壳寡糖的性能及其在化妆品中的应用

王鲁霞等

摘 要：壳寡糖是天然糖中唯一大量存在的碱性氨基多糖，将其用于化妆品有一些独特的功效。文章概述了壳寡糖的物理、化学性质以及其在化妆品中的保湿、抗氧化、抑菌、通透促透等功效，并展望了壳寡糖在化妆品中的应用前景。

关键词：壳寡糖；性能；化妆品；应用

壳寡糖别名几丁寡糖、壳低聚糖，是以甲壳动物外壳为原料，运用酶生物技术等和先进分离技术制备而成的水溶性好、功能作用大、生物活性高的氨基寡聚糖类产品，壳寡糖因其特有的结构，具有良好的吸湿保湿、抗氧化、抑菌、通透促透等功能，且其绿色天然性符合世界日化产品的发展趋势，在化妆品的应用方面具有得天独厚的优势和广阔的前景。

1 壳寡糖的性质

1.1 壳寡糖的物理性质

壳寡糖是由2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖残基和2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖残基，以不同的比例通过β-1，4-糖苷键连接而成的线性低分子量聚合物，聚合度n为2-20。图1给出了壳寡糖的二级结构示意图。壳寡糖分子中的氨基、羟基和少量的N-乙酰氨基，可以形成分子内、分子间氢键，使得壳寡糖在水中有较大的溶解度，魏新林等[1]研究发现壳寡糖在pH1-13都有优良的水溶性，在水中的溶解度分别为99%，壳寡糖溶于水后，形成一定粘度的溶液。

1.2 壳寡糖的化学性质

国内外对壳寡糖的研究多集中在壳寡糖的制备工艺研究，对其改性研究较少，进行壳寡糖改性时，壳寡糖分子中的氨基和羟基参与反应，可进行羧基化、烷基化、酰化、酯化、醚化、金属盐及接枝共聚反应等。

李凤红等[2]采用甲烷磺酸作溶剂，并对氨基进行保护，制备了O，O-双十二酰化壳寡糖。许聪等[3]制备了羧甲基壳寡糖与钆的配合物（CM-COS-Gd），并对CM-COS-Gd的配位机理进行了初步研究。Jing L U等[4]以DCC作为脱水剂制备了壳寡糖水杨酸酯，酯化率为71.8%。

2 壳寡糖在化妆品的应用

2.1 壳寡糖的保湿功效

保湿剂是化妆品中不可缺少的重要成分，透明质酸（简称HA）是现在化妆品中常用的一种保湿剂，壳寡糖与透明质酸有类似的结构和性能，可以作为HA的替代品应用于化妆领域。

透明质酸是由N-已酰氨基葡萄糖及D-葡萄糖醛酸的重复结构组成的线形多糖结构，壳寡糖是由2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖残基和2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖残基，以不同的比例通过β-1，4-糖苷键连接而成的线性多糖；二者分子结构中的重复单元均是六元杂环分子，透明质酸含有活性官能团羧基、羧基及酰胺结构，壳寡糖含有活性基团羟基和氨基，还含有少量的N-乙酰氨基，在一定条件下可以进行羧基化反应和酰胺缩合反应；二者均可以形成分子内和分子间的氢键，有良好的溶解性能，形成粘弹性流体，可以填充在细胞与胶原纤维空间之中并覆盖在某些表皮组织上；透明质酸的制造工艺复杂，原料较贵，成本高，壳寡糖来源于自然界中可再生资源-甲壳素，制备工艺简单，生产成本低于透明质酸。日、韩等国已经利用壳寡糖的特殊性能研制出精华类和清洁类产品。

2.2 壳寡糖的抗氧化功效

国内外研究者对壳寡糖及其衍生物的抗氧化性[5，6]进行了研究，张敬晗等[7]发现，在实验设定的浓度范围内，壳寡糖比壳聚糖、羧甲基壳聚糖清除羟自由基的能力大，且清除能力随溶液浓度增加而增大，以0.32mg/mL壳寡糖的清除率最大，为97.81%，相当于0.64mmol/L抗坏血酸的清除羟自由基能力。Dai-Hung Ngo等[8]用电子自旋共振研究了没食子酰壳寡糖的抗氧化性，研究表明，没食子酰壳寡糖可提高超氧化物歧化酶（SOD）的活性。郭芳宁等[9]的研究表明，2.0mg/mL的壳寡糖铁配合物对超氧阴离子自由基的清除率为59.84%，对DPPH自由基的清除率为65.76%。

壳寡糖可以吸收紫外线、消除自由基、活化细胞，有良好的抗氧化、抗衰老、抗疲劳作用，因此可用于化妆品中达到美白、抗皱、调理的效果。

2.3 壳寡糖的抑菌性功效

壳寡糖显示出明显的抗菌活性，抗菌效果随浓度的增高增强[10，11]。壳寡糖浓度为100mg/mL时对枯草芽孢杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有较好的抑制效果[12]，Benhabiles M Syanjiule[13]等研究了不同分子量和脱乙酰度的壳聚糖和壳寡糖对四个革兰氏阳性菌和七革兰氏阴性菌的抑菌活性，研究发现壳寡糖对上述实验所用菌均有良好的抑菌效果，优于壳聚糖。

将壳寡糖制成膏霜类等化妆品，可减少细菌、真菌的感染，阻碍原菌的生长，抑制皮肤表面有害菌滋生、抑菌和抗皮肤病等功效，可对破损的肌肤不但不会引起感染，还会促进肌肤的愈合，消除疤痕及痘印。壳寡糖还可添加在牙膏中抑制口腔细菌。

2.4 壳寡糖的通透与促透功效

壳寡糖在皮肤表面可以形成半透膜，有良好的透气性，又不干扰表皮废物和毒素的排泄，用于护发产品中可以保持头发表面的成膜通透性，湿润易梳理，使头发具有自然光泽，并能抗静电、防灰尘、止痒去头屑。壳寡糖的游离氨基可螯合重金属，封锁金属离子，可以用于开发高级的保湿和美白化妆品。

林婕等[14]发现分子量3000，浓度3mg/mL的壳寡糖的促透功效与化妆品常用的促透剂水溶性氮酮相近，可作为天然促透剂用于化妆品中。

3 结束语

壳寡糖作为壳聚糖的水解产物，有很多优于高分子壳聚糖的性质，将其用于化妆品有一些独特的功能和功效，日本、美国的一些公司已经将壳寡糖作为日用化妆品原料的开发研究。目前，壳寡糖的制备方法有化学法、物理法、生物法等，如何实现工艺先进、工序简单，经济投入少、产业化速度快、无污染的制备是制约壳寡糖应用的技术难题之一。2013年，光波辐射法制备壳寡糖的工艺技术取得突破并与2014年进入中试阶段，相信，随着壳寡糖的产业化，壳寡糖在化妆品领域将有不可估量的应用前景。endprint

参考文献

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作者简介：王鲁霞（1986-），女，山东菏泽人，工程师，硕士。endprint