三、保湿化妆品的有效成分
人体皮肤中的天然保湿系统主要由水、脂类、天然保湿因子（NMF）组成。脂类呈层状填充于角质层细胞之间，主要作用是形成水屏障，防止水分丢失。大多脂类为非极性物质，可以限制水分在细胞内外及细胞间流动。与皮肤屏障功能相关的脂质包括神经鞘脂、游离胆固醇和游离脂肪酸。在有活性的表皮中磷脂含量丰富，然而由基底层向角质层分化过程中，神经酰胺、胆固醇、脂肪酸的含量逐渐增高，脂质分布也发生了变化，颗粒层中脂质聚集于板层颗粒中，颗粒层细胞转化为角质层细胞时，这些脂质被排出并填充于细胞间隙，形成了防止水分丢失的屏障。当各种原因所致脂类缺乏时，其水屏障作用减弱，经表皮的水分丢失就会增多，出现皮肤干燥脱屑现象。
皮肤有吸湿能力、保湿能力，因为人体内有天然保湿因子（NMF）的缘故。NMF是存在于角质层内能与水结合的一些低分子量物质的总称，包括氨基酸、吡咯烷酮羧酸、乳酸盐、尿素、氨、尿酸、葡糖胺、柠檬酸盐、钠、钾、钙、镁、磷酸盐、氯化物、糖、有机酸、脂类及其他未知的物质，占角质层细胞基质的10%。这些成分本身无保湿能力，它们在皮肤中形成钠盐后才具有保湿能力。NMF的这些成分与蛋白质结合，存在于角质细胞中。尤其是角质细胞的脂质与蛋白质共同构成保护NMF的细胞膜，阻止了NMF的流失，从而使角质层保持一定的含水量。如果角质层的完整性受到破坏，NMF将会损失，皮肤的保湿作用就会下降。
以给皮肤补充水分、防止干燥为目的所使用的吸湿性高的水溶性物质称为保湿剂。保湿剂用于模拟人体皮肤中由油、水、NMF组成的天然保湿系统，作用在于延缓水分丢失、增加真皮与表皮之间的水分渗透、为皮肤暂时提供保护、减少损伤、促进修复过程。保湿剂主要分油性保湿剂和水性保湿剂两类。
1 水性保湿剂
（1）多元醇类
多元醇类的保湿原理，是利用结构中的羟基（—OH）抓住水分，起到保湿的作用。这一类成分可以大量地工业化制造，价格低廉，安全性却很高。但其保湿效果较容易受环境的湿度影响，长时间的高效保湿效果不佳。常见的多元醇类有丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、丁二醇、己二醇、木糖醇、聚丙二醇、山梨糖醇等，差别只在于黏度不同。
①丙二醇（propylene glycol 或1，2-propanediol）
丙二醇为无色透明、具有吸湿性的黏液，稍有特殊味道，无臭。溶于水、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、乙醇和氯仿，可溶解许多精油，与石油醚、石蜡和油脂不能混溶。对光、热稳定，低温时更稳定。主要用作乳化制品和各种液体制品的湿润剂和保湿剂，与甘油和山梨醇复配用作牙膏的柔软剂和保湿剂，在染发剂中用作调湿、均染和防冻剂。还可用做染料和精油的溶剂。15%的丙二醇有防霉作用，8%的丙二醇可增加羟基苯甲酸甲酯在含乙氧基的非离子表面活性剂中的防腐作用。
②丙三醇（glycerin 或glycerol）
丙三醇又称甘油，是无色、无臭、有甜味、透明的黏稠液体。与水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇单乙醚和酚等物质完全混溶，但在乙二醇单甲基丁醚中的溶解度有限。甘油几乎不溶于高级醇、油脂、烃类化合物和氯代烃。甘油在制药工业和香料工业中是重要的溶剂，是O/W乳化制品不可缺少的保湿剂原料，也是含粉膏体的湿润剂，对皮肤具有柔软润滑的作用。它也是化妆水的重要原料，还广泛用于牙膏、粉末制品和亲水性油膏。甘油醛，价格低廉， 具有特定功效是化妆品的优质保湿剂。
③聚乙二醇（polyethyleneglycol，PEG）
根据相对分子质量的大小不同，聚乙二醇的物理形态可以从白色黏液（MW200～700）或蜡状半固体（MW1000～2000），直至坚硬的蜡状固体（MW3000～20000）。聚乙二醇易溶于水和一些普通的有机溶剂。液体聚乙二醇（如PEG-400）对很多药物原料有很好的溶解能力。相对低分子质量的聚乙二醇有从大气中吸收并保存水分的能力，并具有增塑性，可用作润湿剂。随着相对分子质量的升高，吸湿性急剧下降。聚乙二醇和聚乙二醇脂肪酸酯在化妆品工业中的应用很广泛。该原料安全性好，不刺激眼睛，不会引起皮肤的刺激和过敏。
④山梨醇和POE（20）山梨醇（d-sorbitol and POE（20）sorbitol）
山梨醇是从山草莓中分离而得的，山梨醇和POE（20）山梨醇均为白色针状结晶，无臭，有清凉、爽口的甜味。极易溶于水，微溶于冷乙醇、乙酸和二甲基甲酰胺中。从乙醇中结晶所得的山梨醇熔点为95℃，水中结晶所得的山梨醇熔点为110～120℃。化学性能稳定，具有良好的保湿性，吸湿性较甘油缓和，品味清爽芳香，可与其他保湿剂配伍，以求得协调的效果，软化皮肤及防止水分蒸发，可增加护肤化妆品及发用化妆品对皮肤的舒适感觉。PEG（20）山梨醇是很好的保湿剂，又是一种表面活性剂，不同浓度的山梨醇溶液，对皮肤或口腔黏膜均无刺激作用，它是牙膏或婴儿制品最理想的保湿剂。
⑤1，3-丁二醇（1，3-butanediol）
1，3-丁二醇是无色、无臭黏稠液体，与水和乙醇混溶，溶于低级醇类、酮和酯类，不溶于脂肪烃和大部分普通含氯有机溶剂。1，3-丁二醇有良好的吸湿性，同时还有一定的抗菌作用。在化妆品中主要用作保湿剂，用于化妆水、膏霜、乳液和牙膏中，还用作精油和染料的溶剂。它对皮肤和眼睛无刺激作用，对口腔黏膜无刺激性，也无害。由于常掺杂有丁四醇杂质而较少用，如能把杂质去除，就是一个优良的保湿剂，具有广泛的应用前景。
（2）金属-有机类
①吡咯烷酮羧酸钠（pyrrolidone carboxyli acid-Na，PCA-Na）
吡咯烷酮-5-羧酸钠是表皮的颗粒层丝状聚合蛋白（filaggrin）的分解产物，是人类皮肤固有的天然保湿因子成分，含量为12.0%。角质层PCA含量减少，皮肤会变得干燥和粗糙。PCA是真正的具生理作用的角质层柔润剂。
市售的PCA-Na是由谷氨酸制备得到的，是透明、无色、无臭的水溶液。有良好的吸湿性，其吸湿能力远比甘油、丙二醇、山梨醇为优，只有以盐的形式才能发挥其保湿吸湿功效。在同一湿度和浓度下，PCA-Na的黏度远较其他保湿剂低。按其结构划分，PCA-Na属氨基酸盐，多用于高档化妆品中，需添加适量防腐剂，以防微生物污染和产品变质。主要用作保湿剂和调理剂，安全性高，对皮肤及眼黏膜几乎没有刺激，与其他产品具有很好的协同效果，长期保湿性较强，是真正安全的角质层柔润剂。
②乳酸和乳酸钠
乳酸是自然界中广泛存在的有机酸，是厌氧生物新陈代谢过程的最终产物。它完全是无毒的。它是人体皮肤的天然保湿因子（NMF）中主要的水溶性酸类。市售乳酸是一种由乳酸和乳酰乳酸组成的混合物，是无色至浅黄色的糖浆状液体。几乎无臭或略有脂肪酸臭，呈强酸味。有α-型和β-型，通常为α-型。可与水、醇和甘油混溶，微溶于乙醚，不溶于氯仿、石油醚和二硫化碳。对光和低温稳定，吸湿性强。乳酸和乳酸盐对蛋白质有增塑和柔润作用，主要用作调理剂和皮肤或头发的柔润剂，调节pH的酸化剂。用于护肤的膏霜和乳液、香波和护发制品中，也用于剃须制品和洗涤剂中。
（3）酰胺类
神经酰胺又称酰基鞘胺醇，是皮肤保湿的关键组分，具有很强的缔合水分子的能力，它通过在角质层中形成的网状结构来维持皮肤的水分，具有防止皮肤水分丢失的作用，是角质层脂质中的主要组分，约占表皮角质层脂质含量的50%。
天然神经酰胺主要由牛脑和牛脊髓中提取。合成神经酰胺是由高碳醇缩水甘油为原料合成的，已成功地实现了工业化。合成神经酰胺还可以组合到真皮的生理结构中去，并增强天然神经酰胺的功能，调节皮肤屏障作用，减少透过皮肤的水分损失，以及增进细胞黏合。与常用保温剂甘油比较，酰胺类物质有更好的吸收和保持水分的能力，可取代其他保湿剂，主要用于高功能的护肤品，还可应用于头发的保护和调理方面（见图4-1）。
图4-1 神经酰胺对皮肤的作用
（4）高分子类
①胶原蛋白（collagen）
胶原蛋白又称明胶，是以动物皮或动物骨骼为原料生产出来的高蛋白物质。由18种氨基酸组成的大分子蛋白质，分子量分布比较广。可吸收其自身质量5～10倍的水，虽具保湿功能，但大分子的胶原蛋白不能渗入皮肤，常用作乳化剂和乳液稳定剂、增稠剂、成膜剂、润湿剂、皮肤保护剂及抗刺激剂（见图4-2）。
图4-2 胶原蛋白对皮肤的作用
②动物水解胶原蛋白（animal hydrolysed collagen proteins）
水解胶原蛋白是将大分子的胶原蛋白以水解的方式，处理成小分子量的蛋白质，因其具有与角质蛋白相似的氨基酸结构，且结构中含有氨基、羧基和羟基等亲水基，故亲肤性佳，对皮肤和头发有较大的亲和力并具有很好的保湿作用。亲和作用大小随相对分子质量的增大而增强。相对分子质量小的分子可渗入头发表皮，有的可透过皮质层；相对分子质量较大的分子，每个分子结合位置较多，结合力增强，亲和作用增大。不刺激皮肤和眼睛，性质温和。
③植物水解蛋白
a.燕麦水解蛋白。燕麦是一种起源于欧洲东部的天然植物，燕麦中含有12%的蛋白质以及大量的维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素PP和维生素D，另外还含有珍贵的维生素F，能为皮肤提供所需的维生素营养成分，具有保护皮肤表面的天然油脂层，防止水分流失的作用。利用蛋白酶把燕麦麸皮中的蛋白水解为小分子肽，具有较好的保湿效果，能使皮肤具有柔软的感觉。燕麦肽是淡黄色液体，没有异味，固体含量为20%左右。溶于水。在化妆品中具有很好的配伍性。主要用作皮肤润湿剂和调理剂，用于抗衰老产品中，也可用于洗发水中。
b.玉米谷氨酸。玉米谷氨酸是由玉米蛋白控制水解制得。它具有良好的吸湿性和对皮肤和头发的亲和作用。和其他具有黏滞性、弹性和胶黏性的蛋白不同，它能使皮肤有丝一般柔软的感觉。玉米谷氨酸是淡绿色液体，有氨基酸特有的气味，溶于水，吸湿性和对皮肤及头发的亲和作用很强。在相对湿度60%时可吸收40%水分，相对湿度80%时可吸收180%水分。主要用作皮肤润湿剂和调理剂，用于护肤和护发产品中，也可用于洗洁剂中。对皮肤和眼睛不会引起刺激作用，可在各类化妆品中安全使用。
④丝蛋白
丝蛋白是天然蚕丝的水解产物，其基本结构单元是氨基酸，分子中含有大量的氨基、羧基、羟基等亲水性基团，能够像手一样抓住水分子，将水束缚住。具有优异的吸湿保湿作用，是一种性能独特的天然保湿剂。丝蛋白作为保湿剂的特点是它能提高皮肤自身的生理机能，使皮肤自有的保湿能力得到改善的同时，丝蛋白的氨基酸组成与人体皮肤中的弹性蛋白、胶原蛋白、天然保湿因子等的氨基酸组成极为相似，其渗透性能好，易被皮肤吸收，可以起到营养皮肤、延缓衰老、减少皱纹的作用。丝蛋白还能抑制酪氨酸酶的活性，减少黑色素形成，使皮肤白嫩。
（5）多糖类
①燕麦β-葡聚糖
燕麦β-葡聚糖是多糖，呈淡黄色，透明，无味的黏稠液体。燕麦中提取的β-葡聚糖的活性比酵母发酵的β-葡聚糖的活性高出近两倍。其与水有较强的亲和力，能进行高度水化作用，从而在基质间保持大量水分，其优良的保湿性能受到化妆品行业的重视，广泛用于各种保湿霜（水）、防晒和晒后护理品、抗衰老及抗皱产品、眼霜等产品中。可显著增加其对皮肤的保湿性，长期应用于皮肤无刺激性作用，也不阻碍皮肤的生理功能，并能保护、美化皮肤。
②海藻糖
海藻糖是一种稳定的非还原性双糖，与膜蛋白有亲和性，增加细胞的水化功能，可用作皮肤渗透剂，增强皮肤对营养成分的吸收，对皮肤干燥引起的皮屑增多、燥热、角质硬化治疗有特效。海藻糖有较好的配伍性、相容性和稳定性，几乎可以添加到任何化妆品中，如膏霜、乳液、面膜、精华素、粉底霜、洗发水、护发素、摩丝、洗面奶等，还可作为唇膏、口腔清洁剂、口腔芳香剂等的甜味剂、呈味改良剂、品质改良剂。
③透明质酸
透明质酸又名玻尿酸，简称HA，是由乙酰氨基葡萄糖醛的双糖重复单元所组成的一种聚合物。它是人体真皮层中的重要黏液质，具有特殊的保水作用，是皮肤水嫩的重要基础物质，也是目前发现的自然界中保湿性最好的物质，被称为理想的天然保湿因子（见图4-3）。
图4-3 透明质酸的美容效果
早期透明质酸只能从鸡冠中提取，价格昂贵。20世纪70年代后期，人们开始利用微生物发酵的方法生产透明质酸，而多种文献资料证明，无论是从鸡冠中提取的、微生物发酵的，还是皮肤中固有的HA，其化学结构是完全一致的，无种属差异性。这些优势使HA得以在化妆品界广泛应用。
透明质酸作用于皮肤表面，大分子玻尿酸可在皮肤表面形成一层透气的薄膜，使皮肤光滑湿润，并可阻隔外来细菌、灰尘、紫外线的侵入，保护皮肤免受侵害；小分子玻尿酸能渗入真皮，具有轻微扩张毛细血管，增加血液循环、改善中间代谢、促进皮肤营养吸收的作用，具有较强的消皱功能，可增加皮肤弹性，延缓皮肤衰老。玻尿酸还能促进表皮细胞的增殖和分化，清除氧自由基，可预防和修复皮肤损伤。玻尿酸的水溶液具有很高的黏度，可使水相增稠；与油相乳化后的膏体均匀细腻，具有稳定乳化作用。玻尿酸是高档化妆品最好的天然保湿成分，它相容性好，几乎可以添加到任何美容化妆品中，广泛用于膏霜、乳液、化妆水、精华素、洗面奶、浴液、洗发护发剂、摩丝、唇膏等化妆品中，一般添加量为0.05%～0.5%。
现在原料界又开发了乙酰基化透明质酸（简称AcHA），乃是将原来透明质酸的结构以合成的方法接上乙酰基。乙酰基为亲油性的结构，可以再增强透明质酸的保水性能，使保湿效果更优异。
④葡萄糖酯（esters of glucose）
烷基糖苷（APG）是由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成的，是一种性能较全面的新型非离子表面活性剂。葡萄糖酯类保湿剂是温和性组分，基本无毒无刺激性。具有降低配方的刺激性，增加配方的保湿效果，提高功能性产品的效能等作用，广泛应用于各类化妆品中。
⑤甲壳素及其衍生物
甲壳素是一种聚氨基葡萄糖，广泛存在于菌藻类和低等动物中。其生物合成量大，是一种仅次于纤维素的最丰富的生物聚合物。甲壳素经化学改性后可得到各种性能不同的多糖衍生物，与皮肤有很好的亲和能力，不存在异源过敏，安全、无毒和无刺激，具有优良的生物相容性。同时，由于其结构与人体皮肤中存在的天然保湿成分透明质酸接近，因此对皮肤具有良好的保湿性与润湿性。用于香波和护发素中，可作为透明质酸代用品。
（6）其他类
①尿素
尿素是皮肤天然新陈代谢的产物，能软化皮肤，其保湿效果与甘油相当，安全无刺激，除了极佳的亲肤性保湿外，还有维持角质细胞正常运作的功能。
②硫酸软骨素
硫酸软骨素是从动物组织中提取制备的酸性黏多糖类物质，为白色或类白色粉末，具有强吸湿性和广泛配伍性，用作化妆品营养助剂和保湿剂。
③维生素原B5（D-Panthenol）
维生素原B5（泛酸醇）是泛醇的右旋体，为无色黏稠液体，稍有特异气味，溶于水和乙醇，不溶于油脂。因其是小分子，可以直接浸润角质层，较易渗透入头发、皮肤和指甲内，以达到保湿的效果。此外，维生素原B5可增进纤维芽细胞的增生，所以有协助皮肤组织修复的功能，具有明确的护肤功效。
2 油性保湿剂
（1）霍霍巴油
西蒙得木是一种生长在美国南部和墨西哥北部干燥地区的灌木，从它的果实中提取的液体蜡被称为霍霍巴油。霍霍巴油为透明液体，几乎无臭无味，主要成分是不饱和高级醇和脂肪酸，具有良好的稳定性，极易与皮肤融合。霍霍巴油可以在皮肤表面铺成一层膜，以达到锁住水分并保湿的功效，同时它富含维生素E和矿物质，可以为皮肤提供足够的营养，是适合于各类皮肤最好的护肤油，特别适合用于牛皮癣、湿疹等过敏性皮肤。霍霍巴油具有天然的保湿、修复作用，对头皮和头发出现的问题，有非常良好的治疗作用。
（2）角鲨烷
角鲨烷大量存在于深海产的鲨鱼肝脏中，经化学处理成为角鲨烷，又名深海鲨鱼肝油，现在可直接从橄榄油中得到。角鲨烷为透明清晰、没有异味的无毒液体，是少有的化学稳定性极高、使用感极佳的动物油脂，其加入化妆品中，能增加皮肤的呼吸作用和防止皮肤失去水分，还可抑制霉菌的生长。
（3）小麦胚芽油
小麦胚芽油是以小麦芽为原料制取的一种谷物胚芽油，它集中了小麦的营养精华，富含维生素E、亚油酸、亚麻仁油酸及多种生理活性成分。具有调节内分泌，防止色斑、黑斑及色素沉着，抗氧化，促进皮肤的保湿功能和新陈代谢，抗皱防皱，防皮肤老化的作用。但由于小麦胚芽油延展性不佳，会造成皮肤黏腻感，现已较少在高级护肤乳霜中使用。
（4）酪梨油
酪梨油是由酪梨核中萃取出来的，类似小麦胚芽油，含维生素A、维生素B、维生素D、维生素E，还有少量植物固醇，有良好护肤成分，可有效改善皮肤的干燥及老化现象，适合中性、干性皮肤及混合性偏干性皮肤。酪梨油在护肤上属于滋润度极佳的营养用油，含有大量维生素E、金缕梅及卵磷脂可以帮助皮肤增加抵抗力，滋润保湿、易渗透，具抗老化功效。但由于过于黏稠，需搭配其他油脂使用。
（5）夏威夷核果油
夏威夷核果油（Macadamianutoil）取自石栗核，其中所含有的脂肪酸，主要有60%左右的油酸及20%的棕榈烯酸（Palmitoleticacid），质地也非常清爽且几乎无色、无味。夏威夷核果油是渗透力很高的植物油，直接涂抹也非常容易被皮肤吸收，不会残留油腻感，可形成理想的保湿膜，当涂于皮肤表面时，有使皮肤软化、舒缓晒斑和减轻刺激的作用。它能很好地与一般化妆品用油脂匹配，很容易乳化。可用于护肤和护发制品中，如润肤乳液、防晒乳液和膏霜、调理香波以及沐浴露等。
（6）月见草油
月见草油含大量的亚麻仁油酸，含量高达80%。其中又以所含的少量γ-亚麻仁油酸最为珍贵。与亚麻仁油酸相比较，γ-亚麻仁油酸更有效于角质的修复。能够强化角质层的保水能力，且使表皮平滑有光泽。月见草富含钙、镁等人体不可缺少的矿质元素，除了 K、Na、Ca、Mg等大量生命元素以外，微量元素中 Fe、Zn和Se元素的含量较高。由于它们具有重要的生化活性和特殊的营养作用，以及在免疫、遗传、优生优育、延缓衰老及防治疾病等方面的作用，月见草油被视为最有价值的保养用油。
（7）杏核油
杏核油（apricotkerneloil）呈淡黄色，其中包含的脂肪酸主要为油酸60%、亚麻仁油酸30%，此外也含有丰富的维生素A、维生素E。使用价值与小麦胚芽油类似。杏核油是能够增加皮肤呵护的润肤扩张性油，它清爽的触摸感可以清洁皮肤、滋润皮肤，它有柔和的亲肤感，可以在皮肤表层形成平滑的薄膜，保护皮肤中水分的流失。同时，杏核油易于被皮肤吸收，使皮肤具有光泽和光彩感，起到滋润皮肤的作用。杏核油属天然的最佳润肤油脂，能够在弱酸或弱碱的体系下极其稳定地存在，并且能和任何类型的乳化剂相复配。
（8）琉璃苣油
琉璃苣油（borageoil）的营养价值可媲美于月见草油，同样含约80%的亚麻仁油酸。并有两倍于月见草油的γ-亚麻仁油酸，质地也清爽不黏腻。
（9）葵花油
葵花油（sunfloweroil） 是从葵花籽中提取出来的油，它呈现金黄色，质地清爽，有淡淡的坚果味；含有维生素A、维生素B、维生素D和维生素E，并富含不饱和脂肪酸。葵花油质地清淡细致，使用起来非常舒服，皮肤有如绸缎般光滑，没有油腻的感觉，适合所有的肤质。
（10）葡萄籽油
葡萄籽油含有丰富的不饱和脂肪酸，主要是油酸和亚油酸，其中亚油酸的含量高达72%～76%。亚油酸是人体必需脂肪酸，易于被人体吸收。亚麻油酸可以抵抗自由基，抗老化，帮助吸收维生素C和维生素E，强化循环系统的弹性，降低紫外线的伤害，保护皮肤中的胶原蛋白，改善静脉肿胀，预防黑色素沉淀。
此外，葡萄籽油富含维生素E和原花色素，维生素E具有较强的抗氧化性，原花色素具有保护血管弹性，保护皮肤抵御紫外线，预防胶原纤维和弹性纤维的破坏，使皮肤保持应有的弹性及张力，避免皮肤下垂及皱纹产生。葡萄籽油渗透力强，清爽不油腻，极易被皮肤吸收，任何肤质均适用。
（11）榛果油
榛果油来源于榛果仁，呈淡黄色，质地细致，具有较重的坚果味，含维生素、蛋白质、必需脂肪酸。榛果油是有些微收敛作用的基础油，适合各种肤质，可作油性皮肤、混合性皮肤及调理粉刺的基础油。能调和及绷紧皮肤，能帮助皮肤保持稳定和弹性，能够强化微血管，刺激细胞再生，刺激循环。
（12）开心果油
开心果油由开心果仁压榨取得，含有丰富养分，如脂肪、蛋白质、糖、磷、钾和钙，还含有维生素E，不但可抗老化，还具有防晒功用，属滋养油品。很适合用来制作洗发皂，可防晒、防老化，保护皮肤及发丝。
（13）蔷薇实油
又名蔷薇果精油，不饱和脂肪酸含量达80%，具有良好的皮肤保湿、淡化色素斑、防止皮肤老化和消除疤痕等作用，而且还能改善皮肤的色泽和弹性。