曲酸(Kojic acid)又稱(chēng)曲菌酸,其化學(xué)名稱(chēng)為5-羥基-2-羥甲基-4-吡喃酮( 5-hydroxy-2-hydroxymethyl-4H-pyran-4-one),化學(xué)結構式如下圖。曲酸是一種無(wú)色棱柱形結晶,易溶于水、酒精、丙酮,稍溶于醚、醋酸乙酯、氯仿、吡啶,難溶于大部分其他溶劑。曲酸不穩定,對光、熱敏感,在空氣中易被氧化,與金屬離子可形成螯合物。曲酸能夠抑制黑色素生成過(guò)程中的酪氨酸酶活性,有顯著(zhù)的增白作用, 且不抑制其他酶, 現已在美白防曬化妝品、溶劑及牙膏等日化工業(yè)中廣泛應用。
曲酸的化學(xué)結構式(參考文獻[3])
1、曲酸發(fā)酵制備
曲酸是來(lái)源于微生物的次級代謝產(chǎn)物,無(wú)生理**,結構簡(jiǎn)單,但由于其烯醇式結構存在一定的不穩定性,常作為骨架進(jìn)行修飾和衍生,如合成曲酸雙棕櫚酸酯、曲酸酯等,這些衍生物不僅提高了曲酸在油性化妝品中的溶解度和穩定性,而且生物活性也大幅提高。
曲酸最早是從米曲霉釀造醬油中發(fā)現的,后來(lái)許多研究者從黃曲霉的某些菌株發(fā)酵產(chǎn)物中也分離出曲酸,且產(chǎn)量高于米曲霉。但黃曲霉發(fā)酵產(chǎn)生曲酸的同時(shí),也產(chǎn)生強致癌物質(zhì)黃 曲 霉 素。有學(xué)者對149株米曲霉和46株黃曲霉進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現,黃曲霉全部產(chǎn)曲酸且有34株同時(shí)產(chǎn)黃曲霉毒素;而米曲霉只有105株產(chǎn)曲酸且全部不產(chǎn)黃曲霉毒素。因此選用黃曲霉作為產(chǎn)曲酸菌株時(shí),需注意安全問(wèn)題。
為了提高曲酸產(chǎn)量,國內外學(xué)者進(jìn)行了大量研究工作,主要包括菌株選育、發(fā)酵方法優(yōu)化兩方面。曲霉屬菌株作為曲酸生產(chǎn)菌,通過(guò)不同的物理及化學(xué)方法誘變,曲酸產(chǎn)量均有不同幅度的提升。但隨著(zhù)誘變研究的不斷深入,通過(guò)誘變提高產(chǎn)量的效果已明顯降低。因為在菌株選育過(guò)程中,存在誘變方法隨機、方向不易掌握、理想個(gè)體篩選困難等局限性,另外,多輪篩選造成菌株敏感性降低、耐受性提高。因此,提高曲酸產(chǎn)量需另辟蹊徑。
2、曲酸的安全性
20世紀90年代初期,日本率先將曲酸添加到化妝品中作為美白成分,主要利用它對酪氨酸酶的抑制作用及對黑色素生成中間產(chǎn)物的阻斷來(lái)美白皮膚、祛除色斑。隨后研究發(fā)現,曲酸可能有致癌風(fēng)險,2003年日本官方曾禁止進(jìn)口和再生產(chǎn)含有曲酸的化妝品,后因證據不足,2005年重新開(kāi)放化妝品中添加曲酸的規定,雖然沒(méi)有明確限用規范,但建議用量在質(zhì)量分數0.1% ~ 1%之間。目前,曲酸位列世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的3類(lèi)致癌物清單中,由此引起了人們對曲酸安全性的極大關(guān)注,不過(guò),我國現行法規中尚沒(méi)有針對其在化妝品中使用的管理規定。
對大鼠的**動(dòng)力學(xué)研究表明,曲酸在口服、皮膚或皮下給藥后迅速被吸收并分布到各個(gè)器官,口服和皮下給藥的代謝速度比皮膚暴露快,代謝產(chǎn)物主要為硫酸與葡萄糖醛酸的結合物,曲酸代謝物在肝 臟、腎 臟含量較高,主要隨尿液排出。近年來(lái),國外許多學(xué)者對曲酸遺傳**、致癌性、胚胎**和致畸作用、對遺傳物質(zhì)的誘變性等方面進(jìn)行了大量的研究,結果顯示,家禽對曲酸比較敏感,小鼠口服曲酸的LD50 在1000~l500 mg /kg 范圍內。口服曲酸劑量300~1000 mg /( kg·d) 范圍內,無(wú)論對雄性還是雌性大白鼠,其各種臨床生理生化指標正常,尸體剖檢和顯微觀(guān)察都沒(méi)有發(fā)現任何影響,只有淋巴細胞和白細胞稍有降低。采用腹腔給藥途徑,每次注射曲酸劑量300 mg /kg,14d后大白鼠出現肝細胞**病理現象。而曲酸對大白鼠的生育和胚胎影響研究結果具有不確定性。
曲酸是否對生物體遺傳物質(zhì)具有誘變作用,除了曲酸能誘發(fā)沙門(mén)氏菌和枯草芽孢桿菌的某些種的菌株基因發(fā)生突變的結論一致外,不同的研究者獲得結論不盡相同。眾多研究證據表明,曲酸誘發(fā)的甲狀腺增生與遺傳**途徑無(wú)關(guān)。持續高劑量的曲酸能抑制小鼠和大白鼠碘的吸收、誘發(fā)甲狀腺增生和腺瘤,在食品中添加曲酸可能有誘發(fā)甲狀腺瘤的風(fēng)險,但目前試驗僅限于小鼠和大白鼠,還沒(méi)有其他動(dòng)物試驗證據。不過(guò),食品中曲酸濃度極低,在正常情況下使用應該是安全的。
3、曲酸的國際化妝品法規管理現狀
歐盟化妝品法規 (EC) No 1223/2009中暫無(wú)關(guān)于曲酸的規定條款,對于曲酸的安全性, SCCS在SCCS/1481/2012號意見(jiàn)指出:質(zhì)量分數1.0%的曲酸在常施于面部和手部的駐留類(lèi)霜(非大面積使用)中是安全的(不涉及曲酸衍生物)。日本于2005年重新開(kāi)放化妝品中可添加曲酸的規定,雖沒(méi)有明確限用規范,但建議用量在質(zhì)量分數0.1% ~1%之間。根據美國行業(yè)自愿化妝品注冊計劃( VCRP)提供給 FDA的信息,曲酸在沐浴用品、護膚品等16種產(chǎn)品中使用,在個(gè)人護理產(chǎn)品委員會(huì )進(jìn)行的當前使用濃度調查中,曲酸的使用濃度范圍為質(zhì)量分數0.1%至2%,最大濃度用于面霜和頸霜、乳液和粉劑中。美國化妝品原料評價(jià)委員會(huì )(CIR)對曲酸的評估結論:在一定使用條件下,曲酸最高允許使用濃度(質(zhì)量分數1.0%)是安全的。
4、我國對曲酸的化妝品法規管理現狀
曲酸目前出現在《已使用化妝品原料名稱(chēng)目錄》(2015版)中,序號為05453,但我國現行化妝品法規中沒(méi)有針對曲酸的管理規定。根據曲酸的作用機理,它可作為功效原料用于祛斑美白化妝品中,此外,曲酸也在一些非特殊用途化妝品中應用。基于曲酸濃度超過(guò)質(zhì)量分數1%時(shí),可以觀(guān)察到接觸性皮炎等副作用,且高濃度的曲酸可能有一定的細胞**,因此,我們國家監管部門(mén)需持續關(guān)注歐盟、日本、美國及其他國家和地區對曲酸的安全評估及法規修訂情況,并且對我國市場(chǎng)上含曲酸的化妝品產(chǎn)品進(jìn)行風(fēng)險監測,根據風(fēng)險監測結果,制定相應規定,設定曲酸的管理限值,以更好地控制曲酸的安全風(fēng)險,保障消費者安全。
曲酸具有抑制黑色素生成酶酪氨酸酶活性的功能,有顯著(zhù)地增白作用, 且不抑制其他酶, 具有較好的祛斑、美白的功效,是普遍使用的化妝品原料。此外,曲酸具有抑菌能力、抗氧化性、與金屬離子螯合等性質(zhì), 曲酸及衍生物目前在國外已廣泛用于食品的抗菌防腐, 果蔬、鮮切花、菇類(lèi)、肉制品、水產(chǎn)品抗氧化護色。曲酸也是生產(chǎn)頭孢類(lèi)抗生素的中間體,生產(chǎn)對人畜無(wú)毒、無(wú)公害農藥殺蟲(chóng)劑的原料,用作鐵分析試劑,膠片去斑劑等。
參考文獻:
[1]申敏娜,陳建華.曲酸發(fā)酵及生物合成途徑研究進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程,2016,33(08):10-14.
[2]蔣利亞,蘭時(shí)樂(lè ).曲酸生產(chǎn)與利用的研究進(jìn)展[J].安徽農業(yè)科學(xué),2012,40(21):11059-11063.
[3]曾子君,阮浩瀾,肖樹(shù)雄,陳張好,方繼輝.曲酸安全性評價(jià)及其化妝品法規管理現狀[J].香料香精化妝品,2021(04):94-97.
作者簡(jiǎn)介:小泥沙,食品科技工作者,現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司,從事?tīng)I養食品及功能性食品的開(kāi)發(fā)與研究。
合作咨詢(xún)
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com