《Food Chemistry》：Structural identification and whitening activity of saponins from sea cucumber cooking liquid: development of stable liposomes to enhance transdermal ability
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本研究从海参与工废液中提取皂苷（SCS），通过HPLC-MS和MS鉴定其结构为三萜皂苷，并采用优化薄膜 hydration法制备脂质体（SCS-LPs）。体外和体内酪氨酸酶抑制率分别达33.48%和32.91%（0.2 mg/mL），透皮深度达2385 μm。该成果为海参与工废液的高值化利用及天然美白剂开发提供新策略。
Jie Gao|Jiaqi Yu|Xun Sun|Zhiteng Liu|Ying Xu
中国海洋大学食品科学与工程学院，青岛266100
摘要
海参烹饪液（SCCL）是海参加工的副产品，其中含有海参皂苷（SCS），但这些皂苷在烹饪过程中会被流失且未被充分利用。本研究从SCCL中提取了SCS，并通过HPLC-MS和MS技术对其进行了鉴定。利用斑马鱼模型评估了其美白效果，在0.2 mg/mL的SCS浓度下，体外和体内的酪氨酸酶抑制率分别为33.48%和32.91%。为了解决透皮输送问题，采用优化的薄膜水化方法将SCS封装到脂质体中，实现了62.55%的封装效率。FT-IR和XRD分析证实SCS已成功结合到磷脂双层中，提高了系统的稳定性。原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的观察结果也证实了SCS的顺利封装；Franz扩散细胞分析显示SCS的透皮输送能力得到增强，穿透深度达到2385 μm。这项工作为海参副产品的价值利用及天然美白剂的开发提供了新的思路。
引言
皮肤色素沉着是机体对紫外线（UVR）的生理防御反应，会导致黑色素在表皮中的生成和分布（Raknam等人，2020年）。然而，过量的黑色素生成和积累可能导致色素沉着问题，如老年斑、雀斑和黄褐斑（Chiu等人，2023年）。此外，过度的色素沉着还可能引发社交焦虑。因此，随着全球可支配收入的增加，人们对美白产品的需求也在不断增长。虽然某些化学美白剂（如熊果酸和氢醌）在某种程度上有效，但其潜在的副作用不容忽视。研究表明，高浓度的熊果酸（3%，w/w）涂抹在人体皮肤上会引起皮炎；氢醌则会通过无差别地损伤角质形成细胞和黑色素细胞来降低色素沉着（Monteiro等人，2013年）。因此，熊果酸在化妆品中的使用剂量受到严格限制（通常为1%～2%），而氢醌在中国、欧盟和英国等多个国家和地区已被禁止用于化妆品（Matsumoto等人，2016年）。鉴于这些安全问题，人们越来越关注探索更安全的替代品，尤其是天然来源的美白剂，因为它们通常具有更好的安全性、较低的刺激性和天然属性。目前市场上的天然美白剂通过多种机制发挥作用：例如α-阿尔布亭通过抑制酪氨酸酶活性和减轻UVB引起的光老化来实现美白效果（Shu等人，2024年）；维生素C则通过抑制黑色素中间体多巴色素的生成来阻断黑色素合成。然而，这些美白剂的效果并不普遍，且可选种类有限，无法满足消费者的需求。因此，亟需开发新的、更安全、更有效的天然美白剂。
皂苷的来源广泛，主要存在于植物或海洋生物中。近年来，植物来源皂苷的美白效果受到了广泛关注（Wang等人，2014年）。Lee等人首次发现人参皂苷F1能抑制α-MSH诱导的树突形成，从而阻止黑色素体向角质形成细胞的转移（Lee等人，2019年）。Shang等人提取了 platycodin 皂苷并研究了其美白机制，发现它们通过抑制酪氨酸酶活性直接减少黑色素生成，同时通过抗氧化作用间接抑制黑色素合成（Shang等人，2024年）。Wei等人从发酵的无患子果皮水中分离出7种皂苷成分，其中F4成分在2.0 mg/mL浓度下对酪氨酸酶的抑制率为67.26±4.76%，显示出显著的美白效果（Wei等人，2021年）。总体而言，植物来源皂苷的美白机制和应用研究较为系统。相比之下，关于海洋来源皂苷的美白潜力和机制的研究较少。研究表明，海参皂苷具有多种生物活性，包括抗癌、抗糖尿病和抗肥胖作用，并已广泛应用于功能性食品和制药领域，显示出较高的安全性（Chen等人，2018年；Han等人，2019年；Li等人，2020年）。但由于海参原料价格昂贵，海参皂苷在化妆品中的应用仍然有限。在海参加工过程中，海参需经过焯水处理以抑制自溶。由于海参皂苷具有高水溶性，焯水会导致海参烹饪液（SCCL）中皂苷浓度升高，但这些皂苷作为加工废弃物被浪费。从SCCL中提取SCS有助于实现其高价值利用，并开发出美白产品。
皮肤会抑制皂苷的吸收。脂质体是一种由一个或多个磷脂双层组成的囊泡结构，能包裹水性核心，因其出色的安全性、稳定性和生物利用度而被广泛用作纳米载体（Ashtikar等人，2016年）。脂质体的高载药能力和表面结构的可塑性使其成为透皮药物输送的理想候选材料（Wang等人，2025年）。此外，脂质体的缓释特性能够实现海参皂苷的缓慢释放，显著降低其溶血活性。重要的是，海参皂苷的分子结构与胆固醇相似，这使它们能够作为稳定剂增强脂质体的稳定性（Li等人，2020年）。基于这些特性，将海参皂苷封装在脂质体内可通过缓释和透皮吸收来增强其美白效果。这种策略为功能性化妆品的开发提供了创新的技术途径。
本研究首先从SCCL中提取并表征了SCS，并通过斑马鱼胚胎实验验证了其美白效果。随后采用脂质体方法将SCS封装，评估了所得SCS-LPs的稳定性和微观结构。利用猪皮评估了SCS-LPs的透皮输送效果。这项工作为海参加工副产品的价值利用以及天然美白剂的开发与应用提供了新的思路。
材料
SCCL由大连食品（锦州）有限公司提供，并储存在-20°C条件下。大豆卵磷脂（L-α-磷脂酰胆碱，纯度≥90%）购自上海源叶生物技术有限公司（上海）。胆固醇（纯度≥95.0%）购自上海Macklin生化有限公司（上海）。Tween 80购自中国国家医药集团化学试剂有限公司（北京）。玉米油购自长寿华食品有限公司（山东）。超纯水来自...
从SCCL中提取SCS的特性分析
通过单因素实验和响应面分析法确定了最佳提取参数：乙醇浓度79.6%；固液比1:7.76；超声处理温度70°C；提取时间4天，提取效率为1.84%。通过泡沫、沉淀和Molish试验确认了总皂苷的存在；Liebermann-Burchard反应鉴定出皂苷属于三萜皂苷类（Schreiner等人，2022年）。
结论
本研究成功从海参烹饪液中提取了SCS，提取效率为1.84%。通过HPLC-MS和MS技术鉴定出SCS的结构为三萜皂苷，包括Cladoloside B、Holotoxin B1、Holotoxin A1、26-nor-25-oxo-holotoxin A1、Holotoxin F和Holotoxin G，这些成分具有适合脂质体整合的两亲性。利用斑马鱼胚胎进行的体内评估表明，SCS具有良好的安全性和抑制黑色素生成的效果。
作者贡献声明
Jie Gao：撰写初稿、方法设计、数据整理。Jiaqi Yu：撰写初稿、数据整理。Xun Sun：资金筹集、概念构思。Zhiteng Liu：资金筹集。Ying Xu：撰写修订稿、项目管理、数据分析、概念构思。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（项目编号：2024YFD2401603）和大连食品（锦州）有限公司的支持。
