SPF均顯示對DPPH和烷基的清除活性，這有助于抵消氧化應(yīng)激[29]。Cha等研究了從裙帶菜孢子葉Undaria pinnatifida中提取獲得的巖藻多糖的抗氧化性能。DPPH實驗結(jié)果顯示，巖藻多糖在低濃度下即顯示出與維生素C相似的抗氧化能力[24]。Park等研究了從裙帶菜Undaria pinnatifida提取的低分子量巖藻多糖對皮膚傷口的影響。實驗結(jié)果顯示，低分子量巖藻多糖處理組大鼠脂質(zhì)過氧化反應(yīng)減少并且抗氧化活性增加[30]。Putra等[31]研究了來源于Sargassumsp.的巖藻多糖的濃度對護膚乳液抗氧化活性的影響，實驗結(jié)果表明含巖藻多糖的護膚品的抗氧化活性較弱，而儲存30 d可提高其抗氧化活性。以上研究表明，巖藻多糖可通過自由基清除作用發(fā)揮抗氧化活性，且不同來源的巖藻多糖抗氧化活性強弱有差異。

2.3 抗炎功效

炎癥是一種重要的生物學(xué)反應(yīng)，它是由多種刺激和有害條件引起的，包括紫外線照射、刺激物、感染或細(xì)胞損傷[32-34]。暴露在紫外線下可誘導(dǎo)DNA損傷和活性氧物質(zhì)的產(chǎn)生，其通過炎癥的信號傳導(dǎo)途徑和細(xì)胞外基質(zhì)重塑蛋白、膠原蛋白和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）的調(diào)節(jié)引起皮膚光老化。Kim等[35]以小鼠為模型研究低分子量的巖藻多糖對紫外照射引起的光老化的保護作用，結(jié)果顯示，低分子量巖藻多糖可使皮膚促炎酶活性降低，而抗炎細(xì)胞因子IL-10水平顯著增加。Fernando等從Chnoospora minima(CMF) 和Sargassum polycystum(SPF)中純化巖藻多糖，通過實驗評價巖藻多糖的抗炎效果，結(jié)果表明CMF和SPF均可劑量依賴性地減輕脂多糖刺激的RAW 264.7巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[29]，從而起到抗輻射的作用。巖藻多糖也是趨化因子受體CXCR4的有效抑制劑，可抑制過敏性皮膚炎癥模型中嗜酸性粒細(xì)胞的積聚，具有應(yīng)用于曬后修復(fù)化妝品的潛力[36]。以上研究表明，巖藻多糖可以增加抗炎細(xì)胞因子水平，減輕炎癥反應(yīng)，抑制嗜酸性粒細(xì)胞的積聚，具有較好的抗炎效果。

2.4 美白、抗皺與抗輻射

決定皮膚色調(diào)的主要因素是皮膚內(nèi)的黑色素，黑色素的生成主要與酪氨酸酶、多巴醌互變異構(gòu)酶及5 ，6-二羥基吲哚-2-羧酸氧化酶的作用有關(guān)；另外，致使膚色變黑的物理因素主要是紫外線的輻射作用[37]。巖藻多糖具有皮膚美白效果，并通過增加水合作用來維持皮膚的彈性[36]。

從表皮細(xì)胞和結(jié)締組織的損傷判斷，皺紋是皮膚老化的跡象之一。由成纖維細(xì)胞產(chǎn)生的膠原蛋白和彈性蛋白纖維是纖維結(jié)締組織中的兩種主要成分，其保持人體皮膚的光滑外觀。膠原蛋白和彈性蛋白纖維的降解主要由膠原酶和絲氨酸蛋白酶(MMP)介導(dǎo)，絲氨酸蛋白酶又包括彈性蛋白酶。因此，評估對膠原酶和彈性蛋白酶的抑制活性是評估物質(zhì)抗皺紋潛力的一般方法[29]。

巖藻多糖是著名的膠原酶和彈性蛋白酶的有效抑制劑，并具有通過激活其抑制劑來下調(diào)MMP的能力。Fernando等[38-39]從CMF和SPF中純化巖藻多糖，通過實驗評價巖藻多糖的酶抑制效果，結(jié)果表明CMF巖藻多糖和SPF巖藻多糖都能劑量依賴性地降低膠原酶和彈性蛋白酶的活性，這兩種酶負(fù)責(zé)降解纖維結(jié)締組織，而纖維結(jié)締組織可以保持皮膚的舒適和光滑，因此巖藻多糖表現(xiàn)出作為抗皺藥妝成分的潛力。相比之下，SPF巖藻多糖的彈性蛋白酶抑制活性高于CMF巖藻多糖[29]。另外，CMF巖藻多糖和SPF巖藻多糖可抑制B16F10角質(zhì)形成細(xì)胞中的酪氨酸酶和黑色素合成，表明其有作為增白劑的潛質(zhì)[29]。以上研究表明，巖藻多糖通過發(fā)揮酶抑制作用而表現(xiàn)出較好的美白、抗皺與抗輻射功效。

2.5 修護皮膚組織功效

皮膚的彈性、光滑度等外觀在一定程度上是由構(gòu)成皮膚細(xì)胞的增殖和分化所決定的， 而這一過程受到了皮膚內(nèi)各種細(xì)胞因子的綜合調(diào)節(jié)， 例如表皮生長因子能促進皮膚表皮細(xì)胞的新陳代謝，堿性成纖維細(xì)胞生長因子能促進成纖維細(xì)胞和表皮細(xì)胞代謝、增殖、生長和分化，促進彈性纖維細(xì)胞的發(fā)育及增強其功能[40]。Robert等[41]通過形態(tài)計量學(xué)方法測試了以巖藻糖多糖作為活性成分的制劑對皮膚表面微浮雕的影響，并對治療前和治療4周后的結(jié)果進行比較。其可以在20位年齡在39至71歲之間的女性志愿者身上證明，使用上述制劑治療4周后，20位志愿者中有17位皮膚表面的起伏有了顯著改善，她們的皮膚狀態(tài)趨于年輕化。結(jié)果表明，用富含巖藻糖的多糖制劑進行治療可以減緩人類皮膚的衰老，甚至可以逆轉(zhuǎn)年齡依賴性的皮膚改變。研究證實， 巖藻多糖有助于產(chǎn)生各類細(xì)胞生長因子。Péterszegi[42]等研究發(fā)現(xiàn)，在體外細(xì)胞培養(yǎng)液中添加巖藻多糖，能夠促進纖維細(xì)胞的增殖分化。以上研究表明，巖藻多糖可通過促進纖維細(xì)胞的增殖分化而起到修護皮膚組織，使皮膚呈現(xiàn)年輕態(tài)的作用。

2.6 其他功效

巖藻多糖還具有應(yīng)用到化妝品中的其他優(yōu)勢，純化的巖藻多糖可以很容易摻入乳霜和乳液中，使化妝品具有增加真皮成纖維細(xì)胞和膠原緊密度的作用，另外還通過抑制基質(zhì)酶和抗炎活性起到抗衰老的作用[43]。

3 展望

巖藻多糖因其理化特性和生理活性，廣泛應(yīng)用于功能食品、保健品和醫(yī)藥領(lǐng)域，在化妝品上應(yīng)用還處于基礎(chǔ)研發(fā)探索階段。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，通過生物、醫(yī)藥、化工、材料等技術(shù)的集成進一步驗證巖藻多糖在化妝品上的應(yīng)用功效，明確其結(jié)構(gòu)和功效相關(guān)性、闡明其作用機制，為巖藻多糖在高端領(lǐng)域應(yīng)用提供理論依據(jù)。充分挖掘巖藻多糖在化妝品領(lǐng)域應(yīng)用的巨大潛力，擴大海藻資源在健康產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，造福人類健康。