黃芩的活性成分及在化妝品中的應(yīng)用進(jìn)展

馬變變,梁超,李靜,馮法晴,張曉潔,孫麗麗

(三立慧評(北京)檢測技術(shù)有限公司,北京 102401)

黃芩是廣泛應(yīng)用的中草藥,為唇形科草本植物黃芩的根[1],又名山茶根、條芩、涇芩等,收載于《中國藥典》《歐洲藥典》和《英國藥典》。在中國,黃芩至少有2 000年的藥用歷史。公元200年左右,在《神農(nóng)本草經(jīng)》中首次記載了黃芩。

黃芩的市場需求量逐年增加,在藥品、保健品和化妝品的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,已成為銷售額最大的藥材之一[2]。黃芩具有抗氧化、美白、抗衰老、抗炎等多種作用[3],其含有多種活性成分,在植物資源中值得探索開發(fā)。

本研究綜述了黃芩的分布情況及其主要化學(xué)成分的提取和檢測方法以及在化妝品中的應(yīng)用,為今后黃芩的研究及應(yīng)用提供了參考。

1 黃芩的分布及主要成分

黃芩廣泛分布于我國北方地區(qū),山西和陜西這兩個省份是黃芩產(chǎn)量最大的區(qū)域[4]。在高質(zhì)量藥材的種植和生產(chǎn)過程中,諸如產(chǎn)地、收獲時機(jī)和海拔等因素被視為影響其質(zhì)量差異的關(guān)鍵要素[5-7]。

黃芩屬的植物中,其主要的化學(xué)組成為黃酮類化合物和萜烯類化合物,這兩種化合物占據(jù)了鑒定化合物的90%以上,從黃芩屬植物中已經(jīng)分離出了超過600種不同的化合物[8]。

黃芩黃酮是黃芩中重要的活性物質(zhì)之一,黃芩中目前已經(jīng)鑒定出150多種黃酮類成分[1,9]。黃芩苷、漢黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素為廣泛研究的黃酮類化合物,主要分布于植物的地下部分[10]。其中,黃芩苷是黃芩中含量最多的化合物,其含量超過10%[11-12]。

黃芩多糖是從黃芩黃酮中提取出來的一種副產(chǎn)品,它具備抗氧化的特性。為了最大化地利用這一資源并增加黃芩的開發(fā)價值,關(guān)于黃芩多糖的深入研究也越來越多[13]。

2 黃芩的提取工藝及檢測方法

2.1 黃酮類

黃芩黃酮的提取方法包括溶劑提取、酶解提取、超聲波提取以及超臨界流體萃取法等。常見黃芩黃酮類成分的提取方法比較見表1。

表1 黃芩黃酮的提取方法比較

眾多提取方法當(dāng)中,溶劑提取法因其工藝簡潔、安全性高以及成本相對較低的特點,得到了廣泛應(yīng)用,其中常用的溶劑包括水、醇和醚等[18]。黃酮類的化學(xué)物質(zhì)在水中的溶解性不佳[19],但使用有機(jī)溶劑,特別是乙醇,可以獲得更高的提取效率、更低的能量消耗且環(huán)保無污染。此外,研究還顯示,浸泡可以幫助有效成分的溶解,從而提高提取效率[20]。超臨界提取方法能夠顯著提高提取效率,但是工藝流程較復(fù)雜。

黃芩中黃酮類化合物的常用檢測技術(shù)有紫外分光光度法、高效液相色譜法和超高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法等。

紫外分光光度法操作簡便、易于推廣,延永等人[14]采用亞硝酸鈉-硝酸鋁的方法測定黃芩提取物中的黃酮含量,以蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液對黃酮類化合物進(jìn)行定量。分光光度法測定總黃酮含量的原理是:在中性或弱堿性且NaNO2存在條件下將還原總黃酮,然后加入硝酸鋁形成螯合物,再加入氫氧化鈉溶液,顯示紅橙色,測定其吸光值。

2020版《中國藥典》中采用高效液相色譜法測定黃芩苷的含量,采用C18色譜柱,流動相為甲醇-水-磷酸,檢測波長為280 nm。

周勝男等[21]建立了一種可以同時測定黃芩中的野黃芩苷、黃芩苷、野黃芩素和漢黃芩苷等8種黃酮類化合物含量的高效液相色譜法。通過色譜條件的優(yōu)化,可以在30 min內(nèi)準(zhǔn)確測定這8種黃酮類化合物。

超高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法具有靈敏度高和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點,可以達(dá)到快速檢測的目的,有研究建立了同時測定化妝品中的黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素含量的方法[22]。

姚雪等[23]通過分離純化黃芩飲片提取物,采用核磁共振技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定,成功地分離并鑒定了14種黃酮苷類化合物,有兩種是從該植物中首次分離得到,豐富了黃芩的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

2.2 多糖類

黃芩中多糖的提取方法包括索氏提取法、超聲提取法、超聲-熱水浸提法、乙醇-水回流提取法和微波提取法。何強(qiáng)等[24]通過實驗對比了這幾種方法,確定了最佳的方法為超聲-熱水浸提法,得率最高為13.45%。

李平等[25]對比了水提醇沉法、微波提取法和超聲波提取法,實驗結(jié)果表明微波提取法的多糖含量最高為7.26%。

黃芩中含有多糖成分,Olennikov等[26]從黃芩屬的地上部分分離得到了5種多糖,由阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖組成;還從黃芩根中獲得了由吡喃葡萄糖單元組成的同型多糖。

多糖的測定主要有分光光度法、滴定法、高效液相色譜法等。分光光度法(尤其是苯酚-硫酸法)是廣泛應(yīng)用的測定多糖含量的方法。實驗原理為通過乙醇提取除去干擾成分,比如單糖、低聚糖、苷類及生物堿等,再用水提取多糖成分。在硫酸的作用下,多糖通過水解轉(zhuǎn)化成單糖,快速脫水形成糠醛類的衍生物,與苯酚縮反應(yīng)生成橙色的化合物,采用分光光度法測定其多糖含量,一般用葡萄糖或淀粉做校正確定其多糖含量[27]。何強(qiáng)[24]、崔莉[28]、孫洋等[29]均采用苯酚-硫酸法對黃芩多糖的含量進(jìn)行檢測。其中,孫洋等[29]采用硫酸-苯酚分光光度法檢測分析黃芩炮制品中多糖的含量,結(jié)果表明不同黃芩炮制品中的多糖含量不同,且變化趨勢也有差異。盧文穎[30]采用分光光度法對不同地區(qū)黃芩的含量進(jìn)行測定,結(jié)果表明不同地區(qū)、不同品種的黃酮多糖含量差異較大。

3 黃芩在化妝品中的應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人們的護(hù)膚意識也在不斷提高。同時,人們更傾向于選擇天然無害的化妝品,天然植物廣泛添加于產(chǎn)品中。2020年,黃芩根提取物的備案數(shù)量超過2萬個,而在主打舒緩和抗衰方面的備案成分中,黃芩根提取物的備案數(shù)量和增長速度也分別排名前十(數(shù)據(jù)來源:美業(yè)顏究院)。

根據(jù)國家藥品監(jiān)督管理局發(fā)布的2021版《已使用化妝品原料名稱目錄》,高山黃芩花/葉/莖提取物、黃芩根粉、黃芩根提取物、黃芩提取物、黃芩素和盔狀黃芩提取物均包含在化妝品原料中。

3.1 抗氧化

黃芩具有抗氧化活性,其中黃芩苷是一種良好的抗氧化劑。郭少英等[31]研究表明黃芩苷可以直接清除超氧陰離子、自由基等氧自由基。劉媛媛等[32]對黃芩中主要成分黃芩素、黃芩苷和漢黃芩素進(jìn)行抗氧化成分篩選,最終發(fā)現(xiàn),黃芩苷可以通過調(diào)節(jié)Nrf2-ARE 信號通路發(fā)揮抗氧化作用。Zhong等[33]通過經(jīng)驗表明黃芩苷可以減少及清除活性氧及活性氮,阻止其發(fā)生氧化反應(yīng),從而達(dá)到抗氧化目的。

高中洪等[34]研究表明,黃芩中4種主要黃酮化合物清除自由基的活性強(qiáng)弱比較為:黃芩素>黃芩苷>漢黃芩素>漢黃芩苷。其中,黃芩素和黃芩苷是較強(qiáng)的自由基清除劑[35]。

3.2 美白

美白化妝品在市場上廣受歡迎。美白的主要機(jī)制是通過抑制酪氨酸酶活性或阻斷黑色素的產(chǎn)生來達(dá)到美白效果。黃芩提取物具有良好的酪氨酸酶抑制作用,能減少皮膚中黑色素的形成,具有一定的美白作用。

方冶[36-37]研究發(fā)現(xiàn)黃芩素誘導(dǎo)體對酪氨酸酶活性有抑制作用。同時,黃芩素誘導(dǎo)體可以很好地抑制B16黑色素細(xì)胞增殖,而對其他細(xì)胞無毒副作用。

區(qū)梓聰?shù)萚38]檢測了黃芩素對酪氨酸酶的抑制率,當(dāng)黃芩素的質(zhì)量濃度為2 mg/mL時,抑制率達(dá)到60%。

李馨恩[3]對黃芩進(jìn)行了功效評價研究,當(dāng)黃芩提取物質(zhì)量濃度為0.2 g/mL時,酪氨酸酶抑制率達(dá)到75.87%,半數(shù)抑制質(zhì)量濃度為0.106 g/mL。在化妝品乳液中加入黃芩提取物,人體美白功效測試結(jié)果的最佳添加量為1.5%,在使用60 d后可使皮膚黑色素值降低,且安全無刺激。

Michiko等[39]研究表明黃芩苷能顯著抑制黑色素的產(chǎn)生和細(xì)胞內(nèi)黑色素的轉(zhuǎn)運。此外,有研究發(fā)現(xiàn)黃芩素和黃芩苷對酪氨酸酶均具有抑制作用,黃芩素對酪氨酸酶的抑制作用強(qiáng)于黃芩素[3]。

3.3 舒緩

黃芩中的黃芩素、黃芩苷、漢黃芩苷等具有明顯的抗炎作用[40-42],被越來越多地應(yīng)用到舒緩類化妝品中。

何健華[43]采用斑馬魚胚胎刺激模型來評價化妝品原料中的舒緩功效,黃芩素濃度50 μmol/L在斑馬魚炎癥模型中有良好的抗炎作用。并有研究表明黃芩提取物具有抑制透明質(zhì)酸酶的作用,還具有拮抗組織胺的作用,表明黃芩提取物具有抗過敏的作用[44-45]。區(qū)梓聰?shù)萚38]通過透明質(zhì)酸酶活性抑制試驗,當(dāng)黃芩素的質(zhì)量濃度達(dá)到10.0 mg/mL時,對透明質(zhì)酸酶的抑制率為52.51%。因此,黃芩提取物可用于緩解皮膚瘙癢的化妝品中。

3.4 防曬

黃芩中含有的黃芩苷、黃芩素等黃酮類物質(zhì)的紫外輻射都有較強(qiáng)的吸收能力(在190～400 nm范圍內(nèi)),是一種廣泛使用的防曬活性物[41,46]。

Seok等[47]研究指出黃芩提取物具有較強(qiáng)的紫外吸收能力,能減弱紫外線誘導(dǎo)的HaCaT細(xì)胞死亡。該研究還顯示含有24%氧化鋅的防曬霜防曬系數(shù)為17.8,當(dāng)添加5%黃芩提取物后,防曬系數(shù)高達(dá)22.7。研究表明,黃芩提取物可以作為一種安全有效的化妝品防曬霜,對320～400 nm范圍內(nèi)的紫外線有很強(qiáng)的吸收能力,可以保護(hù)皮膚不被曬傷。

3.5 抑菌

黃芩提取物具有抑制痤瘡丙酸桿菌的作用,其最低抑制質(zhì)量濃度為30 mg/mL,在化妝品中可作為替代茶樹油類祛痘活性成分[3]。

黃芩素對金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希氏菌等五種菌都具有抑制作用,對金黃色葡萄球菌的抑制作用最強(qiáng)[41]。

此外,黃芩苷還具有抗菌活性,對金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌和肺炎鏈球菌等菌株都有不同程度的抑制作用。離體實驗表明[48],在相同濃度下,黃芩苷對痤瘡丙酸桿菌的抑制作用是甲硝唑的2倍,是紅霉素的1.5倍。

4 結(jié)語

植物提取物在化妝品中的應(yīng)用普遍,黃芩作為中華傳統(tǒng)藥材,在化妝品領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛。黃芩根提取物是在國產(chǎn)化妝品和進(jìn)口化妝品中使用率均排名前十的植物原料[49]。

黃芩中研究比較廣泛的有黃芩苷、黃芩素和漢黃芩素,它們具有抗氧化、美白、舒緩等作用,可作為化妝品原料。近年來,關(guān)于多糖的研究越來越廣泛,黃芩多糖因具有抗氧化等功效,也在更多地被研究。

黃芩提取物是美白產(chǎn)品中的一種綠色添加劑,黃芩中所含有的活性成分具有良好的美白效果;在防曬產(chǎn)品中,黃芩可以從替代物理防曬劑的角度開展;黃芩中的活性成分還可以添在化妝品中,達(dá)到抑菌痘作用。此外,黃芩對防老抗衰也具有一定作用。

雖然黃芩的應(yīng)用廣泛,但在多種活性成分中,其發(fā)揮功效的活性成分還有待進(jìn)一步科學(xué)研究。黃芩的質(zhì)量控制還有待提高,其生物活性化合物的應(yīng)用價值還需要繼續(xù)挖掘。目前,黃芩主要應(yīng)用在化妝品的美白、舒緩、防曬等方面,為了更好地利用黃芩資源,有必要對黃芩的作用機(jī)制進(jìn)行深入、多方面的研究,可以從生化、細(xì)胞、動物、人體等角度開展。同時,隨著消費者對抗衰老的需求增加,推測未來黃芩將在抗衰老方面具有廣闊的應(yīng)用前景。