皮肤是人体健康的第一道防线，也是容颜靓丽的第一体现者，拥有健康、白皙、富有弹性的的皮肤是所有人追求的目标。东方女性对白暂美丽的皮肤尊爱有加，我国女性历来崇尚搿肤如雪、凝如脂，白净细嫩的肌肤一直是东方人来衡量女性的重要标准，在我国民间就有-一白遮九丑一的说法。近年来，美白、祛斑类化妆品市场日趋活跃，产品销售与日俱增，已成为护肤化妆品的主流品种之一。与此同时，有关黑色素的形成机理、黑色素的代谢途径以及美白美白机理等方面的研究不断深入。为美白、祛斑类化妆品的开发奠定了理论基础。

一、皮肤的颜色

    人类的肤色有六种不同的颜色，即红、黄、棕、蓝、黑和白色，这主要是因为皮肤内黑素的数量及分布情况不同所致。黑色素是一种蛋白质衍生物，呈褐色或黑色，是由黑素细胞产生的。由于黑素的数量、大小、类型及分布情况不同，从而决定了不同的肤色。黄种人皮肤内的黑素主要分布在表皮基底层，棘层内较少；黑种人则在基底层、棘层及颗粒层都有大量黑素存在；自种人皮肤内黑素分布情况与黄种人相同，只是黑素的数量比黄种人少。人体皮肤的颜色主要决定于表皮内黑色素含量的多少。此外，皮肤血管和血管里的血液及胡萝卜素也是影响皮肤颜色的因素，胡萝卜素以及由它转交而成的维生素A，存在于表皮角化层和皮下组织中，使正常皮肤呈天然的黄色。皮肤血管和其中的血液，使皮肤黑里透红,或白里透红斗．血管较少、较深或血管收缩、供血减少之处皮肤会发白；反之则发红。

二、黑色素的形成

    1、黑素细胞

    黑素细胞是皮肤的重要组成细胞之一，呈树状突起，细胞内形成的黑色素通过树状突起运输到角质层细胞内。它以1：36比例与角质形成细胞构成一个表皮单位，存在于表皮基底层，黑素细胞通过合成黑素形成皮肤颜色，同时可吸收紫外线，使机体免遭紫外线的损害。皮肤颜色的深浅是由黑素细胞合成黑素数量的多少决定，而皮肤白则是东方女性最为崇高的美的标准之一。黑素为高分子生物色素，主要由两种醌型的聚合物：优黑素(真黑素)和褐黑素组成。

    2、黑素的形成

    皮肤黑素的形成过程包括黑素细胞的迁移、黑素细胞的分裂成熟、黑素小体的形成、黑素颗粒的转运以及黑素的排泄等一系列复杂的生理生化过程。从生物化学反应的角度来看，黑素的形成必须有三种基本物质：酪氨酸为制造黑素的主要原料；酪氨酸酶是酪氨酸转变为黑素的主要限速酶，为铜及蛋白质的组合物；酪氨酸在酪氨酸酶的作用下产生黑素，次种作用为氧化过程，必须与氧结合才能转变为黑素。

    目前公认的黑素形成途径为：酪氨酸一多巴一多巴醌一多巴色素一二羟基吲哚一酮式吲哚一黑素，形成的黑素叫优黑素或真黑素，皮肤的色素主要由其组成。在黑素合成中，多巴醌还可通过另一途径经谷胱甘肽或半胱氨酸催化生成褐黑素，但褐黑素在皮肤中的功效尚不了解。

三、影响黑素形成的因素

    影响黑素形成的因素很多，大体上可以分为细胞外、细胞内以及外源性因素(如紫外线)的影响等几个方面．

    1、细胞外的影响因素

    近年来，有关黑素形成的分子生物学研究证明，黑素细胞生成黑素的活性受到网络控制。皮肤内黑素细胞、角质形成细胞、朗格罕细胞、成纤细胞、血管内皮细胞、神经细胞等组成”电讯”交互网络(即胞质网络)。在这一网络中，许多细胞因子对黑素细胞的繁殖分化、树突形成和黑素合成都有影响。能够促进黑素细胞生长、存活的因子有：碱性成纤细胞生长因子(bFGF)、内皮素(ET一1)、神经细胞生长因子(NGF)等；抑制黑素细胞增殖，使酪氨酸酶活性降低的有：白细胞介素一l(aIL—la)、白细胞介素_6、肿瘤坏死因子(SCF)能促进黑素细胞分化及黑素合成；干扰素(IFN)在一定条件下，能使黑素细胞形态改变，生长抑制；炎症介质白三烯CA(LTC4)是人黑素细胞的促分裂源，能引起黑素细胞快速增生，并对黑素细胞有趋化作用。

    2、细胞内的影响因素

    (1)多酶作用的观点。黑素细胞中决定黑素合成速率的是细胞内的多种酶。多年来，人们一直认为酪氨酸酶是黑素生物合成过程中所需的唯一的酶。随着黑素合成研究的不断进展，人们发现黑素细胞中还存在其他与黑素合成相关的物质。与酪氨酸酶相关的两种蛋白TPRl(DHIcA氧化酶)和TRP2(多巴色素互变酶)在黑素的合成过程中发挥着重要的作用。它们除了对酪氨酸酶合成黑素具有协助作用以外，还具有合成其他不同类型色素的重要作用。

    (2)黑素细胞调控的信号传导途径。许多细胞因子，如碱性成纤细胞生长因子、肝细胞生长因子／扩散因子、内皮素等都能促进体外黑素细胞增殖，有些因子还能刺激酪氨酸酶活性，使黑素细胞高度色素化。这些因子可能是通过黑素细胞膜表面的受体进入细胞内，经下游信号传导来调控相应的靶点，引起细胞物质主要是蛋白质磷酸化或去磷酸化，对黑素细胞增殖和分化发挥调节作用。

    3、外源性因素的影响

    紫外线是人体长期接触的一个外界刺激因素，是人类黑素细胞增殖和皮肤色素沉着增多的主要生理性刺激。皮肤变黑主要是由中长波紫外线(UvB和UvA)引起，紫外线能引起黑素细胞的增殖及促进黑素产生，出现皮肤色素沉着。

四、美白剂美白机理

    关于黑色素的生成抑制机理，归纳起来可分为细胞内抑制、细胞外抑制以及外援因素控制等几方面。

    (一)黑色素细胞的胞内抑制

    黑色素的形成的生物化学过程现已研究比较清楚了，认为它是由酪氨酸在含高价铜离子(Cu2+)的酪氨酸酶作用下，氧化生成3，4---羟基苯丙氨酸(多巴)，再由酪氨酸酶氧化为多巴醌，进一步氧化为5，6一二羟基吲哚，聚合后生成黑色素。从上面可以看出，在黑色素细胞移植黑色素生成可以通过以下几个途径。

    1、直接控制、抑制黑色素的生成过程中所需要的各种酶

由于黑色素的形成主要发生在黑色素细胞内，对黑色素细胞内的黑色素形成机理的研究表明，黑色素的形成主要是由黑色素细胞内的四中酶：酪氨酸酶、多巴色素互变酶(TRP-2)、过氧化物酶和DI-IICA氧化酶(TRP—1)(稳定了酪氨酸酶的活性，这一点是人体的酪氨酸酶与老鼠、蘑菇等的酪氨酸酶的不同之处)单独或协同作用的结果。而实现皮肤的真正美白，对多种黑色素形成酶的抑制就显得至关重要。

    (1)酪氨酸酶的抑制酪氨酸酶是一多酚氧化酶，属氧化还原酶类，该酶主要催化两类不同的反应：一元酚羟基化j生成邻二羟基化合物：以及邻二分氧化，生成邻二苯醌。这两类反映中均有氧自由基参与反应，在黑色素形成过程中酪氨酸酶是一主要限速酶，该酶活性大小决定着黑色素形成的数量。当前化妆品市场上的美白产品几乎绝大多数以酪氨酸酶抑制剂为主，并且每年以较快的速度发现新的该类化合物。依据抑制机理的不同，可主要将该类化合物分为以下两类。

    a、酪氨酸酶的破坏性抑制(即破坏酪氨酸酶的活性部位)。所谓酪氨酸酶的破坏性抑制，也就是某种可以直接对酪氨酸酶进行修饰、改性的物质，使酪氨酸酶失去对黑色素前体——酪氨酸的作用，从而达到抑制黑色素形成的目的。目前该抑制剂的研究、开发主要限于对Cu2+等酪氨酸酶活性部位的破坏。因此寻找安全、高效的Cu2+络合剂是该领域的一个研究热点

    b、酪氨酸酶的非破坏型抑制。所谓酪氨酸酶的非破坏性抑制，即不对酪氨酸酶本身进行修饰、改性，而是通过抑制酪氨酸酶的生物合成或取代酪氨酸酶的作用底物，从而达到抑制黑色素形成的目的。

    依据总用机理的不同，可分为3种：酪氨酸酶的合成抑制剂、酪氨酸酶糖苷化作用抑制剂及酪氨酸酶作用底物替代剂。由于在黑色素的生物合成中，酪氨酸是酪氨酸酶的作用底物，因此寻求与酪氨酸竞争的酪氨酸酶底物也可有效的抑制黑色素的生成。‘

    (2)多巴色素互变酶的抑制

多巴色素互交酶是一种与酪氨酸酶有关的蛋白质，其作用机理是促使所作用的底物发生重排，生成底物的某一同分异构体，最终生成另一黑色素。即在由多巴色素自发脱羧、重排生成5，6--羟基吲哚(DHI)的同时，黑色素细胞内部分多巴色素正是由于多巴色素互变酶的存在而发生重排生成5，6--羟基吲哚一2一羧酸(DHICA)。因此该酶主要调节5。6一二羟基吲哚一2羧酸的生成速率，从而影响所生成的黑色素分子的大小、结构和种类。对该酶的抑制目前主要是竞争性抑制，即寻求一种物质作该酶的底物，通过与原来能形成黑色素的底物竞争，从而破坏黑色素的生物合成途径，达到抑制黑色素的目的。目前有关多巴色素互变抑制剂的研究较少。通过研究发现，又多巴色素互变酶催化生成的5，6．二羟基吲哚一2—羧酸及其衍生物，如5一羟基吲哚-2-羧酸、吲哚-2-羧酸等均可抑制多巴色素互变酶，但该类化合物中如果羧基位于吲哚环的3位，如L一色氨酸、吲哚_3一羧酸、吲哚一3-乙酸、吲哚一3一丁酸等则对多巴色素互变酶的抑制效果极差。此项研究说明，只有当羧基位于吲哚的适当位置是，才可与多巴色素互变酶的原底物竞争而成为该酶的底物，从而切断黑色素的形成，发挥抑制黑色素形成的作用。除了所属的两种酶外，还有DHICA氧化酶(TPR．1)和过氧化物酶，‘目前对该两种酶的抑制机理的研究较少，相关抑制剂得开发尚未见报道。

    2、选择性破坏黑色素细胞抑制黑色素颗粒的形成以及改变其结构

    黑色素细胞的功能状态可以影响皮服颜色的深浅。通过引起黑色素细胞中毒，导致黑色素细胞功能遭到破坏是抑制黑色素生成的又一途径。不同作用物质破坏黑色素细胞的机制各有不同。氢醌作为一种皮肤脱色剂在临床试用已久。但其确切的脱色机制至今仍不十分清楚。一种观点认为氢醌作为酪氨酸酶的底物较酪氨酸本身更为合适，其脱色机制可能与竞争抑制酪氨酸酶活性有关；另一观点认为氢醌脱色实质上是一种酪氨酸酶介导的细胞毒性作用。氢醌分子小，易扩散进入色素细胞的黑色素小体，阻断黑色素生成途径的一个或多个步骤；同时氢醌在酪氨酸酶作用下被氧化成有毒性的半醌基物质，会导致细胞膜脂质发生过氧化，细胞膜型结构破坏，细胞死亡。有关专家认为不同浓度的氢醌其脱色作用的机制可能不同，低浓度时以抑制酪氨酸酶活性为主，高浓度时主要是细胞毒。用5％的氢醌制剂每日外涂棕色豚鼠背侧皮肤，8~10d出现肉眼可辨的皮肤色素减退，14~20d最为明显，3周后皮肤组织活检发现，黑色素细胞内3，4期黑色素小体明显减少，多数细胞期膜结构破坏，空泡化。

    壬二酸是一种天然存在的二羧酸，它能选择性的作用于异常活跃的黑色素细胞，j阻滞酪氨酸酶蛋白的合成，但对功能正常的黑色素细胞作用较小。20％壬二酸的皮肤脱色作用优于296氢醌，且皮肤刺激性和光毒性少见。近来发现，任二酸对体外培养的鼠或人黑色素瘤细胞有抗增殖作用。推测这种抗增殖作用与壬二酸抑制了线粒体电子传递链以及DNA合成中的限速酶(核糖核苷酸还原酶)有关。

    3、还原多巴醌

    还原剂可以参与黑色素细胞内酪氨酸的代谢，从而减少酪氨酸转化成黑色素，达到抑制黑色素生成的目的。将0．05~0．5mmol／L的抗坏血酸加入到体外培养的人黑色素细胞，作用72h并未发现酪氨酸酶活性呈剂量依赖性减低，但黑色素生成量被明显抑制，推测可能是抗坏血酸抑制了多巴和多巴醌的自动氧化。这类还原剂对黑色素中间体起还原作用，因此阻碍了从酪氨酸／多巴至黑色素过程中各点上的氧化链反应。

    (二)黑色素细胞的胞外抑制

    黑色素的形成不仅是黑色素细胞的胞内行为，同时也是胞外物质作用的结果。内皮素是黑色素形成信号传导途径中重要的信号分子，抑制内皮素可抑制黑色素的形成。内皮素是一类由21个氨基酸组成的多肽物质，其中内皮素-1(ET-1)、内皮素一2(ET一2)和内皮素一3(ET-3)均已被分离。已知人体血管内内皮素浓度的增加易产生各种与血液有关的疾病，如高血压、糖尿病等。同时近来研究发现，内皮素一l和内皮素一2也是黑色素形成过程中两种不可缺少的胞外物质，对此两种物质的抑制是现在美白型化妆品领域的又一研究方向之一．一方面偏重于其形成及抑制机理的研究，另一方面偏重于在此基础上的抑制剂的开发与应用。

    (三)环境因素的影响

    1：干扰、控制黑色素的代谢途径

    美白活性物质通过抑制黑色素颗粒转移至角质形成细胞或加速角质形成细胞中黑色素向角质层转移，软化角质层和加速角质层脱落等方式达到美白的效果。这类物质主要包括果酸、角蛋白酶、聚乙烯醇等。果酸具有很强的软化角质层，脱去死皮，使皮肤细腻、有光泽。果酸被认为具有美白功效，主要是因为它能促进含有黑色素的角质细胞脱落，而新形成的角质细胞可能含有较少的黑色素。大多数美容产品中都声称含有果酸，它的使用往往与其它美白剂复配。天然果酸中有乳酸、苹果酸、水杨酸及其衍生物。研究表明L一乳酸的酪氨酸酶抑制率优于Vc磷酸酯镁。a型果酸都具有较轻的皮肤刺激性，而b型果酸则刺激性小，因此低刺激B型果酸是主要开发的方向。

    2：防御紫外线、抵抗自由基

    紫外线对皮肤作用的不同可分为三个区段：

    a、VA区段紫外线的波长为320~400nm，又称晒黑段，透射能力可达真皮层，具有透射力强、作用缓慢持久的特点。

    b、UVB区段紫外线的波长为280~320nm，又称晒红段，透射力可达人体表皮层，是导致皮肤晒伤的根源。

    c、VC区段紫外线的波长为200~280nm，又称杀菌段，透射力只到皮肤的角质层，且 绝大部分被大气阻留，所以不会对人体皮肤产生危害。

    皮肤之所以会变黑，外源性原因是主要的。紫外线的刺激会使黑色素细胞增殖、分化，激活酪氨酸酶的活性，氧化自由基，尤其以UVB紫外线作用更为强烈。由于紫外线的波长短，能量高，很多物质的分子吸收紫外线后，容易形成电子激发态，这种激发态的分子可以引起一系列的光物理过程和光化学反应，这可以使防晒剂具有防晒作用的基础。

五、几种美白化妆品原料及其美白机制

    调节酪氨酸酶活性的有效物质如胎盘水解物、肝脏水解物、脐带水解物、卵黄提取物等已被用于祛斑化妆品中，如法国SD一500系列抗衰老化妆品就采用上述胎盘水解物。改变黑色素生成途径的物质如谷肤甘肚、曲酸、熊果叶苷、维生素C、L半肤氢酸、藻类多糖亦可治褐斑。最近，日本、美国等国已开始用生物工程技术开发研制促黑素细胞激素抑制因子(M1F)，该因子有抗促黑素细胞激素的作用，从而使局部色素沉着减少，而防止色斑形成。

    1．超氧化物歧化酶(SOD)

    根据衰老的自由基理论，在皮肤的衰老过程中，自由基对皮肤的损害是一个重要因素。体内产生的自由基与脂肪酸作用而生成丙=醛等物质，它们与细胞膜上的蛋白质等作用形成脂褐素沉积于皮肤上，成为多种色斑。自由基也能使表皮内胶原纤维、弹力纤维交联和变性、变脆而失去弹性。当皮肤的水分不足时，容易使弹性纤维断裂形成皱纹，因此自由基对皮肤的损坏作用是很大的，如能采取措施来减少皮肤自由基的生成，对已生成的自由基进行有效的消除，并能保持皮肤的水分，就可以有效的减缓皮肤的衰老。SOD是超氧阴离子游离基的有效清除剂，目前它已在化妆品中有所应用，但效果不特别显著，原因是SOD容易失活。

    2．熊果苷

    熊果苷是从植物中分离得到的天然活性物质，存在于梨的树叶中j以熊果苷作为美白剂的专利很多，它的化学名为4—羟基苯基-β—卜毗喃葡萄糖苷，是一种较为常用的天然植物萃取剂。熊果苷能有效地抑制皮肤细胞中的酪氨酸酶，从而显著减少皮肤色素沉积，祛除色斑和雀斑，在化妆品中广泛地用做皮肤美自剂。

    3．维生素类

    化妆品中使用的维生素主要包括维生素A、C、E和泛醇

维生素A可以看作是一种正常化的调理剂，它不仅是正常皮肤发育所必须的，而且也是骨韶、腺、牙齿、指甲和头发的生长和维护所必须的。维生素A可通过皮肤吸收，使皮肤表皮细胞活化，改变和调节胶脂的合成，有助于保持皮肤柔软和丰满，改善皮肤的屏障功能，主要用于护肤品。维生素A可防护和减少紫外辐射引起的过氧化作用和皮肤租糙，改善皮肤的水合作用。

    维生素C在生物氧化及还原作用中和细胞呼吸中起着重要作用，其参与氨基酸代谢，神经递质胶原蛋白和组织细胞间质的合成。维生素C可抑制黑色素的沉积，现已开发了稳定性好，易被皮肤吸收的高级脂肪酸和磷酸酯，其衍生物主要应用防皱、抗衰老和增白的护肤化妆品。维生素E不仅具有自由基清洗剂的功效，而且其本身也能获得激发态的氧原子，防止细胞膜因氧化而受损伤，稳定细胞膜。维生意E已较普遍用于防晒、抗衰老化妆晶、养发和生化制品，经常与维生素A、C一起使用。

    泛醇亦称原维生素B5，是当今化妆品应用较好的一种维生素前体，人体吸收原维生素B5后，在醇脱氢酶的作用下，原维生素B可定量转化为泛酸。在生物体内，辅酶A是由泛酸作为前体合成，辅酶A在生物体内很多化学过程中起着有关键的作用。皮肤需要较高浓度的辅酶A，局部取用有助于肌体的治愈和复原，在美国和欧洲的皮肤药剂师市场中，原维生素B5已成为较主要的成分，它有助于舒缓痞痒促进上层形成，治愈皮肤损伤，对湿疹、日光晒伤、虫咬、婴儿尿疹都有一定疗效，并有一定的解毒作用，并可缓解其他添加剂的刺激作用，主要用做护肤和护发化妆品的调理剂。

    4．胎盘提取物

    胎盘提取物包括约10种水溶性维生素，约16种氨基酸和约10种矿物质，胎盘提取物主要用于多类护肤制品，防止皮肤租糙、小皱纹、黑色素形成、汗斑、雀斑、冻疮等，但是作为动物器官提取物，它的生物活性较大，也比较敏感，容易失活。

    5．曲酸

    曲酸又叫曲茵酶，属于吡喃酮系化合物之一。对黑色素的合成的抑制原理是：它们在反应时与Cu2+结合，阻止了Cu2+对酪氨酸酶的活化作用，或具有与酶争夺作用物质而产生的阻碍作用。近10年来，国外许多研究试验结果证实，曲酸对人体皮肤黑色素的生成有很强的抑制作用，而且安全、无毒，不会产生白斑后遗症，能有效治疗雀班、老人斑、色素沉着．粉刺的美白化妆品并成为国际时兴的高级美容品，深受消费者，特别是有色斑疾患的年青女性的喜爱’

    6．内皮素拮抗剂

    已知内皮素(ET-1)是人体表皮上的一种促细胞分裂荆，又是人体黑色素细胞的黑素原。嗍射能加速ET-1的分泌。Hachiya等发现O.内皮素转化酶(α—ECE)能阻止人体角质细胞分泌ET-1，从而抵抗UVB的辐射，抑制黑色素形成。