生物發(fā)酵技術在化妝品中的應用已成為化妝品行業(yè)研發(fā)和需求的熱點，具有廣闊的市場前景。

本文概述了發(fā)酵技術在化妝品中應用的現狀，介紹了不同微生物的發(fā)酵技術及產生的功效成分，并對生物發(fā)酵技術在富集功效物質、產生新的功效以及降低毒性等方面的獨特優(yōu)勢進行了分析，同時也對利用現代生物發(fā)酵技術制造中國特色化妝品進行了展望。

隨著消費者對綠色、安全以及功效顯著的化 妝品需求的持續(xù)增長，化妝品產業(yè)歷經了無數次變革和衍生，其核心競爭力逐步凝聚在安全和功效兩方面。因此，安全且功效突出的化妝品原料及產品在市場中具有良好的前景。生物發(fā)酵技術的應用已經逐步進入化妝品領域，它在保濕、美白、抗衰、舒緩等功效方面均有較好的應用。生物發(fā)酵技術是利用微生物獨有的某些功能，采用現代生物工程技術手段，通過工業(yè)大規(guī)模生產出產品或直接把微生物應用于產品終端。這已經成為化妝品領域的研發(fā)熱點及應用方向，越來越多生物發(fā)酵技術的應用，大大改善了化妝品的安全性和功效性 。

發(fā)酵技術具有悠久的歷史，在我國，傳統發(fā)酵食品的歷史可以追溯到約9000年前。當前，以工業(yè)發(fā)酵進行大規(guī)模的物質加工與轉化的先進制造技術廣泛應用于生產，包括生物基化學品、生物基材料、生物燃料等產品的生產，其涉及食品、制藥、能源等許多重要工業(yè)領域。發(fā)酵技術是利用細胞的生長特性及生物催化反應體系，與有機物底物發(fā)生反應，最終得到目標產物，即生物反應合成物質或細胞。這一技術不僅改變了底物原有的性能，還能產生新的功效物質。發(fā)酵的形式一般分為兩種，一種是液體發(fā)酵，另一種是固體發(fā)酵。發(fā)酵技術與化學方法相比，具有較好的可控性、較高的安全性、節(jié)能、產生的副產物少以及對環(huán)境污染少等優(yōu)點，并且微生物的分解性可以使特殊結構的生物合成保持高度均一，確保產物的安全和功效。

早在20世紀80年代，出現了采用植物細胞規(guī)?；l(fā)酵生產次級代謝產物并應用于化妝品的報道，如用紫草細胞培養(yǎng)生產紫草素。隨后，國內也涌現了采用植物細胞發(fā)酵技術應用于化妝品的成功案例，如丁家宜通過人參細胞培養(yǎng)生產人參皂苷并推出系列化妝品。近些年來，微生物發(fā)酵技術開發(fā)的化妝品新原料越來越受關注，例如最早誕生的生物發(fā)酵產品SK-II神仙水、蘭蔻小黑瓶、雅詩蘭黛小棕瓶以及自然發(fā)酵護膚品“酵之美”等，隨后還有大批酵素護膚品陸續(xù)推放市場，如蘭芝、雪花秀等相關品牌產品。微生物發(fā)酵的優(yōu)勢是可以生產各類不同的成分，即既能生物合成氨基酸、有機酸、黃酮、多酚等易吸收的小分子，也能制造多糖、多肽或蛋白等具有重要功效的大分子。而且，很多表面活性劑、防腐劑等成分也逐步采用發(fā)酵技術來制備。此外，在中、日、韓等具有中醫(yī)藥文化底蘊的國家，通過微生物發(fā)酵中藥材或草本植物生產的化妝品在行業(yè)內也有較大的影響力。隨著發(fā)酵護膚品在不同國家的暢銷，通過生物發(fā)酵技術生產的護膚品勢必進一步得到重視和發(fā)展。

藥用真菌發(fā)酵

我國擁有豐富的藥用植物和真菌資源，化妝品中已使用的真菌的種類有三十多種。目前，市面上有很多化妝品中添加的菌類原料實際上是以它的發(fā)酵產物為主。例如，靈芝，是靈芝屬的真菌，因其具有廣泛且重要的藥用保健功能，自古以來就被人們稱為“仙草”。趙小瑞研究了靈芝與當歸共同發(fā)酵得到的產物靈歸菌質，結果表明發(fā)酵的時間越長，靈歸菌質的抑菌效果越好。松茸是一種純天然的藥用菌類，營養(yǎng)價值豐富，很早就被我國應用于保健和護膚品領域，古代中國后宮嬪妃曾利用它來美白滋潤肌膚。松茸發(fā)酵液中蘊含了多種功效物質，例如氨基酸、多糖、生物堿和維他命等，在護膚領域中有著較為廣泛的應用，尤其是美白方面的作用效果明顯。鄭爽等研究松茸液體發(fā)酵產物對酪氨酸酶活性的抑制作用、自由基的清除作用和小鼠B16黑色素細胞的影響，表明了松茸液體發(fā)酵產物具有美白的功效。賀黎銘等發(fā)現發(fā)酵方式制備的松茸化妝品原料對B16細胞增殖和酪氨酸酶活性的抑制作用要明顯優(yōu)于水提和醇提方式。此外，茯苓是多孔菌科茯苓真菌的干菌核，作為一種藥用真菌具有重要的藥用功效。李佳歡等探究了茯苓發(fā)酵產物提取液，發(fā)現該提取液作為一種有效的益生元促進雙歧桿菌和乳桿菌的增殖生長。而益生元作為臉部肌膚微生物族群的養(yǎng)料，能夠維持微生物群多樣性、豐富度以及整體健康，促進臉部有益菌群的正常生長和繁殖，從而達到護膚的目的。

酵母發(fā)酵

酵母發(fā)酵物因含有豐富的活性成分（游離氨基酸、小分子肽、維生素等）被廣泛應用于化妝品領域中，它們其主要功效有美白、保濕、延緩肌膚老化、調理皮膚的酸堿度和修復受損皮膚等。蔡義文 等利用高產番茄紅素的紅酵母制得了富番茄紅素酵母提取物，該產物兼具酵母提取物本身的抗衰老功效和番茄紅素的抗衰老功效，功效得到了大大的提高，在抗衰老方面的應用前景十分突出。宋肖潔等 研究了標準釀酒酵母株通過誘變得出的一株“太空酵母”，該株“太空酵母”的β-糖甘酶活性較好，能夠將人參花與人參籽的混合提取物在自然發(fā)酵的條件下轉化為活性更高的發(fā)酵提取液，該研究證明了此發(fā)酵提取液的抗衰老功效明顯，目前，二裂酵母發(fā)酵產物溶胞物與多元酵母復合物被廣泛應用于化妝品中，功效評價測試結果顯示其具備抗紫外損傷和凈化修護、抗氧化、抗皺的功效，同時二裂酵母發(fā)酵產物與多元酵母發(fā)揮護膚的協同作用，實現對于皮膚多重護理功效。該發(fā)酵產物能阻止免疫抑制劑IL-10的釋放，同時防止IL-12受到抑制，保持IL-10/IL-12的平衡從而對抗光老化和慢性光損傷，修復紫外線對DNA的損傷。

表1給出了近年來市面上添加了酵母發(fā)酵產物的部分化妝品，從近年來的化妝品市場數據來看，含有發(fā)酵產物的化妝品廣受消費者青睞。

海洋真菌發(fā)酵

海洋中蘊藏著豐富的自然資源，隨著海洋生物技術的發(fā)展，海洋生物活性物質越來越受到人們的關注。海洋微生物在特殊的環(huán)境中生存，產生的生物活性分子通常具有結構新穎、功能多樣的特點。目前，最具潛力的海洋生物之一公認是海洋真菌，是當前化妝品研發(fā)的重要生物來源 。

海洋真菌的生活條件競爭激烈，它的次生代謝物的化學多樣性極其豐富，目前發(fā)現了多種抑制酪氨酸酶活性的化合物。TSUCHIYA等發(fā)現了一種類似于 Homothallin II結構的酪氨酸酶競爭性抑制劑，該抑制劑是從綠色木霉菌株H1-7分離出來得到的，可以通過與銅離子結合來抑制酪氨酸酶活性。

細菌發(fā)酵物不但可以制備出新的功效物質，還能作為天然防腐劑應用于化妝品中。自1937年ABERG等 首次發(fā)現鏈球菌可以制備透明質酸以后，很多人對其進行了大量的研究。于雷等的研究結果證明在一定的環(huán)境條件下某些種屬的鏈球菌能同化吸收葡萄糖或其他碳源，以代謝物形式產生透明質酸。此外還有基于乳酸菌發(fā)酵的乳狀面膜的開發(fā)，具體以乳酸乳球菌的溶胞產物為基礎，達到美白、保濕、修復肌膚、舒敏等功效。有報道研究發(fā)現，乳酸菌發(fā)酵產物能顯著促進組織蛋白酶抑制素和β防御素-1的生成，可以幫助表皮維持菌群平衡，保持肌膚健康。海洋細菌能夠產生氨基酸、抗菌素、維生素等活性物質。KANG等發(fā)現了一種可產生二氯甲烷的海洋細菌假單胞菌，該菌通過抑制酪氨酸酶和激活小眼轉錄因子的表達來減少人黑素細胞、皮膚細胞和體內斑馬魚誘導的色素沉著。

此外，乳酸鏈球菌素是以蛋白質類原料，利用微生物發(fā)酵技術，經乳酸鏈球菌發(fā)酵后制備得到的一種純天然、高效、安全的生物活性抗菌肽，因此乳酸鏈球菌素也稱為乳酸鏈球菌肽，它通過干擾細胞膜的正常功能，可有效抑制革蘭氏陽性菌（如金黃色葡萄球菌）生長和繁殖，其抑菌作用明顯。呂玉濤等研究發(fā)現，乳酸鏈球菌素、白色鏈球菌發(fā)酵產生的ε-多聚賴氨酸、鏈霉菌發(fā)酵大豆蛋白提取物生成的納他霉素等可作為天然防腐劑，具有低劑量、高效率、安全性良好、適用的pH范圍寬以及不 會使微生物產生抗性等優(yōu)點。

原生生物是指單細胞的真核生物。微藻是原生生物的一種，也是當前化妝品研發(fā)的重要生物來源。

大家所熟知的螺旋藻屬于微藻一類，于金慧等利用乳酸菌對螺旋藻進行發(fā)酵處理，研究表明螺旋藻發(fā)酵上清液和固形物提取液具備良好的抗氧化活性。WU等研究了螺旋藻的發(fā)酵物C-藻藍蛋白，實驗證明C-藻藍蛋白不僅具有良好的抗氧化性，還能通過雙重機制抑制黑色素的合成。付云等以篩選后的枯草芽孢桿菌YA215為發(fā)酵劑，對螺旋藻渣進行液態(tài)發(fā)酵，表明螺旋藻渣發(fā)酵上清液有良好的抑菌性。

綜上，微生物發(fā)酵產生的活性物質有其鮮明的功效特點，表2給出了一些常見的微生物發(fā)酵產物以及其產生的功效特點。

近年來植物發(fā)酵活性物質的應用和添加也是化妝品發(fā)展方向之一。植物原料中含有多糖、黃酮等多種活性成分，化妝品中加入這些原料可以使其具有良好的保濕、美白、抗炎、抗衰老等功效。但是，由于提取工藝具有一定的局限性，有時其功效尚未完全利用。通過研究發(fā)現，使用發(fā)酵工藝，可以使植物原料中的活性成分有效地保留下來，起到富集的作用，讓原料功效得到更好的利用。這是因為微生物中含有某種酶類，可以將植物原料的細胞壁及細胞間質中的纖維素、半纖維素等物質降解，從而使植物細胞破裂、細胞間隙增加并減小有效成分從胞內向提取介質中擴散的傳質阻力，大大提高了功效成分的提取率。趙丹等在研究中發(fā)現，靈芝發(fā)酵液中的多糖、黃酮、多肽含量高于靈芝水提液；靈芝發(fā)酵液對DPPH自由基和羥自由基的清除率相較于靈芝水提液更高，清除能力更加明顯；體積分數為0.05%~0.2%范圍內的靈芝發(fā)酵液可有效促進成纖維細胞增殖；靈芝發(fā)酵液對酪氨酸酶活性抑制率高達73.22%，靈芝發(fā)酵液相較于水提液具有更好的抗衰和美白功效。燕麥中包含β-葡聚糖，β-葡聚糖具有較好的保濕效果，是一種常見的保濕劑。潘妍等人利用發(fā)酵法提取燕麥麩皮中的 β-葡聚糖，結果發(fā)現，發(fā)酵液中的β-葡聚糖含量與未經發(fā)酵的燕麥麩皮提取液中的β-葡聚糖含量相比，前者含量明顯增加。吳迪等比較了水提法及微生物發(fā)酵法對葛根提取物體外抗氧化能力以及抗衰老功效，結果表明葛根發(fā)酵液中的黃酮含量明顯高于葛根水提液中的黃酮含量，發(fā)酵液清除DPPH的作用更為顯著，并且顯著降低了MMP-1含量以及增加了I型膠原含量。

生物發(fā)酵過程可以富集原材料的有效成分，產生出新的功效。相比傳統的物理、化學等提取手段，生物發(fā)酵技術通過有目地選擇菌種、對發(fā)酵條件進行控制、調節(jié)代謝途徑并闡述發(fā)酵產物的功效機理，能夠更大幅度地對有效成分進行轉化和修飾，從而改進并優(yōu)化原有功效成分性狀；微生物轉化的溫和條件也可以在發(fā)酵過程中最大限度地減少對有效成分的破壞，因此對化妝品的功效性起到促進作用。研究發(fā)現，提取沉香揮發(fā)油過程中，傳統方法，如水蒸氣蒸餾法、微波法、超臨界流體萃取法、酶提法等得油率不高，效率偏低。為了解決這個問題，弓寶等以海南本地沉香進行自然發(fā)酵，通過優(yōu)化發(fā)酵條件，精油得率可提高0.1292%。膠原蛋白多肽是以膠原蛋白為原料，利用酶解法或微生物發(fā)酵法生產的多肽產品，廣泛用于化妝品。王丹丹等 以鱈魚魚皮為原料，通過形態(tài)學觀察、特殊的細胞結構、運動性等特征和生理生化特性等維度，篩選出符合條件要求的益生菌株進行混合發(fā)酵，制備出了具有較好溶解性和無魚皮腥味的魚皮多肽產品。蛋白水解度可達38.5%，發(fā)酵液氣味香馥、柔和。發(fā)酵所得到的多肽相對分子質量集中在4000Da以下，小分子量的多肽含量較高。

生物發(fā)酵過程可以降低很多天然提取物的毒性，解決原料安全風險問題。很多天然植物提取物原料由于受到外來因素（如重金屬和農殘）的影響可能帶來一些安全性風險問題，另外植物本身可能含有風險成分，由于提取技術的局限也會帶來安全風險問題。隨著植物化學基礎研究的不斷深入和藥理病毒學研究的發(fā)展，生物發(fā)酵成了不可或缺的解決技術手段。銀杏葉中含有豐富的黃酮和萜內酯等成分，具有多種藥效作用，然而銀杏葉中含有的銀杏酸卻有一定的毒性。為了解決銀杏酸帶來的安全風險問題，任金玫等利用微生物對銀杏葉進行發(fā)酵，不僅能增加黃酮和內酯等活性成分的含量，還能對銀杏酸進行分解與轉化，達到增效減毒的目的。紅參提取物在體外具有一定的致敏性和毒性，RYU等對比了皮膚致敏試驗中發(fā)酵紅參與未發(fā)酵紅參的刺激致敏率，結果顯示，發(fā)酵紅參的刺激致敏率明顯低于未發(fā)酵紅參；同時，還發(fā)現了高劑量的未發(fā)酵的紅參（10%）的毒性明顯高于與同劑量的發(fā)酵紅參。此外，發(fā)酵紅參對酪氨酸酶活性和彈性蛋白酶活性的抑制比未發(fā)酵的紅參更有效?？梢?，生物發(fā)酵技術可以降低植物原料的毒副作用，對解決化妝品原料開發(fā)過程中不良反應問題有重要的意義。

隨著國外許多優(yōu)秀化妝品不斷加大力度進軍中國市場，中國化妝品行業(yè)的競爭日趨激烈，并聚焦于高科技含量產品的創(chuàng)新。其中，生物發(fā)酵技術在化妝品中的研究和應用便成為熱點之一。

但是，生物發(fā)酵技術真正應用于化妝品的生產制造還需解決很多實際操作方面的難題，包括高產菌株的選育、廉價培養(yǎng)基的篩選及生產工藝參數優(yōu)化等方面的研究。此外，提取過程中確保功效活性物質的穩(wěn)定性也是一個需要重點關注的問題，這將直接影響目標產物的得率。提取過程用綠色環(huán)保試劑替代傳統試劑，也將降低發(fā)酵原料的安全性風險。同時，如何降低發(fā)酵過程中產生的不悅氣味，也是研發(fā)和應用過程必須考量的一個環(huán)節(jié)。

最后，我們更應該倡導自主研發(fā)，博取精湛的草本與養(yǎng)生文化精華，借鑒我國自古以來的炮制發(fā)酵工藝，不斷深化現代生物發(fā)酵技術手段在化妝品上的研究和應用，打造中國特色的本土競爭性品牌。

免責聲明：本文來源—劉婷等《生物發(fā)酵技術在化妝品中的應用研究進展》，此文章僅為分享知識，如有侵權，請聯系刪除。