第16集35亿年的海洋传奇： 现代海藻活性成分在皮肤美容中的应用前景

2022年11月29日，欧莱雅集团宣布通过旗下风投基金收购了生物科技公司Microphyt的部分股权，以支撑后续美容产品的开发，加速欧莱雅集团的绿色科学战略推进。Microphyt成立于2007年，由法国生物学界著名专家Arnaud Muller-Feuga创立。Microphyt公司的主要业务是用绿色低碳的专利工艺可持续地生产微藻以及提取微藻活性物质，并将其转化为新的化妆品解决方案，提高化妆品的功能品质和活性特性。

地球70%以上的面积被海洋覆盖，海洋是地球上高达90%的生物物种的生命家园。在35亿年以前的地球上，“海藻”是最早进行光合作用的生物，是地球上最原始的生命。海洋提供了独特的自然环境和丰富的资源，赋予无数海洋生物以无限的生命潜能。海洋是人类的资源宝库，可以生产出许多生物活性化合物，可用作药物、营养药品和药妆品。

藻类生长在阳光充沛及富含地球原始完整76 种有机矿物元素的海洋环境中，含有高达70％的植物性蛋白质，其中人体必需氨基酸的比例高达50％，人体吸收率高达90%。藻类是一种具有复杂的光合生物。迄今为止，已经确定的藻类种类超过2万种，根据大小不同，藻类可以分为两种。大藻类(海藻)定义为生活在沿海地区的多细胞海洋植物，结构比陆生植物更简单，而微藻是小型单细胞或简单的多细胞物种，在各种环境中都有发现。

海藻中富含糖类、脂类、蛋白质、氨基酸、矿物质和类黄酮，还含有钙、磷、铁等多种矿物元素，以及β-胡萝卜素、泛酸、叶酸、生物素及A、B族、C及E等多种维生素，在各种成分中，糖类化合物是海藻中含量最丰富的成分，以单糖、双糖、寡糖和多糖等多种形式存在于海藻类中。褐藻的维生素B12、铁质含量比肝脏高、钙质含量比牛奶更高。

海藻成分中还含有不饱和脂肪酸、甾类及多萜等多种活性物质。研究表明海藻生物活性成分可以带来护肤美容、抗菌消炎、抗肿瘤、抗病毒、抗衰老、减肥消脂和增强肌体免疫力等一系列特殊功能。海藻从最初的只占有极少量的市场到现在被世界化妆品知名品牌普遍应用，这应归功于海藻原料中众多分子的突出功效。利用海藻中丰富的蛋白质、氨基酸、多糖、维生素、矿物质、水溶性聚合物，可制备具有保湿、抗氧化、美白、祛痘、防晒、减肥、护发等不同多种功能的化妆品。

1.皮肤美容产品中海藻活性物的科学故事

美丽的法国布雷阿群岛，位于墨西哥湾暖流和北大西洋寒流交汇之处，有世界海洋心脏之称。这里生长着超过25000种海洋植物，又被称为“水下亚马逊森林”。远离尘世喧嚣的神秘宁静的海洋群岛，以及世世代代岛民对纯净生活的坚持与向往，让这个小岛至今仍维持着最纯粹最独特的生态环境。因为海洋暖流带来的生机，可以说是大自然的奇迹。原本在温暖的墨西哥湾热带孕育的墨西哥湾黄金藻随着北漂的洋流，来到了墨西哥湾暖流和北大西洋寒流交汇之处的，有世界海洋心脏之称的法国布雷阿群岛。长途跋涉的墨西哥暖流带来的墨西哥湾黄金藻，生长在海边的岩石下，在水深达到25米的海底也能找到它的身影。其叶柄和叶片的连接处呈金黄色，在阳光下会发出金灿灿的光芒。黄金藻具有强大的吸收和保持水分的能力，其体内产生的宝贵海藻多糖类成分，可以有效应用于保湿、抗炎、抗衰老等化妆品中。

除了来自墨西哥湾的黄金藻，被称为法国“青春藻”的布雷阿褐藻（植物学学名：裙带菜）同样也是岛民们世代相传的美肤秘方，早在19世纪，当地渔女就用褐藻制作出一种美肤精粹，让她们即便在海岸上经受风吹日晒，仍能保持清澈水润的美丽容颜。但由于数量珍稀，这些精粹仅供亲友使用。今天借助高科技海洋细胞培养工厂培养技术，勤劳智慧的法国科学家已将“青春藻”之中的40余种氨基酸和矿物质，转化为对自身有益的天然有机体，运用到肌肤之中，则能唤醒肌肤的天然修复能力，像拥有对抗海水洗礼的神奇力量般，对抗外界的重重侵害。法国“青春藻”含有丰富的氨基酸、维生素、矿物质及微量元素，可以为健康肌肤新陈代谢提供所需要的营养支持。氨基酸是皮肤中胶原蛋白和纤维蛋白的主要成分；维生素可防止肌肤老化粗糙，增强皮肤免疫力；矿物质和微量元素能调节人体新陈代谢，维护皮肤、粘膜的弹性、韧性和细嫩柔滑。

亿万年以前，非洲撒哈拉大沙漠曾经是一片生命的绿洲。亿万年之后，法国的海洋科学家在这里发现了“沙漠复活藻”细胞。撒哈拉沙漠炎热的白天与寒冷的黑夜循环交替，水资源和食物极度缺乏，但是“沙漠复活藻”在这个荒凉的沙漠国度经历了从海洋到沙漠的沧桑巨变，依然顽强地存活了数十亿年。它们贪婪地吸收干燥沙漠空气中的每一个水分子，将蕴含生命的活力输送到体内的每一个细胞，在休眠与复活之间维持着数十亿年的生命奇迹。沙漠复活藻中蕴含丰富的海藻多糖分子，可与水分子形成氢键而结合大量的水分，同时，海藻多糖分子链还相互交织成网状，加之与水的氢键结合，起到很强的保水作用。此外，在海藻细胞外基质还可以与皮肤中纤维状蛋白质结合，形成一层均匀的保湿薄膜，保存皮肤自身的水分，而完成润肤作用。因此，海藻糖的高度吸水性和良好的成膜性完美地结合，能为皮肤提供极佳的保湿效果。

2. 海藻的分类与主要活性功能成分：

大型藻类(海藻)可以在沿海地区找到，大藻类根据其主要色素可分为三类:绿藻、褐藻和红藻。绿藻可以通过光合作用吸收大量的光能。而与绿藻不同，红藻和褐藻生活在阳光不足的海洋深处。褐藻约占世界上栽培的大型藻类总数的59%，其次是红藻占40%。大型藻类可以在海滨进行大规模栽培。它们的生长速度相对较快，通过调节培养条件可以控制其生物活性化合物如蛋白质、多酚和天然色素的生产。许多大型藻类代谢产物和色素具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗高血压和抗炎抗敏作用，以及在透明质酸酶酶抑制、神经保护和基质金属蛋白酶(MMPs)抑制活性中发挥一定作用。
微藻是单细胞或简单的多细胞物种，生长迅速，生活在恶劣的条件下，并承受环境压力，如热、冷、厌氧、高盐度、渗透压，以及暴露在不同类型光源等多种富有挑战性的条件下存活。与传统植物相比，微藻产量更稳定、受季节和气候影响较小、更容易提取、来源丰富，比大型藻类更具有工业应用优势。微藻具有相当大的可塑性，可以将相同的工艺用于许多不同的应用。

微藻种类广泛，生化特性广泛，具有进行含氧光合作用的特殊生理特性。过去20年以来，微藻的现代工业化培养迅速发展，主要是大规模生产，以便收获足够的生物量以获得有用的有机成分。例如通过水平、垂直或螺旋管式反应器、平板反应器、膜光生物反应器等多种反应器，都可以实现微藻的工业化培养。微藻含有丰富的脂肪酸、生育酚、甾醇、蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质、抗氧化剂和色素(如叶绿素和类胡萝卜素)等。

3. 海藻活性成分的皮肤美容机理与临床功效

3.1 海藻活性成分的抗氧化功效

皮肤老化是一个缓慢而复杂的过程，包括内在和外在机制，导致许多变化，如变薄、干燥、松弛、脆弱、毛孔粗大、暗沉、细纹和皱纹。研究表明，由于皮肤在阳光紫外线暴露下产生的氧化应激可导致自由基细胞损伤，以及细胞凋亡，从而引起皮肤光老化现象。褐藻中的活性多糖成分被证实具有抗氧化特性，可用于预防皮肤老化。

墨角藻为一种褐藻，被收录于《已使用化妆品原料目录（2021 年版）》，具有抗病毒、抗微生物、抗凝血、抗肿瘤等多重功效，这与其富含多酚密切相关。100g藻体干重中，多酚含量可达到5.37%（w/w）。酚类结构普遍有抗氧化、清除自由基的能力，其抗氧化的机理主要是氧原子上不成对单电子能与苯环上的π电子云作用，发生共轭效应。这种共轭的结果使成对电子并不固定在氧原子上， 而是部分分布到苯环上。这样，自由基的能量就有所降低，不再引发链式反应， 起到了抗氧化作用。Heffernan 等研究了褐藻乙醇提取物的抗氧化活性，证明抗氧化能力与褐藻多酚的含量存在正相关性。

从一种微藻等鞭金藻中提取的岩藻黄素，已被证明能清除不同的自由基，如 DPPH、ABTS、过氧化氢、羟基自由基、超氧阴离子和单线态。岩藻黄素的抗氧化活性在细胞和动物实验中也得到验证：在非洲绿猴肾细胞（Vero）中，从长角马尾藻中分离的岩藻黄素可抑制H2O2 引的氧化损伤，降低细胞内活性氧（ROS）的水平，阻止 DNA 断裂和凋亡过程。在人类成纤维细胞培养中，岩藻黄素能够降低 UVB 照射对其产生的氧化损伤，对于DNA 的保护作用呈现剂量依赖性规律。光辐射损伤的视网膜色素上皮在施用岩藻黄素后可检测到细胞内 ROS 的减少，并且无细胞毒性。在岩藻黄素的抗氧化功效研究中，还发现其在防紫外辐射方面也能够发挥重要作用。

3.2 海藻活性成分对金属蛋白酶(MMP)的抑制和抗皱作用

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是一类结构和功能相关的内肽酶家族，能够降解人体皮肤的ECM成分，如胶原蛋白、蛋白聚糖、纤维连接蛋白和层粘连蛋白。UVB和UVA可诱导ROS的形成，而ROS有可能激活血中性粒细胞并诱导弹性蛋白营养不良。中性粒细胞可渗入皮肤分泌中性粒细胞弹性蛋白酶，进而激活基质金基质金属蛋白酶，会降解胶原蛋白和弹性纤维，导致皮肤弹性丧失，促进皱纹形成，加速皮肤老化。

藻类产生的次生活性代谢产物种类繁多，具有多种不同的生物活性。岩藻黄素被证明可以通过抑制细胞外信号调节激酶(ERK)来抑制UVB诱导的MMP-1的表达。岩藻黄素的离体研究表明，它可以最大限度地减少人类白细胞弹性蛋白酶的活性，从而保护皮肤的弹性纤维网络免受酶水解的影响。

3.3 海藻活性成分的络氨酸酶抑制和美白作用

在亚洲文化中，更白更亮的皮肤被视为是更美丽的，因此皮肤美白产品在亚洲地区的药妆市场中占据了很大的份额，预计未来还将强劲增长。在寻找天然酪氨酸酶抑制剂的过程中，海藻引起了人们的关注。据报道，海洋微藻中提取的岩藻黄素可以抑制UVB照射诱导的小鼠的酪氨酸酶活性和UVB照射诱导的小鼠的黑色素生成(Thomas和Kim，2013)。间苯三酚衍生物是褐藻的另一种常见的次生代谢物成分，由于其螯合铜的能力，也具有酪氨酸酶抑制活性。

3.4 海藻活性成分的抗菌抑菌作用

海藻的抗菌特性自古以来就为人所知，金黄色葡萄球菌是人类菌群的一部分，主要存在于许多皮肤表面，当皮肤受伤破损时，葡萄球菌都可以进入伤口，引起从自限性到危及生命的感染。采集自太平洋中红藻中的多元醇物质，被发现可用于对抗金黄色葡萄球菌感染，一项研究发现它在接种后48小时内实现完全抑制，浓度与链霉素相当，绣球菌提取物也被证实对大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，白色念珠菌和黑曲霉的抗菌活性。

3.5海藻中的水溶性高分子增稠剂

许多海藻成分被用于化妆品配方的增稠目的，为化妆品的使用过程提供合适的粘度、流变性和稳定性。琼脂是一种多糖，可用琼脂作为增稠剂来控制化妆品中的粘度和润肤作用。当多价阳离子引起多糖间结合时，尤其是钙离子，能在藻酸盐溶液中形成凝胶状。例如海藻酸盐在化妆品配方通过二价钙离子的浓度调节作用，可以增强和优化增稠效果。pH值是影响海藻酸盐溶液粘度的另一个因素。pH对海藻酸盐的影响在PH 4附近最明显，低于这一值的海藻酸盐溶液粘度增加非常快，而高于pH 10的溶液变得不稳定。

卡拉胶是从红藻中分离出来的多糖，卡拉胶在热水中溶解后，聚合物链以随机线圈的形式存在。当冷却后，多糖链聚集在一起，最终形成双螺旋，在阴离子硫酸盐基团的活化下，卡拉胶可以形成粘度更高的溶液甚至凝胶。

4.海藻活性成分的应用前景

根据 2021 年的《已使用化妆品原料目录》，我国收录的可使用的藻类原料超过 100 种， 其中微藻及其提取物有 30 余种。我国海域辽阔，海藻资源丰富，海藻活性成分开发潜力巨大，但由于研究起步晚，我国的海藻深加工开发利用与世界领先水平相比仍有较大差距。海藻种类繁多，生长速度快，能提供皮肤所需要的几乎所有养分，将成为化妆品可持续发展的重要生物成分来源，是天然的蓝色美容宝库。

应用现代生物活性物提取和分离技术，我们可以尽可能地保留海洋生物的天然活性和营养成分，并进一步研究这些成分的护肤功效，开发具有特定功效的功能性化妆品，为消费者提供更加安全有效的产品，同时为企业带来巨大经济效益。海藻提取物和海藻多糖成分对包括皮肤干燥、色素沉着、皱纹、皮肤敏感炎症在内的多种皮肤问题都能提供护理甚至疗愈作用。

然而，虽然我们已知海藻成分的生物活性，但其详细的分子机制和皮肤细胞靶点尚未被完全发现。藻类提取物在化妆品中的生物活性作用，究竟是多种活性分子的联合作用，还是每一种生物活性分子的单独作用，目前其科学机理也不甚清楚。因此，我们在海藻活性成分的分子生物学层面的活性机理研究，还有漫长的科研道路等待探索求证。此外在皮肤美容配方的配伍性方面，除了活性功效之外，我们还需要综合研究配方的稳定性、安全性、温和性和经济成本，才能够在化妆品工业中发挥海藻活性成分的真正商业潜力。

参考文献：
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来源：荣格-《国际个人护理品生产商情》

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