《Scientific Reports》：Optimization of ultrasound extraction of phlorotannin rich extract from Dictyopteris justii with tyrosinase Inhibition
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为寻求更安全、可持续的天然原料，以解决皮肤色素沉着问题，本研究针对褐藻Dictyopteris justii，采用超声辅助提取（UAE）技术，通过Box–Behnken设计优化了phlorotannins的提取工艺。所得富含phlorotannins的提取物展现出显著的酪氨酸酶抑制活性（IC50为0.51 mg/mL），为开发针对色素沉着的天然化妆品原料提供了新选择。
你是否为皮肤上那些恼人的斑点而感到困扰？色素沉着，这个由黑色素过度生产引起的皮肤问题，通常需要像氢醌这样的药物来治疗。然而，长期使用氢醌可能导致皮肤刺激、外源性褐黄病等副作用，这让寻找更安全、更有效的天然替代品成为化妆品和皮肤科学研究的一大热点。于是，科学家们将目光投向了广袤的海洋。在那里，一种名为褐藻的海洋生物，特别是其含有的丰富生物活性化合物——Phlorotannins，成为了潜在的明星成分。这些由间苯三酚（phloroglucinol）单元聚合而成的多酚类物质，已被证实具有抗氧化、抗炎、抗菌等多种生物活性，其中尤为引人注目的是其抑制酪氨酸酶（tyrosinase）的潜力，而酪氨酸酶正是黑色素生物合成（melanogenesis）过程中的关键酶。
然而，挑战依然存在。不同藻种、不同生长环境下，Phlorotannins的含量和组成差异巨大，如何高效、标准化地从特定藻类中获取这些活性物质，是将其成功应用于产品开发的前提。在哥伦比亚圣安德烈斯和普罗维登西亚群岛附近的热带海域，生长着一种名为Dictyopteris justii的褐藻。先前研究表明，它含有包括Phlorotannins在内的多种生物活性代谢物，并显示出抗氧化、抗菌和潜在的酪氨酸酶抑制特性。但关于如何优化提取工艺，以获得稳定、高效的D. justii提取物，并系统评估其酪氨酸酶抑制效果，信息却非常有限。这项研究正是为了填补这一空白，旨在通过优化超声辅助提取（UAE）工艺，从D. justii中获取富含Phlorotannins的提取物，并全面评价其在体外抑制酪氨酸酶的能力，为其在抗色素沉着化妆品中的应用铺平道路。相关成果发表在《Scientific Reports》杂志上。
为了开展这项研究，研究人员综合运用了多项关键技术。首先，他们以Phlorotannins总含量（TPhC）为响应值，采用四因素三水平的Box–Behnken实验设计，系统优化了超声辅助提取的关键参数，包括乙醇浓度、料液比、提取温度和提取时间。其次，使用2,4-二甲氧基苯甲醛（DMBA）比色法对提取物中的Phlorotannins总含量进行准确定量。接着，利用超高效液相色谱-紫外-串联质谱（UHPLC-UV-MS-QqQ）对优化提取物进行成分分析。最后，采用商品化的比色法酪氨酸酶抑制剂检测试剂盒，在体外评估了优化提取物对酪氨酸酶的抑制活性，并以曲酸（kojic acid）作为阳性对照，计算了其半数抑制浓度（IC50）。研究所用的D. justii样本于2022年7月通过水肺潜水采集自哥伦比亚的普罗维登西亚岛，并经过权威机构鉴定和保存。
优化D. justii提取物中的Phlorotannins含量
本研究成功优化了从D. justii中提取Phlorotannins的工艺。通过Box–Behnken设计和响应面分析，研究人员发现，在所考察的四个因素中，乙醇浓度对Phlorotannins总含量的影响最为显著，其次是料液比、提取温度和特定的交互作用。最终确定的最佳提取条件为：70%乙醇，1:10的料液比，25°C的提取温度，以及20分钟的提取时间。在此优化条件下进行验证实验，得到的Phlorotannins总含量达到2.874 ± 0.069 mg 间苯三酚当量（PGE）/g干提取物，与模型预测值高度吻合，提取产率为9%，证明了该工艺的稳健性和可重复性。色谱分析进一步揭示，优化提取物中可能含有羟基五聚呋哈醇-B（hydroxypentafuhalol-B）和咖啡酸等化合物。
优化D. justii提取物的体外酪氨酸酶抑制活性
研究重点评估了优化提取物的生物活性。结果显示，富含Phlorotannins的D. justii优化提取物对酪氨酸酶具有显著的抑制能力。其半数抑制浓度（IC50）为0.51 mg/mL。虽然与阳性对照曲酸（IC50为46.61 μg/mL）相比活性较低，但这是首次报道D. justii提取物的酪氨酸酶抑制IC50值，具有重要的参考意义。在1 mg/mL的浓度下，该提取物能抑制76.5%的酪氨酸酶活性。研究还讨论指出，提取物中鉴定到的Phlorotannins（如羟基五聚呋哈醇-B）以及先前在该物种中报道的三聚呋哈醇羟基卡马醇（triphlorethohydroxycarmalol）等，可能是其抑制活性的主要贡献者。尽管也检测到了咖啡酸，但由于其更可能作为酶促反应的底物而非直接的竞争性抑制剂，因此对观察到的抑制效果的贡献可能有限。
本研究通过系统优化，建立了一种高效、可重复的超声辅助提取方法，用于从褐藻Dictyopteris justii中获取富含Phlorotannins的提取物。最佳工艺条件（70%乙醇，1:10料液比，25°C，20分钟）能够在保护热敏性Phlorotannins的同时实现较高提取效率。最关键的是，所得优化提取物展现出明确的酪氨酸酶抑制活性，其IC50值为0.51 mg/mL，这为D. justii的生物学价值提供了新的实验证据。这项工作不仅首次报道了D. justii提取物针对酪氨酸酶的半数抑制浓度，丰富了哥伦比亚加勒比海地区藻类生物活性成分的数据库，更重要的是，它标准化了从该特定藻种中获取活性物质的工艺，为其作为天然、安全的化妆品原料，应用于皮肤色素沉着管理策略的开发奠定了坚实的科学基础。这项研究揭示了海洋藻类，特别是D. justii，在开发新型皮肤美白和抗色素沉着功能型化妆品成分方面的巨大潜力。
