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酵母β-1,3-D-葡聚糖在化妆品中的应用 发布时间:2015-12-5 17:29:08   访问量: 文章摘要:进入二十一世纪以来,科学家发现多糖在生物体中的作用日显重要,甚至在某些方面超过了蛋白质的作用, 特别是在生物医药领域。在多糖产品中, β葡聚糖又占据着极其重要的地位,它是一种广泛存在于微生物、蕈和高等...

进入二十一世纪以来,科学家发现多糖在生物体中的作用日显重要,甚至在某些方面超过了蛋白质的作用, 特别是在生物医药领域。在多糖产品中, β葡聚糖又占据着极其重要的地位,它是一种广泛存在于微生物、蕈和高等植物中的多糖, 其结构稳定,生物性强。按其来源来划分, 它又可分为酵母β-1,3-D-葡聚糖、燕麦葡聚糖、青稞葡聚塘、灵芝香菇葡聚糖等种类。早在上世纪八十年代末,美国科学家就发现稞大麦中的β葡聚糖具有降血脂、降胆固醇和预防心血管疾病的作用,后来β葡聚糖的调节血糖、提高免疫力、抗肿瘤、抗衰老等方面的作用也陆续被人们发现,逐步引起了全世界的广泛关注。其中无数动物实验结果表明,源自酵母的β-1,3-D-葡聚糖的效果是最强的,所以,酵母β-1,3-D-葡聚糖又被称之为“免疫多糖”,这是唯一一个被业界公认的免疫刺激剂。

近年来, 酵母β-1,3-D-葡聚糖在医药、食品、个人护理品、饲料等领域已经得到了广泛应用,本文主要介绍的是酵母β-1,3-D-葡聚糖在化妆品中的一些应用。 1  酵母β-1,3-D-葡聚糖的结构和基本特性葡聚糖是葡萄糖分子中C21 、C22 、C23 、C24 或者 C26 位通过糖甙键相互连接而成的多糖,它主要存在于酵母的细胞壁中。葡萄糖分子间连接键的变化,尤其是三维结构(3D) 决定了β1 , 3葡聚糖(β1 , 3Glucan) 在物理化学性质、生物功能上的特殊性。β2葡聚糖基本分子式: β(1 ,3)2D2Gl uβ(1 ,3)2D2Gl uβ(1 ,3)2D2Glu2 │ β2(1 ,6)2D2Gl un n 分子量:60 万~120 万化学结构见图1 。我们可以从结构中看出,燕麦葡聚糖是1-3 、1-4 链结的葡萄糖多糖, 而酵母葡聚糖是 1-3 、1-6 链结的葡萄糖多糖。

葡聚糖在性质上主要取决于如下几个方面:1)β葡聚糖的组成(葡聚糖连接键的类型和比例) ;2)β葡聚糖分子的三维结构; 3) 亲水基团在 — 1 3 — 综述与专论香料香精化妆品 2007 年12 月第6 期 FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS December ,2007, NO16 www. ffc2journal . com 图1 ,国内外关于β葡聚糖的研究结果以及结论,全部是来自酵母酵母β-1,3-D-葡聚糖的实验。

燕麦葡聚糖及酵母β-1,3-D-葡聚糖结构比较聚葡萄糖的结构的外侧。燕麦葡聚糖无需化学改性,其水溶性较好; 而酵母β-1,3-D-葡聚糖由于只存在于酵母细胞壁中,同时β(1 ,3)(1 ,6) 键是按一定比例分布着,这种结构极难溶于水, 所以刚开始应用于化妆品中的酵母β葡聚糖是不溶水的固体颗粒, 颗粒直径为0. 2μm ,这种形式的葡聚糖适合于在伤口愈合时使用,山梨醇是不溶的酵母β-1,3-D-葡聚糖的有效悬浮剂。

但为了使酵母β-1,3-D-葡聚糖的超强功能性发挥出来,为使酵母β-1,3-D-葡聚糖可应用于现代功效性化妆品配方中,近年来对酵母β-1,3-D-葡聚糖进行了羧甲基化改性处理(水溶性CMG),改进了产品的水溶性, 然而, 值得注意的是,在改进产品水溶性的同时, 酵母β-1,3-D-葡聚糖的羧甲基化对分子的32D2结构和生物功能也具有影响,使用不同取代度的酵母β-1,3-D-葡聚糖进行的生物学功效评价表明:羧甲基化取代度超过 75 %时,生物学功能开始丧失; 酵母β-1,3-D-葡聚糖分子完全被取代则会导致其生物功效的完全丧失。因此, 选择羧甲基的合适取代度, 对羧甲基酵母β-1,3-D-葡聚糖(水溶性CMG) 的产品生物功效和水溶性都至关重要。

酵母β-1,3-D-葡聚糖的作用机理:肌肤是人体非常重要的防御系统,是隔绝人体与外界的天然屏障,同时还具有新陈代谢和生化免疫的反应系统功能。在表皮层中,肌肤的免疫系统包括细胞浆、控制免疫力的朗格罕氏细胞(Langer2 hans Cell s) 和角质细胞。其中朗格罕氏细胞近年来被证实其与皮肤内的巨噬细胞二者之间有相当特殊的关系,在皮肤免疫上扮演着极其重要的角色。在皮肤角质层下有许多由朗格罕氏细胞组成的免疫网络, 朗格罕氏细胞为树突状细胞, 其触角可抵达角质层细胞,是酵母β-1,3-D-葡聚糖的受体。因为酵母β-1,3-D-葡聚糖是平面螺旋结构,它与细胞膜受体的结合,引起一系列立体化学变化, 从而引起激活巨噬细胞,产生各种细胞因子(如 IL21 、IL26 、GM2CSF) 、表皮生长因子( EGF) 、肿瘤坏死因子( TNF2α) 和血管生成因子(AF) 。在衰老或长有皱纹的皮肤上,表皮细胞生长因子的增加可以提高胶原蛋白和弹性蛋白的生成, 进而使皮肤的外观得以改善, 并使细小的皱纹消失。

图2

羧甲基酵母β-1,3-D-葡聚糖(水溶性CMG)的作用机理 :酵母β-1,3-D-葡聚糖可促进巨噬细胞繁殖,众所周知,巨噬细胞不仅是恶性肿瘤细胞非专一的细胞毒素,同时它还能吸引免疫活性细胞和其它白血细胞,从而促进伤口愈合和产生正常组织。大量的临床研究试验证明: 酵母β-1,3-D-葡聚糖能很好地被巨噬细胞识别可能是由于它特殊的平面螺旋立体化学结构引起的,而源自燕麦的葡聚糖实际效果因其化学结果的差异则很难达到这个效果。酵母β-1,3-D-葡聚糖的所有功效均源于对巨噬细胞的激活作用。尽管巨噬细胞膜受体已被分离出来, 但巨噬细胞的激活机理还不完全清楚。现代生物活性研究表明, 酵母β-1,3-D-葡聚糖的生物活性主要体现以下几个方面: (1) 调节人体的免疫力; (2) 抗肿瘤; (3) 抗辐射; (4) 抗炎症作用; (5) 促进机体修复, 伤口愈合; ( 6) 降血脂、降血糖。

其中还证明了酵母葡聚糖的生物活性远远优于燕麦多糖、香菇多糖、金针菇多糖、云芝多糖等褶皱菌多糖中的葡聚糖活性。在当今日本和法国等国家, 酵母β-1,3-D-葡聚糖凭借其卓越的生物活性功效已在医药、食品、护肤化妆用品等领域得到了广泛应用。

酵母β-1,3-D-葡聚糖在化妆品中的应用 3. 1  抗衰老祛皱作用皮肤的衰老有内在和外在两个因素,内在因素则是身体缺乏维持细胞足够的再生速度而发生的自然衰老过程;而外界因素则包括紫外线所致的光老化、外界的刺激和炎症、环境污染、生活压力等等。而皮肤衰老典型外在症状表现为: (1) 出现深 — 2 3 — 香料香精化妆品 2007 年12 月第6 期 FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS December ,2007, NO16 综述与专论 www. ffc2journal . com 浅不同的皱纹,皮肤松弛下垂; (2) 皮肤黯淡无光, 色斑产生; (3) 皮肤弹性降低,皮肤不饱满, 干燥起皮、脱屑;皮肤出现瘙痒敏感等。市售的抗衰老护肤产品大都添加外源性活性物, 如防晒剂、自由基清除剂、保湿剂等等, 从而来达到部分延缓皮肤衰老的作用; 而我们认为更加积极保护皮肤的方法是:从根本上来改善皮肤细胞的天然生物活力, 并与皮肤的自然更新过程起到协同作用。

酵母β-1,3-D-葡聚糖皮肤激活剂是一种高纯度的细胞提取物,事实上酵母β-1,3-D-葡聚糖能被免疫活性细胞膜上的受体识别并且激活免疫活性细胞。酵母β-1,3-D-葡聚糖在老龄皮肤和皱纹皮肤上增加表皮生长因子( EGF) , 将促进皮肤中胶原蛋白和弹性蛋白增加,从而改善皮肤外观和祛除皱纹。研究还表明,紫外线照射对皮肤内的朗格罕氏细胞具有抑制作用, 如肌肤长时间暴露在阳光下, 朗格罕氏细胞数量会大大减少, 活性降低, 削弱了皮肤的防御免疫能力。而酵母β-1,3-D-葡聚糖除自身具有防晒作用并能减少疼痛炎症外,它还能促进朗格罕氏细胞增殖,能增强皮肤的免疫能力。现代研究发现, 酵母β-1,3-D-葡聚糖在皮肤抗衰老方面可同时具有促进成纤维细胞增殖与胶原蛋白合成、自由基清除能力、对抗紫外线伤害、促进免疫保护、皮肤保湿等多种作用。图3 

不同浓度水溶性CMG对胶原蛋白合成的促进作用图4  水溶性CMG 对自由基的抑制作用 3. 2  促进伤口愈合和疤痕淡化作用研究表明, 酵母β-1,3-D-葡聚糖能激活免疫系统中的基础细胞———巨噬细胞, 巨噬细胞产生表皮生长因子 ( EGF) , 从而促进伤口愈合所必需的胶原蛋白产生,同时血管生成因子(AF) 可促进伤口愈合必需的新血管形成。酵母β-1,3-D-葡聚糖可增加受损皮肤细胞的再生能力,具有帮助伤口复原的特性。再生速度的快慢取决于配方中酵母β-1,3-D-葡聚糖的浓度, 如使用含有 0. 4 %酵母β-1,3-D-葡聚糖的 O/ W膏霜,可提高角质层的再生速率,一般比空白产品高出 30 %左右,从而真正从内在机制上体现延缓皮肤衰老,修复再生细胞。目前美国 FDA 和欧盟已批准酵母β-1,3-D-葡聚糖可用于伤口和烧伤治疗的产品中。图5  不同种类酵母β-1,3-D-葡聚糖释放 IL21( 白介素21) 免疫介质( 促进免疫保护) 的比较 3

酵母β-1,3-D-葡聚糖良好的经皮渗透功能过去,医生和科学家们从传统理论上都认为, β2 葡聚糖分子量太大, 无法渗透至皮肤里层, 但是来自加拿大爱德蒙顿公司 Mark Redmond 博士和 Ravi Pillai 、Joachim Roding 组成的研究小组应用人体皮肤模型染料荧光追踪试验, 令人惊奇地发现, 酵母β-1,3-D-葡聚糖确实可以渗透入皮肤,对角质层和表皮层都有明显的渗透现象。酵母β-1,3-D-葡聚糖渗透的方法不是直接穿透细胞,而是通过细胞间隙渗透入皮肤。就象水渗透到砖墙里一样, 水不是通过砖体,而是通过连接砖体的混凝土渗透到墙内的。酵母β-1,3-D-葡聚糖就是通过细胞间脂质矩阵,也叫做细胞间的混凝土渗透到皮肤底层。这与皮肤的 “砖块泥浆模型”理论也相得益彰。上述研究证明, 酵母β-1,3-D-葡聚糖提供了一个令人兴奋的新应用:非注射式(肉毒杆菌注射) 天然治疗皮肤皱纹的一个全新选择,研究还证明酵母β-1,3-D-葡聚糖在医药领域,还能够应用到透皮给药系统中来给皮肤喂药或者其它混合物。这一重大发现可以为抗组胺剂或止痛药形成新的更好的给药方式。 3. 4  抗敏消炎作用由于水溶性CMG能促进朗格罕氏细胞增殖从而能增强皮肤的免疫能力, 临床研究也表明水溶性CMG 还具有显著的消炎、抗过敏活性,并能有助于皮肤抵御外源性的各种机械和化学刺激。实验证明水溶性CMG在0. 2 %浓度时与含有1. 0 %氢化 — 3 3 — 综述与专论香料香精化妆品 2007 年12 月第6 期 FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS December ,2007, NO16 www. ffc2journal . com 可的松的化妆品中可具有同样的消炎作用; 同时也证明水溶性CMG可以明显降低由果酸等有刺激性的活性成分所引起的皮肤过敏炎症的作用。

配方实例 4. 1  含酵母β-1,3-D-葡聚糖的抗敏保湿爽肤水序号 原料名称 INCI 名称 用量wt % 1 去离子水 Deionized water 至100. 0 2 甘油 Glycerin 2. 00 3 1. 32丁二醇 1. 32But ylene glycol 4. 00 4 尿囊素 Allantoin 0. 05 5 三甲基甘氨酸 Tri met hyl glycine 3. 00 6 甘草酸二钾 Dipot assium glycyrrhizate 0. 20 7水溶性CMG Carboxymet hyl glucan 0. 20 8 金缕梅提取液 Witch hazel ext ract 2. 00 9 GERMALL IS245 PG/ Diaz Urea/ Me2 Paraben/ IPBC 0. 50 工艺: (1) 精确称取原料,按顺序依次加入搅拌锅内, 室温搅拌溶解、均匀即可; (2) 低温下过滤分装。 4. 2  含水溶性CMG的抗皱保湿眼霜序号 原料名称 INCI 名称 用量wt % 1 去离子水 Deionized water 至 100. 0 2 EDTA22Na EDTA22Na 0. 05 3 Uniphen P2 23 (防腐剂) Phenoxyet hanol/ Me2 Paraben/ Et2 Paraben/ Bt2 Paraben/ PP2Paraben 0. 20 4 Glyceret h226 Glyceret h226 1. 50 5 Hypan SA100 H Acrylic Acid/ Acrylonit ro2 gens Copolymer 0. 10 6 Carbopol ETD 2001 (2 %) Carbomer 20. 00 7 三乙醇胺,99 % Triet hanolamine 0. 60 8 Lubrajel MS Polyglyceryl2 et hacrylat e/ PP 5. 00 9 甘油 Glycerin 5. 00 10 咪唑烷基脲 Imidazolidinyl Urea 0. 25 11 透明质酸(1 %) Hyaluronic Acid 1. 00 12酵母β-1,3-D-葡聚糖5. 00 工艺: (1) 混合1~3 组分,加热至 80 ℃,搅拌至溶解成透明; (2) 将4~5 组分先预混合均匀后加入,快速搅拌至分散均匀; (3) 将组分6 加热至70 ℃,然后加入配制锅,继续保温至80 ℃; (4) 加入组分7 溶液,充分搅拌至均匀; (5) 降温至60 ℃,依次加入组分8~9 ,充分搅拌均匀; (6) 降温至35 ℃,依次加入组分10~12 ,充分搅拌至均匀。 4  结束语综上所述, 酵母β-1,3-D-葡聚糖添加于化妆品中,能帮助更新和修复紧张的肌肤, 有效减少皮肤皱纹, 提高皮肤的保湿性和紧致光滑度,促进疤痕的愈合和再生,能广泛运用于抗皱抗衰老产品、防晒及晒后修护产品、舒缓敏感型肌肤产品、防蚊虫产品等功效型高档系列化妆品中。酵母β-1,3-D-葡聚糖是源于天然的原料,无毒性、无刺激性。可以预计,该产品在个人护理用品领域的未来市场应用前景将十分广阔。