Els extractes de flors com a colorants multifuncionals a la indústria cosmètica

Siusplau contactaoscar.xiao@wecistanche.comper a més informació

Resum:Les flors són una font natural de compostos bioactius que no només tenen propietats antioxidants, antiinflamatòries i antienvelliment, sinó que també es poden utilitzar com a colorants naturals. Per aquest motiu, avui dia les plantes s'utilitzen àmpliament per produir cosmètica i aliments naturals. En aquests estudis, es van investigar les propietats dels extractes aquàtics de Papaver rhoeas L., Punica granatum L., Clitoria ternatea L., Carthamus tinctorius L. i Gomphrena globosa L., com a colorants naturals bioactius. Els extractes de flors vegetals es van provar pels seus efectes antioxidants (mètodes radicals ABTS i DPPH) i antiinflamatoris determinant la capacitat d'inhibir l'activitat de la lipoxigenasa i la proteïnasa. Els extractes es van provar pel seu efecte citotòxic sobre les cèl·lules de la pell, mitjançant proves Alamar Blue i Neutral Red. També es va estudiar la capacitat d'inhibir l'activitat dels enzims responsables de la destrucció de l'elastina i el col·lagen. La investigació ha demostrat que els extractes no tenen efectes tòxics sobre les cèl·lules de la pell, són una font rica d'antioxidants i mostren la capacitat d'inhibir l'activitat de l'elastasa i els enzims de col·lagenasa. L'extracte de P. rhoeas va mostrar les propietats antioxidants més fortes amb valors IC50 de 24,8±0,42 ug/mL i 47,5±1,01 ug/mL en les proves ABTS i DPPH, respectivament. Les plantes provades també es caracteritzen per una propietat antiinflamatòria, per la qual es va observar la capacitat d'inhibir la lipoxigenasa a un nivell superior al 80 per cent i la proteïna a un nivell d'aproximadament el 55 per cent. Els extractes de P. Thomas, C. ternatea i C. tinctorius mostren la capacitat de coloració més forta i poden tenyir permanentment productes cosmètics, sense canvis de color significatius durant l'emmagatzematge del producte.

Feu clic aquí per saber-ne més

Paraules clau:extractes de plantes; tints naturals; cosmètics; colorants biològicament actius; propietats antiinflamatòries; antioxidants

1. Introducció

En els darrers anys, hi ha hagut un interès creixent pels productes naturals i ecològics. Es nota especialment a les indústries de cosmètics, aliments i altres béns de consum ràpid (FMCG). A partir de l'observació de les tendències actuals del mercat, cada cop són més els consumidors que busquen productes naturals que, segons la seva opinió, són més segurs d'ús i més efectius. Per això, els productors es veuen obligats a buscar substituts naturals per a les substàncies d'origen sintètic per preparar productes que compleixin els requisits dels consumidors 1].cistanche Regne UnitMoltes substàncies com emulsionants, modificadors de la reologia o tensioactius van ser substituïdes pels seus equivalents naturals, però moltes matèries primeres segueixen sent un gran problema per als productors [1]. Un dels ingredients més problemàtics són els colorants, per als quals no hi ha massa solucions efectives a la natura. La majoria dels colorants utilitzats per la indústria alimentària o cosmètica es produeixen contínuament per síntesi química pel seu menor cost i major estabilitat en comparació amb els colorants naturals.

Cistanche pot anti-envelliment

Malauradament, els colorants sintètics tenen diversos desavantatges, el més important dels quals és el seu potencial irritant i sensibilitzant, així com el seu impacte negatiu sobre el medi ambient [2-5]. Naturalment, els d'origen són més segurs per a la salut humana i el medi ambient, però no són estables i poden canviar de color durant l'emmagatzematge del producte. També són sensibles als canvis de pH, radiació UV i canvis de temperatura [6-8]. Buscant nous colorants d'origen natural, es va prestar atenció als extractes obtinguts de flors vegetals amb un color fort. La planta en forma d'extractes pot ser més estable i més resistent als canvis de color a causa de la presència en la seva composició, a més de substàncies colorants, d'ingredients que són capaços d'evitar la seva oxidació sota la influència de factors externs, com ara Radiació UV o acció dels radicals lliures. Es tracta de substàncies d'origen natural, principalment del grup dels antioxidants, que poden prevenir els canvis de color de les plantes i mantenir un color intens fins i tot quan s'exposen a una forta radiació UV |5,7,9,10]. En el cas d'aïllar substàncies colorants individuals de les plantes (com, per exemple, en el cas de les betalaïnes extretes de la remolatxa), el colorant resultant està desproveït d'aquests components i, en molts casos, cal afegir antioxidants sintètics a el producte final per evitar canvis de color [11].

Els antioxidants són un grup de compostos químics que tenen un paper important en la defensa contra l'estrès oxidatiu. La seva funció principal és la neutralització dels radicals lliures d'oxigen, anomenats espècies reactives d'oxigen (ROS), que són productes secundaris altament reactius del metabolisme.

Una gran proporció d'antioxidants són substàncies d'origen vegetal, que inclouen, per exemple, els àcids fenòlics o els flavonoides. Alguns colorants vegetals també mostren un efecte antioxidant que, per les seves propietats, podria substituir els pigments sintètics que s'utilitzen actualment en cosmètica. Un exemple d'aquests compostos poden ser les antocianines, que pertanyen als flavonoides. Estan presents a les fulles, els fruits i les flors de moltes plantes, per exemple, les baies (bagues d'arrossegament, groselles negres, nabius i altres), raïm, xicoira vermella, etc., i els donen colors blaus, vermells i morats. [12-14]. A més, les antocianines presenten propietats antiinflamatòries, antioxidants i hepatoprotectores i donen suport al bon funcionament del sistema cardiovascular [12-14]. També s'ha demostrat la presència d'antocians a Punica granatum L., Clitoria ternatea L. i Papaver rhoeas L. [15-17]. Les betacianines, que són les responsables del color vermell-violeta, es troben a les fulles, flors, arrels, fruites de les plantes i als casquets dels bolets. Aquests colorants mostren propietats anticancerígenes, antioxidants i antiinflamatòries. Les betacianines inclouen gomphrena I, gomphrena II i gomphrena III, que es troben a Gomphrena globosa L. [18,19]. Un altre compost colorant que té un efecte antioxidant és la cartamina.cistanche wirkungDona un color vermell als òrgans de la planta i està present, entre d'altres, a Carthamus tinctorius L. [20,21].

L'objectiu d'aquests estudis era investigar les propietats dels extractes d'aigua de plantes que són la font de pigments vegetals. En estudis preliminars, es van obtenir extractes de flors de colors de 20 plantes diferents, l'ús dels quals en productes cosmètics no està prohibit. Entre ells, es van seleccionar cinc extractes caracteritzats pel color i l'estabilitat més forts durant l'exposició a la radiació UV, els canvis en el pH de la solució aquosa i l'acció dels agents oxidants (peròxid d'hidrogen). Els extractes amb les propietats més preferibles seleccionats per a investigacions posteriors van ser extractes de Papaver rhoeas L.(PRE), Punica granatum L.(PGE) i Clitoria ternatea L.(KTE), Carthamus tinctorius L.(CTE) i Gomphrena globosa. L.(GGE). Es van determinar compostos bioactius per als extractes de plantes enumerats, així com les seves propietats antioxidants i antiinflamatòries. Els extractes es van provar per a l'activitat citotòxica sobre fibroblasts i queratinòcits. També es va estudiar la capacitat de reduir la pèrdua d'aigua transepidèrmica (TEWL) i la capacitat d'inhibir l'activitat dels enzims responsables de la destrucció de l'elastina i el col·lagen. Els extractes obtinguts es van aplicar al model desmaquillant en forma líquida micel·lar com a colorants bioactius i multifuncionals.

2. Resultats i discussió

2.1.Determinació de compostos bioactius per HPLC-ESI-MS/MS

Es va desenvolupar un mètode cromatogràfic per aprofundir en les estructures químiques dels compostos actius. Els principals compostos fenòlics es van determinar en el mode d'ions negatius sobre la base de la relació massa-càrrega (m/z) dels ions precursors detectats i es van confirmar pels ions de producte resultants de la fragmentació MS2 mitjançant HPLC-ESI-MS/ SENYORA. Els compostos es van identificar a partir dels ions del producte resultants. Les dades de MS, els perfils de fragmentació MS/MS i la fórmula molecular es van comparar amb estàndards autèntics o dades de la literatura [22,23.bioflavonoides cítricsLa taula 1 enumera els compostos actius identificats en els extractes d'aigua mitjançant HPLC-ESI-MS/MS.

Els cromatogrames iònics extrets obtinguts en el mode d'ions negatius per als extractes investigats en aigua es presenten en un fitxer suplementari. Els resultats obtinguts de HPLC-ESI MS/MS van revelar la presència de polifenols, dels quals els àcids fenòlics i els flavonoides eren un grup ben representat. Els flavonoides caracteritzats eren derivats de la quercetina i del kaempferol, mentre que els àcids fenòlics eren àcids cafeic, quínic, gàl·lic i cafeoilquínic (CQA) amb dos isòmers:3-i 5-CQA. També es van identificar diversos altres glucòsids flavonoides, inclosos el kaempferol-3-O-rutinoside i el kaempferol-3-O-glucòsid, als extractes de la mostra.

L'àcid quínic, l'àcid gàl·lic, l'àcid cafeic, el 3-CQA,5-CQA i la quercetina es van quantificar a partir de la corba de calibratge generada mitjançant àrees màximes d'estàndards analítics en modes de monitorització de reaccions múltiples (MRM). Els resultats obtinguts es presenten a la Taula 2. A partir de la suma dels compostos determinats (Taula 2), es va trobar que l'extracte aquós de PGE era el més abundant en compostos bioactius determinats. L'àcid quínic es va determinar en la quantitat més alta en l'extracte aquós de CTE, mentre que l'extracte aquós de PGE es va caracteritzar pel contingut més alt d'àcid gàlic. L'àcid cafeic va ser el compost més abundant determinat a l'extracte de KTE.

2.2. Determinació de propietats antioxidants

L'anàlisi de la composició dels extractes va mostrar la presència de flavonoides i compostos fenòlics, com ara àcid quínic, àcid gàlic, quercetina, rutina, àcid cafeic, entre d'altres. Aquestes substàncies són conegudes per les seves propietats antioxidants, que s'han demostrat en molts estudis. L'activitat antioxidant dels extractes es va examinar a la següent part d'aquesta investigació.

El primer estudi es va dur a terme mitjançant el radical ABTSe ​​plus.beneficis del cynomoriumA partir dels resultats obtinguts, es va determinar el punt IC50 per a cadascun dels extractes de plantes, tal com es mostra a la taula 3. El valor IC50 més baix es va mostrar per a l'extracte de PGE (24,8 ug/mL), i va ser unes 5,4 vegades més lent que el valor obtingut. per GGE, que va ser la més alta. Per tant, PGE va mostrar la millor capacitat antioxidant. A més, PRE i KTE van aconseguir valors baixos d'IC50 (65,5 i 63,3 ug/mL respectivament), cosa que contribueix al seu bon efecte antioxidant.

En la següent part de la investigació, es va examinar la capacitat dels extractes per reduir la producció d'espècies reactives d'oxigen a les cèl·lules. Quan els nivells d'espècies reactives d'oxigen a les cèl·lules superen el nombre d'antioxidants, provoca estrès oxidatiu. Les ROS poden danyar l'ADN, les proteïnes i els lípids, cosa que pot contribuir al desenvolupament de malalties i augmentar el procés d'envelliment. En aquests estudis, es van investigar els efectes sobre la producció intracel·lular de ROS en fibroblasts i queratinòcits, utilitzant un colorant fluorogènic H2DCFDA. Analitzant els resultats que es mostren als gràfics (Figura 1A, B), es pot concloure que tots els extractes provats redueixen la quantitat de cèl·lules de ROSin. Tots els extractes van mostrar el potencial més alt per minimitzar l'estrès oxidatiu a la concentració de 500 ug/mL. A les cèl·lules BJ, es va demostrar la capacitat més forta de reduir ROS per als extractes de PGE i PRE. Els valors de fluorescència d'aquests extractes de plantes, amb una concentració de 500 ug/mL, eren al voltant d'un 60 per cent inferiors als de les cèl·lules no tractades amb extractes (control). A les cèl·lules HaCaT, també es va mostrar la capacitat més forta de reduir ROS per a PGE i PRE, i la fluorescència va ser un 25-30 per cent més baixa en comparació amb el control (concentració de 500 ug/mL). La capacitat de reduir l'estrès oxidatiu intracel·lular a les cèl·lules HaCaT per KTE, CTE i GGE a una concentració de 100 ug/mL era similar al control.

A partir dels resultats descrits, es pot confirmar que els extractes de plantes provats tenen una capacitat antioxidant. Això es deu a la presència de diverses substàncies que són capaços de neutralitzar els radicals lliures. La millor activitat antioxidant la van mostrar els extractes de PGE i PRE. L'extracte aquàtic de P. rhoeas contenia àcid cafeic, àcid quínic, àcid gàlic, rutina i quercetina, coneguts per les seves propietats antioxidants [24-29]. A més, s'ha demostrat que la vitamina C està present en els pètals d'aquesta planta [30]. La vitamina C és un donant d'electrons i per això evita l'oxidació d'altres compostos. Com a resultat, s'oxida, formant un radical lliure relativament estable. A causa d'aquestes accions, redueix el dany oxidatiu [31,32]PRE també conté pigments del grup de les antocianines [33], que tenen la capacitat d'eliminar els radicals lliures[34]. La presència dels compostos esmentats anteriorment al PRE confereix a aquesta planta bones propietats antioxidants, que es van demostrar en aquests estudis i altres investigadors [35,36]. L'anàlisi per HPLC-ESI-MS va mostrar que l'extracte d'aigua PGE contenia àcid cafeic, àcid quínic, quercetina i kaempferol-O-glucòsid. A més, les flors d'aquestes plantes són riques en àcid elàgic, àcid ursòlic, àcid maslínic i àcid asiàtic. Aquestes substàncies són conegudes per la seva capacitat antioxidant, així com per les seves propietats antiinflamatòries [24-2937,38]. És la seva presència la que fa que l'extracte d'aquesta planta mostri el seu efecte positiu en la reducció de l'estrès oxidatiu 39,40]. El CTE conté àcid cafeic, àcid quínic, àcid gàlic, àcid cafeoilquínic, isoquercetina, quercetina, rutina i kaempferol-O-glucòsid. , també les antocianines que són responsables de les seves propietats antioxidants. Kamkaen i Wilkinson també van demostrar l'activitat antioxidant de CTE mitjançant el mètode DPPH, obtenint el resultat per a l'extracte d'aigua IC50=1 mg/mL[41]. El GGE, a més de compostos fenòlics i flavonoides determinats mitjançant el mètode HPLC-ESI-MS, també conté betacianines, que són pigments amb propietats antioxidants [18,42. Susilaningrum i Wijayanti han demostrat que l'extracte d'etanol de GGE té una activitat antioxidant molt forta (IC50=49.9ug/mL)[43]. El CTE conté àcid cafeic, àcid quínic, àcid gàl·lic, àcid cafeoilquínic, isoquercetina, quercetina i kaempferol-O-glucòsid, que fan que aquesta planta tingui capacitat antioxidant.

2.3.Avaluació de la inhibició de la matriu metalopeptidasa

Per tal de valorar la possibilitat d'utilitzar extractes vegetals en formulacions destinades a combatre els signes de l'envelliment de la pell, un element important és avaluar la seva capacitat per inhibir l'activitat d'enzims molt implicats en els processos d'envelliment de la pell. Els principals enzims l'augment de l'activitat dels quals condueix a la degradació de les fibres de col·lagen i elastina, que accelera l'envelliment de la pell, són la col·lagenasa i l'elastasa [44]. Com a part d'aquest treball, es va investigar la influència dels extractes analitzats de cinc plantes estudiades sobre la possibilitat d'inhibició estadísticament significativa de l'activitat d'aquestes metaloproteinases. Com a part dels experiments realitzats, es van mesurar dues concentracions de cadascun dels extractes∶100 i 250 ug/mL i els resultats es presenten a les figures 2 i 3. S'ha observat que tots els extractes analitzats són capaços d'augmentar o en menor grau influeixen en l'activitat d'aquests enzims en condicions in vitro. Es va observar que a la major de les concentracions provades, l'activitat anti-envelliment era més gran. Durant les mesures de l'activitat de l'elastasa, es va observar la major inhibició per a l'extracte de PGE (44,97 per cent), seguit de GGE (39,11 per cent), PRE (30,99 per cent), CTE (30,33 per cent) i KTE (27,7 per cent), respectivament. En el cas del segon enzim, col·lagenasa, l'extracte de PGE (41,30%) també va mostrar la major inhibició, seguit de GGE (40,61%), CTE (39,09%), KTE (26,68%) i PRE (21,83%). Com a part de l'anàlisi, també es van fer mesures d'inhibidors comunament coneguts d'aquests enzims, SPCK per a l'elastasa i 1,10-fenantrolina per a col·lagenasa, per als quals es va observar una inhibició del 57,88% i del 51,84%, respectivament. Així, la inhibició obtinguda per als extractes analitzats, especialment PGE i GGE, indica que presenten només una activitat lleugerament inferior a la dels inhibidors comunament coneguts d'aquestes metaloproteinases, cosa que pot indicar el seu ús en preparats cosmètics i farmacèutics utilitzats contra l'envelliment de la pell.

Ja hem demostrat l'activitat anti-collagenasa i anti-elastasa de les plantes estudiades en estudis anteriors per a un tipus diferent d'extracte (aigua-etanol)[45]. L'activitat confirmada en aquest estudi també per a extractes aquosos indica que diversos tipus d'extractes obtinguts d'aquestes plantes poden ser una font de compostos biològicament actius amb activitat anti-envelliment. Les anàlisis cromatogràfiques dels extractes provats van mostrar la presència de nombrosos compostos amb propietats antienvelliment provades, com l'àcid cafeic, l'àcid quínic, l'àcid gàlic, la quercetina o la rutina. La capacitat d'inhibir l'envelliment de la pell està relacionada amb l'ampli espectre d'acció d'aquests compostos, que s'ha demostrat en nombrosos articles científics. Chiang et al. en el seu estudi van indicar que l'àcid cafeic pot inhibir el fotoenvelliment de la pell com a resultat de la radiació UVB mitjançant la inhibició de les metaloproteinases i l'augment de la producció de procol·lagen de tipus I [46]. A més, Staniforth et al. van demostrar que aquest àcid fenòlic pot inhibir l'expressió d'ARNm d'IL-10 induïda per UVB i disminuir l'activació de proteïnes quinases activades per mitògens [47].jacint del desertLa possibilitat d'una lleugera inhibició de l'activitat de l'elastasa per l'àcid quínic es va demostrar en els estudis de Shoko et al. [48]. Chaika et al. en el seu treball van demostrar propietats anti-envelliment de l'àcid gàl·lic manifestades per la inhibició de la formació de melanina mitjançant la supressió de l'activitat de la tirosinasa i la proteïna relacionada amb la tirosinasa-2, propietats antioxidants altes i la possibilitat d'inhibir la metaloproteinasa de la matriu-2 [49]. A més, Hwang et al. va trobar que aquest àcid redueix la sequedat de la pell i limita la formació d'arrugues. Aquest és el resultat de la inhibició de la secreció de la metaloproteinasa de la matriu-1 i un augment del nivell d'elastina, procol·lagen tipus I i factor de creixement transformant- 1 [50]Altres autors han demostrat que la quercetina inhibeix la activitat de l'elastasa i redueix la peroxidació lipídica[51,52]. La rutina bioflavonoide també es caracteritza per un efecte anti-envelliment molt fort. Tal com mostra Seong et al., pot augmentar l'expressió de l'ARNm de col·lagen tipus I i disminuir l'expressió de l'ARNm de la metalopeptidasa 1 de la matriu en els fibroblasts dèrmics humans. A més, la rutina pot afectar positivament l'elasticitat de la pell i reduir significativament el nombre i la longitud de les arrugues [53]. Així, la possibilitat de la interacció dels compostos presents en els extractes provats en aquest estudi sobre molts processos cel·lulars dóna lloc a les propietats anti-envelliment d'aquestes plantes. La capacitat de les plantes de prova d'inhibir l'activitat de col·lagenasa i elastasa pot implicar diversos mecanismes. Això pot estar relacionat amb la interacció dels compostos polifenòlics presents en els extractes, principalment els seus grups hidroxil, amb l'esquelet de l'enzim o les cadenes laterals, o amb canvis conformacionals que condueixen a la inactivació de l'enzim [54,55] La inhibició també pot ser relacionat amb la capacitat dels compostos polifenòlics i flavonoides per quelar els ions metàl·lics que es troben al lloc actiu de les metaloproteinases com l'elastasa i la col·lagenasa [56,57].

2.4. Determinació de propietats antiinflamatòries

Durant les últimes dècades, la inflamació s'ha reconegut com un factor de risc important per a diverses malalties humanes. Les respostes inflamatòries cròniques estan predisposades a una progressió patològica de les malalties cròniques caracteritzades per infiltració de cèl·lules inflamatòries, producció excessiva de citocines, desregulació de la senyalització cel·lular i pèrdua de la funció de barrera. Apuntar a la reducció de la inflamació crònica és una estratègia beneficiosa per combatre diverses malalties humanes. Les proteinases i les lipoxigenases són els enzims que intervenen en diversos tipus d'inflamació. Les proteïnases s'han relacionat amb reaccions artrítiques. Els neutròfils, en els seus grànuls lisosomals, porten moltes serina proteinases. Les proteïnases de leucòcits tenen un paper important en el desenvolupament del dany tissular durant els processos inflamatoris [58]. Les lipoxigenases són enzims clau en la biosíntesi de leucotriens, que al seu torn són mediadors crucials en moltes malalties inflamatòries. El mecanisme d'acció antiinflamatòria implica una sèrie de problemes en què el metabolisme dels àcids araquidònic i linoleic té un paper important [59,60].

Figura 2. L'efecte dels extractes vegetals sobre l'activitat de l'enzim elastasa. Les dades són la mitjana de tres experiments independents en què es va provar cada mostra per triplicat. Les diferents lletres dels gràfics indiquen diferències significatives entre els resultats individuals (pàg<>

Aquest article està extret de Molecules 2022, 27, 922. https://doi.org/10.3390/molecules27030922 https://www.mdpi.com/journal/molecules