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你知道哪些关于自然界植物的冷知识?

哈哈哈哈哈哈 这是一个非常不错的问题

随着人类对生物进化认知程度的加深, “植物”概念的边界变得愈发模糊。

从生命起源的角度来看,万物是同源的,共同微观基础(核酸、蛋白质、水和无机盐等)构成的生命体在 40 多亿年的岁月长河里延展出不同的方向。

以几十年前先辈们的观点来看,“植物”大抵都是受困于细胞壁而不能随意运动的。当时人们发现可以用木瓜汁液做嫩肉处理;燃烧除虫菊干花来驱蚊,并从柳树皮中萃取出水杨酸用于止痛;从黄花蒿中萃取出青蒿素对抗疟疾。

越来越多的发现让人们更加深刻地认识到,地球上的物种是同源的。生物个体用来对抗环境侵蚀的代谢产物或许能帮助到其它物种,甚至会产生意想不到的效果。

谁能想到,戈壁荒漠上一株默默无闻的小草,竟蕴含强大的美白能力,使它摇身一变成为备受追捧的“美白黄金”。

光果甘草(Glycyrrhiza glabra

秦汉时期,中华文明向西北传播。那里的植物也随之载入史册,其中就有豆科多年生的草本植物——甘草。

最晚成书于东汉的《神农本草经》中有如下记载。

甘草:气味甘平,无毒。主五脏六腑,寒热邪气,坚筋骨,长肌肉,倍气力,金疮肿,解毒。久服轻身延年。

在此书中甘草被列为君品(也称上品)。后世历代本草也多次收录,南朝医学家陶弘景将甘草尊为“国老”,这也是它俗称的由来。

现代的新疆,95%的区县都有甘草属植物的分布,它们是乌拉尔甘草、胀果甘草、光果甘草、粗毛甘草、宽果甘草等及其变种。

生长在超强紫外线和干旱环境下的甘草不仅根系发达,而且根状茎在地下呈网状交错,有很强的防风固沙作用。不仅如此,乌拉尔甘草、胀果甘草、光果甘草还被列入国家典籍。

随着现代生物技术的进步,东亚地区的研究人员从典籍中得到启发,并逐步开展了对甘草的研究。1998 年的时候,研究人员观察到光甘草定以 0.1-1.0μg/mL 的质量浓度即可显著抑制酪氨酸酶 T1 和 T3 亚型的活性。这一发现引起了轰动。

酪氨酸和酪氨酸酶与黑色素的形成息息相关。这引发了光甘草定用于皮肤美白的研究热潮。

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光果甘草(左)和它的根(右) 来源:参考文献 2

说到皮肤美白,这里给大家简单介绍一下皮肤的结构和肤色变深的原理,方便我们更好地理解光甘草定对人类皮肤美白的作用,以及它的机制原理。

人类的皮肤和黑色素

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人类皮肤结构示意图 汉化自 wikipedia

皮肤是人体与外界的间隔,是人体面积最大的器官。是抵御外来影响的第一道防线。不仅可以阻绝外来病原和太阳辐射,也可以避免水分流失、调节温度和产生保护色。

影响人体肤色的色素主要是内源性的黑色素和血红蛋白(氧合血红蛋白和还原血红蛋白),以及外源性的胡萝卜素。其中黑色素是皮肤颜色的决定性因素。

黑色素由位于基底层的黑素细胞合成。不同人种或性别之间皮肤内的黑素细胞数量几乎没有差异。然而,不同人种之间黑素细胞合成黑色素的能力有明显差异,且易受到日晒等外界因素的影响。

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黑素小体的形成过程 来源:参考文献 3

随着合成阶段的进展,黑素小体逐步变大,颜色加深,降解速度变慢。由此产生了不同肤色。

黑色素在细胞内的合成过程需要酶,包括酪氨酸激酶 (TYR) 、酪氨酸酶相关蛋白 (TYRP-1) 和多巴色素异构酶 (DCT)等 。

在细胞之外,黑素细胞还受碱性成纤维细胞生长因子 (bFGF)、内皮素 -1(ET-1)和α- 促黑素细胞刺激素 (α-MSH)等细胞因子的介导。它们都会提高黑素细胞的活性。

除了先天因素,还会有一些外部刺激,如太阳辐射、烧伤、痘印和疤痕等,这些外部刺激可以促使多种细胞因子与黑素细胞结合,激活黑色素生成。使得皮肤颜色变深。

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皮肤应激后色素沉着机制 来源:2024 中国女性美白研究报告

国人皮肤的特征

由于不同人种黑素细胞活性的不同,从肤色来看会分为三种。

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不同肤色人种黑色素的分布图 来源:参考文献 4

深色人种的皮肤黑素小体较大,主要为Ⅳ期。分散分布于皮肤各层,外观呈现黑色。

黄色人种对皮肤同时含有大而分散的黑素小体和小而聚集的黑素小体,为Ⅱ期、Ⅲ期和Ⅳ期。外观呈现黄色。

白色人种黑素小体较小,仅有少量的Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期黑素小体。主要聚集在基底层细胞内,外观呈现白色。

作为黄种人,中国人天生的肤色主要是Ⅱ期、Ⅲ期和Ⅳ期的黑素小体的作用。

黑色素生成后,转运到角质层中堆积,形成了皮肤色素。

然而经多项研究表明,相较于其它人种,国人的皮肤角质层较薄、皮下脂肪厚、胶原蛋白多。

以与高加索人对比为例

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高加索人和东亚人面部特征和皮肤结构比较 来源:2024 中国女性美白研究报告

中国人的皮肤角质层更薄,因此皮肤屏障相对脆弱,更加敏感,感光性较强,易受外界刺激,由于外部因素导致的应激,黑色素总产量增加,黑色素产生后会被转运到角质层细胞中堆积,由于角质层较薄的关系,黑色素显色效果更强,国人在黑色素沉淀后更容易反黑。

光甘草定与美白

可见,人类肤色与黑色素息息相关,尤其是国人主要产生Ⅱ-Ⅳ期黑素小体及角质层较薄的特点,造就我们黄色的皮肤。

事实上,皮肤不仅是身体健康的第一防线,也是容颜最重要的构成,是最先示人的部分。

“面白如玉、肤如凝脂”。皎白的面容和白皙的肌肤是东方女性千百年的追求。

当我们将目光转回生长在大西北地区,那些时刻面临着严峻的紫外线和干旱环境的胁迫的光果甘草。它们在面临自然选择时有独到的应对之策。体内的光甘草定可以有效地抑制酪氨酸酶和多巴色素互变酶的活性。现在,这些神奇的代谢产物也可以作用于人类肌肤,帮助人类美白。

在黑素细胞内生成黑色素的具体生化过程大致如下图所示。

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黑色素形成机理 来源:参考文献 5

酪氨酸酶是酪氨酸转变为黑色素过程中最重要的限速酶。当光甘草定对酪氨酸酶活性进行抑制时,相当于钝化厨师的刀具,作为黑色素基础原材料的酪氨酸,从源头开始,其转化速率会大大下降,后续反应都会被拖累。

少量的反应产物也会在多巴色素转化为 DHICA 的环节再次遭遇酶活性下降,导致黑色素生成总量减少,最终达到美白的效果。

那么光甘草定的效果如何呢?

经过科学的研究,光甘草定的美白效果十分出众,相较其它常用成分来说,效率有很高的提升。

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光甘草定等成分抑制酪氨酸酶的效果对比 来源:参考文献 6

我们可以发现上图三种常用美白成分里,光甘草定对酪氨酸酶的抑制效率是最高的,达到烟酰胺的 140 倍。

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光甘草定与熊果苷抑制酪氨酸酶效果实验结果 来源:参考文献 7

2023 年的研究测试了不同浓度的光甘草定溶液和熊果苷溶液对酪氨酸酶的抑制效果,发现光甘草定可以在很低的浓度下发生效用。抑制效果是熊果苷的 961 倍。左下侧图 1 号管对照组(Ctrl),2 号管添加 1.0 μmol/L α-MSH (Model),3 号管添加 1.0 mmol/L 熊果苷,4 号管添加 5.0 μmol/L 光甘草定,5 号管添加 30.0 μmol/L 光甘草定,另外五张实物图按编号展示了黑色素聚集情况。

我们可以从右侧柱状图发现酪氨酸酶的活性在α-MSH 的作用下提升,被光甘草定抑制。

由此我们可以得知,外部因素导致的皮肤应激对肤色的加成还是非常明显的,但使用 30μmol/L 的光甘草定使得酪氨酸酶活性下降一半,这十分有助于皮肤美白。

除此之外,光甘草定也有很强的抗氧化性,在低浓度下对二苯代苦味肼基(DPPH)自由基和羟基自由基有不错的抑制率。在 60μg/mL 浓度时抑制率高达 80%。

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光甘草定清除 DPPH· 及· OH 的能力 来源:参考文献 9

可以看出光甘草定有着优秀的抗氧化效果,可在低浓度下高效清除自由基,过量的自由基会引起机体氧化性损伤,加速衰老。因此,清除过量的自由基在养护皮肤过程中十分必要的。

总的来说,光甘草定可以在更低浓度的情况下发挥作用,低剂量起效。

黑素细胞除正常的生理活动外,当遇到外部刺激时,还会与细胞因子(如α-MSH)结合,细胞活性提高,产生更多的黑色素。

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研究发现 7μg/mL 光甘草定能显著抑制由α-MSH 介导的树突增长。这有效地抑制了黑色素在角质层的堆积。

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由此光甘草定可以在黑素细胞内部抑制两步酶促反应,从源头抑制黑色素的合成;在细胞外部抑制细胞因子,抑制黑色素的生产和转移;还可以清除多余的自由基。最终实现内外结合全方位高效美白。

更难能可贵的是,虽然光甘草定具有强大的美白能力,但它还是非常温和的。

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由于光甘草定非常高效,因此实际使用中推荐用量低于 0.05%。当使用 0.04%光甘草定水溶液进行人体皮肤斑贴实验时,受试者均为 0 级反应。可见光甘草定是温和不刺激的。

这些特性让光甘草定非常贴合国人的使用需求,在角质层更薄的情况下,使用安全无刺激的光甘草定能减少安全隐患,防止引入新的外部刺激引发皮肤应激,让人更安心。

极光甘草

从光果甘草中萃取的光甘草定已经被证明是高效而温和的。

但怎么让优秀的成分发挥更好的作用仍然是一个难题。

自然生长的光果甘草体内含有多种有机成分,包括三萜类,多种黄酮类和微量酚类,一般的普通工艺只能将光甘草定提纯到 40%,较低的纯度直接导致了稳定性和安全性会存在潜在风险,美白效果也大打折扣。

而且在常温下,光甘草定不溶于水,基本不溶于油,因此很难与化妆品相融合,也就更难再进一步渗透到皮肤中了。

那么有什么办法解决这些难题呢?化妆品行业都在努力。

现在,国货品牌谷雨给出了一个漂亮的回答。

99%高纯度

首当其冲要解决的是提纯问题。我们都知道,越高的纯度往往意味着越好的效果,但纯度提升绝非易事,特别对于充满奥秘的植物生命体来说。从光果甘草到高纯度的光甘草定,还有很长的路要走。这条路,谷雨走了十七年。

首先明确有分子式的功效物,减少不明杂质的影响,进行有针对的特异性提纯。

通过 10 余道精密提纯工艺,谷雨将光甘草定的纯度提升到 99%,做到了行业的顶尖。

当纯度提高后,光甘草定的效能也大大提升了。

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这种独特的萃取工艺被称作熔融结晶提纯技术,并获取了专利。99%纯度的光甘草定,杂质更少,安全性更高,稳定性更好。同等剂量下添加效果更佳,能获得更好的美白效果。

自研 28 纳米脂质体包裹技术,渗透性更好

纯度只是不让光甘草定明珠蒙尘的第一步,要让它焕发光彩,还面临着更大的挑战。光甘草定虽然美白功效表现亮眼,但这个成分本身不稳定,渗透性很差,很难直接被皮肤吸收。要是不经特殊处理,产品的功效很难得到保障。但如果能加以包裹处理,它发挥的功效可能更快更好,甚至能起到“四两拨千斤”的可能。

人类的细胞膜结构为磷脂双分子层,并镶嵌有糖蛋白。要想与人体细胞结合最好的策略就是用相同的成分进行膜融合,谷雨的思路也是如此,他们用自研的纳米级别的脂质体将光甘草定包裹起来,做到了 28 纳米的超小粒径,是其他宣称纳米包裹的包裹体的三分之一。超小粒度的颗粒能够更好地游走于细胞之间,也能更方便快捷地渗透,最终达成更好的美白效果。

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定向递送技术

不仅如此,它们还使用了定向递送技术,进一步让美白效果大幅提升。

28nm 脂质体包裹的微粒游走于细胞之间,怎样才能找到我们的目标——黑素细胞呢?这就需要为这些微粒装上它们的导航——信号肽,特异性的信号肽能够定向与黑素细胞表面的黑皮质素 1 受体(MC1R)结合。

这就能让这些微粒在纷杂的人体组织中准确找到自己要去的方向,最终通过膜融合与黑素细胞相融合,实现有效成分的定向运输。

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这种包裹方式不仅提高了有效成分的利用效率,也可以从源头阻断致黑信号,早一步断黑,打造更好的美白效果。

结语

光甘草定如今在化妆品行业大名鼎鼎,备受追捧。谷雨也通过自己的方式放大光甘草定的优势,制造出更适合本国国民的产品。

这一切的源头,或许是两千年前秦汉时期的相识,感谢那时候的先辈,以神农尝百草的精神为我们指出了方向。

一切的一切,或许都可以归为生命的共同起源。面临自然选择,生命总会找到出路,也许很多植物在我们不知道的情况下已然默默发展出惊人的机制,很多困扰人类的难题最终会在植物身上找到答案,就像南美洲先民啃食金鸡纳霜的树皮来治疗疟疾那样。

我们可以肯定的是,植物的某些特性能帮助人类解决对应的问题,但这依然是仍需持续研究的领域。

人类可以保持对自然界的好奇心,多了解自然界植物的冷知识,学着与植物以及其它生物友好共处,共同分享这个美好的世界。也许在不远的将来,我们将会发现更多像光甘草定这样的优秀产物。

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