《Journal of Agriculture and Food Research》:Exploring the potential of sesamol/asarinin-enriched sesame oil in skin lightning and wound repair
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富含芝麻酚(SRO)或芝麻林素(ARO)的芝麻油通过催化工艺获得。SRO和ARO显示出与冷压芝麻油(CSO)不同的木脂素谱和皮肤保护活性。SRO通过抑制酪氨酸酶表现出最强的皮肤美白功效。ARO在斑马鱼模型中表现出最佳的整体皮肤创伤修复效果。木脂素富集加工技
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富含芝麻酚(SRO)或芝麻林素(ARO)的芝麻油通过催化工艺获得。SRO和ARO显示出与冷压芝麻油(CSO)不同的木脂素谱和皮肤保护活性。SRO通过抑制酪氨酸酶表现出最强的皮肤美白功效。ARO在斑马鱼模型中表现出最佳的整体皮肤创伤修复效果。木脂素富集加工技术增强了芝麻油的护肤功效。
论文解读文章:
研究背景与问题
近年来,消费者对天然和功能性护肤产品的偏好日益增长,促使植物油被广泛纳入化妆品和个人护理配方中。与传统的矿物油和合成酯类相比,植物油具有优异的保湿和滋润特性,同时富含脂肪酸、生育酚、植物甾醇和酚类化合物等多种生物活性分子,在促进皮肤屏障修复、提供抗氧化保护和发挥抗炎作用方面具有重要作用。大量实验证据证实了植物油的皮肤病学功效,例如初榨椰子油可加速大鼠模型的伤口上皮化和增强胶原沉积,橄榄油对紫外线诱导的小鼠皮肤肿瘤发生具有化学预防作用,霍霍巴油基防晒配方在紫外线暴露条件下具有光保护效果。
在众多植物油中,芝麻油因其悠久的食用历史和独特的生物活性组成而备受关注。芝麻油富含亚油酸(40–45%)、油酸(35–40%)、木脂素、生育酚和植物甾醇等多种生物活性化合物,共同贡献了其抗氧化、抗炎、光保护和抗菌特性。研究表明,芝麻油可阻挡约30%的紫外线辐射,优于其他常用植物油(通常约20%)。此外,芝麻油已被证明能促进伤口愈合和新上皮组织的形成。然而,芝麻油作为功能性化妆品成分面临若干挑战:冷压芝麻油(CSO)虽能较好地保留生育酚、芝麻素和芝麻林素等生物活性成分,但氧化稳定性差;芝麻素和芝麻林素因缺乏游离酚羟基而固有抗氧化能力有限;焙烤芝麻油虽氧化稳定性优异,但其强烈香气可能对护肤品产生不良气味干扰;精炼芝麻油在脱臭过程中会损失芝麻酚和生育酚等低沸点活性化合物,从而降低其护肤价值。
为克服这些限制,研究人员此前开发了一种固体酸催化原位转化策略,在温和条件下选择性地将CSO中的内源木脂素转化为更具活性的衍生物(芝麻酚和芝麻林素),显著增强了CSO的氧化稳定性,同时避免了不良风味的形成。芝麻酚已被证明具有强效的自由基清除活性和脂质过氧化抑制作用,并能抑制酪氨酸酶活性和黑色素生成;芝麻林素则具有抗炎、抗菌和抗过敏特性,可能协同促进皮肤屏障修复和伤口愈合。据此,研究人员假设用芝麻酚或芝麻林素富集芝麻油可显著增强其皮肤病学益处,为传统食用油向先进功能性护肤应用的战略转型建立范式。
研究内容与结论
本研究旨在评估通过CSO受控催化转化获得的芝麻酚富集芝麻油(SRO)和芝麻林素富集芝麻油(ARO)的护肤潜力。研究人员首先对SRO、ARO和CSO进行比较分析,确定其脂肪酸谱和生物活性组成的差异;随后通过体外酪氨酸酶抑制实验研究衍生芝麻油的美白效果;进而采用斑马鱼模型评估其美白、组织再生促进和伤口愈合增强特性。研究发现SRO和ARO显示出与CSO不同的木脂素谱和皮肤保护活性,SRO通过抑制酪氨酸酶表现出最强的皮肤美白功效,ARO在斑马鱼模型中表现出最佳的整体皮肤创伤修复效果。该研究为富含高活性木脂素衍生物的芝麻油在功能性护肤配方中的应用提供了理论和实验基础,促进了传统农业资源向高价值化妆品成分的转化。
关键技术方法
研究人员采用的主要技术方法包括:通过草酸改性介孔分子筛催化剂(O-MCM-41)在80°C下对CSO进行不同时间(20分钟和180分钟)的催化转化制备SRO和ARO;采用高效液相色谱(HPLC)测定木脂素和γ-生育酚含量;采用气相色谱(GC)分析脂肪酸组成和植物甾醇水平;采用紫外-可见分光光度法记录油样的紫外吸收光谱;通过体外酪氨酸酶抑制实验评估美白活性;在斑马鱼模型中开展最大耐受浓度(MTC)测定、黑色素抑制实验、黑色素蛋白抑制实验、伤口愈合实验和组织再生/中性粒细胞清除实验。斑马鱼实验使用野生型AB品系和中性粒细胞特异性EGFP表达的转基因品系(MPX:EGFP),实验经杭州环特生物科技股份有限公司动物护理和使用委员会批准。
研究结果
SRO和ARO的制备与组成分析:通过O-MCM-41催化转化CSO,在80°C下反应20分钟制备SRO,反应180分钟制备ARO。HPLC分析显示三种油样(CSO、SRO和ARO)的木脂素类型和含量存在显著差异,SRO富含芝麻酚,ARO富含芝麻林素,而CSO以芝麻素和芝麻林素为主。脂肪酸分析表明三种油样的脂肪酸组成相对一致,主要包含亚油酸和油酸。γ-生育酚和植物甾醇含量在不同油样间存在差异。
体外酪氨酸酶抑制活性:通过体外酪氨酸酶抑制实验评估三种油样的美白活性,以曲酸作为阳性对照。结果显示SRO表现出最强的酪氨酸酶抑制活性,显著优于CSO和ARO,表明芝麻酚富集增强了芝麻油的酪氨酸酶抑制作用。
斑马鱼模型黑色素抑制实验:在野生型AB斑马鱼胚胎(6 hpf)中,以熊果苷(5.0 mg/mL)作为阳性对照,在最大耐受浓度下暴露45小时后,通过头部黑色素化强度(S)的定量分析计算黑色素抑制率。结果显示SRO处理的斑马鱼胚胎头部黑色素化强度显著降低,黑色素抑制率最高,与体外实验结果一致。黑色素蛋白抑制实验进一步证实了SRO的黑色素蛋白含量降低效果最为显著。
斑马鱼模型伤口愈合实验:在斑马鱼模型中评估三种油样的伤口愈合促进效果,以人表皮生长因子(hEGF)作为阳性对照。结果显示ARO处理的斑马鱼伤口愈合率最高,表现出最佳的整体伤口修复效果,优于SRO和CSO。
斑马鱼模型组织再生与中性粒细胞清除实验:利用MPX:EGFP转基因斑马鱼评估组织再生和中性粒细胞清除能力。结果显示ARO在促进组织再生和加速中性粒细胞清除方面表现最佳,这可能与其抗炎和抗菌特性相关。
讨论与结论
研究结果表明,通过固体酸催化原位转化策略制备的SRO和ARO具有与CSO不同的木脂素谱和皮肤保护活性。SRO通过抑制酪氨酸酶活性表现出最强的皮肤美白功效,而ARO在斑马鱼模型中表现出最佳的整体皮肤创伤修复效果。这些发现证实了木脂素富集加工技术能够显著增强芝麻油的护肤功效,为芝麻油从传统食用油脂向高价值功能性护肤成分的转化提供了理论和实验基础。该研究为开发基于天然植物油的高效功能性护肤产品提供了新的思路,具有重要的应用前景。