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

本文概述了發(fā)酵技術(shù)在化妝品中應(yīng)用的現(xiàn)狀，介紹了不同微生物的發(fā)酵技術(shù)及產(chǎn)生的功效成分，并對生物發(fā)酵技術(shù)在富集功效物質(zhì)、產(chǎn)生新的功效以及降低毒性等方面的獨(dú)特優(yōu)勢進(jìn)行了分析，同時(shí)也對利用現(xiàn)代生物發(fā)酵技術(shù)制造中國特色化妝品進(jìn)行了展望。

隨著消費(fèi)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(chǎn)業(yè)歷經(jīng)了無數(shù)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(chǎn)品在市場中具有良好的前景。生物發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐步進(jìn)入化妝品領(lǐng)域，它在保濕、美白、抗衰、舒緩等功效方面均有較好的應(yīng)用。生物發(fā)酵技術(shù)是利用微生物獨(dú)有的某些功能，采用現(xiàn)代生物工程技術(shù)手段，通過工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)出產(chǎn)品或直接把微生物應(yīng)用于產(chǎn)品終端。這已經(jīng)成為化妝品領(lǐng)域的研發(fā)熱點(diǎn)及應(yīng)用方向，越來越多生物發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用，大大改善了化妝品的安全性和功效性 。

發(fā)酵技術(shù)具有悠久的歷史，在我國，傳統(tǒng)發(fā)酵食品的歷史可以追溯到約9000年前。當(dāng)前，以工業(yè)發(fā)酵進(jìn)行大規(guī)模的物質(zhì)加工與轉(zhuǎn)化的先進(jìn)制造技術(shù)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，包括生物基化學(xué)品、生物基材料、生物燃料等產(chǎn)品的生產(chǎn)，其涉及食品、制藥、能源等許多重要工業(yè)領(lǐng)域。發(fā)酵技術(shù)是利用細(xì)胞的生長特性及生物催化反應(yīng)體系，與有機(jī)物底物發(fā)生反應(yīng)，最終得到目標(biāo)產(chǎn)物，即生物反應(yīng)合成物質(zhì)或細(xì)胞。這一技術(shù)不僅改變了底物原有的性能，還能產(chǎn)生新的功效物質(zhì)。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(shù)與化學(xué)方法相比，具有較好的可控性、較高的安全性、節(jié)能、產(chǎn)生的副產(chǎn)物少以及對環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，并且微生物的分解性可以使特殊結(jié)構(gòu)的生物合成保持高度均一，確保產(chǎn)物的安全和功效。

早在20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了采用植物細(xì)胞規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)次級代謝產(chǎn)物并應(yīng)用于化妝品的報(bào)道，如用紫草細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)紫草素。隨后，國內(nèi)也涌現(xiàn)了采用植物細(xì)胞發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于化妝品的成功案例，如丁家宜通過人參細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)人參皂苷并推出系列化妝品。近些年來，微生物發(fā)酵技術(shù)開發(fā)的化妝品新原料越來越受關(guān)注，例如最早誕生的生物發(fā)酵產(chǎn)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(hù)膚品“酵之美”等，隨后還有大批酵素護(hù)膚品陸續(xù)推放市場，如蘭芝、雪花秀等相關(guān)品牌產(chǎn)品。微生物發(fā)酵的優(yōu)勢是可以生產(chǎn)各類不同的成分，即既能生物合成氨基酸、有機(jī)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(shù)來制備。此外，在中、日、韓等具有中醫(yī)藥文化底蘊(yùn)的國家，通過微生物發(fā)酵中藥材或草本植物生產(chǎn)的化妝品在行業(yè)內(nèi)也有較大的影響力。隨著發(fā)酵護(hù)膚品在不同國家的暢銷，通過生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)的護(hù)膚品勢必進(jìn)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(shí)際上是以它的發(fā)酵產(chǎn)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(dāng)歸共同發(fā)酵得到的產(chǎn)物靈歸菌質(zhì)，結(jié)果表明發(fā)酵的時(shí)間越長，靈歸菌質(zhì)的抑菌效果越好。松茸是一種純天然的藥用菌類，營養(yǎng)價(jià)值豐富，很早就被我國應(yīng)用于保健和護(hù)膚品領(lǐng)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(yùn)含了多種功效物質(zhì)，例如氨基酸、多糖、生物堿和維他命等，在護(hù)膚領(lǐng)域中有著較為廣泛的應(yīng)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(chǎn)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(xì)胞的影響，表明了松茸液體發(fā)酵產(chǎn)物具有美白的功效。賀黎銘等發(fā)現(xiàn)發(fā)酵方式制備的松茸化妝品原料對B16細(xì)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(chǎn)物提取液，發(fā)現(xiàn)該提取液作為一種有效的益生元促進(jìn)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(jìn)臉部有益菌群的正常生長和繁殖，從而達(dá)到護(hù)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(yīng)用于化妝品領(lǐng)域中，它們其主要功效有美白、保濕、延緩肌膚老化、調(diào)理皮膚的酸堿度和修復(fù)受損皮膚等。蔡義文 等利用高產(chǎn)番茄紅素的紅酵母制得了富番茄紅素酵母提取物，該產(chǎn)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(yīng)用前景十分突出。宋肖潔等 研究了標(biāo)準(zhǔn)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?qū)⑷藚⒒ㄅc人參籽的混合提取物在自然發(fā)酵的條件下轉(zhuǎn)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(chǎn)物溶胞物與多元酵母復(fù)合物被廣泛應(yīng)用于化妝品中，功效評價(jià)測試結(jié)果顯示其具備抗紫外損傷和凈化修護(hù)、抗氧化、抗皺的功效，同時(shí)二裂酵母發(fā)酵產(chǎn)物與多元酵母發(fā)揮護(hù)膚的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對于皮膚多重護(hù)理功效。該發(fā)酵產(chǎn)物能阻止免疫抑制劑IL-10的釋放，同時(shí)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(fù)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(chǎn)物的部分化妝品，從近年來的化妝品市場數(shù)據(jù)來看，含有發(fā)酵產(chǎn)物的化妝品廣受消費(fèi)者青睞。

海洋真菌發(fā)酵

海洋中蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，隨著海洋生物技術(shù)的發(fā)展，海洋生物活性物質(zhì)越來越受到人們的關(guān)注。海洋微生物在特殊的環(huán)境中生存，產(chǎn)生的生物活性分子通常具有結(jié)構(gòu)新穎、功能多樣的特點(diǎn)。目前，最具潛力的海洋生物之一公認(rèn)是海洋真菌，是當(dāng)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(xué)多樣性極其豐富，目前發(fā)現(xiàn)了多種抑制酪氨酸酶活性的化合物。TSUCHIYA等發(fā)現(xiàn)了一種類似于 Homothallin II結(jié)構(gòu)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(jié)合來抑制酪氨酸酶活性。

細(xì)菌發(fā)酵物不但可以制備出新的功效物質(zhì)，還能作為天然防腐劑應(yīng)用于化妝品中。自1937年ABERG等 首次發(fā)現(xiàn)鏈球菌可以制備透明質(zhì)酸以后，很多人對其進(jìn)行了大量的研究。于雷等的研究結(jié)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(chǎn)生透明質(zhì)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(chǎn)物為基礎(chǔ)，達(dá)到美白、保濕、修復(fù)肌膚、舒敏等功效。有報(bào)道研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)物能顯著促進(jìn)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(xì)菌能夠產(chǎn)生氨基酸、抗菌素、維生素等活性物質(zhì)。KANG等發(fā)現(xiàn)了一種可產(chǎn)生二氯甲烷的海洋細(xì)菌假單胞菌，該菌通過抑制酪氨酸酶和激活小眼轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)來減少人黑素細(xì)胞、皮膚細(xì)胞和體內(nèi)斑馬魚誘導(dǎo)的色素沉著。

此外，乳酸鏈球菌素是以蛋白質(zhì)類原料，利用微生物發(fā)酵技術(shù)，經(jīng)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(xì)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(xiàn)，乳酸鏈球菌素、白色鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)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(chǎn)生抗性等優(yōu)點(diǎn)。

原生生物是指單細(xì)胞的真核生物。微藻是原生生物的一種，也是當(dāng)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(jìn)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(lán)蛋白，實(shí)驗(yàn)證明C-藻藍(lán)蛋白不僅具有良好的抗氧化性，還能通過雙重機(jī)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(jìn)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(chǎn)生的活性物質(zhì)有其鮮明的功效特點(diǎn)，表2給出了一些常見的微生物發(fā)酵產(chǎn)物以及其產(chǎn)生的功效特點(diǎn)。

近年來植物發(fā)酵活性物質(zhì)的應(yīng)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(shí)其功效尚未完全利用。通過研究發(fā)現(xiàn)，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?yàn)槲⑸镏泻心撤N酶類，可以將植物原料的細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)中的纖維素、半纖維素等物質(zhì)降解，從而使植物細(xì)胞破裂、細(xì)胞間隙增加并減小有效成分從胞內(nèi)向提取介質(zhì)中擴(kuò)散的傳質(zhì)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(xiàn)，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?jǐn)?shù)為0.05%~0.2%范圍內(nèi)的靈芝發(fā)酵液可有效促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖；靈芝發(fā)酵液對酪氨酸酶活性抑制率高達(dá)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(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵液中的β-葡聚糖含量與未經(jīng)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(jié)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(chǎn)生出新的功效。相比傳統(tǒng)的物理、化學(xué)等提取手段，生物發(fā)酵技術(shù)通過有目地選擇菌種、對發(fā)酵條件進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)代謝途徑并闡述發(fā)酵產(chǎn)物的功效機(jī)理，能夠更大幅度地對有效成分進(jìn)行轉(zhuǎn)化和修飾，從而改進(jìn)并優(yōu)化原有功效成分性狀；微生物轉(zhuǎn)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(jìn)作用。研究發(fā)現(xiàn)，提取沉香揮發(fā)油過程中，傳統(tǒng)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(gè)問題，弓寶等以海南本地沉香進(jìn)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(chǎn)的多肽產(chǎn)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(xué)觀察、特殊的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)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(jìn)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(chǎn)品。蛋白水解度可達(dá)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(zhì)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(fēng)險(xiǎn)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(nóng)殘）的影響可能帶來一些安全性風(fēng)險(xiǎn)問題，另外植物本身可能含有風(fēng)險(xiǎn)成分，由于提取技術(shù)的局限也會帶來安全風(fēng)險(xiǎn)問題。隨著植物化學(xué)基礎(chǔ)研究的不斷深入和藥理病毒學(xué)研究的發(fā)展，生物發(fā)酵成了不可或缺的解決技術(shù)手段。銀杏葉中含有豐富的黃酮和萜內(nèi)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(fēng)險(xiǎn)問題，任金玫等利用微生物對銀杏葉進(jìn)行發(fā)酵，不僅能增加黃酮和內(nèi)酯等活性成分的含量，還能對銀杏酸進(jìn)行分解與轉(zhuǎn)化，達(dá)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(yàn)中發(fā)酵紅參與未發(fā)酵紅參的刺激致敏率，結(jié)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(shí)，還發(fā)現(xiàn)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。可見，生物發(fā)酵技術(shù)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(yīng)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(jìn)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(chǎn)品的創(chuàng)新。其中，生物發(fā)酵技術(shù)在化妝品中的研究和應(yīng)用便成為熱點(diǎn)之一。

但是，生物發(fā)酵技術(shù)真正應(yīng)用于化妝品的生產(chǎn)制造還需解決很多實(shí)際操作方面的難題，包括高產(chǎn)菌株的選育、廉價(jià)培養(yǎng)基的篩選及生產(chǎn)工藝參數(shù)優(yōu)化等方面的研究。此外，提取過程中確保功效活性物質(zhì)的穩(wěn)定性也是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問題，這將直接影響目標(biāo)產(chǎn)物的得率。提取過程用綠色環(huán)保試劑替代傳統(tǒng)試劑，也將降低發(fā)酵原料的安全性風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，如何降低發(fā)酵過程中產(chǎn)生的不悅氣味，也是研發(fā)和應(yīng)用過程必須考量的一個(gè)環(huán)節(jié)。

最后，我們更應(yīng)該倡導(dǎo)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(xiàn)代生物發(fā)酵技術(shù)手段在化妝品上的研究和應(yīng)用，打造中國特色的本土競爭性品牌。

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