蚕丝蛋白在化妆品中的应用研究进展_赵林

Ⅲ 4 种结构。溶于水后，如果形成亲水性良好的 silk Ⅰ结构，则分散体系稳定，不易沉降； 如果形成疏水性 silkⅡ结构，分散体系则变得极不稳定，容易析出结晶。 1. 2. 2 丝素的提取
以削 口 茧 或 下 脚 废 丝 为 原 材 料，采 用 去 杂 － 脱 胶 － 水解 － 过滤 － 调节 pH（ 9. 5 ～ 10. 5 或 1. 5 ～ 2. 0） － 浓缩 － 灭菌等一系列提取工艺，可获得相对分子质量 在 400 ～ 1 000 的水溶性丝蛋白 － 丝素肽。得到的这 种水溶性丝蛋白 － 丝素肽既保持了蚕丝蛋白本身的优 良品质，又具有水溶性好、易乳化、易被人体吸收的特 性。根据水解程度的不同，还可获得相对分子质量在 1 000 ～ 2 000 的丝素肽，它虽然不易被毛发和皮肤吸 收，但其成膜性较好，可赋予皮肤、毛发自然光泽。
丝胶是一种相对分子质量为 1. 4 ～ 31. 4 万的球状 蛋白［5］，其中 丝 氨 酸、天 门 冬 氨 酸 及 甘 氨 酸 的 含 量 分 别高达 33. 43% ，16. 71% 和 13. 49% 。丝胶的二级结 构以无规卷曲为主，含有部分 β 构象，但在一定的湿度 影响下，部分无规卷曲能不可逆地转化为 β 构象［6］。 此外，也有报道提出丝胶中也可能含有类似于丝素的 结晶区［7］。由 于 丝 胶 的 氨 基 酸 组 成 中 极 性 侧 链 氨 基 酸占 74. 6% ，因此丝胶拥有良好的水溶性和吸水性。 茧丝中的丝胶在冷水中能吸水膨胀，在热水中则能逐 步溶解［8］。溶于水中的丝胶放置一段时间后，可得到 可逆性的丝胶凝胶，随着丝胶溶液的浓度、pH 及温度 等条件的改变，可得到具有不同性能的凝胶状丝胶。 1. 1. 2 丝胶的提取
3 蚕丝蛋白在化妆品中的应用
3. 1 防晒功能
紫外辐射是皮肤光老化的主要元凶，皮肤长期暴 露在这样的环境之中，极有可能导致严重损伤，甚至引 发皮肤癌等问题［26］。近年来，地球的紫外线辐射随着 臭氧层被不断的破坏而持续增强［27 － 28］，防晒类化妆品 已经成为化妆品发展的热点之一，而且消费者也对防 晒霜的功效性和安全性提出了越来越高的要求。蚕丝 蛋白中的丝胶含有丰富的酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸 等，这些氨基酸均能有效吸收日光中的紫外线［29 － 30］， 可大幅度减弱紫外线对皮肤的损伤。丝素肽中的乙胺 酸也能与紫外线进行光化反应，可有效阻挡紫外线对 人体的伤 害［31］。实 验 表 明，当 丝 素 肽 的 质 量 分 数 为 25% 的时候，对紫外线的吸收 率 可 高 达 70% 。 ［10］ 因 此，蚕丝蛋白有望全部或部分代替钛白粉及氧化锌粉 体在防晒化妆品中的使用，使产品在增强防晒效果的 同时，还具有色调柔和自然、触感柔滑等特点。
2） 优良的细胞相容性： Gotoh 等［20］发现用 LiBr 溶 液溶解家蚕茧壳所得的再生丝素蛋白膜能够支持细胞 的黏附与生长。Unger 等［21］考察了神经胶质细胞、上 皮细胞、角化细胞、内皮细胞、纤维原细胞和造骨细胞
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专论与综述
日用化学工业
第 42 卷
等一系列细胞在丝素纳米无纺布上的培养，发现细胞 形态正常，生 长 情 况 良 好。 此 外，江 莹 等［22］ 和 徐 丽 莎 等［23］也证实蚕丝蛋白确实具有良好的细胞亲和力。
蚕丝脱胶精炼工艺主要可分为 3 种： 1） 皂碱精炼法： 用此法得到的丝素水溶液是一种 热力学不稳定体系，能再度形成丝素结晶，析出丝素或 形成凝胶，选择合适的方法，还能将丝素制成粉末、薄 膜和凝胶纤维等各种形状［12］。 2） 酸精炼法： 酸的精炼作用是使某个特定氨基酸 侧链发生水解，丝素和丝胶蛋白均受酸的作用，但酸对 天冬氨酸、谷氨酸侧链的作用较强，而这两种氨基酸在 丝素中的含量很少，在丝胶中却很丰富，由于含量的差 异，故酸优先作用于丝胶而完成精炼。目前，常用的酸 精炼主要用酒石酸和柠檬酸，其中的酒石酸精炼由于 具有高吸收的优点被广泛使用［13］。 3） 酶精炼法： 近年来酶精炼法日益受到重视，这 主要是因为该法可在较低温度下进行，尽管丝素和丝 胶都是蛋白质，但前者属线状蛋白，后者属球状蛋白， 根据酶催化的高度专一性，选用的蛋白酶只针对球状 蛋白进行水解，这样便能达到去除丝胶的目的，酶处理 后，要进行充分水洗，以去除水解产物［13 － 16］。
中图分类号： TQ658
文献标识码： A
文章编号： 1001 － 1803（ 2012） 06 － 0452 － 05
Progress in research work with respect to application of silk protein in cosmetics
ZHAO Lin，XIE Yan － zhao，ZHENG Yi － de，CAI Cong － yu，XIAO Hua － shan
丝素蛋白是一种由重链 （ H 链） 、轻链 （ L 链） 及 P25 糖蛋白组成的复合体，为天然的嵌段共聚物，包含 一些有小疏水性氨基酸构成的重复序列片段和一些由 部分亲水性大侧链氨基酸构成的片段［11］。通过脱胶、 溶解、透析得到的再生丝素蛋白的相对分子质量会有 所减小，而且几乎是只含有丝素 H 链的较纯蛋白。一 般认为，丝素 H 链分为无规卷曲，silkⅠ，silkⅡ及 silk
（ Department of Chemistry and Life Sciences，Minnan Science and Technology Institute， Fujian Normal University，Quanzhou，Fujian 362332，China）
Abstract： Structure，properties and extraction technology of the silk sericin and silk fibroin，as well as biological characteristics of silk protein were briefed． Progress in research work with respect to application of silk protein in cosmetics was focused． Various functions of silk protein in cosmetics from many aspects such as sunscreen，moisturizing，whitening and de － scaring，senility delaying，flaw shielding，hair care and surface activity were introduced． Outlooks about future development with respect to series cosmetics containing silk protein were prospected． Key words： cosmetics； silk protein； function
1. 2 丝素
1. 2. 1 丝素的结构与特性 不同种类的蚕丝中，丝素蛋白的含量不尽相同，一
般说来，丝素蛋白的质量分数约为 70% ～ 80% 。从天 然蚕丝中提取的丝素肽含有 10 多种氨基酸，包括人体 必需的 8 种，其中的丝氨酸、天冬氨酸、赖氨酸和谷氨 酸等均为皮肤的营养要素，具有促进细胞新陈代谢、增 强皮肤细胞活力的功效［10］。因而，丝素蛋白可作为优 良的化妆品添加剂应用于各类化妆品中。
第 42 卷第 6 期 2012 年 12 月
日用化学工业
China Surfactant Detergent ＆ Cosmetics
Vol． 42 No． 6 Dec． 2012
蚕丝蛋白在化妆品中的应用研究进展
赵 林，谢艳招，郑贻德，蔡聪育，肖华山
（ 福建师范大学 闽南科技学院 生命科学与化学系，福建 泉州 362332）
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第6 期
赵 林，等： 蚕丝蛋白在化妆品中的应用研究进展
专论与综述
在于相关的工业废水中，使得相应废水的化学需氧量 （ Chemical oxygen demand，COD） 远远超过国家规定的 一级排放标准（ ＜ 100 mg·L － 1 ） ［4］，不仅使丝胶丧失 了原有的价值，并且会对周围环境造成严重污染。因而， 如何把丝胶作为一种天然资源进行有效的开发利用已 成为一个具有重要的现实意义且亟需解决的问题。
3） 卓越的生物安全性： 宁丽等［24］采用细胞增值度 实验及溶血实验，研究了医用丝素蛋白再生膜的细胞 毒性与溶血反应，发现所使用的再生膜无明显细胞毒 性。Sugihara 等［25］研究了蚕丝无纺网植入体内的反 应，发现将其植入皮下后，在 6 月内没有明显的淋巴细 胞渗入。可见蚕丝蛋白具有卓越的生物安全性。
千百年来蚕丝主要用于服饰用品，一直处于供不 应求的状态，但到了 20 世纪 20 年代末，蚕丝业第一次 出现了全球性生产过剩。从 1933 年起，日本农林省蚕 丝试验场 开 始 了 蚕 茧 新 用 途 的 开 发 研 究［1］，自 此，蚕 丝蛋白的多功能开发利用有了一个良好的开端。我国 蚕丝产量 居 世 界 之 首，废 丝 数 量 相 当 可 观［2］，且 蚕 茧 在加工过程中一般只有丝素被利用，绝大部分丝胶则 在煮茧与缫丝工序中随生产废水排放，产生大量的丝 胶废弃液［3］。 若 能 合 理 利 用 这 些 废 丝 资 源 用 于 开 发 日用化妆品，不仅可变废为宝、优化环境，还能提高蚕 丝的附加值，从而实现显著的社会效益和经济效益。
1 蚕丝的组成
1. 1 丝胶
1. 1. 1 丝胶的结构与特性 蚕丝由内层的丝素和外层的丝胶两部分组成，被
覆于外层的丝胶具有在蚕体内作为丝素流动的润滑剂 及在茧丝 中 作 为 丝 素 的 胶 黏 剂 的 两 种 作 用［4］。 在 制 丝及纺织工业中，丝胶几乎被完全脱去，从而大量地存
收稿日期： 2012 － 07 － 11； 修回日期： 2012 － 08 － 29 基金项目： 福建省教育厅科技类资助项目（ JB10209） ； 福建师范大学闽南科技学院青年骨干教师培养基金资助项目（ mkq201007，mkq201101） 作者简介： 赵 林（ 1982 － ） ，男，江西九江人，硕士，讲师，E － mail： lorinchao@ 126． com。
丝胶的提取一般有 3 种方法： 对于制丝及纺织工 业废水，可采用不同的分子膜（ 截留蛋白质的相对分 子质量为 2 ～ 3 万） 进行超滤处理，这样可回收废水中 97% 的丝胶［9］； 以下茧、废丝为原材料，除去杂质，经 高温水浴脱胶，再将丝胶液浓缩、干燥，可制得固体粉 末丝胶［8］； 以下茧、废丝为原材料，除去杂质，用温热 的纯碱溶液浸泡，再经过高温脱胶，然后再经过提纯、 脱色、降解、浓缩和干燥，可得到含杂质极少的易溶丝 胶液［8］。
摘要： 简要介绍了丝胶及丝素的结构、性能、提取工艺以及蚕丝蛋白的生物学特性。重点阐述了蚕丝蛋白在化妆品领域
Байду номын сангаас
的研究现状。从防晒、保湿、美白祛斑、延缓衰老、遮瑕、护发及表面活性等多个角度介绍了蚕丝蛋白在化妆品中发挥的
不同功能，并对蚕丝蛋白系列化妆品的开发等进行了展望。
关键词： 化妆品； 蚕丝蛋白； 功效
2 蚕丝蛋白的生物学特性
作为化妆品添加剂，良好的生物学特性是必要条 件。蚕丝蛋白的生物学特性主要表现在 3 个方面：
1） 可生物降解性： Lam 等［17］认为丝素对蛋白水解 酶敏感，因 此 是 可 生 物 降 解 的，只 是 需 要 较 长 时 间， Soong 等［18］也认同这一观点。曹惠等［19］以六氟异丙 醇溶解丝素液作为纺丝液，用乙醇为凝固液进行湿法 纺丝，制得了可被有效生物降解的医用再生丝素纤维。 这些研究都表明，蚕丝蛋白具有可生物降解性。
蚕丝蛋白用于化妆品具有悠久历史，《本草纲目》 中曾有丝素可清除皮肤黑斑、治疗化脓性皮炎的记载。 近年来，亦有大量的文献资料报道蚕丝蛋白在化妆品
中的功效［3］。随着对蚕丝结构的了解，蚕丝蛋白在化 妆品领域的研发应用不断深入，基于蚕丝蛋白的化妆 品相继问世，种类繁多，涉及粉底霜、防晒霜、美白霜、 祛斑霜、眼霜、面膜、沐浴乳和护发剂等多个品种，市场 占有率逐年提高，呈现欣欣向荣的发展景象。