桑樹美白活性的研究進(jìn)展

吳婭楠 黃增輝 徐 立

（西南大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，重慶 400716）

隨著生活水平和審美標(biāo)準(zhǔn)的提高，越來越多的人渴望、追求擁有白皙亮麗的肌膚，因此各種美白產(chǎn)品如雨后春筍般蓬勃發(fā)展，其中主要成分為安全性高、無毒副作用的天然美白活性物質(zhì)的產(chǎn)品成為人們的首選。桑樹是我國常見樹種，桑葉、桑白皮、桑椹、桑枝在民間均可入藥。近年來，除藥用價(jià)值外，還發(fā)現(xiàn)桑樹中富含的黃酮、多酚、生物多糖等生物活性成分具有很好的皮膚美白功效。這些美白功效主要是針對黑色素形成的主要機(jī)制進(jìn)行研究的。

1 黑色素的形成機(jī)制

美白要解決的主要問題是黑色素沉積和色斑，其形成原因很復(fù)雜，大致分為內(nèi)部因素和外部因素，內(nèi)部因素如遺傳因素、內(nèi)分泌失調(diào)等，外部因素如紫外線照射、環(huán)境污染等，但究其根本，還是由黑色素沉著引起的［1］。黑色素細(xì)胞形成的黑色素可以分為真黑素和褪黑素［2］，黑色素的形成過程見圖1。

圖1 黑色素的形成過程［3］

酪氨酸酶、多巴色素互變酶、5，6－二羥吲哚－2－羧酸氧化酶是黑色素形成過程中最主要的生物酶，其中酪氨酸酶是該過程的限速酶［4－5］。與此同時(shí)，在該過程中，氧自由基起了引發(fā)作用，其存在加快了黑色素形成的速度［6－8］。因此，抑制酪氨酸酶和清除自由基是當(dāng)今皮膚美白的兩個(gè)關(guān)鍵途徑。

2 桑樹抑制酪氨酸酶的生物活性

2.1 桑樹提取物的酪氨酸酶抑制活性

國內(nèi)外學(xué)者對桑樹提取物抑制酪氨酸酶活性進(jìn)行了大量的研究，研究發(fā)現(xiàn)其抑制活性因桑樹部位的不同而有明顯差異，同一部位，不同的溶劑提取，或者不同季節(jié)采集材料，其活性也有很大的差異，這主要是因?yàn)槠渲械幕钚晕镔|(zhì)的種類和含量具有較大的差異。

2.1.1 桑葉提取物的酪氨酸酶抑制活性

桑葉總提物包含桑葉中的所有活性物質(zhì)，其具有很好的抑制酪氨酸酶的活性［9－10］。據(jù)報(bào)道，桑葉提取物濃度在2.3～11.7g／L時(shí)，其濃度與其對酪氨酸酶活性抑制率之間存在正相關(guān)關(guān)系，起到了與曲酸相似的抑制效果［6］。陳學(xué)艷等對12種中藥的水及乙醇提取液進(jìn)行了抑制酪氨酸酶活性的研究，結(jié)果表明桑葉的水提物對酪氨酸酶的抑制作用強(qiáng)于其醇提物，且均強(qiáng)于維生素C［11］，這表明桑葉中抑制酪氨酸酶活性的化合物主要是水溶性化合物。并且，不同時(shí)期的桑樹，其提取物酪氨酸酶抑制活性也不同，其中11月份的桑葉提取物抑制活性最高［12］。這些研究結(jié)果從提取溶劑及其采集材料的季節(jié)等方面為后期對桑葉中抑制酪氨酸酶活性物質(zhì)的提取與研究開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

2.1.2 桑椹提取物的酪氨酸酶抑制活性

桑椹因含有多種活性物質(zhì)和具有多種保健功能而備受關(guān)注［13］。顧瑋蕾等對桑椹不同溶劑提取物抗氧化及抑制酪氨酸酶作用的研究結(jié)果顯示，桑椹水提物抑制酪氨酸酶的IC50值為12.35mg／mL，并且其不同溶液提取物的抑制酪氨酸酶活性強(qiáng)弱依次是：水提物、50%乙醇提取物、95%乙醇提取物［14］，這與陳學(xué)燕等對桑葉的研究結(jié)果一致。伍春等研究發(fā)現(xiàn)，新疆藥桑桑椹70%乙醇提取物抑制酪氨酸酶活性的IC50值為12.12mg／mL，并且在低濃度范圍內(nèi)，其相對抑制率隨桑椹醇提物濃度的增加而顯著增加，在高濃度范圍內(nèi)，其抑制率隨桑椹醇提液濃度的增加而增加較慢［15］，被認(rèn)為可能是因?yàn)槠浠钚猿煞譃槔野彼崦傅母偁幮砸种苿?。由于伍春等僅研究了70%的乙醇提取物的活性，因此很難說明新疆藥桑的桑椹相對于其它品種含有更多或更強(qiáng)的抑制酪氨酸酶活性的物質(zhì)。上述研究人員所用提取溶劑不同，桑樹品種也各不相同，因此使用相同提取溶劑，對不同品種桑椹的抗氧化與抑制酪氨酸酶活性進(jìn)行對比性研究具有比較重要的意義。

2.1.3 桑枝提取物的酪氨酸酶抑制活性

臺灣科學(xué)家Lee－Wen Chang等利用桑樹枝條和根的提取物進(jìn)行了抑制酪氨酸酶的活性研究，發(fā)現(xiàn)：桑樹提取物具有良好的抑制酪氨酸酶的活性，并且枝提取物的活性強(qiáng)于根提取物［16］，而Zong－Ping Zheng等的研究表明，莖、根、枝的IC50值分別為：2.5μg／mL，22.53μg／mL，27.88μg／mL，桑根提取物抑制酪氨酸酶活性強(qiáng)于桑枝［17］。Lee－Wen Chang等是將枝條與枝干合并在一起進(jìn)行研究，而Zong－Ping Zheng等是將枝條與枝干分別進(jìn)行研究，很明顯，后者的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案更為科學(xué)，并且從后者的結(jié)果可以看出，莖比枝條中含更多或更強(qiáng)的抑制酪氨酸酶活性的物質(zhì)。

桑枝皮醇提物有一定的抑制酪氨酸酶的活性［18］，且其活性成分主要存在于正丁醇萃取分段中［19］。馬永雷、伍春等［20－21］的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)不同種的桑枝皮醇提取物抑制酪氨酸酶的活性有明顯的差異。

在蠶桑生產(chǎn)中，桑枝多被廢棄或作為燃料低價(jià)值利用，對其進(jìn)行活性物質(zhì)的開發(fā)利用具有重要意義，這些研究結(jié)果為以后利用桑枝進(jìn)行抑制酪氨酸酶活性物質(zhì)的研究與開發(fā)提供了寶貴的參考。

2.1.4 桑根提取物的酪氨酸酶抑制活性

張晶等對桑白皮水提物美白機(jī)制進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：桑白皮水提物抑制蘑菇酪氨酸酶單酚酶、二酚酶的能力分別是維生素C的0.85倍和1.68倍［22］，來自于桑皮和桑根的桑樹提取精華抑制酪氨酸酶活性約為曲酸的10倍［23］，這表明桑白皮水提物具有良好的抑制酪氨酸酶的活性。桑白皮自古就為中藥，其安全性已被大眾認(rèn)可，以其開發(fā)美白化妝品具有很好的市場前景。

2.2 桑樹中活性化合物的酪氨酸酶抑制活性

桑樹提取物之所以具有抑制酪氨酸酶的活性，究其根本是因?yàn)槠浜写罅康幕钚曰衔?，這些活性化合物具有抑制酪氨酸酶的活性。Lee－Wen Chang等人［15－16，21］通過對桑樹提取物中黃酮、多酚的含量測定以及其抑制酪氨酸酶活性的測定分析后認(rèn)為：桑樹中具有抑制酪氨酸酶活性的主要為黃酮、多酚［6］類化合物。泰國學(xué)者Nattapong在對泰國桑活性物質(zhì)的研究中還發(fā)現(xiàn)，一些三萜烯類化合物也有抑制酪氨酸酶的活性［24］。但這些三萜類物質(zhì)作用于酪氨酸酶的機(jī)理和作用特點(diǎn)還有待于進(jìn)一步的研究并被加以利用。

2.2.1 多酚類的酪氨酸酶抑制活性

多酚是指含有多個(gè)酚羥基的化合物，桑樹中含有較多的多酚類物質(zhì)。桑樹總多酚對酪氨酸酶抑制活性的IC50值約為12.12mg／mL，屬于一種混合型抑制劑［5］。

作為總多酚代表的二苯乙烯類物質(zhì)，白藜蘆醇、氧化白藜蘆醇和桑皮苷A對于酪氨酸酶的抑制作用的研究最多。陳清西等在對酪氨酸酶抑制劑的研究中發(fā)現(xiàn)：白藜蘆醇對酪氨酸酶的單酚酶和二酚酶均有抑制作用，對單酚酶抑制活性的IC50值約為5.1mg／mL，對二酚酶抑制活性的IC50值約為5.6mg／mL［25］，這與伍春等認(rèn)為的桑樹總多酚對酪氨酸酶來說是一種混合型抑制劑相一致。桑枝中氧化白藜蘆醇、桑皮苷A抑制酪氨酸酶的IC50值分別約為26.03μg／mL和72.65μg／mL，且氧化白藜蘆的抑制活性是桑皮苷A的2.8倍，是熊果苷的9.3倍［21］，熊果苷是目前應(yīng)用最多且最成功的皮膚美白活性物質(zhì)，而桑皮苷與氧化白藜蘆醇的活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于它，可見利用桑樹提取物中的這兩種活性物質(zhì)進(jìn)行美白產(chǎn)品的開發(fā)具有很好的前景。

2.2.2 黃酮類的酪氨酸酶抑制活性

黃酮也是桑樹中主要且重要的一類活性化合物，很多黃酮具有多個(gè)酚羥基，也屬于多酚的一種，從理論上講，其應(yīng)該具有一定的酪氨酸酶抑制活性。徐麗對桑葉酪氨酸酶抑制性成分研究后發(fā)現(xiàn)，桑葉酪氨酸酶抑制活性與總黃酮的含量可能存在正相關(guān)，且其抑制活性還與總黃酮中的成分有關(guān)，大極性的黃酮苷的抑制活性小于黃酮苷元［13］。黃酮與黃酮苷元之間的差異在于黃酮苷在黃酮苷元的基礎(chǔ)上有一個(gè)或多個(gè)酚羥基被酯化，因此黃酮對酪氨酸酶的抑制活性是否與黃酮分子中的酚羥基數(shù)目有關(guān)，還有待于進(jìn)一步研究。

桑葉總黃酮類化合物對酪氨酸酶的抑制作用明顯強(qiáng)于各黃酮單體，并呈顯著性差異，但是桑葉總黃酮對酪氨酸酶的抑制率與陽性對照之間無顯著差異，說明桑葉黃酮各單體對酪氨酸酶的影響存在著協(xié)同配伍作用［26］。對多種黃酮類物質(zhì)的酪氨酸酶抑制性及其動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，黃酮類是酪氨酸酶的可逆抑制劑，抑制性由高到低依次為：槲皮素、高良姜黃素、桑色素、3，7，3’，4’－四羥（基）黃酮、3，7，4’－三羥（基）黃酮［27］。同時(shí)，陳桂霞等研究發(fā)現(xiàn)，桑黃素對蘑菇酪氨酸酶單酚酶和二酚酶的IC50值分別是0.08mmol／L和1.02mmol／L，其對二酚酶抑制作用顯著強(qiáng)于單酚酶；并且與熊果苷和曲酸相比，其抑制強(qiáng)度依次是曲酸、桑黃素、熊果苷［28］。陳清西、丁大鵬等［25，29］還發(fā)現(xiàn)，桑色素是酪氨酸酶的競爭抑性制劑，推測是通過其螯合酶活性中心的銅離子來抑制酶的活性。結(jié)合其它黃酮的抑制活性來看，酪氨酸酶的抑制活性應(yīng)該不是或不僅是這種螯合作用在發(fā)揮作用，而有黃酮酚羥基的參與。

2.2.3 三萜類化合物的酪氨酸酶抑制活性

泰國科學(xué)家SNITMATJARO NATTAPONG和LUANRATANA OMBOON在對泰國桑的研究中發(fā)現(xiàn)：泰國桑中的一類三萜類化合物——樺木酸具有抑制酪氨酸酶的活性，并且在非極性溶劑中，樺木酸對酪氨酸酶的抑制起主要作用，在極性溶劑中，其活性受其它極性物質(zhì)的影響［30］。關(guān)于桑樹中三萜類物質(zhì)抑制酪氨酸酶的活性的研究較少，中國的一些桑樹品種中的三萜類物質(zhì)是否具有抑制酪氨酸酶的活性，其抑制酪氨酸酶活性的機(jī)理等還有待進(jìn)一步的探究。

3 桑樹清除自由基、抗氧化的生物活性

酪氨酸酶是一種含銅需氧酶，在酪氨酸轉(zhuǎn)化為多巴的反應(yīng)過程中，必須有超氧陰離子自由基參與。因此，氧自由基的清除可以阻斷酪氨酸酶的催化反應(yīng)，從而使酪氨酸氧化反應(yīng)的強(qiáng)度減弱，減少黑色素的形成［22，31］。使用抗氧化物質(zhì)清除自由基，可以減弱人體的氧化作用，中和或減少自由基的產(chǎn)生，同時(shí)對保持皮膚彈性、抑制黑色素的產(chǎn)生以及減少黑色素沉積有重要作用。因此，抗氧化活性很強(qiáng)的活性物質(zhì)也被廣泛的應(yīng)用在美白護(hù)膚產(chǎn)品中［32］。

3.1 桑樹中黃酮、多酚類物質(zhì)的抗氧化作用

桑樹中桑皮、桑枝和桑葉中均含有大量的黃酮和多酚類化合物［14］。它們是桑樹中主要的抗氧化活性成分，其在桑樹中含量高，清除自由基的能力強(qiáng)，是天然美白產(chǎn)品所添加的理想活性成分［33－38］。

王晶等對從桑皮中所提取的黃酮類化合物進(jìn)行了體外抗氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2mg／mL的黃酮粗提物對DPPH自由基的清除率大于90%，而同濃度下維生素E的清除率僅為6.8%；在還原力實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)濃度大于3mg／mL時(shí)，維生素E的還原能力趨于平緩，而黃酮提取物的還原力卻仍在不斷增加，并逐漸大于維生素E的還原力［39］。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，桑葉提取物的抗氧化活性、清除·OH能力和清除O2·能力與桑葉總黃酮含量之間呈極顯著正相關(guān)［33］。這些研究表明桑葉總黃酮是桑葉抗氧化作用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。

伍春、Radojkovic Marija M.等同時(shí)比較研究了幾種果桑桑椹抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)桑椹中主要起抗氧化作用的為黃酮類和多酚類物質(zhì)，且這兩種活性物質(zhì)在這幾種果桑中含量都比較高，并認(rèn)為桑椹中的這兩類物質(zhì)在美白產(chǎn)品上可以有所應(yīng)用［35，40］，同時(shí)在桑葉中也發(fā)現(xiàn)這兩種物質(zhì)是桑葉中抗氧化的主要活性物質(zhì)［36］。Kim Gyo－Nam等從桑葉中提取了多酚類物質(zhì)并明確了其具有抗氧化、清除自由基的能力［41］。但是，嚴(yán)格意義上來說，黃酮是多酚的一種，桑樹中除了黃酮以外，還應(yīng)該有二苯乙烯、苯丙素類等其它多酚類化合物，這些化合物中的酚羥基都極易被氧化而表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化能力。

3.2 二苯乙烯類化合物清除自由基的活性

二苯乙烯類物質(zhì)是由兩個(gè)芳基苯和一個(gè)雙鍵組成的化合物，具有多種生物活性［42－43］，如抗氧化、清除自由基、抗病毒等。王元成等［44］對桑白皮中白藜蘆醇、氧化白藜蘆醇和桑皮苷的抗氧化活性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：氧化白藜蘆醇和白藜蘆醇均具有良好的清除DPPH和ABTS＋·自由基的能力，且均比熊果苷（熊果苷是目前市場上大部分美白產(chǎn)品的主要成分，盡管其美白效果較為理想，但是長期使用會(huì)導(dǎo)致毛孔粗大，使皮膚看起來不夠光滑細(xì)膩［45］。）的清除能力強(qiáng)。氧化白藜蘆醇和白藜蘆醇是目前研究最多的兩種桑樹活性物質(zhì)，它們不僅存在于桑白皮中，而且在桑樹其它部分都有較高的相對含量［46］。桑皮苷、白藜蘆醇、氧化白藜蘆醇這3種桑樹二苯乙烯類物質(zhì)在韓國已經(jīng)應(yīng)用于美白護(hù)膚品中，并有發(fā)明專利保護(hù)其知識產(chǎn)權(quán)［47］，怎樣利用這三種物質(zhì)開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的美白護(hù)膚品，還需要我們認(rèn)真思考。

3.3 桑椹色素清除自由基的活性

體外實(shí)驗(yàn)表明，桑椹色素有一定的抗氧化清除自由基作用。呂英華等對桑椹色素體外抗氧化能力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)桑椹色素提取液可以抑制脂質(zhì)過氧化，對·OH、DPPH·和ABTS均有不同程度的清除效果，且抗氧化能力呈現(xiàn)濃度效應(yīng)［48］，可見桑椹色素是一種優(yōu)良的天然抗氧化劑和自由基清除劑。桑椹色素主要包括桑椹紅素和桑花青素，花青素作為一種黃酮，因其具有很強(qiáng)的抗氧化和清除自由基的能力而成為研究的熱點(diǎn)［49－52］。趙云霞等利用提純的桑椹紅色素對其還原、清除羥基自由基和螯合二價(jià)鐵離子的能力及其機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其具有較強(qiáng)的還原能力，可以作為氫供體與活性氧自由基反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定產(chǎn)物，從而阻斷自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，起到抗氧化作用［53－54］；而純化過的紅色素與同濃度的維生素C清除羥自由基能力相當(dāng)［55］。桑色素不但具有較強(qiáng)的抗氧化性和清除自由基的能力，而且其鮮艷亮麗的純天然色澤使其可以作為天然的顏色調(diào)和劑添加到美白產(chǎn)品中，一物多用［56－57］。

3.4 桑樹多糖清除自由基的作用

桑樹中的多糖類化合物是存在于桑樹細(xì)胞壁中的一類由醛糖或酮糖通過糖苷鍵連接而成的天然高分子多聚物。多糖類化合物除具有抗腫瘤、降血糖、降血脂、調(diào)劑免疫等生物活性外，也具有較強(qiáng)的抗氧化性［34］。

賀天珍等從湖桑32號的桑枝皮中提取分離得到的兩種水溶性多糖MBBP－1和MBBP－2的體外實(shí)驗(yàn)表明，兩種多糖對DPPH都有很強(qiáng)的清除能力，并認(rèn)為可能是由于MBBP－2中含有8.2%的半乳糖醛酸導(dǎo)致了MBBP－2比MBBP－1清除能力強(qiáng)；在清除羥自由基方面，兩種多糖化合物清除效果卻不如維生素C效果好（10mg／mL）［58］。

桑葉酸性蛋白多糖（APFM）在小鼠模型中的抗氧化作用進(jìn)行的研究結(jié)果表明，APFM可以有效清除化學(xué)模擬體系中形成的·OH和O2·，明顯降低模型小鼠臟器中SOD活性，并均存在明顯的量效關(guān)系。因此該研究表明APFM 具有良好的體內(nèi)的抗氧化作用［59］。同時(shí)，桑葉多糖對DPPH也有很好的清除作用［60－61］。

桑椹中也含有可以清除自由基的多糖［62］，對桑椹多糖體外抗氧化作用的研究發(fā)現(xiàn)：在清除DPPH方面，當(dāng)桑椹多糖質(zhì)量濃度為1.249mg／mL時(shí)，桑椹多糖對DPPH·的清除率達(dá)到90.01%，在0.293 9～1.249mg／n范圍內(nèi)，桑椹多糖質(zhì)量濃度對·DPPH的清除率有很好的量效關(guān)系；同時(shí)，桑椹多糖對·OH清除率的EC50值為0.6787mg／mL，當(dāng)桑椹多糖質(zhì)量濃度增至1.249mg／mL時(shí)，桑椹多糖對·OH的清除率增至76.40%［63］。桑椹多糖與維生素E的清除自由基能力相比，桑椹多糖具有很高的清除羥基自由基和超氧陰離子自由基的能力［64］。多糖是桑樹中含量較多的一類活性物質(zhì)，尤其是在桑葉中，怎樣將其開發(fā)成一種抗氧化、具有皮膚美白功效的護(hù)膚保健品有待進(jìn)一步探索。

4 應(yīng)用前景

隨著人們物質(zhì)生活的富足，對靚麗肌膚的追求越來越強(qiáng)烈，對美白祛斑的重視程度越來越高。隨著社會(huì)的進(jìn)步，汞一類的有毒的化學(xué)美白劑已淡出人們的視線，取而代之的是純天然無副作用的植物美白產(chǎn)品。桑樹中富含抑制酪氨酸酶、抗氧化的活性成分，雖然現(xiàn)在市場上相關(guān)產(chǎn)品還不是很多，但它的高效、純天然、低成本等優(yōu)點(diǎn)會(huì)吸引越來越多的研發(fā)者將其應(yīng)用于化妝品行業(yè)。然而，雖然已經(jīng)清楚桑樹中哪一類或者哪一種物質(zhì)具有抑制酪氨酸酶和清除自由基的活性，但還有很多只停留在總提取物或萃取分段部分，還有必要對它們中的活性物質(zhì)進(jìn)行分離及結(jié)構(gòu)鑒定；同時(shí)，桑樹中已經(jīng)明確或者即將明確具有皮膚美白活性的物質(zhì)，其對皮膚的致敏性等其它副作用還不是很明了，這些也值得進(jìn)一步研究；另外，對桑樹中這些具有皮膚美白功效的活性成分的高效提取分離工藝也是非常重要的。希望通過我們大家的努力，讓蠶桑產(chǎn)業(yè)除了生產(chǎn)出五顏六色的蠶絲，也帶給人類白皙靚麗的肌膚。

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