編者按　近年來(lái)，隨著(zhù)基因工程、生物計算、發(fā)酵工程等生物技術(shù)的進(jìn)步，合成生物學(xué)正推動(dòng)“化妝品”向“生妝品”發(fā)展，產(chǎn)品功效更強、更安全、更環(huán)保。即日起，本報推出“合成生物賦能美麗產(chǎn)業(yè)”系列報道，展現合成生物學(xué)在護膚領(lǐng)域的應用潛力。

◎本報記者　王延斌 通訊員　侯　煜

“利用乳酸菌作為底盤(pán)生產(chǎn)護膚活性物質(zhì)，或將其作為皮膚修復的生物治療載體，具有廣闊的應用前景?！痹凇逗铣缮飳W(xué)》雜志日前發(fā)表的特約評述中，山東大學(xué)微生物改造技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室教授孔健和副教授郭婷婷等人給出上述結論。

在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)，郭婷婷表示，在護膚領(lǐng)域，以乳酸菌為細胞工廠(chǎng)的合成生物學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速。針對一些常用的乳酸菌菌種，科研人員已經(jīng)建立了相對系統和完善的遺傳操作工具，構建了以乳酸乳球菌、植物乳桿菌以及副干酪乳桿菌等為代表的細胞工廠(chǎng)，用于合成護膚活性物質(zhì)和皮膚修復因子等。

乳酸菌護膚有奇效

乳酸菌并不是指單一細菌，凡是能夠發(fā)酵糖類(lèi)產(chǎn)生乳酸的細菌都可稱(chēng)為乳酸菌。從改善腸道健康到增強免疫力，再到輔助治療疾病，乳酸菌在維護人體健康方面發(fā)揮著(zhù)多種作用。

孔健介紹，近年來(lái)，乳酸菌及其代謝產(chǎn)物作為護膚原料已獲得廣泛應用和認可。例如，乳酸菌不僅是天然保濕因子，還能夠抑制酪氨酸酶的活性，從而減少色素沉積。

當記者問(wèn)到“乳酸菌及其代謝產(chǎn)物在護膚方面有何積極作用”時(shí)，孔健給出了多個(gè)方面的詳盡解答。

她表示，乳酸菌產(chǎn)生的抗氧酶類(lèi)和抗氧代謝物，如超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、谷胱甘肽和胞外多糖等具有清除自由基、減緩氧化損傷及光老化的作用；乳酸菌水解酪蛋白產(chǎn)生氨基酸、寡肽和B族維生素，能維護皮膚微生態(tài)穩定，滋養肌膚，并增強皮膚屏障功能；乳酸菌產(chǎn)生的吲哚類(lèi)化合物，可與表皮AHR受體結合，促進(jìn)抗炎癥因子表達，從而改善皮膚先天免疫，對濕疹、特應性皮炎等皮膚問(wèn)題有改善作用，對敏感肌膚的抗過(guò)敏也有積極效果；乳酸菌產(chǎn)生的細菌素，可作為天然防腐劑，抑制護膚品中的腐敗菌，延長(cháng)產(chǎn)品貨架保質(zhì)期；乳酸菌菌體自身的細胞壁成分，如肽聚糖、磷壁酸等，還能增強皮膚免疫，恢復皮膚活力，促進(jìn)傷口愈合。

乳酸菌可作為細胞工廠(chǎng)

“基于乳酸菌自身所具備的護膚功效，及其安全性高、易于工程化等特點(diǎn)，研究人員以乳酸菌作為細胞工廠(chǎng)來(lái)高效合成護膚活性因子?！惫面谜f(shuō)。

何為細胞工廠(chǎng)？山東大學(xué)微生物改造技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室教授祁慶生向記者介紹，細胞工廠(chǎng)是一個(gè)形象化的生物技術(shù)概念，被譽(yù)為世界最小工廠(chǎng)。它指的是經(jīng)過(guò)基因工程改造的微生物，如細菌、酵母等，能夠像一座微型工廠(chǎng)一樣，高效且持續地生產(chǎn)特定的、有價(jià)值的化合物。當輸入原料后，細胞體內的遺傳信息會(huì )如同電腦快速運行程序一般，在代謝能的驅動(dòng)下，經(jīng)人工設計優(yōu)化的“生產(chǎn)線(xiàn)”隨即啟動(dòng)運作，最后輸出特定產(chǎn)品。

郭婷婷介紹，目前研究人員主要利用乳酸菌為細胞工廠(chǎng)來(lái)合成保濕因子和抗氧化產(chǎn)物。

在保濕方面，透明質(zhì)酸因優(yōu)良的保水性和生物相容性常作為保濕因子廣泛應用于護膚品。據介紹，合成透明質(zhì)酸的關(guān)鍵基因包括透明質(zhì)酸合成酶、UDP－葡萄糖脫氫酶和UDP－葡萄糖焦磷酸化酶。已有研究表明，在乳酸乳球菌中共同表達這三個(gè)基因能得到透明質(zhì)酸的異源合成，將這三個(gè)基因插入乳酸乳球菌的染色體中，不僅能提高重組菌的遺傳穩定性，還能提高透明質(zhì)酸的分子量。

在抗氧化方面，谷胱甘肽可以起到延緩衰老的作用。它可由谷氨酰半胱氨酸合成酶和谷胱甘肽合成酶催化合成。研究表明，在乳酸乳球菌中，表達大腸桿菌來(lái)源的上述兩個(gè)基因后，乳酸乳球菌內谷胱甘肽濃度升高。

郭婷婷表示，當前，以乳酸菌為細胞工廠(chǎng)合成透明質(zhì)酸、谷胱甘肽的產(chǎn)量較工業(yè)生產(chǎn)還有較大差距，但因其安全性較高，因此值得后續更為深入的研究和開(kāi)發(fā)。

她介紹，目前，高通量測序和篩選技術(shù)取得的突破性進(jìn)展，為護膚活性成分的深度挖掘與高效開(kāi)發(fā)奠定了堅實(shí)的技術(shù)基礎，也為以乳酸菌為細胞工廠(chǎng)的研究指明了方向。與此同時(shí)，菌種改造技術(shù)不斷創(chuàng )新，如Red／ET類(lèi)同源重組系統等新型基因組編輯工具的應用，也顯著(zhù)提高了特定乳酸菌菌種的遺傳改造效率。

然而，郭婷婷也指出，以乳酸菌為細胞工廠(chǎng)的技術(shù)目前處于發(fā)展階段，在標準化元件開(kāi)發(fā)、基因線(xiàn)路設計等方面，與大腸桿菌、酵母菌等其他細胞工廠(chǎng)相比仍存在差距，這也是當前科研人員亟待攻克的課題。

［鏈接］

乳酸菌不能直接加入護膚品

雖然乳酸菌及其代謝產(chǎn)物在護膚方面有神奇功效，但就國內情況而言，由于目前國內護膚品行業(yè)對微生物數量有著(zhù)嚴格的國家質(zhì)量標準，乳酸菌還不能直接添加到護膚品當中。

山東大學(xué)微生物改造技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室副教授郭婷婷解釋說(shuō)，乳酸菌屬于活菌，若直接添加到護膚品中，會(huì )受到外界環(huán)境因素如溫度、濕度等的影響，導致其活性降低甚至死亡。

因此，目前的替代方案是在化妝品中多使用乳酸菌溶胞物及其代謝產(chǎn)物?！叭樗峋馨锛赐ㄟ^(guò)溶解乳酸菌整個(gè)細胞而獲得的物質(zhì)，具備保濕、美白、抗皺、抗衰老等多種功效?！鄙綎|大學(xué)微生物改造技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室教授孔健介紹。這一舉措不僅提升了化妝品的質(zhì)量穩定性，減少了對皮膚的刺激，還保留了乳酸菌的護膚功效，因此被廣泛應用于多種國內外高端化妝品中。

據郭婷婷和同事們的調研，乳酸菌溶胞物及其代謝產(chǎn)物在護膚品中的應用速度達到了每年12％的增長(cháng)。