Lilleekstraktid kui multifunktsionaalsed värvained kosmeetikatööstuses

Palun võtke ühendustoscar.xiao@wecistanche.comrohkem informatsiooni

Abstraktne:Lilled on bioaktiivsete ühendite looduslik allikas, millel pole mitte ainult antioksüdantseid, põletikuvastaseid ja vananemisvastaseid omadusi, vaid neid saab kasutada ka looduslike värvainetena. Sel põhjusel kasutatakse taimi tänapäeval laialdaselt loodusliku kosmeetika ja toiduainete tootmiseks. Nendes uuringutes uuriti Papaver rhoeas L., Punica granatum L., Clitoria ternatea L., Carthamus tinctorius L. ja Gomphrena globosa L. veeekstraktide omadusi bioaktiivsete looduslike värvainetena. Taimede lilleekstrakte testiti nende antioksüdantide (ABTS ja DPPH radikaalide meetodid) ja põletikuvastase toime suhtes, määrates kindlaks võime inhibeerida lipoksügenaasi ja proteinaasi aktiivsust. Ekstrakte testiti nende tsütotoksilise toime suhtes naharakkudele, kasutades Alamar Blue ja Neutral Red teste. Uuriti ka elastiini ja kollageeni hävitamise eest vastutavate ensüümide aktiivsuse pärssimise võimet. Uuringud on näidanud, et ekstraktidel puudub toksiline toime naharakkudele, need on rikkalikult antioksüdantide allikad ning neil on võime pärssida elastaasi ja kollagenaasi ensüümide aktiivsust. P. rhoeas ekstrakt näitas ABTS ja DPPH testides tugevaimaid antioksüdantseid omadusi IC50 väärtustega vastavalt 24,8±0,42 ug/mL ja 47,5±1,01 ug/mL. Testitud taimi iseloomustab ka põletikuvastane omadus, mille puhul täheldati võimet inhibeerida lipoksügenaasi üle 80 protsendi ja proteinaasi ligikaudu 55 protsendi tasemel. P. Thomase, C. ternatea ja C. tinctoriuse ekstraktid näitavad kõige tugevamat värvimisvõimet ja võivad kosmeetikatooteid püsivalt värvida, ilma et toote säilitamise ajal muutuks oluliselt värvus.

Lisateabe saamiseks klõpsake siin

Märksõnad:taimeekstraktid; looduslikud värvained; kosmeetika; bioloogiliselt aktiivsed värvained; põletikuvastased omadused; antioksüdandid

1. Sissejuhatus

Viimastel aastatel on kasvanud huvi looduslike ja ökoloogiliste toodete vastu. See on eriti märgatav kosmeetika-, toidu- ja muudes kiiresti liikuvate tarbekaupade (FMCG) tööstuses. Praeguste turutrendide jälgimise põhjal otsib tarbijaid üha enam looduslikke tooteid, mis on nende hinnangul ohutumad ja tõhusamad. Seetõttu on tootjad sunnitud otsima sünteetiliselt saadud ainetele looduslikke asendusi, et valmistada tarbijate nõudmistele vastavaid tooteid 1].cistanche UKPaljud ained, nagu emulgaatorid, reoloogilised modifikaatorid või pindaktiivsed ained, asendati nende looduslike ekvivalentidega, kuid paljud toorained on tootjatele endiselt suureks probleemiks [1]. Üheks probleemsemaks koostisaineks on värvained, mille jaoks pole looduses kuigi palju tõhusaid lahendusi. Enamik toiduaine- või kosmeetikatööstuses kasutatavaid värvaineid toodetakse pidevalt keemilise sünteesi teel, kuna nende maksumus on madalam ja suurem stabiilsus võrreldes looduslike värvainetega.

Cistanche on vananemisvastane toime

Kahjuks on sünteetilistel värvainetel mitmeid puudusi, millest olulisim on nende ärritav ja sensibiliseeriv potentsiaal ning negatiivne mõju keskkonnale [2-5]. Loomulikult on hangitud tooted inimeste tervisele ja keskkonnale ohutumad, kuid need ei ole stabiilsed ja võivad toote ladustamisel muuta värvi. Nad on tundlikud ka pH muutuste, UV-kiirguse ja temperatuurimuutuste suhtes [6-8]. Otsides uusi looduslikku päritolu värvaineid, pöörati tähelepanu tugeva värvusega taimeõitest saadud ekstraktidele. Ekstraktide kujul olev taim võib olla stabiilsem ja vastupidavam värvimuutustele, kuna nende koostises on lisaks värvainetele ka koostisaineid, mis on võimelised välistegurite mõjul takistama nende oksüdeerumist, näiteks UV-kiirgus või vabade radikaalide toime. Need on looduslikult esinevad, peamiselt antioksüdantide rühma kuuluvad ained, mis suudavad ära hoida taimede värvimuutusi ja säilitada intensiivset värvi ka tugeva UV-kiirgusega kokku puutudes |5,7,9,10]. Üksikute värvainete eraldamisel taimedest (nagu näiteks peedist ekstraheeritud beetalainide puhul) on tekkivas värvaines need komponendid puuduvad ning paljudel juhtudel on vaja lisada sünteetilisi antioksüdante. lõpptoode, et vältida värvimuutusi [11].

Antioksüdandid on rühm keemilisi ühendeid, mis mängivad olulist rolli oksüdatiivse stressi eest kaitsmisel. Nende põhiülesanne on hapniku vabade radikaalide, mida nimetatakse reaktiivseteks hapnikuliikideks (ROS), neutraliseerimine, mis on väga reaktiivsed ainevahetuse kõrvalproduktid.

Suure osa antioksüdantidest moodustavad taimsed ained, mille hulka kuuluvad näiteks fenoolhapped või flavonoidid. Antioksüdantset toimet näitavad ka mõned taimsed värvained, mis oma omaduste tõttu võiksid asendada praegu kosmeetikas kasutatavaid sünteetilisi pigmente. Selliste ühendite näideteks võivad olla antotsüaniinid, mis kuuluvad flavonoidide hulka. Neid leidub paljude taimede, näiteks marjades (arooniamarjad, mustsõstrad, mustikad jt), viinamarjades, punases siguris jne, lehtedes, viljades ja õites ning annavad neile sinise, punase ja lilla värvuse. [12-14]. Lisaks on antotsüaniinidel põletikuvastased, antioksüdandid ja hepatoprotektiivsed omadused ning need toetavad südame-veresoonkonna süsteemi nõuetekohast toimimist [12-14]. Antotsüaniinide olemasolu on demonstreeritud ka Punica granatum L., Clitoria ternatea L. ja Papaver rhoeas L. [15-17] puhul. Beetatsüaniine, mis vastutavad punakasvioletse värvuse eest, leidub lehtedes, õites, juurtes, taimede viljades ja seenekübarates. Nendel värvainetel on vähivastased, antioksüdantsed ja põletikuvastased omadused. Beetatsüaniinide hulka kuuluvad gomphrena I, gomphrena II ja gomphrena III, mida leidub Gomphrena globosa L. [18,19]. Teine värvaine, millel on antioksüdantne toime, on kartamiin.cistanche wirkungTa annab taimeorganitele punase värvuse ja esineb muuhulgas Carthamus tinctorius L. [20,21].

Nende uuringute eesmärk oli uurida taimsete pigmentide allikaks olevate taimede veeekstraktide omadusi. Eeluuringutes saadi 20 erineva taime värvilistest õitest ekstraktid, mille kasutamine kosmeetikatoodetes ei ole keelatud. Nende hulgast valiti välja viis ekstrakti, mida iseloomustavad tugevaim värvus ja stabiilsus UV-kiirgusega kokkupuutel, vesilahuse pH muutused ja oksüdeerivate ainete (vesinikperoksiid) toime. Edasiseks uurimiseks valiti kõige eelistatumate omadustega ekstraktid Papaver rhoeas L.(PRE), Punica granatum L.(PGE) ja Clitoria ternatea L.(KTE), Carthamus tinctorius L.(CTE) ja Gomphrena globosa ekstraktid. L.(GGE). Loetletud taimeekstraktidele määrati bioaktiivsed ühendid, samuti nende antioksüdantsed ja põletikuvastased omadused. Ekstrakte testiti tsütotoksilise aktiivsuse suhtes fibroblastide ja keratinotsüütide suhtes. Samuti uuriti võimet vähendada transepidermaalset veekadu (TEWL) ja võimet pärssida elastiini ja kollageeni hävitamise eest vastutavate ensüümide aktiivsust. Saadud ekstrakte kanti meigieemaldusse mitsellaarses vormis bioaktiivsete ja multifunktsionaalsete värvainetena.

2. Tulemused ja arutelu

2.1. Bioaktiivsete ühendite määramine HPLC-ESI-MS/MS abil

Toimeainete keemiliste struktuuride süvendamiseks töötati välja kromatograafiline meetod. Peamised fenoolsed ühendid määrati negatiivsete ioonide režiimis tuvastatud prekursorioonide massi ja laengu suhte (m/z) alusel ja kinnitati MS2 fragmenteerimisel saadud produktiioonidega, kasutades HPLC-ESI-MS/ PRL. Ühendid tuvastati saadud produktiioonide põhjal. MS andmeid, MS/MS fragmentatsiooniprofiile ja molekulaarset valemit võrreldi autentsete standardite või kirjanduse andmetega [22,23.tsitrusviljade bioflavonoididTabelis 1 on loetletud aktiivsed ühendid, mis tuvastati HPLC-ESI-MS/MS abil vesiekstraktides.

Ekstraheeritud ioonkromatogrammid, mis on saadud vees uuritud ekstraktide jaoks negatiivse iooni režiimis, on esitatud täiendavas failis. Saadud HPLC-ESI MS/MS tulemused näitasid polüfenoolide olemasolu, millest fenoolhapped ja flavonoidid olid hästi esindatud rühmaks. Iseloomulikud flavonoidid olid kvertsetiini ja kaempferooli derivaadid, fenoolhapeteks aga kohv-, kiniin-, gallus- ja kofeoüülkiinhape (CQA) kahe isomeeriga: 3-ja 5-CQA. Prooviekstraktides tuvastati ka mitmeid teisi flavonoidglükosiide, sealhulgas kaempferool-3-O-rutinoid ja kaempferool-3-O-glükosiid.

Kiniinhape, gallushape, kofeiinhape, 3-CQA,5-CQA ja kvertsetiin kvantifitseeriti kalibreerimiskõvera põhjal, mis genereeriti analüütiliste standardite piikide pindalade abil mitme reaktsiooni jälgimise (MRM) režiimides. Saadud tulemused on toodud tabelis 2. Määratud ühendite summa põhjal (tabel 2) selgus, et PGE vesiekstraktis oli määratud bioaktiivsetes ühendites kõige rohkem. Kiniinhapet määrati kõige rohkem CTE vesiekstraktis, PGE vesiekstrakti aga kõrgeim gallushappe sisaldus. KTE ekstraktis oli kõige rohkem leitud ühend kofeiinhapet.

2.2. Antioksüdantsete omaduste määramine

Ekstraktide koostise analüüs näitas flavonoidide ja fenoolsete ühendite, nagu kiinhape, gallushape, kvertsetiin, rutiin, kofeiinhape jt, olemasolu. Need ained on tuntud oma antioksüdantsete omaduste poolest, mida on tõestatud paljudes uuringutes. Ekstraktide antioksüdantset aktiivsust uuriti selle uurimistöö järgmises osas.

Esimene uuring viidi läbi, kasutades radikaali ABTSe ​​plus.künomooriumi eelisedSaadud tulemuste põhjal määrati iga taimeekstrakti jaoks IC50 punkt, nagu on näidatud tabelis 3. Madalaim IC50 väärtus on näidatud PGE ekstrakti puhul (24,8 ug/mL) ja see oli ligikaudu 5,4 korda aeglasem kui saadud väärtus. GGE jaoks, mis oli kõrgeim. Seetõttu näitas PGE parimat antioksüdantset võimet. Lisaks saavutasid PRE ja KTE madalad IC50 väärtused (vastavalt 65, 5 ja 63, 3 ug / ml), mis aitab kaasa nende heale antioksüdantsele toimele.

Uurimistöö järgmises osas uuriti ekstraktide võimet vähendada reaktiivsete hapnikuliikide teket rakkudes. Kui reaktiivsete hapnikuliikide tase rakkudes ületab antioksüdantide arvu, põhjustab see oksüdatiivset stressi. ROS võib kahjustada DNA-d, valke ja lipiide, mis võib soodustada haiguste teket ja kiirendada vananemisprotsessi. Nendes uuringutes uuriti mõju intratsellulaarsele ROS-i tootmisele fibroblastidele ja keratinotsüütidele, kasutades fluorogeenset H2DCFDA värvi. Graafikutel näidatud tulemusi (joonis 1A, B) analüüsides võib järeldada, et kõik testitud ekstraktid vähendavad ROSin-rakkude hulka. Kõik ekstraktid näitasid suurimat potentsiaali minimeerida oksüdatiivset stressi kontsentratsioonil 500 ug/ml. BJ-rakkudes näidati PGE- ja PRE-ekstraktide puhul tugevaimat võimet ROS-i vähendada. Nende taimeekstraktide fluorestsentsi väärtused kontsentratsiooniga 500 ug/ml olid ligikaudu 60 protsenti madalamad kui rakkudel, mida ekstraktidega ei töödeldud (kontroll). HaCaT rakkudes ilmnes tugevaim võime vähendada ROS-i ka PGE ja PRE puhul ning fluorestsents oli 25-30 protsenti madalam võrreldes kontrollrühmaga (kontsentratsioon 500 ug/mL). Võime vähendada intratsellulaarset oksüdatiivset stressi HaCaT rakkudes KTE, CTE ja GGE abil kontsentratsioonil 100 ug/ml oli sarnane kontrolliga.

Kirjeldatud tulemuste põhjal saab kinnitada, et testitud taimeekstraktidel on antioksüdantne võime. See on tingitud mitmesuguste ainete olemasolust, mis on võimelised vabu radikaale neutraliseerima. Parimat antioksüdatiivset toimet näitasid PGE ja PRE ekstraktid. P. rhoeas veeekstrakt sisaldas kofeiinhapet, kiinhapet, gallushapet, rutiini ja kvertsetiini, mis on tuntud oma antioksüdantsete omaduste poolest [24-29]. Lisaks on näidatud, et selle taime kroonlehtedes leidub C-vitamiini [30]. C-vitamiin on elektronide doonor ja seetõttu takistab see teiste ühendite oksüdeerumist. Selle tulemusena oksüdeerub see ise, moodustades suhteliselt stabiilse vaba radikaali. Tänu nendele toimetele vähendab see oksüdatiivseid kahjustusi [31,32]PRE sisaldab ka pigmente antotsüaniinide rühmast [33], millel on võime vabu radikaale eemaldada[34]. Ülalmainitud ühendite esinemine PRE-s annab sellele taimele head antioksüdantsed omadused, mida näitasid need uuringud ja teised teadlased [35,36]. HPLC-ESI-MS analüüs näitas, et PGE veeekstrakt sisaldas kofeiinhapet, kiinhapet, kvertsetiini ja kaempferool-O-glükosiidi. Lisaks on nende taimede lilled rikkad ellagiinhappe, ursoolhappe, masliinhappe ja aasiahappe poolest. Need ained on tuntud oma antioksüdantsete ja põletikuvastaste omaduste poolest [24-2937,38]. Just nende olemasolu näitab selle taime ekstrakti positiivset mõju oksüdatiivse stressi vähendamisel. 39,40 , ka antotsüaniine, mis vastutavad selle antioksüdantsete omaduste eest. Kamkaen ja Wilkinson tõestasid ka CTE antioksüdantset aktiivsust DPPH meetodil, saades tulemuseks veeekstrakti IC50=1 mg/mL[41]. GGE sisaldab lisaks HPLC-ESI-MS meetodil määratud fenoolühenditele ja flavonoididele ka beetatsüaniine, mis on antioksüdantsete omadustega pigmendid [18,42. Susilaningrum ja Wijayanti on näidanud, et GGE etanooliekstraktil on väga tugev antioksüdantne toime (IC50=49.9ug/mL)[43]. CTE sisaldab kofeiinhapet, kiinhapet, gallushapet, kofeoüülkiinhappeid, isokvertsetiini, kvertsetiini ja kaempferool-O-glükosiidi, mis muudavad selle taime antioksüdantseks võimeks.

2.3.Maatriksi metallopeptidaasi inhibeerimise hindamine

Selleks, et hinnata taimeekstraktide kasutamise võimalust naha vananemisilmingute vastu võitlemiseks mõeldud preparaatides, on oluline hinnata nende võimet pärssida naha vananemisprotsessidega tihedalt seotud ensüümide aktiivsust. Peamised ensüümid, mille suurenenud aktiivsus viib kollageeni- ja elastiinikiudude lagunemiseni, mis kiirendab naha vananemist, on kollagenaas ja elastaas [44]. Selle töö raames uuriti viie uuritud taime analüüsitud ekstraktide mõju nende metalloproteinaaside aktiivsuse statistiliselt olulise inhibeerimise võimalusele. Läbiviidud katsete osana tehti mõõtmised mõlema ekstrakti kahe kontsentratsiooni jaoks ∶100 ja 250 ug/mL ning tulemused on esitatud joonistel 2 ja 3. Täheldati, et kõik analüüsitud ekstraktid suudavad saavutada suuremat kontsentratsiooni. või vähemal määral mõjutavad nende ensüümide aktiivsust in vitro tingimustes. Märgiti, et suurema testitud kontsentratsiooni korral oli vananemisvastane toime suurem. Elastaasi aktiivsuse mõõtmise ajal täheldati suurimat inhibeerimist PGE ekstraktil (44,97 protsenti), millele järgnesid vastavalt GGE (39,11 protsenti), PRE (30,99 protsenti), CTE (30,33 protsenti) ja KTE (27,7 protsenti). Teise ensüümi, kollagenaasi puhul näitas PGE ekstrakt (41,30 protsenti) samuti suurimat inhibeerimist, millele järgnesid GGE (40,61 protsenti), CTE (39,09 protsenti), KTE (26,68 protsenti) ja PRE (21,83 protsenti). Analüüsi osana mõõdeti ka nende ensüümide üldtuntud inhibiitoreid, SPCK elastaasi ja 1,10-fenantroliini kollagenaasi jaoks, mille puhul täheldati vastavalt 57,88% ja 51,84% inhibeerimist. Seega näitab analüüsitud ekstraktide, eriti PGE ja GGE inhibeerimine, et nende aktiivsus on vaid veidi madalam kui nende metalloproteinaaside üldtuntud inhibiitoritel, mis võib viidata nende kasutamisele naha vananemise vastu kasutatavates kosmeetika- ja farmaatsiapreparaatides.

Uuritud taimede kollagenaasi- ja elastaasivastast toimet oleme juba varasemates uuringutes demonstreerinud erinevat tüüpi ekstrakti (vesi-etanool) puhul[45]. Selles uuringus kinnitatud aktiivsus ka vesiekstraktide puhul näitab, et nendest taimedest saadud erinevat tüüpi ekstraktid võivad olla vananemisvastase toimega bioloogiliselt aktiivsete ühendite allikaks. Testitud ekstraktide kromatograafilised analüüsid näitasid paljude tõestatud vananemisvastaste omadustega ühendite, nagu kohvhape, kiinhape, gallushape, kvertsetiin või rutiin, olemasolu. Võime pidurdada naha vananemist on seotud nende ühendite laia toimespektriga, mida on tõestatud paljudes teaduslikes paberites. Chiang et al. oma uuringus näitasid, et kofeiinhape võib pärssida UVB-kiirguse tagajärjel naha fotovananemist, inhibeerides metalloproteinaase ja suurendades I-tüüpi prokollageeni tootmist [46]. Lisaks näitasid Staniforth et al., et see fenoolhape võib inhibeerida UVB-indutseeritud IL-10 mRNA ekspressiooni ja vähendada mitogeen-aktiveeritud proteiinkinaaside aktivatsiooni [47].kõrbehüatsintShoko jt uuringud näitasid võimalust, et kiniinhape võib elastaasi aktiivsust kergelt inhibeerida. [48]. Tšaika jt. oma töös demonstreerisid gallushappe vananemisvastaseid omadusi, mis väljenduvad melaniini moodustumise pärssimises türosinaasi ja türosinaasiga seotud valgu -2 aktiivsuse pärssimise kaudu, kõrgeid antioksüdantseid omadusi ja maatriksi metalloproteinaasi inhibeerimise võimalust-2 [49]. Veelgi enam, Hwang et al. leidis, et see hape vähendab naha kuivust ja piirab kortsude teket. Selle põhjuseks on maatriksi metalloproteinaasi sekretsiooni pärssimine-1 ning elastiini, I tüüpi prokollageeni ja transformeeriva kasvufaktori - 1 taseme tõus [50]Teised autorid on näidanud, et kvertsetiin inhibeerib elastaasi aktiivsust ja vähendab lipiidide peroksüdatsiooni[51,52]. Bioflavonoidset rutiini iseloomustab ka väga tugev vananemisvastane toime. Nagu on näidanud Seong jt, võib see suurendada I tüüpi kollageeni mRNA ekspressiooni ja vähendada maatriksi metallopeptidaas 1 mRNA ekspressiooni inimese dermaalsetes fibroblastides. Lisaks võib rutiin positiivselt mõjutada naha elastsust ja oluliselt vähendada kortsude arvu ja pikkust [53]. Seega põhjustab selles uuringus testitud ekstraktides sisalduvate ühendite koostoime võimalus paljude rakuliste protsessidega nende taimede vananemisvastaseid omadusi. Katsetaimede võime inhibeerida kollagenaasi ja elastaasi aktiivsust võib hõlmata mitmeid mehhanisme. See võib olla seotud ekstraktides esinevate polüfenoolsete ühendite, peamiselt nende hüdroksüülrühmade interaktsiooniga ensüümi skeleti või kõrvalahelatega või konformatsiooniliste muutustega, mis viivad ensüümi inaktiveerumiseni [54,55] Inhibeerimine võib samuti olla seotud polüfenoolsete ühendite ja flavonoidide võimega kelaatida metalliioone, mida leidub metalloproteinaaside, näiteks elastaasi ja kollagenaasi aktiivses kohas [56,57].

2.4. Põletikuvastaste omaduste määramine

Viimastel aastakümnetel on põletikku tunnistatud erinevate inimeste haiguste peamiseks riskiteguriks. Kroonilised põletikulised reaktsioonid on eelsoodumusega krooniliste haiguste patoloogiliseks progresseerumiseks, mida iseloomustab põletikuliste rakkude infiltratsioon, tsütokiinide liigne tootmine, raku signaaliülekande düsregulatsioon ja barjäärifunktsiooni kadu. Kroonilise põletiku vähendamise sihiks seadmine on kasulik strateegia mitmete inimeste haiguste vastu võitlemiseks. Proteinaasid ja lipoksügenaasid on ensüümid, mis osalevad erinevat tüüpi põletikes. Proteinaase on seostatud artriitiliste reaktsioonidega. Neutrofiilid oma lüsosomaalsetes graanulites kannavad palju seriini proteinaase. Leukotsüütide proteinaasid mängivad olulist rolli koekahjustuste tekkes põletikuliste protsesside ajal [58]. Lipoksügenaasid on leukotrieenide biosünteesi võtmeensüümid, mis omakorda on paljude põletikuliste haiguste puhul olulised vahendajad. Põletikuvastase toime mehhanism hõlmab mitmeid küsimusi, milles arahhidoon- ja linoolhapete metabolism mängib olulist rolli [59,60].

Joonis 2. Taimeekstraktide mõju elastaasi ensüümi aktiivsusele. Andmed on kolme sõltumatu katse keskmised, milles iga proovi testiti kolmes eksemplaris. Erinevad tähed diagrammidel näitavad olulisi erinevusi üksikute tulemuste vahel (lk<>

See artikkel on välja võetud ajakirjast Molecules 2022, 27, 922. https://doi.org/10.3390/molecules27030922 https://www.mdpi.com/journal/molecules