《Applied Sciences》：Recent Progress in Fermentation of Asteraceae Botanicals: Sustainable Approaches to Functional Cosmetic Ingredients
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本综述系统阐述了菊科植物发酵在化妆品领域的应用，重点探讨了通过乳酸菌和酵母发酵将黄酮苷类物质转化为生物利用度更高的苷元及低分子量酚酸（如阿魏酸、没食子酸）的机制。文章指出，该过程不仅显著提升了产物的抗氧化活性（DPPH、ABTS、FRAP）和总酚含量（TPC），还生成了乳酸（LA）等天然保湿因子，同时符合OECD 301生物降解标准，为开发兼具高功效与低环境影响的“清洁美容”产品提供了理论依据。
菊科植物发酵：功能性化妆品成分的可持续方法
引言
化妆品行业的快速发展带来了显著的环境挑战，主要源于化妆品成分在水生和土壤生态系统中的积累。为了应对这一问题，符合循环经济原则和“清洁美容”理念的可持续解决方案日益受到关注。其中，利用菊科植物原料发酵获得的生物发酵物作为传统提取物的替代品，是一种极具前景的方法。这些生物发酵物不仅具有增强的局部生物利用度和更高的抗氧化潜力，还因其生物降解性而有助于减少化妆品对环境的影响。
菊科植物中的黄酮类化合物
菊科植物是黄酮类化合物的丰富来源，这些化合物具有强大的抗氧化和抗炎特性。然而，这些化合物在植物中通常以糖苷形式存在，分子量大且结构复杂，导致其皮肤渗透性差，生物利用度低。例如，蒲公英、水飞蓟、洋甘菊、金盏花和山金车等植物中富含的黄酮类化合物，如槲皮素、芹菜素、木犀草素及其糖苷形式，虽然具有很高的体外抗氧化活性，但直接应用于皮肤时效果有限。
生物发酵的转化机制
发酵过程是解决生物利用度问题的关键。在乳酸菌和酵母等微生物的作用下，植物原料中的大分子化合物发生酶促降解。这一过程的核心是黄酮苷的酶促水解，即通过微生物产生的酶将黄酮糖苷转化为其苷元形式。随后，这些苷元可进一步转化为分子量更小的酚酸，如没食子酸、原儿茶酸、香草酸和阿魏酸。这些低分子量酚酸不仅分子量更小，更容易穿透皮肤角质层，而且其抗氧化活性通常比其前体糖苷更强。此外，发酵过程还会产生乳酸，这是一种天然的保湿因子和防腐剂，有助于维持皮肤pH值和水分。
蒲公英的生物发酵
蒲公英是一种富含酚类化合物的菊科植物。研究表明，利用乳酸菌对蒲公英叶进行发酵，可以显著提高其生物活性。例如，使用植物乳杆菌进行发酵，可以增加绿原酸的含量；而使用干酪乳杆菌发酵，则能提高咖啡酸和菊苣酸的含量。这些酚酸的增加与抗氧化活性的增强密切相关。通过DPPH自由基清除实验发现，发酵后的蒲公英提取物其抗氧化活性比未发酵的提取物提高了30%至50%以上。此外，发酵过程还显著增加了乳酸含量，进一步增强了产品的保湿和护肤功效。
水飞蓟的生物发酵
水飞蓟是菊科植物中一个重要的药用植物，其最著名的活性成分是水飞蓟素，一种由水飞蓟宾等组成的黄酮木脂素复合物。然而，水飞蓟素是脂溶性的，在水性环境中的溶解度和生物利用度有限。通过乳酸菌发酵水飞蓟籽粕，可以有效地释放和转化这些活性成分。研究表明，发酵后的水飞蓟生物发酵物不仅总酚含量显著增加，其抗氧化活性也大幅提升。更重要的是，发酵产物表现出良好的生物降解性，符合OECD 301标准，是一种环境友好的化妆品原料。
其他菊科植物的发酵应用
除了蒲公英和水飞蓟，其他菊科植物如金盏花和洋甘菊的发酵也显示出巨大的潜力。例如，金盏花富含类胡萝卜素，通过固态发酵可以增加叶黄素的释放和稳定性。洋甘菊的发酵则可以将芹菜素糖苷转化为游离的芹菜素苷元，从而显著提高其抗氧化和抗炎活性。这些研究为开发基于菊科植物发酵的新型功能性化妆品成分提供了多样化的选择。
抗氧化活性评估方法
评估生物发酵物抗氧化活性的常用方法包括DPPH法、ABTS法和FRAP法。其中，DPPH法是最广泛使用的方法之一。该方法基于DPPH自由基与抗氧化剂反应后，其紫色溶液褪色的原理，通过测定吸光度的变化来定量评估物质的抗氧化能力。酚酸类化合物，如阿魏酸、没食子酸和绿原酸，因其能够提供氢原子或电子来稳定自由基，是DPPH实验中表现出强抗氧化活性的重要成分。
环境可持续性与生物降解性
在化妆品行业，生物降解性是指配方中有机化合物在环境微生物作用下分解为简单无机物的能力。根据欧洲绿色协议，化妆品行业正朝着减少环境影响的方向发展，要求化妆品包装可回收，并逐步淘汰微塑料。生物发酵物作为一种生物基原料，其生物降解性是其环境友好性的关键指标。OECD 301系列测试是评估物质“易生物降解性”的标准化方法，通常要求28天内达到60%以上的矿化度。研究表明，菊科植物来源的生物发酵物能够满足这一标准，证明了其在环境中的低持久性和安全性。
结论与展望
菊科植物的生物发酵是一种将传统植物原料转化为高附加值、高生物利用度化妆品成分的有效策略。通过微生物的酶促转化，不仅提高了活性成分的抗氧化活性和皮肤渗透性，还生成了具有保湿和防腐功能的乳酸。同时，这些生物发酵物具有良好的生物降解性，符合可持续发展的要求。未来的研究应侧重于优化发酵工艺，建立标准化的生产流程，并进一步评估其在化妆品配方中的安全性和有效性，以推动“清洁美容”和绿色化妆品的发展。
