海藻糖（Trehalose）——“生命之糖”

一、概述

海藻糖（Trehalose）是一种通过生物发酵技术从玉米淀粉获得的稳定非还原性双糖，极易溶于水，海藻糖能帮助有机体对抗各种严酷的环境以保持有机体的生物活性，如干燥，冰冻，高温，高渗状态等；科学界对海藻糖有这样的评价“对许多生命体而言，海藻糖的有与无，意味着生命或者死亡”，因此素有“生命之糖”之称，突显了海藻糖对生物体的重要性。在许多动植物中（如卷柏），由于含有高含量的海藻糖，因此很容易在干燥失水中恢复生命力。

卷柏恢复生命力

化学性质

INCI名：海藻糖（Trehalose）

商品名：ProMoist Trehalose

EC #：202-739-6

CAS #：99-20-7

化学结构：α-Ｄ-吡喃葡萄糖基-α-Ｄ-吡喃葡萄糖苷•二水化合物

化学式：C12H22O11•2H2O

分子量：378.33

结构式

海藻糖由两个葡萄糖分子以α，α-１,１-糖苷键连接而成，化学名称为α-Ｄ-吡喃葡萄糖基-α-Ｄ-吡喃葡萄糖苷，一般情况下带有2个结晶水，分子式为C12H22O11•2H2O,相对分子质量为378.33，CAS号为6138-23-4；基于葡萄糖分子上第一个碳的羟基类别（有α和β两种），海藻糖具有（α，α）、（β，β）、（α，β）３种光学异构体，但是在生物体中只能分离到（α，α）构型海藻糖。由于海藻糖具有２个环己糖的糖苷键，因此能量较低，分子结构非常稳定,也几乎不能被一般的酶分解，只能被具有特异性的海藻糖酶所水解。

二、特性

稳定的保湿性能；

细胞保护功能；

降低刺激性；

良好的配伍性及相容性，几乎可以添加到任何化妆品中；

1、稳定的保湿功能

海藻糖具有优异的保湿持水功能，在干燥条件下能够在细胞表面形成一层特殊的保护膜，其水合作用可以束缚水分子，在失水时还可以起到代替细胞中水分的作用，从而保护皮肤细胞不致受损。与传统的保湿剂不同，海藻糖是具有新特效的保湿剂，在不同的湿度环境下有比较稳定的保湿性能；与传统高端保湿剂透明质酸不同，海藻糖在低湿度条件下保湿能力会好于透明质酸，高湿度条件下会稍逊于透明质酸（如图1，图2）

图1 各种单一保湿剂在湿度62%下的保湿率

图2 各种单一保湿剂在湿度85%下的保湿率

2、细胞保护功能

糖质都具有保护细胞的效果，对比其他糖类，如砂糖、麦芽糖、葡萄糖等，海藻糖对皮肤细胞具有最优的保护效果，尤其在干燥条件下表现突出。

图3 各种糖类对细胞存活率的影响

海藻糖分子量小，易于被皮肤吸收，进入细胞内发挥其独特的水替代应激因子作用和保护细胞膜的功能，提高细胞的抗干燥、抗冷冻能力，从而提高皮肤适应环境的能力。因海藻糖在干燥状态下能有效防止成纤维细胞受到破坏，并且是跟剂量成正比，这使海藻糖可以成为护肤用品和护发用品中的重要功效成分（如图4）。外源性海藻糖与内源性海藻糖同样对生命体和生物大分子具有良好的非特异性保护功能，而且这种保护作用似乎对所有的生物分子都通用。

图4 不同海藻糖浓度对人体成纤维细胞存活率的影响

3、防止蛋白变性

海藻糖能够保持各种蛋白质及多肽类活性成分的功效，对于一些无法常温与长时间保持活性的bEGF(表皮生长因子)、SOD（超氧化物歧化酶）等生化物质的活性有良好的保持作用。氧自由基是导致人类多种疾病和衰老的重要因素，SOD是氧自由基的天然克星，是人体防御自由基损伤的第一道防线。由于SOD在体内半衰期较短，稳定性较差，容易失活，SOD护肤品中SOD的活力在存放过程中会很快降低以至完全失效，以至于消费者不能完全感受到SOD的功效。bEGF是一类广泛存在于人和动物体内的小子多肽，由 53个氨基酸组成，是人体重要的生长因子之一，是去皱、抗衰老化妆品的首选原料。但是常温保存容易失活。而今，在高档美容护肤化妆品中运用了海藻糖这一特性，改写了无法常温与长时间保持活性的bEGF、SOD等生化物质在化妆品中使用的历史。

4、抗辐射功能

海藻糖能清除α、β射线所产生的OH·自由基，使细胞DNA不易发生突变。实验研究证明，即使海藻糖浓度低至1mmol/L，也有明显的保护作用，并且这种保护作用随着海藻糖浓度的增加而增加；10mmol/kg的海藻糖，可使活细胞承受正常剂量4.3倍的α、β射线。海藻糖是皮肤细胞DNA的保护因子、修复因子，可有效保护DNA免受由放射线引起的损伤。（图5）

图5 海藻糖对β射线损伤DNA的保护作用

5、降低刺激性

海藻糖无毒副作用，在作为药用辅料用于滴鼻液中，可降低药物对鼻黏膜的刺激，尤其是对鼻黏膜刺激性强的药物。Mizumachi等将市售的两种滴鼻液中分别加入5％的海藻糖，结果两药对鼻黏膜的刺激指数分别由原来的2.2和1.8降到0.2和0.4（如图6）。滴鼻液中海藻糖的加入大大降低了药物对鼻黏膜的刺激，而不影响透皮吸收促进剂的吸收促进作用。海藻糖也可用于黏膜给药的其他药物制剂，以减少药物对黏膜的刺激。

图6 海藻糖在鼻腔给药对刺激指数的影响

三、总结

海藻糖具有高度的安全性，良好的理化稳定性和生物稳定性，优良的保湿、细胞保护、防止油脂分解和减少体臭、抗辐射、保护活性成分、皮肤渗透等功效，与绝大部分化妆品原料都具有良好的兼容性，操作方便，成为化妆品的重要功能性成分，可以添加到任何类型的化妆品中。