CN101647759A - 念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用。通过体外重量法检测，证实念珠藻多糖具有良好的吸湿和保湿功效；以尿素和水为对照，采用衰减全反射傅立叶红外光谱法对经过念珠藻多糖处理的小鼠角质层进行测定，证实该多糖能显著增加小鼠角质层的含水量，具有优良的保湿效果，将其应用于化妆品具有良好的开发潜力。

Description

念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用

技术领域

本发明涉及一种念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用。

背景技术

保湿剂对于化妆品来说是至关重要的，几乎所有的化妆品配方中都离不开保湿剂，它是组成化妆品的基本物质成分之一，另外保湿剂本身的功效对化妆品的功能发挥与质量稳定起着至关重要的作用。随着人们生活质量的提高，越来越多的人开始关注自己的皮肤护理，人们对于皮肤保湿也有了全新的认识，已不再满足于过去的油脂护肤，而是更加青睐于清爽补水型保湿产品，同时对于能够抵御外界灰尘、病毒等不良环境因子，提高肌肤健康状况的多功能型化妆品更是情有独钟；而且“美源于自然，美源于健康”的概念也逐渐在消费人群中成为一种流行和时尚，世界各国的化妆品专家更是力求开拓全天然的化妆品成分，因而天然草本植物等生物成分的开发和利用已成为化妆品开发和制造行业新的发展趋势。近年来随着海洋经济的逐渐兴起，各种海洋藻类和其它海洋生物成分应用于化妆品的例子举不胜举，而淡水藻类资源中某些成分的抗氧化、抗炎等生物活性也不断被人类认识和利用，如藻类多糖具有明显的清除自由基、抗衰老和抗病毒的活性。

念珠藻是一类应用历史悠久且具有广泛开发价值的食药两用植物。念珠藻广泛分布于全球，从陆地到淡水生态系统，从热带土壤到极地冰源都有发现。即使在极度干旱和高紫外线辐射的地区，念珠藻属的一些种类如普通念珠藻(即地木耳，Nostoc ommune)和拟球状念珠藻(葛仙米，Nostoc sphaeroides)也有着很强的生长和繁殖能力。念珠藻多糖是念珠藻群体耐干燥的重要物质基础之一，多糖中含有多个羟基，可与水分子形成氢键，从而牢固结合水分子，是其保持水分的主要“功能基团”，另外，多糖复杂的空间构型也可以吸附一定量的水分子，这是胞外多糖的基本生物学功能之一，念珠藻也正是因此而具有极强的耐干燥能力，在极端干燥条件下能存活数月、数年甚至更长时间。此外，在念珠藻的胞外产物中至少存在两种吸收紫外光的色素：Scytonemin和MAAs，这些紫外吸光色素与念珠藻中的水胁迫蛋白(water stress proteins)交织在一起，存在于胶质鞘中。不管是单独存在，还是以结合形式存在，这两种色素都能起到防护紫外辐射的作用，这对于经常处于强日照和干旱条件下的念珠藻是非常必要的。这些丰富的胞内和胞外物质正是念珠藻多糖在化妆品行业中极具开发价值之所在。但目前国内外还没有对念珠藻多糖吸湿、保湿性能进行研究并将其应用于化妆品的报道。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用。

实现本发明目的的技术方案是：念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用。

所述念珠藻多糖为地木耳多糖或葛仙米多糖。

所述念珠藻多糖为念珠藻细胞的热水提取液或其脱细胞培养液经浓缩、乙醇沉淀而得到的念珠藻多糖。

所述念珠藻多糖在化妆品中的添加量为0.05～0.1wt％。

本发明中念珠藻多糖一般以化妆品添加剂的形式使用，含有念珠藻多糖的化妆品可制成保湿霜、保湿乳液、保湿面膜、润肤型爽肤水等。上述各种类型的化妆品可以按照化妆品领域的常规方法制备。

本发明具有的优点如下：

实验结果显示，念珠藻多糖不仅可以直接吸收并能较长时间保持水分，而且能使小鼠角质层细胞在吸水后长时间保持较高的含水量。同时，念珠藻多糖本身具有抗衰老、清除自由基等功效，应用于化妆品时，其复杂的空间结构也可为皮肤提供一层有效的保护屏障，从而使肌肤免受环境变化的影响。这些均为念珠藻多糖应用于营养保湿化妆品领域提供了直接有力的实验依据和理论基础。

附图说明

图1为实施例2在43％的相对湿度下几种样品的吸湿率随时间的变化曲线图；

图2为实施例2在81％的相对湿度下几种样品的吸湿率变化曲线图；

图3为实施例3在43％的相对湿度下几种样品的保湿率变化曲线图；

图4为实施例4强干燥条件下几种样品的保湿率变化曲线图；

图5为实施例5不同含量念珠藻多糖对小鼠角质层含水量的影响结果图；

图6为实施例5经念珠藻多糖处理8小时的小鼠角质层红外反射光谱图；

图7为实施例5经几种样品处理后小鼠角质层含水量随时间的变化曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护内容不局限于以下实施例。

本发明实施例采用如下三种方法来评价念珠藻多糖的吸湿/保湿性能：

1.常规重量法

吸湿实验：精密称取一定量干燥念珠藻多糖，以尿素、壳聚糖为对照，将各样品置于盛有水的密封容器内，一定时间后取出称重，根据吸水前后的样品重量差，按以下公式(1)计算吸湿率。

吸湿率(％)＝100·(M_n-M₀)/M₀    (1)

其中，M_n表示吸湿后念珠藻多糖的重量，M₀表示吸湿前的念珠藻多糖重量。

保湿实验：将吸湿后的念珠藻多糖转入放有干燥硅胶的密封盒内，干燥处理一定时间后取出称重，根据干燥前后的重量差，按以下公式(2)计算保湿率。

保湿率(％)＝100·H_n/H₀    (2)

其中，H_n表示脱水后的念珠藻多糖重量，H₀表示脱水前的念珠藻多糖重量。

2.改进的重量法

考虑环境因素，如温度、相对湿度等对吸湿和保湿效果的影响，分别准备相对湿度(relative humidity；R.H.)为43％和81％的密封盒。在20℃环境温度下，分别配制饱和碳酸钾溶液和硫酸铵溶液，将饱和溶液分别倒入两个密封盒内，使盒内相对湿度分别达到43％和81％。多糖吸湿和保湿实验方法与前述“常规重量法”相同，增加24小时内测试次数，能够更加合理地反应出念珠藻多糖和对照品的吸湿和保湿效果的变化趋势。

3.小鼠角质层含水量法

角质层是皮肤的主要屏障，角质细胞能够吸收一定量的水分，自身发生膨胀和降低结构的致密程度，是测定原料保湿性能的一种有效方法。衰减全反射傅立叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)扫描法是近年来发展起来的皮肤含水量测定方法之一。其基本原理是：使用ATR-FTIR对角质层进行扫描，在1600cm^-1～1700cm^-1(酰胺基I)附近出现C＝O吸收峰，在1500cm^-1～1600cm^-1(酰胺基II)附近出现HN-C＝O吸收峰。酰胺基I主要反映了蛋白质和水的吸收，酰胺基II仅反映了蛋白质的吸收；在有水分存在的情况下，酰胺基I会明显增强，而酰胺基II的吸收峰则不会发生变化，因此酰胺基I吸光度和酰胺基II吸光度之比可以表现出皮肤含水量的变化。

在使用保湿产品前后一定时间内，由于皮肤含水量的变化，某些红外特征吸收峰的强度和比例会发生改变，通过红外吸收光谱测定，并通过计算和数据转换，能够反应皮肤角质层含水变化情况，从而对化妆品的保湿功效进行评价。由光谱变化能够直观地显示皮肤水分含量的变化。

本发明实施例借助于小鼠背部角质层含水量法来评价念珠藻多糖的保湿性能。具体方法为：小鼠背部皮肤经胰蛋白酶处理并干燥获得角质层，称取一定质量的角质层放入念珠藻多糖溶液中浸泡1小时，取出用滤纸吸干表面水分，然后放入密闭干燥器中，每隔一定的时间取出，利用衰减全反射傅立叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)检测角质层含水量的变化。同时以相同浓度的尿素溶液和蒸馏水作为阳性对照和阴性对照。

以下实施例中所用念珠藻多糖是由地木耳或葛仙米细胞的热水提取液或其脱细胞培养液经浓缩、乙醇沉淀而得到的地木耳多糖或葛仙米多糖。

实施例1：念珠藻多糖吸湿/保湿效果测定

1.1采用常规重量法测定念珠藻多糖的吸湿率

称取干燥念珠藻多糖(地木耳多糖或葛仙米多糖)100mg，置于平皿中，将平皿放入盛有水的密封容器内，使念珠藻多糖吸收水分。24小时后取出多糖并迅速称重，根据实验前后的多糖重量差值，按照上述公式(1)计算样品的吸湿率。

该实验设置3个重复，以尿素和壳聚糖为对照，其结果如表1-1所示，各实验组的RSD值均低于0.1，说明实验精度较高。念珠藻多糖和对照物的吸湿率大小依次是：尿素＞念珠藻多糖＞壳聚糖。在24h内，尿素吸湿后的重量达到其干重的1.52倍，而念珠藻多糖吸湿后的重量也达到了原干重的1.43倍。在相同条件下，尿素吸湿性能最强，而念珠藻多糖的吸湿性能稍次于尿素，但优于壳聚糖，这对于其作为化妆品的保湿剂候选材料是非常有利的，因为对于保湿化妆品而言，选择具有适度吸湿能力，且吸湿能力持久、不易受环境条件变化(温度、湿度、风等)影响的保湿剂是很重要的，因此，念珠藻多糖持久的吸湿能力将提高其在化妆品中的应用价值。

表1-1  念珠藻多糖的吸湿率(n＝3，取平均值)

1.2采用常规重量法测定念珠藻多糖的保湿率

采用本实施例上述1.1的实验方法，获得几种样品吸湿后的产物，并将其转入放有变色硅胶的密封容器内，干燥处理24小时后取出称重，根据干燥前后的重量差值，按照公式(2)计算保湿率。

设置3个重复，以尿素和壳聚糖为对照，各样品均表现出了良好的保湿性，保湿率大小依次是：念珠藻多糖＞尿素＞壳聚糖(见表1-2)。念珠藻多糖相对于尿素和壳聚糖来说，其保湿性能明显较高，这是因为念珠藻多糖分子可以与水分子以共价键、黏附等形式形成紧密结合的共同体，使水分难以除去。

表1-2  念珠藻多糖的保湿率(n＝3，取平均值)

实施例2：在固定湿度条件下念珠藻多糖的吸湿效果

2.1在43％的相对湿度下念珠藻多糖的吸湿效果测定

室温下精密称取100mg干燥念珠藻多糖粉末置于小称量瓶中，以相同质量的干燥壳聚糖、尿素为对照。称重后立即将多糖、壳聚糖、尿素放入R.H.43％的密封盒中。实验设置3个重复。分别于1h、2h、4h、8h、12h和24h称量各样品重量，称重结果见表2-1所示，根据多糖及对照品的重量变化，按照公式(1)计算吸湿率。三种物质的吸湿率变化曲线见图1，在24小时内，多糖及对照品都表现出了一定的吸湿能力，在0～12小时内，各样品的吸湿曲线呈明显上升趋势(斜率较大)，表明在12小时内各样品都具备较强的吸湿性能。随着时间延长，各样品的吸湿率逐渐下降，吸湿曲线趋于平缓，说明样品经过一段时间的吸湿后，逐渐趋于饱和状态。从表2-1中数据和图1可以看出，念珠藻多糖和对照品的吸湿作用大小依次为：念珠藻多糖＞尿素＞壳聚糖，念珠藻多糖的吸湿率较对照品明显偏高。在环境相对湿度不高(43％)的情况下，念珠藻多糖和对照品同时争夺密闭环境中有限的水分，当念珠藻多糖吸收了水分后，由于其多糖结构能与水分子紧密结合，形成三维网状结构，所以结合的水分很难再失去，而对照品在该环境中不具备这种优势，因此念珠藻多糖相对于对照品来说，其吸湿效果更明显。

表2-1在相对湿度43％下念珠藻多糖及对照品的吸湿效果(n＝3，取平均值)

2.2在81％的相对湿度下念珠藻多糖的吸湿效果测定

室温下精密称取100mg干燥念珠藻多糖粉末置于小称量瓶中，以相同质量的干燥壳聚糖、尿素为对照。称重后立即将念珠藻多糖、壳聚糖、尿素放入R.H.81％的密封盒中。实验设置3个重复。分别于1h、2h、4h、8h、12h和24h称量各样品重量，称重结果见表2-2，根据念珠藻多糖及对照品的重量变化，按照公式(1)计算吸湿率。

此相对湿度下各样品的吸湿率变化曲线见图2，在R.H.81％的环境中吸湿2h后，三种样品的吸湿作用大小依次为：念珠藻多糖＞尿素＞壳聚糖。与在R.H.43％环境下不同的是，三种样品在同一时间点的吸湿率均有明显增加，虽然三种样品的吸湿率随时间的延长其增加幅度逐渐降低，但是24小时后仍有明显的上升趋势。

表2-2  在相对湿度81％下各样品的吸湿效果(n＝3，取平均值)

实施例3：在固定湿度条件下念珠藻多糖的保湿效果

3.1在43％的相对湿度下念珠藻多糖的保湿效果测定。

室温下精密称取100mg念珠藻多糖置于小称量瓶中，以相同质量的壳聚糖和尿素为对照。将称重后的样品放入装有500mL水的密封盒中保存24小时，使其在潮湿环境下吸水。次日取出各样品称重，然后放入R.H.43％的密封盒内脱水。实验设置3个重复，分别于1h、2h、4h、8h和12h称量各样品重量，称重结果见表3-1，根据多糖和对照品重量变化，按照以下公式(3)计算保湿率：

保湿率(％)＝(H_n-M)/(H₀-M)    (3)

公式(3)中M表示样品干重，H₀表示样品吸水后的样品重量，H_n表示样品干燥n次后的样品重量。

在室温、R.H.43％条件下念珠藻多糖、尿素和壳聚糖的保湿率变化曲线见图3。从表3-1中数据和图3可以看出，各样品保湿率随着时间推移发生变化，所含水分有所下降，至10h后下降趋势渐趋于平缓，多糖和尿素的保湿率基本不再变化，壳聚糖的保湿率略有下降趋势。

尿素素有优良保湿剂之称，常被用作保湿产品的辅料。而壳聚糖也是多糖中具有一定保湿作用的代表，在化妆品领域也有着广泛的应用。在此湿度条件下，用尿素和壳聚糖作对照，能很好的验证地念珠藻多糖的保湿功能，并能测定其保湿的程度。通过以上实验结果可以看出，念珠藻多糖具有较好的保湿性能，尤其在8小时左右明显高于壳聚糖，与尿素接近。为了进一步验证该结论，并结合念珠藻耐干燥能力强这一特点，延长保湿实验持续时间，同时加强干燥条件，即调整环境相对湿度，用干燥硅胶替换R.H.43％的饱和盐溶液。在此条件下继续对三种样品的保湿率进行测定(具体结果见实施例4)。

表3  各样品在R.H.43％的保湿效果(n＝3，取平均值)

实施例4：在强干燥条件下念珠藻多糖的保湿效果

4.1强干燥条件下念珠藻多糖保湿效果测定

将实施例3中实验结束后的各样品从R.H.43％的密封容器内取出，放入装有干燥硅胶的密封容器内，继续在强干燥条件下脱水，并于1h、2h、4h和8h称量各样品重量，实验设置3个重复，取平均值，结果见表4。根据多糖及对照品重量变化，按照公式(3)计算保湿率。

在强干燥条件下，多糖及对照品的保湿率变化曲线见图4，由图可知，三种样品在强干燥条件下迅速失水，在从R.H.43％换成硅胶后的1小时内，三种样品的保湿率均下降了约20％以上。壳聚糖在此条件下的保湿率较差，干燥8小时左右即基本失去所含水分，保湿率下降至0。尿素在此强干燥条件下的保湿率也明显下降。而念珠藻多糖在硅胶中干燥的第一个小时内保湿率也明显降低，但随后趋于平缓。这三种样品在强干燥条件下的保湿作用大小依次是：念珠藻多糖＞尿素＞壳聚糖。这表明，念珠藻多糖在强干燥条件下保湿效果明显突出，优于尿素和壳聚糖，是一种优良的保湿原材料，这与实施例1中常规法测定保湿率的结论一致。同时，这些结果也证明了念珠藻多糖在干燥胁迫下具有良好的补水保湿作用。

表4  强干燥条件下念珠藻多糖的保湿效果(n＝3，取平均值)

实施例5：利用衰减全反射傅立叶变换红外光谱仪(ATR-FTIR)检测念珠藻多糖对小鼠角质层含水量的影响

5.1角质层制备：小鼠断颈处死，取背部鼠皮。用手术刀去除皮下脂肪及黏液组织。将皮肤(厚度约350μm)置于37℃，质量百分比浓度为0.0001％的蛋白酶溶液中处理24小时，置于生理盐水中使角质层游离，再用冷己烷(-4℃)漂洗角质层30秒，以除去表面的脂质，冷冻干燥后放置于减压干燥器中保存。

5.2多糖及对照品溶液制备：称取1.0g念珠藻多糖，加适量蒸馏水溶解，并定容至50mL，得浓度为20mg/mL多糖溶液，使用时分别取适量稀释10×、100×、1000×，(即工作液浓度分别为0.02mg/ml、0.2mg/ml、2mg/ml和20mg/ml)。同时，配制相同浓度的尿素溶液。将配制好的溶液置于4℃冰箱中保存备用。

5.3角质层样品处理：称取一定质量的角质层样品分别放入念珠藻多糖、尿素(阳性对照)和蒸馏水(阴性对照)中浸泡1小时，取出后用滤纸吸干两侧表面的水分，然后将浸泡后的角质层放入密闭的干燥容器中，每隔1h、3h、7h和23h取出用ATR-FTIR检测。

5.4ATR-FTIR检验

测试条件：室温(18～20℃)，IR反射晶体(IRE)为钻石单晶，扫描次数64次，分辨率4cm^-1，扫描范围800～4000cm^-1，分别对经三种溶液处理的角质层进行扫描检测。

5.5结果处理与分析

用ATR-FTIR自带的OMNIC7.1对红外图谱进行平滑处理(选择平滑点数为11)，图谱模式为吸光度，其中1647.3cm^-1为酰胺基I峰，在1541.6cm^-1为酰胺基II峰。根据各样品的扫描结果，计算出酰胺基I吸光度和酰胺基II吸光度之比(A₁/A₂)。从实验结果看，念珠藻多糖在0.2～20mg/ml的浓度范围内，都能显著改善小鼠角质层的含水量(见图5)，降低水分散失的速度，在此含量范围内，其保水能力随浓度的增高有上升的趋势，但差异并不明显，这说明念珠藻多糖作为保湿成分在化妆品的添加量易于控制和达到，同时也证明念珠藻多糖在化妆品领域将具有较好开发价值和应用前景。与对照组相比，念珠藻多糖在保持水分方面具有明显优势，其中阳性对照尿素只有在较高浓度时才可表现出与念珠藻多糖相近的保水能力，而阴性对照蒸馏水处理后，角质层含水量虽然有较大增高，但随后在干燥条件下，水分容易散失。图6是经2mg/ml念珠藻多糖处理8h的角质层样品的红外谱图，表5列出了经2mg/ml样品处理后小鼠角质层含水量随时间变化情况，其变化的趋势见图7，由图中结果可以看出，与蒸馏水和尿素相比，多糖在2小时之内能迅速增加角质层含水量；而在之后的干燥环境下，经多糖处理的角质层含水量下降速度相对较为缓慢，且在24小时后，仍可保持较高含水量，证明念珠藻多糖能有效防止水分流失，是一种优良的保湿材料。通过该小鼠实验结果得出念珠藻多糖在化妆品中的添加量为0.05～0.1wt％。

表5  处理不同时间后角质层红外扫描的酰胺基I和II吸光度比值

Claims (4)

1.念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用。

2.根据权利要求1所述的念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用，其特征在于：所述念珠藻多糖为地木耳多糖或葛仙米多糖。

3.根据权利要求1或2所述的念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用，其特征在于：所述念珠藻多糖为念珠藻细胞的热水提取液或其脱细胞培养液经浓缩、乙醇沉淀而得到的念珠藻多糖。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的念珠藻多糖在营养保湿型化妆品中的应用，其特征在于：所述念珠藻多糖在化妆品中的添加量为0.05～0.1wt％。

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