传承经典，探索创新，发酵之花成就经典保湿成分

    γ－聚谷氨酸( γ－polyglutamic acid，γ－PGA)由谷氨酸通过 γ－酰胺键结合而成。天然γ－聚谷氨酸是芽孢杆菌荚膜的成分，目前化妆品原料聚谷氨酸主要由微生物发酵合成。




    γ－聚谷氨酸结构中大量游离的羧基决定其有强大的吸水性，同时其高分子属性使之在水溶液中形成三维网络结构，具有小分子保湿剂不可比拟的锁水性能。γ－聚谷氨酸良好的保湿锁水能力和生物相容性以及抑制透明质酸酶活性等功能，应用在护肤品中具有减少皮肤水分的散失，改善皮肤弹性以及美白肌肤等功效。

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    为探究聚谷氨酸的保湿活性，以体外重量法为衡量方法，测试γ－聚谷氨酸水溶液浓度  和 pH 对其保湿性的影响。并在较低浓度下比较γ－聚谷氨酸与甘油、透明质酸水溶液的保湿性差异。

* γ－聚谷氨酸浓度对保湿性的影响


  (  配置质量浓度梯度为0～5%的 γ－聚谷氨酸溶液， 在 20 ℃、80%相对湿度下进行4h保湿性实验。)
   实验结果显示，蒸馏水的保湿率为30. 21%，γ－聚谷氨酸在化妆品中的使用浓度一般为0.4% ～1.0%，本次测试中这两个浓度下样品的保湿率分别为 51. 42%和 79. 38%。随着γ－聚谷氨酸浓度增大，溶液保湿率逐渐增加，但并不呈正比。

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* pH 对 γ－聚谷氨酸保湿性的影响

(配置质量浓度1%的γ-聚谷氨酸水溶液，调节 pH 为 4.0、5.0、6.0、7.0、8.0。分别取样在 20 ℃、 80%相对湿度条件下进行保湿实验。)

实验结果显示：
γ－聚谷氨酸溶液在中性和偏碱性环境下的保湿性明显优于酸性和偏酸性环境。
v pH 从 4 升高到 7，γ-聚谷氨酸的保湿率呈上升趋势。
v 在 pH 7～ 8 的范围内 γ-聚谷氨酸保湿率变化不大，保湿效果稳定。

 

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pH 影响 γ－聚谷氨酸保湿性的机理有如下解释：
 
·其一，γ－聚谷氨酸水溶液在酸性条件下其侧链－COOH 解离度较低，在中性和碱性条件下解离度较大，因而水化程度较高，持水能力( 保湿性) 相应增加。
·其二，γ－聚谷氨酸的侧链－COOH 的解离还会影响其空间结构。
（γ－聚谷氨酸的二级结构组成为: α－螺旋 18. 5%，β －折叠 50. 3%，β －转角0. 5%，无规卷曲 30. 7%。）

    酸性条件下，未电离的侧链羧基对二级结构的分子内氢键有稳定作用，γ－聚谷氨酸容易形成 α－螺旋或β－折叠结构。
    在中性和碱性条件下，γ－聚谷氨酸的－COOH 的解离度增加会破坏其二级结构中氢键的稳定从而发生结构转变，使之形成无规卷曲。无规卷曲的 γ－聚谷氨酸在水溶液中更加舒展，更易形成三维网络结构的水凝胶，因而锁水能力更强。
 
    实验中还发现，随着pH 升高，γ－聚谷氨酸溶液粘稠度增加，这与其水化作用及锁水能力增强的解释相吻合。

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参考资料：
[1]邓星波,邹水洋,朱丹,魏雄伟,赖旭杰.γ-聚谷氨酸的保湿性研究[J].广州化工,2019,47(06):33-35.