二羟丙酮

**二羥基丙酮**，丙醣的一種，為白色潮解結晶粉末，有涼的甜味和特徵性氣味。是最簡單的酮糖。無手性中心，故無光學活性。通常以二聚體存在，二聚體可緩慢溶於 1 份水與 15 份乙醇的混合液中。剛製備的二羥基丙酮可在溶液中迅速轉化為單體，單體易溶於水、乙醇、乙醚和丙酮。可從甜菜和甘蔗等植物中提取，也可由甘油的溫和氧化（如以過氧化氫為氧化劑，亞鐵鹽催化）得到，反應也會產生甘油醛。主要用作免曬助褐產品如防曬霜等的成分。

## 化學

二羥丙酮是一種吸濕性白色結晶性粉末。具有涼爽的甜味和獨特的氣味。它是所有酮糖中最簡單的，沒有手性中心或光學活性。正常形式是二聚體（2，5 - 雙（羥甲基）-1，4 - 二惡烷 - 2，5 - 二醇），其緩慢溶於一份水和 15 份乙醇中。 新鮮製備時，它會迅速還原為溶液中的單體。

該單體非常溶於水，乙醇，乙醚，丙酮和甲苯。

二羥丙酮可與甘油醛一起通過甘油的輕度氧化來製備，例如用過氧化氫和亞鐵鹽作為催化劑。它也可以使用氧，空氣或苯醌作為助氧化劑的陽離子鈀基催化劑在室溫下以甘油的高收率和選擇性製備。甘油醛是二羥基丙酮的結構異構體。

## 生物學

它的磷酸化形式為磷酸二羥基丙酮（DHAP），參與糖酵解，並且是果糖代謝的中間產物。

## 使用

二羥丙酮在 1920 年代首次被德國科學家確認為皮膚著色劑。通過在 X 射線過程中使用，它被認為引起皮膚表面溢出時變成褐色。

1950 年代，辛辛那提大學的伊娃・維根斯坦（Eva Wittgenstein）用二羥基丙酮進行了進一步的研究。 她的研究涉及使用二羥丙酮作為口服藥物來幫助患有糖原貯積病的兒童。當孩子們經口接受了大劑量的二羥丙酮，有時會吐出或濺到皮膚上。醫護人員注意到 DHA 暴露數小時後皮膚變成了褐色。

伊娃・維根斯坦（Eva Wittgenstein）繼續嘗試二羥丙酮，將其液體溶液塗在她自己的皮膚上。她能夠始終如一地再現色素沉著的效果，並指出二羥丙酮似乎沒有滲透到角質層或死皮表層之外（FDA 最終得出結論，這並不完全正確）。然後繼續進行二羥丙酮的皮膚著色作用與白癜風患者的治療有關的研究。

這種皮膚褐變作用是無毒的[ _需要引證_ ]，並且是美拉德反應的結果。DHA 與角蛋白蛋白質（皮膚表面的主要成分）中的胺基酸發生化學反應。不同的胺基酸以不同的方式與 DHA 反應，產生從黃色到棕色的不同色調。所得的顏料稱為黑色素。它們的顏色類似於黑色素，黑色素是深層皮膚中的天然物質，由於暴露於紫外線下而呈褐色或「棕褐色」 。

### 葡萄酒釀造

醋酸細菌_醋酸醋桿菌_和_氧化葡糖桿菌均_使用甘油作為碳源形成二羥基丙酮。DHA 是由甘油的生酮作用形成的。它會影響葡萄酒的感官品質，具有甜美 / 柔和的特性。DHA 還可以與脯氨酸反應，產生「硬皮狀」香氣。二羥基丙酮可影響葡萄酒中的抗微生物活性，因為它具有結合 SO 2 的能力。

### 日光浴

Coppertone 在 1960 年代向市場推出了第一批消費者免曬美黑乳液。該產品被稱為「 Quick Tan」或「 QT」。它以隔夜鞣劑的形式出售，其他公司也紛紛採用類似的產品。由於缺乏吸引力的結果，例如橙色手掌，條紋和差的著色，消費者很快就厭倦了該產品。由於有 QT 經驗，許多人仍然將日光浴曬黑與假冒的橙色曬黑聯繫起來。[ _需要引用_ ]

在 1970 年代，美國食品藥品監督管理局（FDA）將 DHA 永久添加到其批准的化妝品成分清單中。

到 1980 年代，市場上出現了新的免曬美黑配方，DHA 生產工藝的改進造就了產品，使產品看起來更自然，褪色更好。消費者對與 UV 曬黑選項相關的損壞的擔憂促使無日曬黑的曬黑產品進一步替代 UV 曬黑。數十種品牌以多種配方出現在藥店的貨架上。[ _需要引用_ ]

如今，DHA 已成為許多免曬美黑皮膚護理製劑中的主要活性成分。乳液製造商還生產各種免曬美黑製劑，用天然燙金劑（例如黑胡桃殼）代替 DHA。DHA 可以單獨使用，也可以與其他鞣製成分（如赤蘚糖）結合使用。DHA 被認為是最有效的免曬美黑添加劑。[ _需要引用_ ]

免曬美黑產品中 DHA 的濃度範圍為 1％至 20％。大多數藥店產品的範圍從 3％到 5％，專業產品的範圍從 5％到 20％。百分比對應於從淺到深的產品著色水平。較淺的產品對初學者更友好，但可能需要多次塗漆才能產生所需的色深。較深的產品會在一件塗層中產生深棕褐色，但也更容易出現條紋，不均勻或變色的色調。人造棕褐色需要 2 到 4 個小時才能開始出現在皮膚表面，並且會根據配方類型持續變暗 24 到 72 個小時。[ _需要引用_ ]

一旦發生變黑效果，棕褐色就不會出汗或用肥皂或水沖洗。它將在 3 到 10 天內逐漸消失。剝落，長時間的水浸或大量出汗可以減輕棕褐色，因為這些因素都會導致死皮細胞快速脫落（死皮細胞是日曬棕褐色的有色部分）。[ _需要引用_ ]

當前的無日曬曬黑鞣劑被製成噴霧劑，乳液，凝膠，摩絲和美容巾。專業應用的產品包括噴黑棚，噴槍棕和手工塗抹的乳液，凝膠，摩絲和抹布。[ _需要引用_ ]

### DHA 安全注意事項

根據柏林 Gematria 測試實驗室的 Katinka Jung 於 2007 年進行的一項研究，自曬黑後（含高 DHA 含量約 5％）在 24 小時內，皮膚特別容易受到陽光的自由基損害。 。研究人員用高水平的 DHA 處理皮膚樣品 40 分鐘後，他們發現與未經處理的皮膚相比，在陽光照射下會形成 180％的額外自由基。另一個自曬黑成分赤蘚糖，在高水平上產生了類似的響應。他們說，自曬黑後的第二天，應避免過多的陽光暴曬，並在戶外戴防曬霜。抗氧化劑面霜還可以最大程度地減少自由基的產生。儘管某些自曬黑劑含有防曬霜，但塗抹後其效果不會持續很長時間，而且假曬黑本身也不能保護皮膚免受紫外線照射。[ _需要引用_ ]

榮格等人的研究。進一步證實了較早的結果，表明二羥基丙酮與二甲基異山梨醇結合可增強（日光）鞣製過程。這項較早的研究還發現，二羥基丙酮對胺基酸和核酸也有影響，對皮膚有害。

自由基是部分歸因於 UV 光的 AGE 上的動作（高級糖基化終產物）[ _需要的引證_ ]如 Amadori 產物（一種 AGE）為 DHA 的與皮膚的反應的結果。在糖尿病患者中，高血糖會導致皮膚損傷，而糖基化也會發生類似的情況。AGE 造成的某些損害與紫外線無關。一項研究表明蛋白質的糖基化將其自由基產生速率提高了近 50 倍。

儘管某些自曬黑者含有防曬霜，但其效果不會像曬黑一樣長久。無日曬棕褐色的皮膚褐變可能提供一些紫外線防護（最高 SPF 3），但這種低級防護應補充額外的防護。規定的產品 SPF 僅在應用自曬黑後的幾個小時內適用。儘管皮膚變黑，但是個人同樣容易受到有害紫外線的傷害，因此仍然非常需要全面的防曬。在 DHA 處理過的皮膚中，維生素 D 的產生也可能受到某些抑制。

偶見接觸性皮炎，最近的一項研究表明，DHA 在墨西哥無毛犬中引起嚴重的接觸性皮炎。

皮膚癌基金會，美國皮膚病學會，加拿大皮膚病學會和美國醫學會已推薦使用基於 DHA 的日光浴曬黑，以作為日光浴的更安全選擇。[ _需要引用_ ]

FDA 尚未批准在「曬黑」攤位中將 DHA 用作全面噴霧劑，因為尚未將支持這種用途的安全數據提交給該機構進行審查和評估。 2012 年 6 月，美國食品及藥物管理局（FDA）的一份報告聲稱，該噴霧劑中發現的主要化學物質 - DHA - 吸入時有潛在危險。根據醫生的說法，一些 DHA 吸入會導致細胞損壞，並可能導致癌症。

歐盟執委會消費者安全科學委員會發表的意見認為用 DHA 進行鞣製不會構成風險，因此受到專家的嚴厲批評。這是因為歐洲化妝品行業根據委員會本身選擇了證據進行審查。因此，委員會最終引用的幾乎每份報告都來自從未發表過或未經同行評審的研究，並且在大多數情況下，是由與 DHA 生產相關的公司或行業團體進行的。業界幾乎沒有將公開發表的科學期刊上發表的所有同行評審研究都認為 DHA 是潛在的誘變劑。來自 Bispebjerg 醫院皮膚科的科學家發表於 Mutation Research 的一項研究得出的結論是，DHA「誘導培養細胞的 DNA 損傷，細胞周期阻滯和凋亡」。

在發布給 ABC 新聞的報告中，FDA 科學家得出結論，DHA 不會停留在皮膚的外死皮層。他們寫道：「由於發現了高 DHA 皮膚水平，皮膚中殘留的 DHA 的命運是一個重要問題。」 他們補充說，他們進行的測試表明，應用於皮膚的許多 DHA 實際上最終都存在於皮膚的活動層中。他們得出結論：「這將使大約 11％的 DHA 吸收的吸收殘留在 [活的] 表皮和真皮中。」 賓夕法尼亞大學佩雷​​爾曼醫學院的一名毒理學家和肺部專家（雷・潘內蒂耶里博士）評論說：「我擔心的原因是鞣劑沉積在肺中確實可以促進或幫助全身吸收。實際上，進入某些細胞的這些化合物實際上可以促進癌症或惡性腫瘤的發展，如果是這種情況，那麼我們就必須警惕。」

## 參考資料