桑树美白活性的研究进展

吴娅楠 黄增辉 徐 立

（西南大学生物技术学院，重庆 400716）

随着生活水平和审美标准的提高，越来越多的人渴望、追求拥有白皙亮丽的肌肤，因此各种美白产品如雨后春笋般蓬勃发展，其中主要成分为安全性高、无毒副作用的天然美白活性物质的产品成为人们的首选。桑树是我国常见树种，桑叶、桑白皮、桑椹、桑枝在民间均可入药。近年来，除药用价值外，还发现桑树中富含的黄酮、多酚、生物多糖等生物活性成分具有很好的皮肤美白功效。这些美白功效主要是针对黑色素形成的主要机制进行研究的。

1 黑色素的形成机制

美白要解决的主要问题是黑色素沉积和色斑，其形成原因很复杂，大致分为内部因素和外部因素，内部因素如遗传因素、内分泌失调等，外部因素如紫外线照射、环境污染等，但究其根本，还是由黑色素沉着引起的［1］。黑色素细胞形成的黑色素可以分为真黑素和褪黑素［2］，黑色素的形成过程见图1。

图1 黑色素的形成过程［3］

酪氨酸酶、多巴色素互变酶、5，6－二羟吲哚－2－羧酸氧化酶是黑色素形成过程中最主要的生物酶，其中酪氨酸酶是该过程的限速酶［4－5］。与此同时，在该过程中，氧自由基起了引发作用，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当今皮肤美白的两个关键途径。

2 桑树抑制酪氨酸酶的生物活性

2.1 桑树提取物的酪氨酸酶抑制活性

国内外学者对桑树提取物抑制酪氨酸酶活性进行了大量的研究，研究发现其抑制活性因桑树部位的不同而有明显差异，同一部位，不同的溶剂提取，或者不同季节采集材料，其活性也有很大的差异，这主要是因为其中的活性物质的种类和含量具有较大的差异。

2.1.1 桑叶提取物的酪氨酸酶抑制活性

桑叶总提物包含桑叶中的所有活性物质，其具有很好的抑制酪氨酸酶的活性［9－10］。据报道，桑叶提取物浓度在2.3～11.7g／L时，其浓度与其对酪氨酸酶活性抑制率之间存在正相关关系，起到了与曲酸相似的抑制效果［6］。陈学艳等对12种中药的水及乙醇提取液进行了抑制酪氨酸酶活性的研究，结果表明桑叶的水提物对酪氨酸酶的抑制作用强于其醇提物，且均强于维生素C［11］，这表明桑叶中抑制酪氨酸酶活性的化合物主要是水溶性化合物。并且，不同时期的桑树，其提取物酪氨酸酶抑制活性也不同，其中11月份的桑叶提取物抑制活性最高［12］。这些研究结果从提取溶剂及其采集材料的季节等方面为后期对桑叶中抑制酪氨酸酶活性物质的提取与研究开发奠定了基础。

2.1.2 桑椹提取物的酪氨酸酶抑制活性

桑椹因含有多种活性物质和具有多种保健功能而备受关注［13］。顾玮蕾等对桑椹不同溶剂提取物抗氧化及抑制酪氨酸酶作用的研究结果显示，桑椹水提物抑制酪氨酸酶的IC50值为12.35mg／mL，并且其不同溶液提取物的抑制酪氨酸酶活性强弱依次是：水提物、50%乙醇提取物、95%乙醇提取物［14］，这与陈学燕等对桑叶的研究结果一致。伍春等研究发现，新疆药桑桑椹70%乙醇提取物抑制酪氨酸酶活性的IC50值为12.12mg／mL，并且在低浓度范围内，其相对抑制率随桑椹醇提物浓度的增加而显著增加，在高浓度范围内，其抑制率随桑椹醇提液浓度的增加而增加较慢［15］，被认为可能是因为其活性成分为酪氨酸酶的竞争性抑制剂。由于伍春等仅研究了70%的乙醇提取物的活性，因此很难说明新疆药桑的桑椹相对于其它品种含有更多或更强的抑制酪氨酸酶活性的物质。上述研究人员所用提取溶剂不同，桑树品种也各不相同，因此使用相同提取溶剂，对不同品种桑椹的抗氧化与抑制酪氨酸酶活性进行对比性研究具有比较重要的意义。

2.1.3 桑枝提取物的酪氨酸酶抑制活性

台湾科学家Lee－Wen Chang等利用桑树枝条和根的提取物进行了抑制酪氨酸酶的活性研究，发现：桑树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强于根提取物［16］，而Zong－Ping Zheng等的研究表明，茎、根、枝的IC50值分别为：2.5μg／mL，22.53μg／mL，27.88μg／mL，桑根提取物抑制酪氨酸酶活性强于桑枝［17］。Lee－Wen Chang等是将枝条与枝干合并在一起进行研究，而Zong－Ping Zheng等是将枝条与枝干分别进行研究，很明显，后者的实验设计方案更为科学，并且从后者的结果可以看出，茎比枝条中含更多或更强的抑制酪氨酸酶活性的物质。

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］。马永雷、伍春等［20－21］的研究进一步发现不同种的桑枝皮醇提取物抑制酪氨酸酶的活性有明显的差异。

在蚕桑生产中，桑枝多被废弃或作为燃料低价值利用，对其进行活性物质的开发利用具有重要意义，这些研究结果为以后利用桑枝进行抑制酪氨酸酶活性物质的研究与开发提供了宝贵的参考。

2.1.4 桑根提取物的酪氨酸酶抑制活性

张晶等对桑白皮水提物美白机制进行了研究，结果表明：桑白皮水提物抑制蘑菇酪氨酸酶单酚酶、二酚酶的能力分别是维生素C的0.85倍和1.68倍［22］，来自于桑皮和桑根的桑树提取精华抑制酪氨酸酶活性约为曲酸的10倍［23］，这表明桑白皮水提物具有良好的抑制酪氨酸酶的活性。桑白皮自古就为中药，其安全性已被大众认可，以其开发美白化妆品具有很好的市场前景。

2.2 桑树中活性化合物的酪氨酸酶抑制活性

桑树提取物之所以具有抑制酪氨酸酶的活性，究其根本是因为其含有大量的活性化合物，这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］通过对桑树提取物中黄酮、多酚的含量测定以及其抑制酪氨酸酶活性的测定分析后认为：桑树中具有抑制酪氨酸酶活性的主要为黄酮、多酚［6］类化合物。泰国学者Nattapong在对泰国桑活性物质的研究中还发现，一些三萜烯类化合物也有抑制酪氨酸酶的活性［24］。但这些三萜类物质作用于酪氨酸酶的机理和作用特点还有待于进一步的研究并被加以利用。

2.2.1 多酚类的酪氨酸酶抑制活性

多酚是指含有多个酚羟基的化合物，桑树中含有较多的多酚类物质。桑树总多酚对酪氨酸酶抑制活性的IC50值约为12.12mg／mL，属于一种混合型抑制剂［5］。

作为总多酚代表的二苯乙烯类物质，白藜芦醇、氧化白藜芦醇和桑皮苷A对于酪氨酸酶的抑制作用的研究最多。陈清西等在对酪氨酸酶抑制剂的研究中发现：白藜芦醇对酪氨酸酶的单酚酶和二酚酶均有抑制作用，对单酚酶抑制活性的IC50值约为5.1mg／mL，对二酚酶抑制活性的IC50值约为5.6mg／mL［25］，这与伍春等认为的桑树总多酚对酪氨酸酶来说是一种混合型抑制剂相一致。桑枝中氧化白藜芦醇、桑皮苷A抑制酪氨酸酶的IC50值分别约为26.03μg／mL和72.65μg／mL，且氧化白藜芦的抑制活性是桑皮苷A的2.8倍，是熊果苷的9.3倍［21］，熊果苷是目前应用最多且最成功的皮肤美白活性物质，而桑皮苷与氧化白藜芦醇的活性远远高于它，可见利用桑树提取物中的这两种活性物质进行美白产品的开发具有很好的前景。

2.2.2 黄酮类的酪氨酸酶抑制活性

黄酮也是桑树中主要且重要的一类活性化合物，很多黄酮具有多个酚羟基，也属于多酚的一种，从理论上讲，其应该具有一定的酪氨酸酶抑制活性。徐丽对桑叶酪氨酸酶抑制性成分研究后发现，桑叶酪氨酸酶抑制活性与总黄酮的含量可能存在正相关，且其抑制活性还与总黄酮中的成分有关，大极性的黄酮苷的抑制活性小于黄酮苷元［13］。黄酮与黄酮苷元之间的差异在于黄酮苷在黄酮苷元的基础上有一个或多个酚羟基被酯化，因此黄酮对酪氨酸酶的抑制活性是否与黄酮分子中的酚羟基数目有关，还有待于进一步研究。

桑叶总黄酮类化合物对酪氨酸酶的抑制作用明显强于各黄酮单体，并呈显著性差异，但是桑叶总黄酮对酪氨酸酶的抑制率与阳性对照之间无显著差异，说明桑叶黄酮各单体对酪氨酸酶的影响存在着协同配伍作用［26］。对多种黄酮类物质的酪氨酸酶抑制性及其动力学研究发现，黄酮类是酪氨酸酶的可逆抑制剂，抑制性由高到低依次为：槲皮素、高良姜黄素、桑色素、3，7，3’，4’－四羟（基）黄酮、3，7，4’－三羟（基）黄酮［27］。同时，陈桂霞等研究发现，桑黄素对蘑菇酪氨酸酶单酚酶和二酚酶的IC50值分别是0.08mmol／L和1.02mmol／L，其对二酚酶抑制作用显著强于单酚酶；并且与熊果苷和曲酸相比，其抑制强度依次是曲酸、桑黄素、熊果苷［28］。陈清西、丁大鹏等［25，29］还发现，桑色素是酪氨酸酶的竞争抑性制剂，推测是通过其螯合酶活性中心的铜离子来抑制酶的活性。结合其它黄酮的抑制活性来看，酪氨酸酶的抑制活性应该不是或不仅是这种螯合作用在发挥作用，而有黄酮酚羟基的参与。

2.2.3 三萜类化合物的酪氨酸酶抑制活性

泰国科学家SNITMATJARO NATTAPONG和LUANRATANA OMBOON在对泰国桑的研究中发现：泰国桑中的一类三萜类化合物——桦木酸具有抑制酪氨酸酶的活性，并且在非极性溶剂中，桦木酸对酪氨酸酶的抑制起主要作用，在极性溶剂中，其活性受其它极性物质的影响［30］。关于桑树中三萜类物质抑制酪氨酸酶的活性的研究较少，中国的一些桑树品种中的三萜类物质是否具有抑制酪氨酸酶的活性，其抑制酪氨酸酶活性的机理等还有待进一步的探究。

3 桑树清除自由基、抗氧化的生物活性

酪氨酸酶是一种含铜需氧酶，在酪氨酸转化为多巴的反应过程中，必须有超氧阴离子自由基参与。因此，氧自由基的清除可以阻断酪氨酸酶的催化反应，从而使酪氨酸氧化反应的强度减弱，减少黑色素的形成［22，31］。使用抗氧化物质清除自由基，可以减弱人体的氧化作用，中和或减少自由基的产生，同时对保持皮肤弹性、抑制黑色素的产生以及减少黑色素沉积有重要作用。因此，抗氧化活性很强的活性物质也被广泛的应用在美白护肤产品中［32］。

3.1 桑树中黄酮、多酚类物质的抗氧化作用

桑树中桑皮、桑枝和桑叶中均含有大量的黄酮和多酚类化合物［14］。它们是桑树中主要的抗氧化活性成分，其在桑树中含量高，清除自由基的能力强，是天然美白产品所添加的理想活性成分［33－38］。

王晶等对从桑皮中所提取的黄酮类化合物进行了体外抗氧化实验，结果发现，2mg／mL的黄酮粗提物对DPPH自由基的清除率大于90%，而同浓度下维生素E的清除率仅为6.8%；在还原力实验中，当浓度大于3mg／mL时，维生素E的还原能力趋于平缓，而黄酮提取物的还原力却仍在不断增加，并逐渐大于维生素E的还原力［39］。同时还发现，桑叶提取物的抗氧化活性、清除·OH能力和清除O2·能力与桑叶总黄酮含量之间呈极显著正相关［33］。这些研究表明桑叶总黄酮是桑叶抗氧化作用的重要物质基础之一。

伍春、Radojkovic Marija M.等同时比较研究了几种果桑桑椹抗氧化活性，发现桑椹中主要起抗氧化作用的为黄酮类和多酚类物质，且这两种活性物质在这几种果桑中含量都比较高，并认为桑椹中的这两类物质在美白产品上可以有所应用［35，40］，同时在桑叶中也发现这两种物质是桑叶中抗氧化的主要活性物质［36］。Kim Gyo－Nam等从桑叶中提取了多酚类物质并明确了其具有抗氧化、清除自由基的能力［41］。但是，严格意义上来说，黄酮是多酚的一种，桑树中除了黄酮以外，还应该有二苯乙烯、苯丙素类等其它多酚类化合物，这些化合物中的酚羟基都极易被氧化而表现出较强的抗氧化能力。

3.2 二苯乙烯类化合物清除自由基的活性

二苯乙烯类物质是由两个芳基苯和一个双键组成的化合物，具有多种生物活性［42－43］，如抗氧化、清除自由基、抗病毒等。王元成等［44］对桑白皮中白藜芦醇、氧化白藜芦醇和桑皮苷的抗氧化活性进行了研究，结果表明：氧化白藜芦醇和白藜芦醇均具有良好的清除DPPH和ABTS＋·自由基的能力，且均比熊果苷（熊果苷是目前市场上大部分美白产品的主要成分，尽管其美白效果较为理想，但是长期使用会导致毛孔粗大，使皮肤看起来不够光滑细腻［45］。）的清除能力强。氧化白藜芦醇和白藜芦醇是目前研究最多的两种桑树活性物质，它们不仅存在于桑白皮中，而且在桑树其它部分都有较高的相对含量［46］。桑皮苷、白藜芦醇、氧化白藜芦醇这3种桑树二苯乙烯类物质在韩国已经应用于美白护肤品中，并有发明专利保护其知识产权［47］，怎样利用这三种物质开发出具有我国自主知识产权的美白护肤品，还需要我们认真思考。

3.3 桑椹色素清除自由基的活性

体外实验表明，桑椹色素有一定的抗氧化清除自由基作用。吕英华等对桑椹色素体外抗氧化能力进行了研究，发现桑椹色素提取液可以抑制脂质过氧化，对·OH、DPPH·和ABTS均有不同程度的清除效果，且抗氧化能力呈现浓度效应［48］，可见桑椹色素是一种优良的天然抗氧化剂和自由基清除剂。桑椹色素主要包括桑椹红素和桑花青素，花青素作为一种黄酮，因其具有很强的抗氧化和清除自由基的能力而成为研究的热点［49－52］。赵云霞等利用提纯的桑椹红色素对其还原、清除羟基自由基和螯合二价铁离子的能力及其机理进行了研究，发现其具有较强的还原能力，可以作为氢供体与活性氧自由基反应，使其转化为稳定产物，从而阻断自由基链式反应，起到抗氧化作用［53－54］；而纯化过的红色素与同浓度的维生素C清除羟自由基能力相当［55］。桑色素不但具有较强的抗氧化性和清除自由基的能力，而且其鲜艳亮丽的纯天然色泽使其可以作为天然的颜色调和剂添加到美白产品中，一物多用［56－57］。

3.4 桑树多糖清除自由基的作用

桑树中的多糖类化合物是存在于桑树细胞壁中的一类由醛糖或酮糖通过糖苷键连接而成的天然高分子多聚物。多糖类化合物除具有抗肿瘤、降血糖、降血脂、调剂免疫等生物活性外，也具有较强的抗氧化性［34］。

贺天珍等从湖桑32号的桑枝皮中提取分离得到的两种水溶性多糖MBBP－1和MBBP－2的体外实验表明，两种多糖对DPPH都有很强的清除能力，并认为可能是由于MBBP－2中含有8.2%的半乳糖醛酸导致了MBBP－2比MBBP－1清除能力强；在清除羟自由基方面，两种多糖化合物清除效果却不如维生素C效果好（10mg／mL）［58］。

桑叶酸性蛋白多糖（APFM）在小鼠模型中的抗氧化作用进行的研究结果表明，APFM可以有效清除化学模拟体系中形成的·OH和O2·，明显降低模型小鼠脏器中SOD活性，并均存在明显的量效关系。因此该研究表明APFM 具有良好的体内的抗氧化作用［59］。同时，桑叶多糖对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］，对桑椹多糖体外抗氧化作用的研究发现：在清除DPPH方面，当桑椹多糖质量浓度为1.249mg／mL时，桑椹多糖对DPPH·的清除率达到90.01%，在0.293 9～1.249mg／n范围内，桑椹多糖质量浓度对·DPPH的清除率有很好的量效关系；同时，桑椹多糖对·OH清除率的EC50值为0.6787mg／mL，当桑椹多糖质量浓度增至1.249mg／mL时，桑椹多糖对·OH的清除率增至76.40%［63］。桑椹多糖与维生素E的清除自由基能力相比，桑椹多糖具有很高的清除羟基自由基和超氧阴离子自由基的能力［64］。多糖是桑树中含量较多的一类活性物质，尤其是在桑叶中，怎样将其开发成一种抗氧化、具有皮肤美白功效的护肤保健品有待进一步探索。

4 应用前景

随着人们物质生活的富足，对靓丽肌肤的追求越来越强烈，对美白祛斑的重视程度越来越高。随着社会的进步，汞一类的有毒的化学美白剂已淡出人们的视线，取而代之的是纯天然无副作用的植物美白产品。桑树中富含抑制酪氨酸酶、抗氧化的活性成分，虽然现在市场上相关产品还不是很多，但它的高效、纯天然、低成本等优点会吸引越来越多的研发者将其应用于化妆品行业。然而，虽然已经清楚桑树中哪一类或者哪一种物质具有抑制酪氨酸酶和清除自由基的活性，但还有很多只停留在总提取物或萃取分段部分，还有必要对它们中的活性物质进行分离及结构鉴定；同时，桑树中已经明确或者即将明确具有皮肤美白活性的物质，其对皮肤的致敏性等其它副作用还不是很明了，这些也值得进一步研究；另外，对桑树中这些具有皮肤美白功效的活性成分的高效提取分离工艺也是非常重要的。希望通过我们大家的努力，让蚕桑产业除了生产出五颜六色的蚕丝，也带给人类白皙靓丽的肌肤。

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