食品微生物未来发展（凌沛学主题演讲）

导语

生物活性物质在化妆品领域的应用非常广泛，其中的代表性物质如玻尿酸，受到消费者的青睐。在2020中国化妆品国际高端论坛暨行业影响力荣耀盛典上，国家糖工程技术研究中心主任凌沛学教授发表主题演讲，从玻尿酸的应用案例出发，为在场的参会人员深入地介绍了生物活性物质在化妆品领域中的研究应用，以及科技创新对化妆品行业发展起到的重要推动作用。

随着化妆品产业的不断发展革新，科技含量已成为衡量一款产品优良与否的重要标准。在很多知名的化妆品品牌中，科技的应用对影响其产品力起到了非常关键的作用。凌沛学教授从20世纪80年代起就致力于从事多糖类生物新药研究，在重要生物药物玻璃酸钠（又称玻尿酸，简称HA）研究领域达到国际先进水平，将其广泛应用于医药和化妆品领域，推动了我国玻尿酸应用技术的发展。

Part.01

生物活性物质的定义

生物活性物质，即具有生物活性的化合物，是指对生命现象具有影响的微量或少量的物质。生物活性物质的用途非常广泛，主要应用于食品、化妆品和药品行业。对于化妆品行业来说，包括多糖、多肽、生物碱、核酸等活性物质，在国内化妆品行业中的应用才刚刚开始起步。

生物活性物质对人体最佳健康状态的维持起着重要作用，主要作用有补水、美白和抗氧化这三个领域。20世纪90年代以来，人们对生物活性物质的全新认识代表着营养学的第二个“黄金时代”的到来，其作为功能性因子在功能性食品以及功效型护肤品中的地位日趋重要。

Part.02

玻尿酸在美丽健康产业中的应用

作为玻尿酸领域的领军人物，凌沛学教授从玻尿酸的分布、特性、功能、制备方法等方面着重介绍了玻尿酸在美丽健康产业中的应用。

玻尿酸的前世今生

玻尿酸是一种链状高分子酸性黏多糖，学名为透明质酸，在药品中称为玻璃酸，简称HA。从1934年卡·梅晔首次从牛眼玻璃体中分离玻尿酸，再到21世纪玻尿酸在国际上各领域得到全面的应用，经过几十年的发展，玻尿酸的提取技术和应用方向得到了进一步的提升和拓宽。

玻尿酸广泛分布于动物组织中，特别是在人体皮肤、脐带、眼玻璃体及关节滑液中含量最高，也广泛分布于植物和微生物中。在自然界中，不论是人体、植物或是动物，玻尿酸的化学结构都呈现一致性，没有种族差异性。目前，经过科学测算和研究，每克玻尿酸可以吸收和保持500克水分，使皮肤水分不流失且富有弹性。在皮肤中，透明质酸往往与胶原蛋白、皮肤素及软骨素一起来发挥作用。

玻尿酸具有吸水性和粘弹性两种特性，玻尿酸分子中每一双糖单位均含有一个羧基，在生理条件下均可解离成负离子，与水中H形成H键，负离子相互排斥，变得松散，体积增大。玻尿酸主链与硫酸软骨素等其他形成网状结构，能有效锁住水分子。

玻尿酸在高浓度（1%）时，分子间以网状形式存在，有很高的粘弹性。玻尿酸的水溶液为粘弹性流体，填充在细胞与胶原纤维空间之中且覆盖在某些表皮组织上。其主要功能为保护及润滑细胞，调节细胞在此弹性基质上的移动。

除了玻尿酸的定义及特性，凌沛学教授也介绍了玻尿酸在人体应用上的功能。在皮肤中总共含有15 g的玻尿酸，能够锁住水分，使皮肤光滑细嫩，维持皮肤弹性。随着年龄增长，玻尿酸从25岁开始流失，到60岁时只有原先含量的25%，使得人们的皮肤逐渐变得粗糙、暗沉、皱褶。同时，人体关节也主要依靠玻尿酸进行润滑，因此随着运动的增加，40岁以上人群的关节会时常感觉到疼痛和疲惫，这就是由于玻尿酸的分子量降低和浓度降低造成的。

眼睛中的玻璃体之所以能够透明，就是靠的玻尿酸形成水凝胶，起到支撑和透明的作用。因此随着年龄的增长，很多人老眼昏花，其中最主要的原因就是玻尿酸分子量的降低，使人们的视力以及眼睛光泽度降低，且随着玻尿酸分泌的减少，眼睛也会越来越干涩。因此，及时补充玻尿酸对眼睛是非常有好处的。

玻尿酸早期的制备方法是从公鸡冠或者牛眼中提取可生产高质量、高纯度全分子量的玻尿酸，优点是天然成分，全分子量，结构、性质与人体一致，可口服及外用，更易吸收，高效补充人体所需的玻尿酸以及胶原肽。但由于这样的制备方法成本过高，一些亟需使用玻尿酸进行治疗的患者无法承担高昂的费用。凌沛学教授非常骄傲地介绍，经过几十年的努力，我国研究出通过微生物发酵制备玻尿酸的先进方法，不仅降低了制备成本，在全世界来说也达到领先地位，为全球提供86%以上的玻尿酸原料，为玻尿酸这个贵族产品应用到各个领域作出了巨大贡献。

玻尿酸在化妆品及医药领域中的应用

玻尿酸已被国际公认为最理想的天然保湿因子，可以应用到各种化妆品中，起到保湿美容的功效。凌沛学教授在其最新的研究成果中指出，全分子量分布的玻尿酸作为卓效的核心成分，与人体自身透明质酸结构相同，无免疫原性，生物相容性极高，因此可以通过寡聚透明质酸、低分子透明质酸、中分子透明质酸和大分子透明质酸由表及里，使肌肤秀外慧中。

实践证明，玻尿酸还能够通过口服达到很好的吸收效果。通过口服后，玻尿酸在体内进行吸收及再合成，被吸收后的玻尿酸作为生产原料被血液运送到全身，由玻尿酸合成酶重新制造新的玻尿酸，并分布在人体皮肤、关节腔及眼玻璃体中。玻尿酸吸收的周期大概是28天，因此，经过大概一个月的口服，可以明显感觉到皮肤光滑、有弹性，明显减少皱纹。

玻尿酸不仅在作为化妆品原料起到保湿、抗衰老的功效，在医药领域也起到强大的防护和治疗效果。

在眼科中，玻尿酸可用于各类滴眼液中，显著增加药物在眼部的停留时间，起到缓控释、增强药效的作用，每年为上亿人次缓解眼疲劳及眼干燥作出突出贡献。

在骨科中，玻尿酸还能够治疗骨关节炎，通过关节腔注射可以润滑关节、缓解关节磨损，有效治疗关节疼痛，每年为近百万骨关节炎患者恢复劳动力。同时，口服保健食品也能够补充关节滑液，起到保养关节、预防关节炎形成、有效缓解关节疼痛和改善运动功能的作用。

Part.03

其他生物活性物质及应用

除了玻尿酸，还有很多活性物质如甘油葡萄苷、聚谷氨酸、β-葡聚糖、肌肽等物质，以及一些天然植物提取物，也能够在化妆品领域中起到护肤的良好效果。

甘油葡萄苷是一类由甘油分子和葡萄糖分子通过糖苷键连接而形成的糖苷类化合物，其化学结构富含羟基，锁水力强，可在恶劣环境条件下平衡细胞渗透压，保护细胞内的活性物质免受自然环境的伤害。通过一系列的科学实验证明，甘油葡萄苷具有保湿、生发养发、抗炎舒敏的效果，而且进入细胞内，还可以促进细胞内胶原蛋白的合成。从荧光电镜的研究结果中可以发现，甘油葡萄苷能够保持细胞水分，在细胞层面通过促进水通道蛋白合成为细胞全面补水。

聚谷氨酸不仅在农业中得到广泛应用，在化妆品行业中也有很好的应用效果，除保湿外，还具有协同维C抗氧化作用以及抑制皮肤酪氨酸酶活性的美白作用。此外，通过抑制透明质酸酶活性，可以缓解因透明质酸酶的活化而引起的皮肤结缔组织中透明质酸的降解，进而防止因皮肤结缔组织疏松导致的皮肤失去弹性和产生皱纹。

β-葡聚糖的应用比较广泛，其从燕麦、酵母以及蘑菇中提取出来，具有天然保湿性，能促进皮肤成纤维细胞增殖，促进透明质酸生成。同时也能够抗氧化，对抗皱纹，对抗紫外线。增加皮肤抵御外界刺激耐受力，赋予产品良好的使用肤感，增加活性透性吸收。

肌肽是一种由β-丙氨酸和L-组氨酸两种氨基酸组成的二肽，是天然存在于人体中的抗氧化剂和抗糖化物质，能够抑制糖化反应、保护胶原蛋白活性、减少自由基的产生。

我国特色植物资源丰富，在天然植物提取物方面有天然的优势。如洋甘菊提取物也是生物活性物质的一种，最大的功能就是均衡油脂，在人体内起到水油平衡的作用。洋甘菊提取物具有强大广谱的抗病毒、抗菌功效，可减轻烫伤、水泡、发炎的伤口溃疡，平复破裂的微血管，增进弹性，对干燥易痒的皮肤效果极佳。是非常优良的皮肤净化保养品，可用于抗敏感类高端护肤品。添加于化妆品中的洗面奶、护肤霜、按摩膏、面膜中具有良好的护肤、美肤作用。

凌沛学教授还介绍道，目前在国际上，很多国家推出多效复合护肤原料，如西班牙Provital Hydromanil 3D矩阵、韩国BioGenic丝滑保湿因子等，国家糖工程技术研究中心也在围绕多糖类化合物做这方面的研究应用工作，致力于为中国化妆品产业提供先进、安全的护肤原料。

Part.04

展望未来中国化妆品产业

我国天然产物资源丰富，蕴含的生物活性物质数量众多，已开发的仅仅是很少一部分。先进的提取制备工艺和功效评价方法，推动了大量生物活性物质的研发，为美丽健康产品的开发奠定了基础。同时，中草药等天然产物成分的化妆品研究日趋活跃，这一有中国特色的化妆品市场将有广阔的开发前景。凌沛学教授表示，未来化妆品原料鼓励创新，有很多原料可以备案，因此，围绕国内丰富的生物活性物质，包括植物、中草药、微生物、海洋等进行开发、研究及应用，化妆品原料的春天已经到来。

国家糖工程技术研究中心专门研究糖药物、功能糖、能源糖等三类糖物质，凌沛学教授表示，为了让更多的多糖化合物可以添加到化妆品中，他带领团队围绕化妆品多糖的应用，从基础研究到应用研究开展了一系列的工作，取得了良好的成果。未来，随着精细化工、生物科学、材料科学等的飞速发展，生物活性物质在美丽健康产业中的应用也随之向更深和更广的方向进展，化妆品产业也有机会能够与各领域加强合作，共同推动中国化妆品行业的进步。

（此稿件根据录音编辑整理）

演讲人介绍

凌沛学，山东大学博士生导师、国家糖工程技术研究中心主任、山东省药学科学院首席科学家。

*以上内容仅代表专家个人观点。