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浅析化妆水中的透明质酸
摘 要： 简单介绍了透明质酸的化学结构，阐述了其理化性质。重点论述了透明质酸在化妆水中的作用以及对人体无副作用，例如：保湿作用、营养作用、皮肤损伤的修复和预防作用 、润滑性和成膜性及香精固定剂。展望了透明质酸的在化妆品中的发展前景。
关键词：化妆水； 透明质酸；在人体中的应用；

目前化妆水以被普遍应用，化妆水中起保湿作用的主要成分就是透明质酸。透明质酸(Hyaluronic Acid简称HA) 广泛分布于动物和人体结缔组织细胞外基质中,它跟细胞外液中的水分调节、创伤愈合作用、防止病毒感染、关节的润滑作用、眼的透明度的维持等关系密切,是具有特殊功能的一种独特的线性大分子粘多糖。1934年Meyer和Palmer从牛眼中最先分离出此种物质,发现它是一种性能优良的生化物质,具有独特的保湿性能,其衍生物透明质酸钠作为保湿剂其保湿效果要比吡咯烷酮梭酸、山梨醇及甘油优异,作为膜形成剂及膜强度和弹性比角蛋白、PVA优异,对表皮的平滑化作用比角蛋白、硫酸软骨素等优异,已广泛应用于高级化妆品生产,被誉为当代新潮化妆品的原料。
一、透明质酸的化学结构
透明质酸，别名：玻璃糖醛酸。是由β- D -葡萄糖醛酸和N -乙酰基- D -氨基葡萄糖通过β-1，3-苷键连接成二糖衍生物 ,并以此为重复单元再通过β- 1, 4 -苷键互相连接成一种酸性粘多糖类物, 分子式为(C14H21NO11)n;相对分子质量范围为2.0×105~7.0×106，其结构见图1。水解时生成一种己糖胺 (如葡萄糖胺 )和一种糖醛酸 (如葡萄糖醛酸 ) 。HA分子链的长度及分子量大小不均 ,双糖单位数一般为 300～11000对 ,分子量范围为 0. 2 × ～710 × 。其盐是典型的阴离子聚电解质 ,高纯度的透明质酸钠和透明质酸钾 ,常用于化妆品的制备。[1]

图1.1 海 绵 状 结 构[2]

β- D -葡萄糖醛酸 N -乙酰基- D -氨基葡萄糖
图1. 2 分 子 式 结 构
二、透明质酸的理化性质
1、物理性质
HA为白色粉末,无特殊异味,相对分子质量一般为0.8×106~2.0×106,旋光度:-74°(25℃,0.025 %水中)。能缓慢但最终完全溶于水,形成黏稠、微乳白色或无色溶液,难溶于有机溶剂。HA的配伍性强,相容性好,几乎可以添加到任何含水的化妆品基质中。通常,化妆品级HA产品的葡萄糖醛酸质量分数≥42 %,蛋白质质量分数≤0·1 %,干燥失重≤10 %, 0·1 %水溶液的pH值为6·0~7·5,灼烧残渣<20 %。在化妆品生产过程中,常用到HA的钠盐或钾盐。HA钠盐为白色纤维或粉状,有微弱香气,能缓慢溶于水形成微乳白色或无色高黏稠状液体,也能溶解于氯化钠溶液,几乎不溶于有机溶剂。HA钠盐的盐质量分数通常不低于98 %,干燥失重≤10 %, 0·2 %水溶液的pH值为5·5~7·5,
2、化学性质
（1）亲水性
HA分子中含有的大量羧基和羟基使其在水溶液中可形成分子内和分子间氢键 。HA在空间上呈刚性的螺旋柱构型 ,柱的内侧由于存在大量的羟基而产生强烈的亲水性 。研究发现 HA 分子可以保留比自身重 500 ～1000倍的水 。
浓度和分子量是影响 HA 的吸水性的重要因素 。在小分子量或低浓度的透明质酸溶液中 ,黏度低 ;在大分子量或高浓度的HA溶液中 , HA 分子间相互缠绕 ,因而黏度高。HA 在较高浓度时 ,水分子通过极性键和氢键与透明质酸分子相互结合 ,使得HA 就像“ 分子海绵一样 ,牢牢地抓住水分 。
（2）成膜性
HA由于其大分子链的柔顺性而具有较强的成膜能力 ,可以形成一层保水薄膜 。
（3）抗压性 、弹性
当 HA 处于封闭的间隙 ,如细胞间基质时将产生膨胀压 ,加上分子表面的 - COO - 因吸收了阳离子 ,增加了基质的渗透压 使得 HA所存在的部位 、组织具有较好的抗压性和弹性 。[2]
三、HA在化妆水中的作用
1、保湿作用
HA 在化妆品中最重要的作用是保湿,与其它保湿剂相比,其优点是保湿性受周围境的相对湿度的影响较小。HA 与常用的保湿剂,如甘油、丙二醇、山梨醇、聚乙二醇、乳酸钠、吡咯烷酮羧酸钠等相比,在低相对湿度（33%)下的吸湿量最高 ,而在高相对湿度（75 %）下的吸湿量最低,见图2。这种独特的性质,正适应皮肤在不同季节,不同环境湿度下,如干燥的冬季和潮湿的夏季,对化妆品保湿作用的要求。HA的保湿性与其分子量有关,分子量越大,保湿性能越好。这是因为HA 具有高分子质量和大分子体积的特性，在水溶液中，其分子高度伸展并相互缠绕连接形成连续的网状结构，而水分子则在此网络内通过极性键和氢键与HA分子相互结合，使得HA就像分子海绵一样，能吸收和保持其自身质量上千倍的水分。当这种饱含水分的分子海绵涂布于皮肤表面后，则能形成一层水化膜，对角质层保持保湿作用，防止皮肤干燥，产生护肤作用。HA作为保湿剂较少单独使用,常与其它保湿剂配合使用。

图 2 HA与其它保湿剂的保湿性比较
2、营养作用
HA 是皮肤固有的生物物质，外源性的HA是对皮肤内源性HA的补充。经常使用含有HA的化妆品，其中小分子质量的HA分子可渗透到皮肤的真皮层，保持皮肤内的水分，促进皮肤营养物质的供给和废物的排泄，从而防止皮肤老化，起到美容和养颜作用 。它营养皮肤的工作原理：HA作用于皮肤表面后，大分子HA可迅速在皮肤表面形成一层透气的水化膜，使角质层水合软化，从而增加角质层对活性物质的吸收利用。同时，由于皮肤的矩阵结构，使 HA成为化妆品中活性成分传递的有效介质。而低分子HA 则能直接渗入到真皮层，产生扩张毛细血管、增加血液微循环、改善中间代谢，对皮肤中其他活性或营养成分起透皮传递系统的作用。由此改善皮肤的生理条，为真皮胶原蛋白和弹性纤维的合成提供了优越的外部环境，加强了营养物质的供给，产生营养皮肤功能。[3]
3、皮肤损伤的修复和预防作用
皮肤受到阳光暴晒所引起的光灼伤或日灸，如皮肤变红、变黑、脱皮等，主要是阳光中的紫外线的作用。HA通过促进表皮细胞的增殖和分化，以及清除氧自由基的作用，可促进受伤部位皮肤的再生。HA的防晒作用机制与防晒霜中常用的紫外线吸收剂不同。因此，在防晒护肤品中HA与紫外线吸收剂混合使用，具有协同作用，可同时减少紫外线的透过和对透过的少量紫外线所造成的皮肤损伤进行修复，起到双重保护作用。皮肤遭受轻度的烧烫伤时，表面涂抹含 HA的水剂化妆品可减轻疼痛，加速受伤部位皮肤的愈合。
4、润滑性和成膜性
HA 属于高分子聚合物，具有很强的润滑感和成膜。含HA 的护肤品涂抹时润滑感明显，手感很好。富含HA的ECM可以从真皮层中吸取大量水分，同时又因表皮脂质的屏障作用可防止水分的蒸发和损失。达到了维持皮肤水环境的恒定状态 , 从而产生护肤润肤作用。
涂于皮肤后，可在皮肤表面形成一层薄膜，使皮肤产生良好的光滑和湿润感，对皮肤起到保护作用。
5、香精固定剂
根据 HA 对各种物质具有分子囊状包埋作用的特点，HA可以作为固定剂与香精结合，能够减慢香味的挥发速度，使香味更加持久，适用于香水、护肤膏霜、润肤剂、除臭剂等。[4]
四、HA对人体无副作用
HA 作为人体皮肤、组织细胞等固有必需的生物活性物质，一般对人皮肤无刺激性，对眼睛无任何刺激性和光毒性反应。给动物注射适量HA后研究发现，HA本身并不是抗原体，所以在体内一般不会产生过敏反应及其他毒副作用，使用安全。[5]
目前化妆品用透明质酸主要有2种来源：提取法和生物发酵法 。[6]
五、透明质酸的应用前景
由于近几年我国化妆品行业发展迅速、竞争激烈,新型化妆品的研究与开发应用日新月异，国内企业为了竞争与发展的需要，必然会提高产品档次和附加值，紧跟国际潮流。目前天然与环保型化妆品添加剂已成为世界化妆品的主流。由于透明质酸性能独特、应用广泛，随着科学技术的进步，其研究方兴未艾，新的用途不断被开发，该产品已成为当前国内外极具发展潜力的精细化学品。我国地域辽阔，添加透明质酸的日化用品特别适合于寒冷和干燥地区的人们使用。另外，其在医药行业中应用前景也非常广阔。毋庸质疑，使用安全、具有优异性能和广泛用途的透明质酸，将成为我国日化和医药界的新宠。[7]
参考文献
[1] 刘彤, 透明质酸及其在化妆品中的应用 [J]. 广州化工,2009,37 (8):71-73
[2] 徐凯怡, 透明质酸 [J]. 化学教育, 2002(12) 10-11.
[3] 李敬,赵会玲,张金良, 透明质酸在化妆品中的应用[J].衡水学院学报,2005,7（3）29-31.
[4] 梁建军,仿生化妆品添加剂——透明质酸（续）[J].化学世界,2007,1(3) 61-63.
[5] 张延坤,金京顺,一种功能性化妆品原料——明质酸[J].日用化学工业,2004,34(4)111-114.
[6] 吴明霞,邓静,吴华昌,陈艺德, 透明质酸制备的研究进展 [J].生物技术通报,2008,268-72.
[7] 刘敏,张云,崔岩, 多糖——一种新型的化妆品保湿剂 [J].中国洗涤用品工业,2010(1).

Shallow water of hyaluronic acid
Zhang Meiqin
(YunCheng university YunCheng ShanXi 044000)
Abstract: Simply introduces hyaluronic acid of chemical structure, expounds its physical and chemical properties. Discusses the hyaluronic acid in water and the role of human body without side effects, such as: moisturizing effect, nutritional role, skin damage repair and preventive action, lubricity and into the membranous and fragrances fixative. Prospects of hyaluronic acid in cosmetics the development prospect.
Keywords: make up water; Hyaluronic acid, In the human body's applications.