植物多糖在美白、保湿及抗氧化方面的研究分析

摘要：本文综述了植物多糖在美白、保湿、抗氧化等方面的作用机制与研究现状，探讨了其应用前景及面临的挑战，为植物多糖在化妆品等领域的进一步开发利用提供参考。

关键词：植物多糖；美白；保湿；抗氧化

Study on whitening, moisturizing and antioxidant properties of Plant Polysaccharides

Li Huaiyu

Dali Nursing Vocational College, Dali 671006, China

Abstract: In this paper, the mechanism and research status of plant polysaccharides in whitening, moisturizing, antioxidant and other aspects were reviewed, and the application prospect and challenges were discussed, so as to provide reference for the further development and utilization of plant polysaccharides in cosmetics and other fields.

Key words: plant polysaccharide; Skin whitening; Moisturize; antioxidant

1引言

1.1植物多糖的概述

植物多糖广泛存在于植物界，是由多个单糖通过糖苷键连接而成的高分子聚合物[1]。其具有复杂多样的结构和组成，不同的植物来源往往蕴含着具有独特性质的多糖，这些植物多糖在生物体中发挥着诸多关键作用。从应用角度来看，植物多糖展现出了巨大的潜力。在医药领域，被发现具有多种生物活性，如免疫调节、抗肿瘤、抗氧化等[2]。在食品工业中，植物多糖可以作为天然的增稠剂、稳定剂和乳化剂等[3]，改善食品的品质和口感。此外，在化妆品等领域，植物多糖也因其独特的保湿、抗氧化等功效而备受关注。

1.2美白保湿抗氧化的重要性

   美白、保湿、抗氧化是肌肤护理不可或缺的要素。美白能提升外在形象和自信，解决色素沉着等问题，让肌肤显健康年轻；保湿是维持肌肤健康的关键，使肌肤水润光滑有弹性，可抵御外界侵害、预防老化；而抗氧化则能中和自由基，保护细胞，增强肌肤自我修复和抵抗力，延缓衰老、保持紧致光泽。

2 植物多糖的美白作用

2.1抑制黑色素合成相关酶的活性

植物多糖能够抑制酪氨酸酶的活性，从而减少黑色素的生成。陈茜[4]等发明了一种植物多糖和在制备祛斑美白的化妆品中的应用，该发明中的植物多糖具有抑制黑色素合成相关蛋白表达的活性，可以抑制酪氨酸酶活性，进而抑制黑色素在细胞中的沉积。王仁才[5]等分离出生糖枣多糖组，通过相应的手段检测其对酪氨酸酶的抑制。结果显示，各组分多糖都对酪氨酸酶活性有抑制，而糖枣多糖中的DT_(B3)对酪氨酸酶抑制作用较高，达到77.94%。刘佳琪[6]等通过超声提取白芨多糖粗品，用不同浓度的白芨多糖和曲酸（阳性对照）作用于小鼠B16黑色素瘤细胞，用于检测细胞活性、酪氨酸酶活性。结果表明，白芨多糖可能通过抑制酪氨酸酶的活性和蛋白表达及小眼畸形相关转录因子的蛋白表达，起到抑制黑色素生成的作用。这些实验研究与数据充分说明了植物多糖在美白机制中对酪氨酸等酶的重要作用。

2.2减少黑色素的生成与转运

植物多糖在减少黑色素生成与转运方面发挥着重要作用。它能够干扰黑色素合成的关键环节，抑制相关酶的活性，从而减少黑色素的生成量。王琪等[7]采用酪氨酸酶抑制实验和细胞水平黑色素测定实验评价松茸多糖 TMSP-5 亚组分Ⅱ的美白功效，以 MITF、POMC 和 TYR 为靶基因。结果表明 TMSP-5 亚组分Ⅱ对酪氨酸酶有抑制作用，125μg/mL 时抑制率为 56.5%，不同浓度样品能剂量依赖地抑制 B16 细胞内黑色素水平，300μg/mL 时效果优于熊果苷，且能下调 MITF、POMC、TYR 表达水平，进而影响黑色素形成，说明 TMSP-5 亚组分Ⅱ有一定美白功效，且对酪氨酸酶生成相关基因表达有抑制作用从而减少其数量。这有力地证明了植物多糖对黑色素生成的抑制效果。另一方面，植物多糖还可以影响黑色素的转运过程。陈茜[4]等给予小鼠黑色素瘤 b16-f10 细胞某种植物多糖。结果显示，与对照组相比，多糖组黑色素瘤细胞中的黑色素含量显著降低；多糖组黑色素瘤细胞中黑色素合成相关蛋白 tyr、mitf 的表达水平显著下调；多糖组黑色素瘤细胞中的酪氨酸酶活性也显著降低。说明该植物多糖具有抑制黑色素合成相关蛋白表达的活性。这些研究和数据充分揭示了植物多糖在减少黑色素生成与转运方面的有效性和潜力，为其在美白领域的应用提供了坚实的理论基础。

3.植物多糖的保湿作用

3.1吸湿与保水机制

植物多糖具有独特的吸湿与保水机制。在吸湿方面，其分子结构中的亲水性基团能够与水分子产生较强的相互作用，从而吸引并结合空气中的水分。这种吸湿能力使得植物多糖能够有效地从周围环境中吸收水分。实验研究发现，当环境湿度变化时，植物多糖的吸湿量也会相应发生变化。以枸杞多糖为例，有研究表明，在低湿度（RH=43%）条件下，其吸湿率明显低于甘油，但在高湿度（RH=81%）条件下，其吸湿率则接近甘油。这说明枸杞多糖的吸湿量会随着环境湿度的升高而增加[8]。此外，不同的植物多糖在不同的湿度条件下，吸湿量的变化也有所不同。例如，在RH为43%时，三七多糖的吸湿率为甘油〉APPNⅢ〉海藻酸钠〉CPPN>APPNⅡ>APPNⅠ>NPPN；在RH为81%时，吸湿率为甘油〉APPNⅢ〉海藻酸钠〉APPNⅡ>APPNⅠ>CPPN>NPPN[9]。这些实验研究和相关数据清晰地展现了植物多糖在吸湿与保水方面的作用机制和效果，为其在保湿类产品等领域的应用提供了重要依据。

3.2与皮肤屏障功能的关联

植物多糖通过促进角质层脂质合成、调节水通道蛋白表达以及增强角质细胞连接等多种途径，改善皮肤屏障功能，进而实现良好的保湿效果。皮肤屏障主要由角质层的脂质双分子层、角质细胞和细胞间连接构成，其功能在于防止水分流失和外界物质侵入。植物多糖可以通过以下几种方式增强皮肤屏障功能，从而发挥保湿作用：首先，植物多糖能提高皮肤水合状态。谢丹[10]等认为芦荟多糖对皮肤具有优良的保湿功效，并具有最佳保湿浓度。其保湿机制可能是芦荟多糖能通过皮肤保湿系统提高皮肤水合度。芦荟中含有的多糖、氨基酸、有机酸、维生素等都是天然的保湿剂，能够被皮肤吸收。芦荟活性多糖能够显著提高皮肤水合状态，同时降低经皮失水。其次，植物多糖抑制透明质酸酶活性。姜枚辰等[11]测定了枸杞水提取物作为化妆品添加剂的保湿性及安全性，结果表明枸杞水提取物具有良好的保湿能力，对透明质酸酶活性有较好的抑制效果，且未见致敏性反应。此外，植物多糖还可以增强角质细胞之间的连接。角质细胞之间通过紧密连接、黏附连接等结构相互连接，形成一个紧密的网络。在《珍珠芦荟多糖在皮肤屏障功能中的作用》一文中提到：珍珠芦荟多糖通过上调角质细胞包膜蛋白和丝聚蛋白的表达，增强角质层细胞之间的连接和屏障功能。珍珠芦荟多糖可通过调节转录因子 kruppel 样因子 4（klf4）和洛丽丝因子 1（lor）的表达，促进角质形成细胞分化为成熟的角质层细胞，从而增强角质细胞之间的连接。

4植物多糖的抗氧化作用

4.1清除自由基的能力

植物多糖通过多种机制发挥清除自由基的作用。刘春兰等[12]对西藏雪莲多糖的相关研究显示，该多糖对阴离子自由基和羟自由基具有明显的清除效果。实验中，西藏雪莲经热水浸提、乙醇沉淀得到粗多糖，粗多糖经 Sevage 法和酶法联合脱蛋白后得到初步纯化的多糖。纸层析和气相色谱分析表明西藏雪莲多糖由多种单糖组成。研究发现，粗多糖和初步纯化后的多糖对阴离子自由基和羟自由基均有清除作用，且初步纯化后多糖的清除效果比粗多糖更好。王雪艳等[13]以抗坏血酸为对照，利用分光光度法分别测定了龙眼粗多糖（CLPS）、Sevag 法脱蛋白制得的龙眼粗多糖半纯品（SLPS）、TCA 法脱蛋白制得的龙眼粗多糖半纯品（TLPS）、经 DEAE-Cellulose 52 离子交换柱层析纯化得到的龙眼多糖纯品（LPS-2）对 1,1-二苯基-2-苦苯肼自由基（DPPH·）、羟基自由基（·OH）和超氧阴离子（O₂⁻·）的清除能力。结果显示，多糖纯度越高，清除 DPPH·活性也越强，其清除活性由强到弱依次为：LPS-2＞TLPS＞SLPS＞CLPS；对于·OH 和 O₂⁻·，SLPS 清除活性最强，LPS-2 清除活性最弱，说明杂蛋白质抑制了多糖清除·OH、O₂⁻·活性，而糖蛋白中的蛋白质则起到促进作用。

4.2对氧化应激损伤的防护

植物多糖对氧化应激损伤具有显著的防护作用。董琛琳等[15]认为植物多糖浓度较低时，可显著抑制自由基的氧化反应，其抗氧化作用机制主要通过以下3种途径发挥：一是直接对自由基产生抑制作用；二是间接消除机体中容易转变为自由基的某些物质；三是激活氧化应激相关信号通路。例如，一些植物多糖可通过激活 Keap1/Nrf2/ARE 信号通路，上调抗氧化信号通路下游基因的表达，提高氧化损伤细胞的抗氧化酶活力、降低活性氧（ROS）水平，从而帮助细胞抵御氧化损伤。吴金姗等[16]通过探寻紫萼玉簪根系多糖（HVRP）对叔丁基过氧化氢（t-BHP）诱导的HepG2细胞氧化应激损伤的影响，解析其抗氧化作用机制。结果表明，HVRP具有较强的体外抗氧化能力，其抗氧化活性可能与HVRP中含有一定的糖醛酸有关。HVRP处理能够极显著降低ROS水平，显著或极显著提高超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活力并增加GSH含量，还可明显上调氧化应激通路中相关基因的表达，促进Nrf2的核转移，提高Nrf2/ARE通路下游NQO1、HO-1蛋白表达水平。其抗氧化机制是通过激活氧化应激Keap1/Nrf2/ARE信号通路起到保护HepG2细胞免受t-BHP诱导的氧化损伤作用。

5植物多糖在化妆品等领域的应用现状

植物多糖在化妆品等领域的应用较为广泛。随着人们对天然、绿色产品的青睐以及对化妆品成分健康性和功效性的关注，植物多糖以其温和、无刺激、易被皮肤吸收等特性，受到了各大化妆品品牌的重视。许多国内外品牌都已将植物多糖应用于不同的产品系列中。例如，20世纪时法国品牌霏蜜就已成功将植物提取物多糖用于其产品，如玻尿酸原液、芦荟原液和杜鹃花原液等。在我国，佰草集以中国传统药用植物提取枸杞多糖作为添加剂，配合茯苓、白芨等萃取精华，推出了保湿护肤霜、美白面膜等产品；丸美品牌中的芦荟凝胶也因主要配方为芦荟多糖，兼具保湿、修复功效而深受大众喜爱；百雀羚、韩束、阿芙等众多品牌也专注于对植物功能性产品的开发。

6植物多糖应用面临的挑战与未来展望

6.1挑战分析

6.1.1质量控制和标准化方面的挑战

由于植物多糖的来源和结构复杂多样，其质量控制和标准化存在一定困难。不同来源和批次的植物多糖可能在活性、纯度和安全性等方面存在差异，这给其在药品和保健品中的应用带来了挑战。因此，需要建立完善的质量控制体系和标准，以确保植物多糖的质量和安全性。

6.1.2提取和纯化技术方面的挑战

植物多糖的提取和纯化过程相对复杂，需要使用多种技术手段。目前常用的提取方法包括热水浸提法、碱浸提法、酶解提取法、微波辅助法以及超声波法等。然而，这些方法可能存在提取效率低、纯度不高、成本较高等问题。因此，需要进一步优化提取和纯化工艺，提高植物多糖的产量和质量。

6.1.3 生物利用度和药效学方面的挑战

植物多糖的生物利用度和药效学研究相对滞后，其在体内的吸收、分布、代谢和排泄等过程尚不完全清楚。这给其在药品和保健品中的应用带来了一定的不确定性。因此，需要加强植物多糖的生物利用度和药效学研究，为其临床应用提供科学依据。

6.1.4作用机制和靶点方面的挑战

植物多糖的作用机制和靶点尚不明确，这给其在药品研发中的应用带来了挑战。虽然有研究表明植物多糖具有免疫调节、抗肿瘤、降血糖、降血脂等多种生物活性[16]，但其具体的作用机制和靶点仍需要进一步深入研究。

6.2未来发展趋势

 6.2.1在拓展在食品领域的应用方面

除了作为肉类脂肪替代品，植物多糖还有望在其他食品中得到更广泛的应用，例如开发具有特殊功能的食品，如调节肠道菌群、降低胆固醇等。

6.2.2在深入化妆品研发方面

进一步挖掘植物多糖的护肤功效，如改善皮肤弹性、增强皮肤屏障功能等。同时，解决多糖的渗透性和生物利用度问题，以提高其在化妆品中的效果。可能会出现更多基于植物多糖的高端、功能性化妆品。

6.2.3 在医药领域的发展方面

加强对植物多糖药理作用的研究，开发新的多糖类药物，用于治疗各种疾病，如抗炎、抗肿瘤、免疫调节等。随着研究的深入，植物多糖可能会成为治疗一些慢性疾病和疑难病症的重要药物成分。

6.2.4在与合成生物技术结合方面

利用合成生物学技术，实现植物多糖的高效合成和改造，提高其产量和质量，同时创造具有新功能的多糖分子。例如通过合成生物技术创制的天然产物新成果正在中医药等领域加速推广与应用，未来将大规模地从实验室研究走向产业化。

6.2.5在更广泛的应用行业

植物多糖可能会在更多领域得到应用，如农业、环保等。在农业中，可用于开发新型的生物农药、生长调节剂等；在环保领域，用于污水处理、土壤修复等。

7 结论

7.1对植物多糖在美白保湿抗氧化方面的总结

植物多糖在美白、保湿和抗氧化方面，显示出了一定的潜力和应用前景。植物多糖可以通过多种途径发挥美白作用，如抑制黑色素的生成、转移和沉积，减少色斑的形成；还可以调节黑色素细胞的功能，促进黑色素的分解和代谢。植物多糖作为美白成分已经被应用于一些化妆品中，如面膜、精华液等。植物多糖可以增加皮肤的水分含量，提高皮肤的保湿能力。其主要机制包括增强皮肤屏障功能、促进角质层水分的保持、增加皮肤的水合作用等。例如，透明质酸、壳聚糖、海藻多糖等都是常见的保湿多糖。植物多糖可以清除自由基，减少氧化应激对皮肤的损伤。其抗氧化机制主要包括直接清除自由基、抑制自由基的生成、激活抗氧化酶系统等。一些植物多糖，如茶多酚、葡萄籽多糖、蓝莓多糖等，具有很强的抗氧化能力，可以有效地保护皮肤免受自由基的伤害。

7.2对未来的研究与应用展望

植物多糖在美白、保湿和抗氧化方面具有广阔的应用前景。未来的研究需要进一步深入探讨其作用机制，开发新型多糖资源，优化提取和分离技术，加强临床研究和应用，拓展应用领域，以推动植物多糖的研究和开发。深入研究作用机制，虽然目前已经对植物多糖的美白、保湿和抗氧化作用有了一定的了解，但这些作用的具体机制还需要进一步深入研究。未来的研究可以从分子水平、细胞水平和动物模型等多个层面进行探讨，以揭示植物多糖的作用机制。开发新型多糖资源，目前已经发现的具有美白、保湿和抗氧化作用的植物多糖还比较有限。未来可以进一步开发和利用新型的多糖资源，如海洋多糖、微生物多糖等，以丰富植物多糖的种类和功能。优化多糖提取和分离技术，多糖的提取和分离技术对于其生物活性和应用效果具有重要影响。未来需要进一步优化多糖的提取和分离技术，提高多糖的纯度和活性，降低生产成本。加强临床研究和应用，虽然植物多糖在实验室研究中表现出了良好的美白、保湿和抗氧化效果，但这些效果还需要在临床研究中得到进一步验证。未来需要加强植物多糖的临床研究，评估其在人体中的安全性和有效性，为其在化妆品和药品中的应用提供科学依据。拓展应用领域，除了在化妆品和药品领域的应用，植物多糖还可以在食品、保健品、农业等领域得到广泛的应用。未来可以进一步拓展植物多糖的应用领域，开发出更多具有高附加值的产品。

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作者简介：李怀宇（1990.01—），男（白族），云南大理，大理护理职业学院讲师，硕士学位，主要从事药学研究。Tel: 15198886345 Email:lihuaiyuzhixi@163.com

基金项目：由大理护理职业学院科研项目资助，课题编号：Dhzyxj2021005