你不知道的護膚與保養知識！

作者：sd_equation

來源：作者投稿

今天我們來討論一個女性讀者感興趣的話題——護膚與保養。

為什麼討論這個呢？因為小編上周在搜集星際爭霸相關視頻時，無意中發現了這張圖：

郭富城和黎姿，圖片源自網路

這可是小編小學時代的男女神啊！二十年過去了，這二位近況如何呢？小編找到了他們的近照：

圖為郭富城51歲（拍完《踏雪尋梅》後）和黎姿44歲照，圖片源自網路

可謂是娛樂圈的兩大傳奇。常有人說，歲月最無情，因為它會在不知不覺中偷走你的青春，無可倒帶，無處申訴，無法挽回。然而歲月在他們身上留下的，除了幾道朦朧得可以忽略不計的褶痕，更多的竟是男性的成熟自信，女性的天真賢淑；羨煞了旁人過客，逆轉了自然戒律。時光固然匆匆，總會有超俗脫世的智慧獨行於天地之間，凌駕於歲月之上。這種智慧便是——保養。

到這裡，或許有讀者會不屑一哂：保養不是很常見么，市場上護膚品保健品那麼多，怎麼說得那麼玄乎。誠然，但再大的蠻力也比不上四兩撥千斤的巧力，正確的保養方法才是關鍵。以下便是保養失敗的典型例子：

蕭薔前後對比照，圖片源自網路

簡直畫風全變！在林志玲之前，蕭薔也曾坐擁「台灣第一美女」的雅號，因為保養方法不當，歲月的印記暴露無遺。就算有著各種化妝品的裝裱，細心的讀者依然可以察覺到前後的差異。

圖片源自網路

青春永駐，是所有人的夢想。從古時秦始皇東瀛尋葯，到現今科學界對衰老機制如火如荼的研究，無一不印證著這一點。然而從生物學角度看來，衰老是一件極其複雜的事情，往往牽一髮而動全身，更何況不同的影響因子會相互作用，產生的累積更勝於蝴蝶效應。為了對衰老的機理有個大概的影響，我們可以先從護膚的角度來入手。那麼怎麼樣才是有效的護膚保養方法呢？這得從萬惡的自由基（Free Radical）說起。

第一部分 自由基

一、自由基是何方神聖

對於一些讀者而言，自由基的概念並不陌生。在購買護膚品時，熱情的售貨員小姑娘總會笑臉盈盈地向你解釋：「自由基是對皮膚有害的東西，我們要消滅它們。」隨後就向你推薦各種五顏六色五彩斑斕滿目琳琅的護膚品。

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對於不熟悉護膚的讀者而言，看到這些護膚品和看到以下公式時的心情時一樣的：

圖片源自網路

也許大概可能，有讀者會反對：「這不就是標準模型的拉格朗日量嘛，有什麼難的。」若真有如上高人，小編只好繞道而行，以免被高人的內功所傷。不過高人的話也有道理——至少它告訴我們，再複雜的東西也是有根可循的。護膚品雖然多樣，它們的其中一個「根」不外乎就是去除自由基。那麼自由基到底是啥？

事實上，化學和生物對自由基有不同的定義。在化學上，自由基是指具有未配對最外層電子（最高能級的電子）的原子、分子或離子基團[1]。中學化學告訴我們，最外層電子未配對時，很容易從其他地方奪取一個電子（也就是氧化目標物）以達到穩定，所以自由基可以通過奪取電子來破壞某種物質的結構。

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生物學只關心出現在生物體內的自由基，一般指活性氧簇(以下用ROS表示)，也就是含氧元素的活性分子或化學基團。除了氧化生物分子以外，有的ROS還起到促進細胞間溝通的作用，例如80年代發現的一氧化氮[2]，所以ROS並不都是壞傢伙，也有出淤泥而不染之輩。我們平常所談到的自由基其實主要是這幾種：

圖片源自網路

所以下文中談到的自由基都是、、和。是由其他幾種自由基產生的，不納入討論。

值得一提的是，由於分子和細胞生物學的迅速發展，自由基的研究在21世紀的今天變得非常熱門。不同領域的人通過不同的角度研究自由基：

二、自由基的產生

那麼自由基是如何產生的呢？機制很多，如下圖所示。

圖片源自網路

不過大體上可以分為體內因素（炎症、氧化磷酸化等）和體外因素（輻射、污染物等）[4]。三大營養物的代謝過程（呼吸作用）中都能產生自由基，下圖很好地解釋了這一點。

總之，氧氣因為沒有得到足夠的電子，食不飽力不足，沒法變成水，就只好化身為自由基報復社會了。這和燃料因不完全燃燒產生污染物頗為相似。

值得注意的是，以糖類為例，儘管糖的代謝有糖酵解(Glucose)、檸檬酸循環(Citric acid cycle)和電子轉移鏈(Electron transport chain)三條路徑，自由基和大部分ATP（生物體內的儲能、功能分子）的生成都發生在電子轉移鏈的過程中，糖酵解和檸檬酸循環只提供少量ATP[5]。

電子轉移鏈，圖片源自網路

所以歸根結底，自由基的形成其實是某些分子（或化學基團）最外層電子（分子外的電子軌道是由多個原子的電子軌道疊加而成，又名雜化軌道，其根本原因在於電子自旋的疊加[6]）被奪走的過程。要想消除自由基，就必須想辦法防止這些分子被氧化（最外層電子被奪走）。

三、自由基為什麼有害？

儘管少量自由基對人體是必須的[3]，多餘的自由基實在是「萬惡之源」——各種癌症、各種精神退化疾病（阿爾茨海默病、帕金森綜合症等）、心血管疾病、糖尿病、高血壓等等都有它的身影[4]。美國生物學兼醫學家Denham Harman甚至在1956年提出了「自由基學說」，認為器官的衰老（注意並不是細胞的衰老，因為直到1965年，細胞的衰老過程才得到科學界的重視）是由於自由基的長期累積而形成的[7]。儘管這個理論存在漏洞，但足以說明自由基的普遍性和危害性。

Denham Harman (1916-2014)，圖片源於網路

自由基的危害主要體現在以下幾點：

圖片部分來源於https://www.youtube.com/watch?v=IhvyFBecgAY&t=595s

讀者能想到的不良生理反應，它全都要分一杯羹。這也難怪科學界一直對它頗有興趣。

四、消滅自由基

老鼠過街，人人喊打。更何況自由基的影響力遠勝老鼠，不僅人人喊打，人體內的每個細胞都會參與戰爭。若非如此，小編怕是早就一命嗚呼了，哪裡還能安如泰山地在這裡編排文字。

事實上人體自身產生的很多物質就可以中和掉自由基。例如超氧化物歧化酶（又名SOD，大寶SOD蜜的主要成分)、谷胱甘肽（美白針的主要成分）、過氧化氫酶(Catalase)和褪黑色素(Melatonin)等[8][9]。正常情況下，這些物質能夠正常地清除人體內多餘的自由基。但細胞產生這些物質的機能被抑制後（紫外線輻射、尼古丁、大氣污染物等的干擾），自由基就在這場戰役中佔據了上風。這便是紫外線、尼古丁、大氣污染物的毒理性來源之一（當然這些污染物也能直接產生自由基，例如紫外線可以直接激發水分子中的最外層電子，生成羥基自由基）。

當然我們也可以從食物和各種保健品中尋找同盟，共同對抗自由基。這些盟友通常都是抗氧化物，包括維生素A、維生素C、維生素E等（這些物質必須從外界獲取）。很多養生保健品的主要成分就在於此。

第二部分 護膚的基礎

一、護膚的本質

到此為止，小編還並沒有說明護膚和自由基的關係。其實在之前，小編只是聽說護膚和自由基「密切相關」，但並不十分清楚兩者間到底關係如何。是形同陌路，是曖昧不清，是相敬如賓，還是已經海枯石爛？畢竟護膚和衰老的宗旨還是有些不同的！護膚除了抗衰老以外，還有保濕、去油、光滑、祛痘、和防晒等諸多大事要辦。

於是小編上網搜索答案。也許因為牽扯範圍太多太廣，對於護膚的看法眾說紛紜。國內比較流行的步驟大概是這樣的：

圖片源自網路

小編花了不少時間，調動了全身上下能聽從指揮的器官，結合了二十多年來的豐富閱歷，才模模糊糊恍恍惚惚地領悟到了以下哲理：1.「潔面」是一個動詞，是指用清水洗臉，不要像上圖那樣用護膚品洗臉；2.「霜、液、水」之間是有微妙差異的，就像賈島寫詩喜歡推敲一樣，不同的詞不能亂用；3.「精華」是名詞不是形容詞，要在貼了面膜用了爽膚水以後方可使用，不得有誤；4.爽膚水不是普通的水，它也是一種價格不菲的護膚品，要像親人一樣好好善待它；5.精華和眼霜都不能稱作乳液，面霜才是乳液。

「或許大俠郭靖領悟降龍十八掌時感覺也不過如此吧」？小編哈哈大笑，又回頭看了看「標準模型的拉格朗日量」

似乎也沒那麼難了！正當暗自為自己的機智沾沾自喜時，小編在WebMD（美國月瀏覽量最大的健康資訊網站）上看到了這樣的流程[10]：

真是簡單粗暴！因為我們知道，皮膚類型分為油型、混合型、乾燥型和敏感型,每種類型的皮膚都有不同的針對方法：

油型：油（就是脂肪）會堵塞毛孔，所以最好先用爽膚水(toner)擴張皮膚毛孔，然後使用不含油的潔面產品；

混合型：隨意，只要清洗地太誇張；

乾燥型：要避免去油，所以不要用脂溶性潔面產品（含非極性分子，如酒精）和熱水清洗；

敏感型：在乾燥型的基礎上，使用含蘆薈、綠茶的潔面產品。臉上有粉刺者應該屬於這一類型。

而且潔面過後我們需要做的只有潔面（清除角質）、保濕和防晒[10]。這個簡單步驟不像國內的護膚步驟一樣讓你領悟那麼多「人生哲理」，但是直指本質。就算讀者不幸忘記了本文的所有內容，也不要忘記這三個基本點。

二、本質的本質

那麼護膚為什麼只需要潔面、保濕和防晒呢？其實關於防晒的重要性，本文第一部分已經做出了主要的解釋——就是防止紫外線產生自由基。當然除此之外，過量的紫外線輻射也會累積黑色素(Melanin)產生黑斑，還會誘發基因突變，所以在陽光強烈的室外，防晒才是最重要的護膚步驟，畢竟預防始終大於補救。我們一般用SPF（防晒指數）衡量防晒霜效率，下面是spf詳細定義。

圖片來自網路

防晒又分為化學防晒和物理防晒，前者靠化學成分吸收分解紫外線，後者則在皮膚表面形成保護膜，反射紫外線。總體說來，化學防晒霜SPF指數更高，價格較低，但可能會對皮膚產生刺激，能吸收的紫外線光譜也沒有物理防晒廣。

潔面其實是去除皮膚最外層角質的過程。角質(stratum corneum)由多層死亡的細胞組成，在一定程度上阻礙了皮膚的滲透性，影響皮膚對營養物的吸收[11]。但是，角質同時也構成了皮膚的天然屏障，能防止污染物和紫外線對皮膚的傷害。所以去角質不能過度，否則會損害皮膚。這也是為什麼猛葯類護膚品不受專家待見的原因。

至於保濕，其實也可以用自由基來解釋。因為皮膚衰老的過程也是皮膚失水的過程，而失水的根本原因在於膠原蛋白(Collagen)和彈性蛋白(Elastin)的缺失，以及真皮下表皮中血管的收縮（導致運輸到皮膚的水分減少）[12]。下面是角質層往下，也就是真皮層的概況。

所以市場上的保濕產品一般有以下作用：1.修復或補充膠原蛋白；2.修復或補充彈性蛋白；3.補充透明質酸。血管的收縮舒張一般靠人體內分泌（血管收縮素、腎上腺素、去腎上腺素等）和自動神經系統（交感神經）來控制，護膚品不容易達到這一效果。

三、護膚品的選購

這個題主主要站在化學的角度來考慮護膚，而小編則同時站在生物和化學的角度，更偏向於生物。生物遠比化學複雜，化學上成立的事情，還需要在生物體內（或培養基內）進行大量實驗後，方可得出結論。

例如一方面，這位題主忽略了對皮膚種類的劃分，這在潔面的環節中是至關重要的；另一方面，這位題主說「各種酸類、高濃度VC（維生素C，小編注）、高濃度煙醯胺（具有生物活性的維生素B3，小編注）、A醇（維生素A等轉換產物，小編注）等等都算是猛葯」。誠然，有一些研究表明這些物質在口服的情況下確實對身體有害（人體有很強的酸鹼平衡能力，普通的酸鹼並無害處），但護膚和口服並非一回事——皮膚的吸收和人體內的吸收具有很大不同。或許這些物質加大劑量後對皮膚確實有害，但可以確定的是，這些物質就算有害於皮膚，其害處也遠小於紫外線、大氣污染物、尼古丁等。至於這些護膚品該用多少，可以根據讀者的自身習慣和情況來確定，沒有統一標準。

不過小編非常贊同這位題主的一個理念——精簡護膚，也就是潔面、保濕和防晒三部曲，不需要考慮各種霜、液、精華、乳、水等等。大道至簡，再複雜的事物都可以通過非常簡單的道理來描述。這也是小編推崇的代數思想的一大體現（參考小編的另一篇文章《從範疇論到面向對象編程》[13]）。

四、案例分析——SK-II 神仙水

脫離了實際的理論總讓人感到抽象。這一節我們以神仙水為例，來一點實戰

SK-II 神仙水（面部護理精華）在護膚化妝界的地位堪比普拉達古奇香奈兒在挎包界的地位。一些女性讀者在看到這幾個字時，兩眼不知不覺透射出斑斕的光芒。接下來讀者可以看到，這和酒鬼看到茅台時的反應是一樣的。

圖片源自網路

根據維基百科，SK-II是在上世紀七十年代創立於日本的。當時一群科學家（不知道是生物學還是化學家，也有可能是一群數學家）在參觀某個酒廠時，發現酒廠工人的雙手細膩白嫩。經過研究發現，這是一種酵母菌提取液（又名Pitera）的神奇功效，SK-II公司也因此而成立。

神仙水的主要成分如下（來自SK-II官網）：

可見神仙水主要「神」在酵母菌（根據讀者的英文經驗，這種酵母菌可以翻譯為「半乳糖酵母菌」），因為其他幾種成分都隨處可見。這和茅台的釀造過程有相似之處，或許酵母菌等獨特性決定了它的價格。然而——

圖片源自亞馬遜官網

可見這種提取液成本並不高。或許SK-II的價值更多地體現在它的品牌效應上。

若想了解更多護膚品的成分情況，可以查詢：http://www.cosdna.com/cht/product.php。這個網站是成分控的最愛，不過從生物實驗的複雜性看來，這個網站上的分析未必靠得住，只起到參考作用。

第三部分 總結及其他

我們可以看到，就算是保養與護膚這個老生常談的話題，背後牽連著的科學知識實在不少。而且就如何選用護膚品而言，依然存在非常普遍的爭議，其很大一部分原因在於不同人的習慣、知識背景和生理狀況都存在差異。要正確地認識這個問題，就必須全局性地考慮問題，儘管要做到這一點實屬不易。

護膚品行業雖然和化學關係更為密切，但始終還是要用在皮膚上的，我們一定不能忽視生物學，尤其是細胞分子生物學(Molecular and cell biology)層面的效應。儘管細胞和分子生物學有著古老的歷史，然而大部分人沒有意識到的是，因為各種技術的進步，這個學科在近三十年來發展極為迅速，遠勝其他任何學科。由於相關研究數不勝數，每天都會湧現大量新成果，人們似乎已經對這個學科的發展習以為常了。事實上根據SJR（最權威的期刊排名機構）的排名，排名前五的期刊全部和細胞分子生物相關，排名前十的有八種期刊和它相關[14]。

和傳統學科不同，由於細胞分子生物學日新月異，這個學科並不存在標杆式的「經典教材」，因為任何相關教材上的內容有很大的時限性，甚至可能被新發現所顛覆！例如關於生物的分類，我們中學教材把生物分為六界（動物、植物、病毒、真菌、原生生物、原核生物）。事實上在1990年，就有人在「界(Kingdom，回憶一下界門綱目科屬種的概念)」之上加了一個「域(Domain)」的概念，這一分類方法也逐漸被科學界所接受[15]。只不過國內的教材尚未作出修正。

再比如說文獻[15]是美國最流行的細胞生物學研究生教材（2012年最新版）。這本書厚達700頁，但是彩圖眾多，結構層次分明，課後問題角度多變發人深思，是一本不可多得的精彩教材。

細胞內運輸物資的方式

但就算是這麼一本神書也是有疏漏之處的，因為細胞生物學方面很多最新的進展都未來得及囊括其中。例如2013年（注意這本書最新版是2012年）開始對基因工程界產生顛覆性影響的CRISPR（讀作——克瑞斯爬二）-cas9技術（儘管這項技術之前就有，但13年得到了突破性進展，小編以後會詳細介紹），在本書中隻字未提。

所以，二十一世紀不僅是大數據的時代，也是細胞和分子生物學的時代，兩個學科間會像二十世紀的數學和物理的一樣，相互影響，相輔相成。但由於門檻較高，涉及面太廣，相關科普工作困難重重，生物學的最新進展尚不為大眾所知。這也是小編未來要做的事情之一。

最後，引用文獻[15]中的一句話。

參考文獻：

[1] IUPAC Gold Book,Radical (free radical).

[2] V.I. Lushchak,Free radicals, reactive oxygen species, oxidative stress and its classification.

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Radical_(chemistry)#Reactive_oxygen_species

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Reactive_oxygen_species#Exogenous_ROS.

[5] P.N. Campbell et. al,Biochemistry Illustrated. 5th edition.

[6] D. GriffithsIntroduction to quantum mechanics.

[7] https://en.wikipedia.org/wiki/Free-radical_theory_of_aging#cite_note-1

[8]Julio F. Turrens.Mitochondrial formation of reactive oxygen species.

[9]Tan DX, et. al,Functional roles of melatonin in plants, and perspectives in nutritional and agricultural science.

[10] http://www.webmd.com/beauty/ss/slideshow-skincare-routine

[11] S. Andrews et. al,Recovery of Skin Barrier After Stratum Corneum Removal by Microdermabrasion.

[12] https://dermalstore.com/stem-cell-anti-aging-science/

[13] http://dy.163.com/v2/article/detail/CCPPKUML05118CTM.html

[15] B. Alberts et. al,Essential Cell Biology. 4th edition.

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