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化妆品中美白活性成分检测

作者:百检网 时间:2022-03-23

1 美白活性成分作用机制
白种人肤色较浅,是因为他们皮肤中含有较多的褐黑色素,而黄种人皮肤中含有较多的真黑色素,使得黄种人看起来更黑一些。因此,阻断褐黑色素以及真黑色素的形成就成为美白祛斑的有效途径。

1.1 黑色素的形成[1-5]
紫外线、活性氧等环境甚至是某些食物都可能导致皮肤变黑,这是因为这些直接或间接地参与了黑色素生成。黑色素的形成依赖于三种酶:酪氨酸酶、多巴色素互变酶以及DHICA氧化酶。
酪氨酸在酪氨酸酶的作用下生成多巴,多巴继续在酪氨酸酶的作用下生成多巴醌,多巴醌是形成褐黑素的前体;同时多巴醌在酪氨酸酶催化作用下生成多巴色素,接着多巴色素在多巴色素互变酶作用下,大部分生成二羟基吲哚(DHI),小部分生成二羟基吲哚羧酸(DHICA),二者在DHICA氧化酶作用下,生成DHI-黑色素和DHICA-黑色素两种真黑色素。
从黑色素的形成过程中可以看到,酪氨酸是形成黑色素的主要原料,减少酪氨酸的摄入,有利于从源头上减少黑色素的形成,同时可以发现,酪氨酸酶是形成黑色素的决定性酶,可以说没有酪氨酸酶,黑色素将难以形成。因此,体内的酪氨酸酶活力越高,含量越高,形成黑色素的可能越大。

1.2 美白祛斑机制
美白祛斑类化妆品的作用机制是干扰甚至阻断黑色素的形成。目前有4种原理可用来解释美白活性成分的作用机制[6]。

1.2.1 还原作用 美白活性成分直接作用于黑色素,将具有明显黑色的黑色素加以还原,变为无色的还原型色素。

1.2.2 凝结作用 一般而言,蛋白质发生凝结,会失去其本身的活性。而酪氨酸酶是一种蛋白质,通过凝结作用,促使酪氨酸酶失活,失去催化的活性,从而使得色素细胞不能生成黑色素。酚类化合物对蛋白质有凝结作用,苯酚、对苯二酚(氢醌)、熊果苷、曲酸及其衍生物等采用的就是这种原理。

1.2.3 嵌合作用 酪氨酸酶是一种含铜离子的酶,其中铜离子作为辅酶。嵌合作用就是作用于酪氨酸酶中的铜离子,使其发生络合作用,从而使酶的活性降低甚至失去催化功能[7]。

1.2.4 破坏作用 通过破坏自由基,从而导致黑色素小体结构改变,最后造成黑色素的细胞破坏。这种方法在应用方面有一定局限性,因此在实际应用中出现的很少。

2 美白活性成分的安全性
根据不同的作用机制,美白活性成分一般可以分为三种:①还原剂:如维生素C、维生素E及其衍生物等;②酶抑制剂:如氢醌、熊果苷及其衍生物、曲酸及其衍生物等;③剥离剂:如果酸等。

2.1 维生素C及其衍生物
维生素C又称抗坏血酸,自从50年代起就广泛应用于美白祛斑类化妆品中,是目前应用最广的一种美白成分添加剂。在黑色素的合成过程中,它能够阻止多巴进一步氧化为多巴色素,并使已合成的多巴醌被还原为多巴,以致黑色素不能合成。因此,它能够有效的美白皮肤,在一定程度上能够去除一些斑痕。但是,由于其具有很强的还原性,在没有保护的情况下极容易被氧化,从而失去活性,稳定性较差。目前,大多数化妆品中添加的美白成分是维生素C的衍生物,以此来提高它的稳定性。由于维生素C是人体所必须的一种维生素,因此在美白祛斑类化妆品中添加维生素及其衍生物的安全性较高。

2.2 氢醌
氢醌,又名对苯二酚,溶于水,并且能够与乙醇以任意比例互溶。由于其具有较高的抗氧化性、络合作用强而被广泛应用在日化方面。大多数人认为氢醌用作美白祛斑的有效成分是因为它是一种酶抑制剂,能直接作用于酪氨酸酶,使其失活,从而阻断酪氨酸转变为多巴和多巴醌的过程,进而抑制黑色素的形成。同时也有人认为,在酪氨酸酶的催化作用下,氢醌变为2-羟基氢醌,生成的新物质被认为是一种活性较高的黑色素抑制剂。氢醌通过抑制黑色素的形成,使得皮肤黑色素减少,皮肤趋向于浅色,同时能够使已经产生的黑色素释放到色斑外,起到祛斑作用。由于氢醌价格便宜,并且美白祛斑效果比较明显,其一度在美白化妆品中应用很广,但是研究发现,氢醌毒性较高,对眼睛有着严重伤害,与皮肤接触可能会产生过敏现象[9],同时,它有着高度诱发突变作用,这就意味着它有致癌后果,氢醌的过度应用会引起黄褐病,长期使用甚至会对肝脏造成不可逆转的影响。《化妆品卫生规范》(2002 年版) 中明确规定了在祛斑类化妆品中禁止使用氢醌[10]。

2.3 熊果苷及其衍生物
熊果苷,学名对苯二酚葡萄糖苷,从名称上可看出其与氢醌有类似之处。能够从植物中提取,也能通过有机合成,合成的熊果苷纯度高、活性好,在化妆品添加中应用甚广。美白原理与氢醌类似,都是抑制酪氨酸酶的活性,减少黑色素的合成,加速黑色的分解,熊果苷在不影响细胞增殖的浓度下,可有效减少黑色素的形成,同时由于其结构同氢醌有类似之处,其安全性也引起了研究者的关注。目前认为,熊果苷对光不稳定,易分解,因此为了达到美白效果,在添加了熊果苷的化妆品中需添加更多的防晒物质,过多的防晒物质会对皮肤造成一定的损害,同时也有研究发现,当熊果苷的浓度达到0.5~8 nmol/L 时,反而会促进黑色素的生成。

2.4 曲酸及其衍生物
曲酸,学名5-羟基-2-羟甲基-1,4-吡喃酮,能够从曲霉类和青霉类等丝状真菌发酵物中提取得到,也是一种酶抑制剂。曲酸能抑制酪氨酸酶的合成,因而可以强烈抑制皮肤黑色素的形成,并且不会产生白斑后遗症,所以曲酸已被配入化妆水、面膜、乳液、护肤霜中,制成能有效治疗雀斑、老人斑、色素沉着、粉刺等的高档美白化妆品。20 μg/mL浓度的曲酸就可抑制多种酪氨酸酶70%~80%的活力,在化妆品中一般添加量为0.5%~2.0%。虽然曲酸有着很强的美白祛斑功效,但是它对光对热不稳定,易分解,容易对皮肤产生刺激[11]。因此对曲酸进行酯化、烷基化得到曲酸的衍生物成了一大解决方法,并且得到的衍生物对酪氨酸酶活力表现出更高的抑制性。随着对化妆品的需求越来越大,化妆品的安全性备受关注。近年来有研究发现,长期使用曲酸类物质会使皮肤发生病变,而且它对染色体变异有一定影响,有致癌风险。2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,曲酸在3类致癌物清单中。

2.5 果酸
果酸大多数从水果中提取,故称为果酸,是一类酸的总称。果酸可使角朊细胞粘连性减弱,使堆积在皮肤上的角质层脱落,从而使得真皮浅层毛细血管扩张.让皮肤显得红润光亮。
高浓度果酸制剂可作剥脱剂,剥脱作用较温和,愈后不会发生色素异常,更不会产生疤痕。果酸是天然的有机酸,常规剂量无全身毒副作用。但是一味的追求皮肤的红润光泽而加大果酸的浓度会使得表皮层严重脱落,从而容易引起皮肤的红肿、过敏甚至溃烂。欧盟科学委员会已考虑严格限制果酸的使用量,并强制含果酸的产品贴上标签。

3 美白活性成分的检测手段
3.1 氢醌
氢醌的检测手段主要有色谱法、毛细管电泳法等。
李翠玲等[14]运用薄层色谱法对氢醌进行了快速检测。其中展开剂为:三氯甲烷/丙酮(v/v=7∶3),显色剂为10%铁氰化钾水溶液和 2%三氯化铁水溶液混合溶液(v/v=1∶1);苏海涛等[15]利用毛细管柱气相色谱法检测化妆品中的氢醌,毛细管色谱柱用的是Rtx-5型,检测器用的是FID,以标准品的色谱峰面积进行定量分析,方法的回收率为98.4%,相对标准偏差为4.0%;朱建晖[16]采用二极管阵列检测器高效液相色谱法检测化妆品中的氢醌,结果表明,该方法线性关系良好,相关系数为0.999 7,氢醌回收率为94.5%~95.7%;韩康等[17]采用毛细管电泳法测定氢醌含量,检测器为二极管阵列检测器,电泳缓冲液为pH=9.2的硼砂,电压为20 kV,该方法的线性范围为0.5~100 μg/mL,氢醌的检出限为0.5 μg/mL。

3.2 熊果苷及其衍生物
熊果苷的检测手段主要有薄层扫描法、毛细管电泳法、伏安法、红外光谱法、紫外可见吸收光谱法、荧光光谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱-质谱法、液相色谱-质谱法等。目前熊果苷的检测主要釆用高效液相色谱法,该方法灵敏度高,选择性好,且迅速方便。随着色谱联用技术的发展,液质联用也得到了广泛应用。在GB/T 35954—2018 中,就采用二极管阵列检测器高效液相色谱法测定熊果苷的含量,在添加含量0.025%~0.5%的浓度范围内,要求回收率在87.9%~102%之间,相对标准偏差<4%。

3.3 曲酸及其衍生物
目前,曲酸的检测手段有分光光度法、薄层色谱法、毛细管电泳法、电化学方法、气相色谱法、高效液相色谱法等。
曲酸能与三氯化铁反应生成持久的酒红色,该颜色在稀释倍数很大的时候仍能辨认出来。而且该有色物质在497 nm处有最大吸收,因此在该波长下被用作曲酸的定量检测;陈兴国等[21]采用流动注射与毛细管电泳联用体系测定了曲酸含量,方法的检出限为1.15 mg/L,相对标准偏差<5%,回收率在93.7%~104.1%之间;钱疆等[22]采用电化学安培检测方法测定化妆品中的曲酸,线性范围为0.2 ng~2 μg,方法回收率为86%~91%;田富饶等[23]采用高效液相色谱法测定化妆品中的曲酸,该方法的线性范围是3.6~72 mg/L,相关系数为0.999 9。

3.4 其他
其他活性成分如抗坏血酸磷酸酯镁、抗坏血酸葡糖苷、烟酰胺、甘草酸二钾、4-丁基间苯二酚等都可以采用高效液相色谱方法进行检测。近年来,越来越趋向使用一种方式将多种美白有效成分分离开并检测含量,如陈沛金等[24]采用高效液相色谱分析方法同时测定了化妆品中 10 种美白活性成分及2种禁用成分。该方法在 2.5~100 mg/L范围内线性关系良好,相关系数均>0.999 0。回收率为 87%~102%,相对标准偏差均<4%。

4 结束语
随着美白、祛斑类化妆品的大量需求,越来越多的新型的有效的活性成分将添加到化妆品中,这些活性成分在扮演着让我们变美的角色的同时,也应该保证对我们的健康不构成威胁,因此需建立高效快速,高灵敏度,多组分同时提取,同步检测分析方法,加大对化妆品中多种美白活性成分的检测方法的研究,进而评价化妆品安全性和功效性,为美白、祛斑类化妆品的管理和质量监督提供技术支持。

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