百里香精油在化妆品中的应用研究进展

刘 涛，何惠欢，邓永飞，王友法，马瑞佳，陆登俊*

（1.广西大学 轻工与食品工程学院，广西 南宁 530004；2.广西工业职业技术学院，广西 南宁 530001）

百里香（Thymus vulgarisL.）属唇形科（Laiatae）百里香属（Thymus）植物，俗称地椒或地花椒，通常采用水蒸气蒸馏法可提取得到的一种淡黄色的挥发性油脂类液体，即百里香精油，其气味呈香甜型的松油味[1]。百里香精油因其有益健康而备受关注，已有大量研究证明了百里香精油在缓解疲劳、锁水保湿、抗氧化和抑菌等方面有良好的应用效果，具备了作为化妆品使用的基本功效[2]。微胶囊和微乳液等技术的出现有效地解决了百里香精油易挥发、水溶性差等问题，为百里香精油在化妆品的应用提供可靠的技术条件[3]。同时，由于消费者的安全意识不断增强，对化妆品的品质要求逐渐提高，具备药理功效且安全无毒的天然提取物类化妆品成为关注热点。因此，百里香精油作为一种功效强且安全无毒的植物提取物，在化妆品行业中具有良好的应用前景。

1 百里香精油的提取方法和成分分析

1.1 百里香精油的提取方法

百里香精油目前采用的提取方法主要有水蒸气蒸馏法、超临界流体萃取法和有机溶剂萃取法等[4]。超临界流体萃取法利用溶剂在不同临界条件下对百里香精油组分具有特殊溶解性进行，通过改变临界温度和压力，对不同物质组分依次进行溶解分离，具有高效、快速和精油品质高等特点，但工艺成本十分昂贵；有机溶剂萃取法通过有机溶剂连续回流或浸提得到混合物，然后蒸馏回收其中机溶剂，最后得到粗植物精油，但由于有机溶剂与百里香精油难以彻底分离，会影响百里香精油的品质；水蒸气蒸馏法利用水扩散进入植物内，在加热的作用下形成油-水共沸物，随着水蒸气被带出，随后将油水进行分离得到植物精油，是目前比较完善的一种植物精油提取技术，提取工艺成本低，精油质量较纯正[4]。徐世千等对三种提取百里香精油的方法进行综合评价，发现水蒸气蒸馏法不仅生产成本较低，且精油质量较高，是提取百里香精油的最佳方法[1]。此外，Kumar等报道了一种更适用于挥发性强的植物精油的提取技术，即同时将蒸汽蒸馏和馏分萃取合二为一的蒸馏萃取法（SDE法），该方法操作简单，提取速率快，避免了水蒸气蒸馏法中精油在器壁上的附着问题[5]。有研究发现，在微波辅助作用下有助于植物细胞外壁裂解，提升植物精油化合物的扩散速度，并能降低提取过程的反应温度，更适用于对温度敏感的百里香精油[6]。

1.2 百里香精油的成分

百里香精油含有多种化合物，包括如酚类、萜类、醇类、脂类和醛类等，其中大多数化合物是挥发性的油脂类物质[2]。目前对百里香精油的成分分析主要采用气相色谱-质谱联用法（GC-MS），但不同研究者得出的结论有一定的差异性，这可能与品种、产地和采集时间有关。王娣等用水蒸气蒸馏法从百里香草中提取精油，利用GC-MS确认了百里香精油中46种化学成分，主要成分为酚类[7]。Lee等采用GC-MS发现酚类化合物是百里香精油主要的挥发性香气成分，最主要的芬香化合物是香芹酚和百里酚，并通过实验证明了百里香精油具备抗氧化性的成分主要是挥发性油[8]。不断有研究证明，百里香精油富含的多种生物活性成分不仅具备良好的抑菌性和抗氧化性[9]，同时也具备一定的药用功效[10]，因此百里香精油在化妆品中具有很强的研究潜力。

2 百里香精油在化妆品中的应用功效

2.1 赋香与抗焦虑

百里香精油中主要成分酚类、萜类和烯类大多是易于挥发的芳香化合物，构成百里香精油的独特香气。百里香精油中除了游离态香气成分外，部分香味成分在生物合成作用下与糖类或糖类衍生物以苷键连接形成的芳香前体化合物，通过加热、光照和酶解作用可分解释放芳香物质，因此百里香精油具有浓郁的香味[11]。植物精油通常用于芳香疗法来缓解焦虑症状，芬香物质通过鼻腔吸入，促使嗅觉细胞产生信号，透过各层嗅觉阀抵达大脑嗅觉区，从而产生镇定和放松的效果[12]。与化学药物相比，精油副作用更少，使用方式更多样化，包括吸入和服用[13]。国外也有研究认为植物精油具有调节情绪和缓解失眠的作用[14]，功能成分主要是醇类和萜烯类[15]。

2.2 美白

皮肤美白作用是化妆品使用的一个重要功效。黑色素的异常沉积容易导致皮肤暗黄、雀斑和老年斑的形成，酪氨酸酶是细胞在黑色素形成过程中一种重要的限速酶，目前认为抑制黑色素沉积的关键途径是抑制酪氨酸酶活性[16]。有研究表明，植物精油可有效抑制调节因子色氨酸（TRP-1和TRP-2）的表达水平和蛋白激酶的信号的传导，具有降低酪氨酸酶活性的作用[17]。Satooka等发现百里酚可以有效抑制黑色素合成途径中的氧化还原反应，同时百里香精油对自由基的清除能力消耗了黑色素合成需要的自由电子，抑制了黑色素的产生[18]。

2.3 保湿

保湿在缓解皮肤粗糙和改善皮肤弹性方面发挥着重要作用，是皮肤护理类化妆品的基本功能。百里香精油的保湿特性主要表现为三个方面：一是百里香精油对人体皮肤具有亲和性，能迅速渗透皮肤底层，增强表皮结合水分的能力[19]；二是基于百里香精油具有脂质体的特性，涂抹于表层可以有效防治水分的蒸发，从而减缓角质层的水分损失；三是百里香精油具备清除自由基、抗氧化功效，对表皮层基质降解酶有抑制作用，延缓了角质层的脱落，使皮肤保持充足的水分供应[20]。刘星采用百里香精油复配护肤乳，经人体涂抹对比试验，发现涂抹了百里香精油复配护肤乳的皮肤水分含量较高，并能有效保持6 h，证明了百里香精油具备良好的持续性保湿的功能[21]。

2.4 祛痘抗炎

痤疮高发于青春期，俗称青春痘，其发病机制较为复杂，痤疮病理中起重要作用的有四种因素：皮脂分泌异常，痤疮角质层细菌增生，毛囊皮脂腺管角化异常和炎症[22]。百里香精油祛痘抗炎作用主要表现在两个方面：一是消炎作用，百里香精油有效成分芳樟醇具有抑制肿瘤坏死和限制促炎症因子白细胞介素咬入的作用，同时抑制丙酮诱发的超敏反应来降低疼痛感，达到消炎止疼的作用；二是抑菌作用，由于百里香精油的疏水性，将细胞膜中的磷脂双分子层和线粒体隔离，改变了细胞膜的渗透性，并导致细胞质酸碱度降低，三磷酸腺苷合成减少，膜电位改变，从而表现出抑菌性[23]。

2.5 防晒与抗衰老

皮肤组织由弹性纤维、胶原纤维、蛋白质和多糖基质组成，长期暴露于紫外线辐射下极易引起皮肤损伤和皮肤疾病，使用防晒霜是有效防治紫外线辐射的手段之一[24]。百里香精油在防晒与抗衰老机理主要是利用其抗氧化性能，通过与自由基团结合产生稳定的化合物，抑制自由基团对油脂类组织的氧化作用，保护皮肤免于光损伤[25]。有研究表明，精油中大量的活性基团具备保护细胞中脱氧核苷酸的性能，可提升细胞抵抗紫外线辐射能力[26]。Wei等在紫外线照射条件下，研究了植物精油共混物（百里香、丁香叶、肉桂叶、玫瑰、香菜）对皮肤脂质、角鲨烯的保护效果，发现百里香精油中的百里酚和丁香酚具有很强的抗氧化性[27]。百里香精油与常采用的抗氧化剂丁基羟基甲苯和维生素E相比，其抗氧化性更强[28]。

2.6 护发

头发易受氯化游泳池水漂白，烫发、拉直或着色等也会影响头发颜色和角质层，降低发质湿梳理力和干梳理力。紫外线辐射会氧化头发中的天然黑色素，并能导致色氨酸、酪氨酸和胱氨酸等蛋白质的光降解，百里香精油发挥护发作用主要成分为脂肪酸甘油酯，具有极强的亲脂性，在毛细纤维中表现出很强的渗透性，同时对发纤维中极性的角蛋白有较强的吸附能力，粘合皮质层与毛小皮，从而维持发质完整，同时其清除自由基也具有提高头发韧性的作用[29]。Orafidiya 等采用小鼠促生发实验，发现植物精油能诱导皮肤产生环磷酰胺素，证明了植物精油具有促进头发正常生长和毛囊增殖的作用[30]。

3 百里香精油在化妆品中的应用技术

百里香精油是一种挥发性油，难溶于水，在光、氧气、湿度和温度的作用下易挥发，在低温下还会有结晶析出等不足，导致生物利用度不高，在化妆品领域应用存在着局限性[31]。为改善百里香精油的低水溶性、高挥发性等不足，国内外进行了大量的研究，发现对其包封处理后能够保护活性成分并控制其释放，提高精油的贮藏稳定性和使用性能，包封精油的主要方法有微胶囊技术和纳米胶囊技术。此外，微乳液和纳米乳液技术在增强百里香精油的水溶性，抑制其挥发及提高精油生物利用率方面也取得了良好的研究进展。

3.1 微胶囊技术

微胶囊是指利用天然或合成高分子材料为壁材，将敏感性的芯材包裹形成1～5 000 μm的封闭微小胶囊技术，具备改变物料物理特性、延缓释放和降低复配物料间拮抗作用等特点，适用于低水溶性、高挥发性的百里香精油[32]，采用的壁材主要为无毒、无刺激性、成膜性好的天然高分子材料，如壳聚糖、海藻酸钠、玉米醇蛋白和果胶等[33]，制备的方法有反溶剂沉淀法、复凝聚法、薄膜水合法和喷雾干燥法等[34]。

Martins等通过凝聚法制备聚乳酸百里香精油微胶囊，发现经过有机金属固化后的聚乳酸微胶囊能使百里香精油具备缓慢释放的效果，百里酚和伞花烃经过五天的持续释放中仍然被检测到[35]。诸多研究结果表明，微胶囊化能有效防止光照、氧气、酸碱等因素对百里香精油的影响，解决了其易挥发的问题，提高了保存的稳定效果，并且能够减缓活性成分的释放速度。但仍有一个关键问题值得关注，即微胶囊的自修复性能，若发生二次损伤导致胶囊破裂，包埋芯材提前释放分解，将显著影响百里香精油保存的货架期。Yang等报道了一种基于有机凝胶的微胶囊自愈合系统，既将有机凝胶前体材料与芯材一起包埋在微胶囊中，当壁材受到损伤时，从破裂的微胶囊中流出，填充受损区域，对微胶囊进行修复[36]。此外，任茂生等研究实现了百里香精油萃取与包埋的同步结合，即通过以环糊精为壁材结合双水相萃取技术从百里香粉末中直接对百里香精油成分进行萃取包埋，减少了中间提纯分离过程，通过正交试验优化工艺，可实现百里香精油的平均收率达95%以上[37]。

3.2 纳米胶囊技术

纳米微胶囊技术是以微胶囊的技术为基础，通过加强搅拌、喷雾或电流刺激下形成粒径在1～1 000 nm的纳米级胶囊。与微胶囊技术相比，纳米胶囊形成的胶囊粒径更细微且均匀，提升了胶囊的稳定性与缓释效果，具备良好的生物相容性和靶向性[38]。在化妆品领域中，更细微的胶囊体系保证了化妆品涂抹的均匀度，纳米级胶囊有更高的表面积，对功能芯材的释放有促进作用，提升了皮肤的吸收效率，同时纳米级材料本身具备良好的抑菌性能[39]，因此百里香精油使用纳米胶囊技术在高端化妆品上有良好的应用前景。

Pan等将百里香精油封装在酪蛋白纳米胶囊中，表明亲脂性抗菌剂能够在不同脂肪含量的乳液中快速、均匀地分布，并提高其溶解性和抗菌活性[40]。虽然采用纳米胶囊技术能提高百里香精油在化妆品中的应用功效，但仍有一个值得关注的问题，即纳米胶囊的缓释特性，应用于防晒化妆品关键性的问题是纳米微胶囊材料对于紫外光线的反应性。Marturano等报道了一种对紫外光源具有光响应的纳米百里香精油微胶囊，采用聚乙烯和聚乳酸为壁材，通过对比试验，发现在经过15 min的紫外线照射后，照射膜上的百里香油浓度比未照射的膜上的百里香油浓度高8倍，从而证实了光触发释放系统的作用[41]。

3.3 微乳液技术

微乳液是指由一定比例的水、油和表面活性剂自发形成的一种热力学稳定体系，形成的乳液呈球形或非球形混合物，主要适用于改变物料的溶解性和挥发性。其自发性源于高含量的表面活性剂和助表面活性剂的作用，促使油性分子的增溶，降低溶液挥发性。同时，微乳液是热力学稳定体系，粒径不会随着储藏进程而发生改变[42]。因此，微乳液具有提高稳定性和较低的生产成本等优点，但由于制备微乳液过程中会加入大量表面活性剂，在一定程度上会抑制百里香精油的抑菌性和抗氧化性[43]，采用该技术制备化妆品时应当注意使用目的。将百里香精油制备成微乳液实现了精油的增溶，同时展示了一定的稳定作用，可作为改善百里香精油稳定性的一个重要方向。

黄文部等以吐温80为表面活性剂，制备百里香精油微乳液，通过体外抑菌实验证明了百里香精油和丁香精油具有良好的抑菌效果，且对链格孢菌的抑制效果明显[44]。Martin等发现采用李鼠胶和维兰胶共混物作为乳化剂对百里香精油的缓释效果优于吐温80，稳定释放效果可达40 d，原因在于李鼠胶和维兰胶共混物表现出更好的亲水亲脂平衡，形成的液滴粒径细微且均匀[45]。

3.4 纳米乳技术

纳米乳技术与微乳液技术相比较，需要采用适当的外加条件进行制备，常用的制备方法有高能乳化法和低能乳化法。纳米乳液滴尺寸通常为5～200 nm，呈单一均质球状液滴，纳米乳液是动力学稳定体系，稀释或者温度的变化并不会改变液滴的径粒和分布，但会受到奥斯瓦尔德熟化、絮凝、聚集或重力等作用而导致粒径粗化[46]。纳米乳可以延缓精油的活性成分的挥发，能够提高精油在水中的溶解性，同时增强其抑菌性能，扩大了植物精油在化妆品中的应用范围。

Edris 等采用吐温20和环氧乙烷为乳化剂制备百里香精油微乳液，并添加短链醇进一步制备径粒更细微的纳米乳液，经过动态光散射测量乳液径粒达5.9～16.9 nm，并通过冷冻和加热循环证明制备的纳米乳液对温度具有良好的稳定性[47]。Xue等研究指出利用乳清蛋白分离物和麦芽糖糊精作为乳化剂，可以显著提高百里香精油乳化力，且制备的百里香精油纳米乳液具有更好的抑菌效果[48]。

4 结论

百里香精油丰富的化学成分产生了多种多样的生物活性，具备赋香、保湿、美白和祛痘抗炎等可在化妆品领域应用的突出功效。同时，百里香精油是一种天然的植物提取物，更符合当下消费者对化妆品的使用理念，更容易被人们接受和购买。但是百里香精油在化妆品领域的应用仍然要注重其稳定性和缓释效果，需要克服精油的高挥发性、低水溶性以及对光、热和温度敏感等问题，可采用微胶囊、纳米胶囊、微乳液、纳米乳等技术。此外，百里香精油成分多样而复杂，在化妆品中应用功效的机理研究上难以统一，分离提纯出单体物质并研究其功效也是发展方向之一。