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天然植物提取物原料在保湿化妆品中的应用趋势

皮肤缺水会产生一系列的皮肤问题。如果皮肤缺水过多,皮肤会变得粗糙、呈鳞片状,造成皮肤屏障缺陷,使得外界有害物质更容易进入皮肤,严重的将会产生皮肤疾病,而使用保湿产品可以改善这种情况。同时,保湿通常也被认为是对抗皮肤老化的第一步,有助于保持皮肤的外观和弹性,加强其作为有害环境因素的屏障作用。本文主要介绍皮肤保湿机理以及具有保湿作用的植物提取物。植物提取物主要从多糖、油、皂苷、黄酮和多酚进行阐述,以期为今后研究植物型天然保湿化妆品提供借鉴。

天然植物提取物原料在保湿化妆品中的应用趋势

天然植物提取物原料在保湿化妆品中的应用趋势

01 皮肤保湿机理

皮肤由表皮、真皮和皮下组织组成。表皮是一种自稳态和自我更新的组织,其中水分在皮肤的有序分化、脱屑和最终形成过程中起关键作用,也给予皮肤可塑性和柔韧性。角质层是皮肤表皮最外层的区域;虽然角质层的含水量只有15%左右,但在皮肤屏障以及保湿功能中起着关键作用。而真皮层不仅是皮肤的主要储水场所,也是营养物代谢交换的场所。

1.1 天然保湿因子的水合作用

天然保湿因子指在角质层内能通过渗透压进行水合的小分子化合物的总称。天然保湿因子具有很强的吸湿性,能够吸收水分对皮肤起到保湿剂的作用。天然保湿因子来源于丝聚蛋白:丝聚蛋白的完全水解产生天然保湿因子。天然保湿因子的含量随着年龄的增长而显著下降;天然保湿因子的降低可能因年龄相关的屏障功能下降而加剧;天然保湿因子含量的下降也反映了光老化损伤的累积效应。

1.2 真皮层的储水作用

真皮层是皮肤三个层面中最厚的,其含水量占整个皮肤的70%左右。真皮层的胶原纤维能储存大量的水分;另外,真皮基质中的黏多糖如透明质酸和硫酸软骨素等具有很强的水合能力。透明质酸能将水固定在组织中,从而改变真皮的体积和可压缩性,影响细胞增殖和分化以及组织修复。真皮层的水分来自皮下组织和毛细血管等。当真皮失去了充盈,特别是透明质酸的减少,导致胶原纤维的无序排列、增厚和胶原碎裂,使整个皮肤的弹性纤维呈无序状态;这种现象随着年龄的增长发生不可逆的变化。

02 皮肤保湿方法

2.1 内源性保湿

皮肤的湿度与表皮以及真皮中的许多水合成分相关。皮肤的最外层角质层是外环境和体内之间的屏障,这种屏障功能防止水分丢失以及异物入侵等。角质层对于保持皮肤表面的水分含量是必不可少的。角质层水分的保持主要来自于:①角质细胞中的天然保湿因子;②水通道蛋白AQP3运输水分子;③角质细胞间脂质有序排列形成防止经表皮水分丢失的屏障。完全水解产生天然保湿因子的丝聚蛋白异常与经皮水分丢失和皮肤干燥密切相关。水通道蛋白AQP3在表皮透水屏障和在皮肤内环境的相对稳定中也起关键作用;其失调会导致多种皮肤疾病。另外,神经酰胺也是重要的皮肤表皮结构组成成分,对维持体内环境的相对稳定具有重要的作用。

真皮对表皮起营养、结构、血管支撑和伤口修复的作用。真皮中的胶原纤维不仅能储存大量的水分,而且具有韧性大和抗拉力强,赋予皮肤韧性和张力,抵御外界机械性损伤。真皮中的透明质酸构成了底层组织防御外界环境的主要保护屏障,不仅能与水结合,防止水分丢失,也具有清除自由基等作用。

2.2 外源性保湿

根据外源性保湿剂的封闭性和保湿性,它们的保湿水合机制也不同:①封闭性成分在皮肤上产生一层薄薄的油,防止水分蒸发;②保湿性成分在皮肤中水合吸收水分和保持水分。不同保湿剂的水合能力不同,对皮肤水合程度的影响也不同。

保湿霜中的水溶性保湿剂可通过吸收进入表皮而暂时增加皮肤的水合作用。其中,透明质酸被认为是理想的天然保湿因子,广泛应用于化妆品中。保湿霜中的脂溶性成分脂质等能在皮肤表面形成一层膜,减少经皮水分丢失;而且脂质等成分能渗入皮肤,穿过角质层并与表皮脂质混合,从而缓解皮肤干燥,提供皮肤保护和生理脂质。

03 具有保湿作用的植物提取物

在植物中,水溶性成分如多糖和苷类的结构中都存在糖基,通过氢键作用具有很好的水合吸收水分和保持水分特性;而黄酮和多酚中的酚羟基结构也通过氢键结合水分,使得其也具有吸收和保持水分的能力。而植物油主要通过在皮肤上形成一层薄薄的油来保持水分,防止皮肤干燥。

3.1 多糖

多糖广泛存在于植物中。植物多糖中的单糖单位相互连接,形成分支或线性结构,但其主链通常是葡聚糖、果聚糖、木聚糖、甘露聚糖或半乳聚糖等,或者是两种或几种单糖的聚合物。多糖的支链结构表现出极大的多样性。植物多糖的结构中通常有大量的羟基基团,通过氢键具有很好的水合能力。另外,植物多糖的极性基团如羧基也可通过氢键与水分子结合。因此,植物多糖大多具有吸湿和保持水分的特性。植物多糖作为保湿剂已被广泛应用于各种化妆品中。植物多糖的保湿能力主要受其糖基结构、组成和分子量的影响。许多植物提取物的多糖即使在低浓度也能提高皮肤的保湿效果,又能降低水分丢失。

β-葡聚糖是一类广泛存在于植物和真菌中,由β-糖苷键连接的葡萄糖基组成的大分子细胞壁多糖。β-葡聚糖在化妆品配方中是一种有效的保湿成分,能够缓解皮肤干燥和特应性疾病,减少细菌感染引起的瘙痒等功效。不同来源的β-葡聚糖具有不同的糖苷键及其比例以及不同的三维结构等,使得β-葡聚糖具有不同的性质和生物活性,如促进伤口愈合、消炎和抗过敏等。燕麦β-葡聚糖是由葡萄糖基通过β-1,4和1,3糖苷键连接而成,燕麦β-葡聚糖的混合链结构破坏了β-D-葡聚糖的均匀结构,使得燕麦β-葡聚糖具有很好的水溶性和保湿性;而高分子量的燕麦β-葡聚糖具有高黏度性。

在高等植物中,芦荟提取物是化妆品中广泛应用的保湿原料。许多保湿化妆品中都含有芦荟提取物。芦荟提取物的主要活性成分是芦荟多糖(表1),除了具有很好的保湿作用,芦荟多糖具有一定的粘性和凝胶性,对皮肤伤口的愈合和干燥皮肤的修复也具有很好的活性;另外,芦荟多糖对特应性皮炎也有一定的功效。仙人掌提取物中的多糖由中性多糖,酸性多糖和酸性糖蛋白组成,仙人掌多糖不仅可以水合吸收和维持皮肤的水分,而且具有抗炎和促进伤口愈合等功效。大部分水溶性植物多糖如黄芪多糖、甘草多糖、石斛多糖和火参多糖等都有很好的水合吸收水分特性,具有很好的保湿性和成膜性,在保持皮肤水分、提高角质层的保湿等具有很好的效果,也都具有抗氧化活性等功效。

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具有保湿作用的植物多糖

海藻中也存在大量的多糖,不同海藻中的多糖类型也有所不同,许多海藻多糖具有很好的水合吸湿性和保持水分的能力。与透明质酸相比,一些大型藻类的低分子多糖表现出高吸收和保持水分的能力。海藻酸是来自褐藻的多糖(表2),海藻酸在化妆品中不仅可作为保湿剂,也可作为稳定剂和胶凝剂。海藻酸能迅速吸收水分,也可以通过离子-离子的相互作用形成保护性的保湿复合物,具有很好的吸湿和水化的特性,从而有助于增加皮肤的水分,改善皮肤的弹性。在二价阳离子的存在下,海藻酸盐具有很好的凝胶特性和离子螯合作用;海藻酸盐配制的面膜中,海藻酸盐形成了对皮肤吸附性更好的柔性膜。另外,藻类提取物如孤枝根枝藻提取物具有类似透明质酸的保湿功效,保湿效果好而且持久;褐藻糖胶通过水合作用改善了皮肤的弹性;马尾藻多糖中的羟基和水形成分子间的氢键促进了其对水分的吸收,而且马尾藻多糖的保湿效果随着硫酸根含量的增加而增加;石莼多糖不仅具有保湿性,而且有抗氧化和抗凝血等活性。

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具有保湿作用的海藻多糖

3.2 油

植物油能在皮肤的表面形成水脂膜,不仅具有保湿作用,也使得皮肤具有防水性能。植物油能够增强皮肤屏障并且影响角质层的重建,防止皮肤水分丢失,使皮脂腺正常化。植物油也对皮肤的正常外观和功能有重要影响。植物油广泛应用于各种化妆品中,包括面霜、乳液、护发素、润发霜、美容面膜和唇膏等。

不饱和脂肪酸是植物油的主要成分。小麦胚芽油除了不饱和脂肪酸,还富含维生素(表3),小麦胚芽油添加到化妆品配方中,在皮肤上形成一个封闭层,防止水分丢失,增加保湿效果,并且对干燥粗糙的皮肤也具有促进皮肤再生的作用。另外,小麦胚芽油与一些植物提取物复配后协同作用更好,对预防皮肤干燥非常有效。许多植物油不仅具有保湿作用,容易被皮肤吸收,有很好的涂抹性,而且也具有多种生物活性。椰子油是一种温和的保湿剂;椰子油能够增加水通道蛋白AQP3、整合蛋白和丝聚蛋白的表达水平,在角质形成细胞分化和皮肤屏障中发挥作用,从而改变了皮肤屏障功能;椰子油和橄榄油复配,通过封闭减缓经表皮的水分丢失,具有更好地保护皮肤的作用;椰子油作为润肤剂,也是手工皂和一些洗涤剂不可缺少的油脂之一。沙棘油在化妆品配方中不仅具有保湿作用,还具有皮肤修复和再生的功效,也能保护、再生和软化角质层,缓解炎症,确保皮肤细胞间的结构稳定;沙棘油适用于干燥、粗糙、剥落、瘙痒或刺激性的皮肤。添加沙棘油的洗发香波和护发素等,可以促进受损头发的再生,恢复头发的弹性和平滑。另外,树莓油是一种很好的化妆品基础油,不仅促进皮肤的水合作用和保持水分,避免表皮水分蒸发,而且加强表皮的脂质屏障,改善皮脂腺,适合应用于一些皮肤病如银屑病和酒糟鼻。葡萄籽油含有大量的ω- 6脂肪酸,对于干性皮肤能够再生表皮的脂质屏障,防止水分过度丢失;对油性和脂溢性皮肤可改善粉刺和皮脂腺正常化。

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具有保湿作用的植物油

3.3 皂苷

皂苷广泛分布于高等植物中,具有丰富的结构和功能多样性。根据不同的苷元结构,皂苷分为三萜皂苷和甾体皂苷。三萜皂苷主要存在于双子叶植物中,而甾体皂苷主要存在于单子叶植物中。大多数皂苷是疏水性苷元和亲水性糖基的结合,使得皂苷具有高度的两性亲和性,并具有保湿、发泡和乳化的特性。

积雪草提取物中的主要活性成分是五环三萜皂苷如羟基积雪草苷。积雪草提取物被广泛应用于化妆品中,具有保湿、促进皮肤伤口愈合、抗炎和抗氧化等功效;积雪草提取物复配透明质酸和甘油的乳液对皮肤产生持久的补水和保湿效果,同时改善了皮肤屏障功能。人参提取物的主要活性成分是四环三萜皂苷人参皂苷。人参皂苷对皮肤不仅具有很好的吸收水分和保湿作用,也可以通过增加角质形成细胞的增殖和迁移来刺激皮肤再生和伤口愈合,修复皮肤屏障,而且具有美白和防皱等功效。另外,许多植物如光甘草、三色堇菜、蒺藜和奎兰等提取物的主要成分都为皂苷。这些皂苷成分通过氢键与水分子结合,吸收水分和防止水分丢失,有助于皮肤的保湿作用;也能修复皮肤屏障以及保持角质层的功能,具有明显的抗炎抗菌特性。

3.4 黄酮

黄酮通常存在多个酚羟基结构,而且许多植物中的黄酮与糖基结合形成黄酮苷。植物的黄酮类成分不仅具有一定的吸湿性,而且还具有多种多样的生物活性。在化妆品中添加黄酮类成分有助于恢复干燥松弛皮肤的弹性和光泽。

槲皮素广泛存在于植物中。含有槲皮素的洋甘菊提取物能增强皮肤的保湿效果、修复皮肤干裂缺水和平衡油脂分泌作用,对舒缓敏感皮肤效果更明显。槲皮素以剂量依赖型方式促进紧密连接蛋白的表达,从而增强细胞连接的紧密能力,保持皮肤屏障完整并调节水的动态平衡,防止皮肤脱水,降低皮肤的敏感性;而槲皮素与精油复配产生协同作用,促进了对皮肤的保湿作用。槲皮素还具有抗氧化、抗炎、抗过敏和抗衰老等作用。槲皮素的抗氧化/抗炎联合作用也有利于伤口愈合。许多富含黄酮的植物提取物,如母菊 、梨果仙人掌和毛竹等提取物除了保湿效果,还具有抗氧化、抗衰老和抗炎等生物活性。

3.5 多酚

多酚类化合物也广泛存在于植物中。多酚因含有亲水性的酚羟基,通过氢键与水结合,减少皮肤水分丢失,表现出一定的保湿效果。茶叶提取物的主要成分是茶多酚,而茶多酚是典型的具有保湿功效的多酚。茶多酚不仅具有保湿、防晒、抑制酪氨酸酶和抗光老化的功效,也能促进角质形成细胞的分化和皮肤屏障的形成,促进伤口愈合。除此之外,茶多酚也能使富含水分的皮肤组织液发生位移,降低细胞间隙的粘度。茶多酚在湿度相对较低时,有更好的吸湿能力和保水能力;即用于化妆品配方时,在相对干燥的环境下效果更好。而原花青素是一类多酚聚合物;其酚羟基有很强的亲水性,能吸收水分,维持角质层的含水量,而产生保湿效果。植物提取物中的水溶性多酚类化合物,其多酚结构中的酚羟基越多,水合能力越强,保湿效果也越明显。

另外,许多植物提取物的成分比较复杂,存在多种类型的天然产物。如七叶树提取物和贯叶连翘提取物中主要成分为皂苷、多酚和黄酮等;不仅具有保湿作用,维持皮肤屏障,也具有抗炎、抗氧化和抑制酪氨酸酶活性等功效。

04 结束语

除了植物油,植物提取物中具有保湿作用的主要成分为多糖、皂苷、黄酮和多酚。这些成分的结构特点是多羟基或多酚羟基,主要通过羟基或酚羟基形成氢键结合水分和维持水分而产生保湿作用。植物提取物中的水溶性多糖和皂苷等结构中羟基越多,其结合水的能力通常也越强。植物提取物中的这些成分除了保湿效果,通常还有抗氧化和抗炎等功效。虽然植物提取物作为保湿功效成分的优势很多,但仍存在着一些问题:一是除了植物油,植物提取物中具有保湿作用的成分含量通常并不是很高;因此,有必要对这些保湿成分进行精制提高其保湿效果。二是植物提取物的吸收效果存在差异,特别是大分子多糖类,以及多糖基的皂苷和多酚聚合物;因此有必要采用不同的方法或剂型等解决其对皮肤的渗透性和生物利用度等。植物提取物应用在保湿产品中的道路仍需不断地探索和改进。

 

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