Истраживање потенцијала исландских екстраката морских алги произведених екстракцијом воденим пулсним електричним пољима за козметичке апликације

Контактирајтеoscar.xiao@wecistanche.comза више информација

Апстрактан:Растућа брига за свеукупно здравље покреће глобално тржиште природних састојака не само у прехрамбеној индустрији већ иу козметичкој области. У овој студији је извршен скрининг потенцијалних козметичких примена водених екстраката из три исландске морске алге произведене пулсним електричним пољима (ПЕФ). Екстракти произведени ПЕФ-ом из Улуа Лацтуца, Алариа есцулента и Палмариа палмитате упоређени су са традиционалном екстракцијом топлом водом у погледу садржаја полифенола, флавоноида и угљених хидрата. Штавише, антиоксидативна својства и ензимске инхибиторне активности су процењене коришћењем ин витро тестова. ПДФ је показао сличне резултате као и традиционална метода, показујући неколико предности као што су његова нетермална природа и краће време екстракције. Међу три исландске врсте, Алариа есцулента је показала највећи садржај фенолних (средња вредност 8869,7 уг ГАЕ/г до) и флавоноида (средња вредност 12,098,7 уг КЕ/г ДВ) једињења, која такође показују највећи антиоксиданс Штавише, екстракти Алариа есцулента су показали одличне анти-ензимске активности (76,9, 72,8, 93,0 и 100 процената за колагеназу, еластазу, тирозиназу и хијалуронидазу, респективно) за њихову употребу у избељивању коже и производима против старења. прелиминарна студија сугерише да би екстракти на бази исландске Аларије есцулента произведени од стране ПЕФ-а могли да се користе као потенцијални састојци за природне козметичке и козметичке формулације.

Кључне речи:макроалге; Уллоа Лацтуца; Алариа есцулента; Палмариа палмата; ПЕФ-потпомогнута екстракција;биоактивна једињења; зелена екстракција; природних састојака; козмецеутика

1. Представљање

Последњих година, потражња за новим биоактивним једињењима са потенцијалним здравственим предностима је значајно порасла. Многе истраживачке групе су ставиле нагласак на истраживање морских организама, као што су макроалге, како би пронашле нове и одрживе изворе природних једињења за примену у пољопривредно-прехрамбеној индустрији, фармакологији, храни и, однедавно, у области козметике [1 ,2]. Макроалге су велика и хетерогена група фотосинтетских организама коју карактерише огроман биодиверзитет и сложен биохемијски састав. Према њиховој хемијској структури и садржају пигмента, макроалге се могу поделити у три лозе укључујући смеђе алге (Пхаеопхицеае), црвене алге (Рходопхита) и зелене алге (Виридиплантае). Једињења алги се чувају унутар ћелијске цитоплазме или су везана за ћелијске мембране; стога је поремећај ћелија кључан за валоризацију биомасе алги. Поред тога, састав ћелијског зида је веома варијабилан између врста алги, од ситних мембрана до вишеслојних сложених структура, што представља изазов за опоравак производа од алги [3]. Генерално, морске алге су одлични извори полисахарида, протеина, липида и широког спектра секундарних метаболита као што су фенолна једињења, терпеноиди, каротеноиди, пигменти и деривати азота [4-6]. Иако примарни метаболити имају пресудну важност, новији подаци су показали да садржај секундарних метаболита одређује биолошку активност екстраката морских алги[7].

Кликните овде да бисте сазнали више

Све већа брига за опште здравље и добробит, као и свест о штетним хемикалијама у свакодневним производима, покреће глобално тржиште природних и органских састојака [8]. Током протеклих година, свест потрошача о преференцији природних састојака и еколошки прихватљивих производа проширила се од прехрамбене индустрије до козметичке индустрије и индустрије личне неге [9]. Штавише, у садашњем контексту глобалног загревања и еколошких питања, дошло је до повећања свести јавности о питањима животне средине. У светлу ових тренутних забринутости, потрошачи су окренули своје интересе ка зеленим, здравим производима без хемикалија. Као резултат тога, козметичка индустрија тренутно замењује токсичне хемикалије и штетне састојке новим и природним једињењима високе вредности за производњу „хемијски чистих“ козметичких производа [10].

Козметика се традиционално дефинише као производи који се примењују на људско тело за чишћење, улепшавање или промовисање привлачности без утицаја на структуру или функције тела. Међутим, нови трендови и недавни захтеви потрошача промовисали су развој нових производа који пружају вишеструке предности уз минималан напор. Термин козмецеутика се сада често користи за описивање козметичких производа са биоактивним састојцима за које се тврди да имају медицинске користи или користи сличне лековима [1].Екстракт Цистанцхе против зрачењаКозметички производи обично садрже функционалне састојке као што су витамини, фитокемикалије, ензими, антиоксиданси и/или етерична уља [12]. Пошто је широк спектар ових биоактивних једињења пронађен у макроалгама, истраживање нових морских алги и екстраката добијених из морских алги показало се као обећавајућа област козмецеутских и козметичких студија [13,14].

Бројни секундарни метаболити добијени из морских алги су познати по својим вредним здравственим благотворним ефектима на кожу, као што су фото-заштитна, хидратантна, антиоксидативна, антиинфламаторна и регенеративна својства [15]. На основу ових благотворних ефеката, алге се уграђују у козметичке производе као што су креме за сунчање и производи против старења, као и за превенцију хиперпигментације, док се полисахариди користе за одржавање влажности коже и спречавање исушивања[16]. Током старења, протеини екстрацелуларног матрикса су подложни прекомерној активности р протеолитичких ензима као што су колагеназе и еластазе, што доводи до видљивих промена на кожи, као што су боре или губитак еластичности коже. Приступ који обећава за спречавање спољашњег старења коже је инхибиција активности колагеназе и еластазе природним једињењима. Екстракти биљака су широко истраживани и откривено је да поседују антиколагеназну и антиеластазну активност [17]. Међутим, постоји мало информација о инхибиторним ензимским активностима екстраката морских алги.

Цистанцхе може против старења

Методе екстракције које се најчешће примењују за изолацију биоактивних из морских алги заснивају се на конвенционалним техникама. Ипак, употреба традиционалних метода има неколико недостатака, као што су употреба великих количина органских растварача, дуже време екстракције, високе температуре, проблеми селективности, високи енергетски захтеви и коекстракција нециљаних или интерферирајућих једињења [18]. Стога нове технике екстракције засноване на принципима зелене хемије имају потенцијални интерес [19].

Импулсно електрично поље (ПЕФ) је нова, нетермална и енергетски ефикасна за технологију обраде [20]. ПДФ подразумева примену импулса електричног поља обично при високим напонима (опсег кВ) и кратког трајања (микро или наносекунде) на производ постављен између две електроде [21]. Примена електричних импулса доводи до стварања реверзибилних или иреверзибилних пора у ћелијским мембранама, дефинисаних као електропорација или електро-пермеабилизација, што последично олакшава брзу дифузију растварача и повећање преноса масе интрацелуларних једињења[22]. Недавне примене су се фокусирале на употребу импулсне електричне енергије као технике екстракције (ПЕФ-потпомогнута екстракција) из биолошких, прехрамбених и пољопривредних производа [23]. Са ПЕФ третманом могуће је добити екстракте веће чистоће, повећати брзину екстракције биоактивних једињења као што су полифеноли, каротеноиди или антоцијанини, елиминисати употребу органских растварача и скратити време екстракције [24,25].цистанцхе хербаПЕФ третман се успешно примењује за екстракцију вредних једињења из различитих морских извора, као што су протеини [26-28], угљени хидрати [29,30], липиди [31,32] и пигменти као што су каротеноиди, хлорофили или фикоцијанини [22,33,34] из микроалги и морских алги.

Стога је главни циљ ове студије био да се процени потенцијална козметичка примена ПЕФ екстракта из три врсте макроалги које расту на Исланду: У. Лацтуца (зелене макроалге), А. есцулента (смеђе макроалге) и П. палмитате (црвене макроалге). ). У настојању да се развију органски и природни састојци за зелене формулације, екстракција уз помоћ ПЕФ-а је предложена као еколошки прихватљива алтернатива традиционалној екстракцији органским растварачем. Након процеса екстракције, водени екстракти морских алги су окарактерисани у погледу садржаја полифенола, флавоноида и угљених хидрата. Штавише, антиоксидативна својства и ензимске инхибиторне активности су процењене коришћењем ин витро тестова активности. Резултати приказани овде ће пружити основу за побољшање разумевања смеђих, црвених и зелених макроалги за производњу активних састојака за иновативне формулације у козметичким производима који садрже биолошки активна једињења изолована из природних и одрживих извора.

2. Резултати и дискусија

2.1. Екстракција уз помоћ ПЕФ-а за прераду биомасе исландских морских алги

Резултати показују да је електрична проводљивост била највећа у суспензији припремљеној од А.есцулента, затим П.палмата и У.лацтуца (п<0.05)(table 1).="" however,="" the="" effect="" of="" treatment="" type="" was="" not="" identified="" as="" significant="" (p="">0.05). Мерење електричне проводљивости су успешно користили други аутори за процену ефикасности третмана ПЕФ у биолошким ткивима за ослобађање интрацелуларних јонских супстанци, као резултат повећане пермеабилизације ћелијске мембране [35-37].

цистанцхе раст пениса

У нашој студији, резултати нису указивали на јаче ослобађање ових супстанци од стране ПЕФ-а, пошто су промене у проводљивости изазване третманима екстракције биле највеће у суспензијама ХВ. Претходне студије су закључиле да почетна проводљивост екстрацелуларног медијума утиче на ефикасност електропорације, али постоји недостатак сагласности о томе да ли су позитивна или негативна веза између ова два фактора [38]. Варијације у проводљивости и карактеристикама материјала могу компликовати поређење. У нашем истраживању постојала је велика разлика између проводљивости суспензије А.есцулента и друге две врсте, што се није одразило на степен промене проводљивости током третмана екстракцијом. Наведено је да садржај пепела у смеђим морским алгама може чинити преко 50 процената његове суве тежине [39], који се углавном састоји од јона, што може делимично да објасни високу проводљивост у суспензијама А.есцулента у поређењу са друге две врсте.

бенефиције цистанцхе салсе

Резултати показују да је пХ у суспензији У. Лацтуца био нижи него код друге две врсте, али нису произвођени јасни ефекти типа екстракције. Температура је повећана са 22 ± 1 степен пре третмана, на 95 степени Ц помоћу ХВ (за све врсте), на 36.0±1.0 степен ,46,3±0. 6 степени и 51.0±1 степен према ПЕФ, у суспензијама А.есцулента, П.палмата и У. Лацтуца. Исти тренд је примећен за групе третиране ПЕФ-ом, које су затим додатно загрејане ХВ. Пораст температуре је узрокован конверзијом електричне енергије у топлотну енергију (омско загревање), у суспензији током ПЕФ третмана. Познато је да је ниво повећања температуре пропорционалан примењеној струји, али обрнуто пропорционалан проводљивости. Ово би могло да објасни зашто су П. палмате и У.лацтуца достигле више температуре током ПЕФ третмана иако имају нижу проводљивост од А. есцулент.

2.2.УВ-ВИС апсорпциони спектри екстракта исландских морских алги

Проучаване морске алге се разликују по спектралним профилима (Слика 1), што сугерише да састав и потенцијал апсорпције УВ зрачења варирају између врста. Међутим, врста технике екстракције није показала значајан ефекат у спектру УВ апсорпције; екстракти морских алги су показали сличне профиле апсорпције без обзира на метод екстракције.

Спектри УВ апсорпције зелене алге У. Лацтуца су показали истакнути врх у УВ-Б опсегу (280-320 нм) (Слика ла), док екстракти из смеђе алге А.есцулента нису показали јасно формирање апсорпције зона (слика ц). Међутим, резултати су показали већу апсорпцију на 220 нм у екстрактима А. есцулента у поређењу са У. Лацтуца и П. палмата за коју се претпостављало да је резултат високог садржаја фенолних једињења у А. есцулента (Табела 2). Максимум апсорпције унутар овог опсега повезан је са везом између фенолних једињења и алгината. Претпоставља се да овај однос одржава способност УВ апсорпције фенолних једињења током времена [40].

Занимљивији налаз је био да су резултати добијени за екстракте црвених алги, П. палмата апсорбовали део УВ-А зрачења (320-400 нм). Познато је да црвене алге акумулирају фотопротективна једињења са способношћу апсорпције ултраљубичастог зрачења, као што су аминокиселине сличне микоспорину (МАА), које апсорбују у овом специфичном УВ региону [41]. П. палмата се истакао у спектру УВ апсорпције са истакнутим пиковима између 320 и 340 нм у складу са присуством МАА који апсорбују у овом опсегу [42], као што су полифенол (вршна апсорпција на 332 нм), астериа-330 ( апсорпциони врх на 330 нм), Порпхира-334 (вршна апсорпција на 334 нм) и други [43]. Пошто је познато да услови екстракције, као што је врста растварача, утичу на ефикасност екстракције, резултати у овој студији су упоређени са претходним студијама о екстракцији МАА водом из П.палмата. У овим студијама, максимуми апсорпције су детектовани на 325 до 330 нм[44], као у овој студији. Стога је могуће претпоставити да пикови уочени између 320 и 340 нм могу бити последица присуства МАА.

Разлике у спектру апсорпције између 350 и 700 нм објашњене су присуством различитих помоћних пигмената у одговарајућим фотосистемима зелених, смеђих и црвених макроалги, хлорофила-б(450-500 нм), фукоксантина ({{4} } нм), и ПХИ еритрин (600-650 нм) респективно [45]. Концентрација једињења растворљивих у води у екстрактима имала је јаче дејство. Сходно томе, образац који одражава разлику у пигментима између врста алги није био очигледан у овој студији.

2.3. Укупан садржај фенола, флавоноида и угљених хидрата у екстрактима исландских алги

Укупни садржај фенола у морским алгама кретао се од 1592 до 9368 уг ГАЕ/г (Табела 2). Највећу количину показала је смеђа алга А.есцулента (стр<0.05) of="" phenolic="" compounds(mean="" value="" 8869.7="" ugs="" gae/g="" do),="" followed="" by="" p.="" palmitate="" (mean="" value="" 1806.2="" μg="" gae/g="" do）="" and="" u.="" lactuca="" （mean="" value="" 1750.7="" ug="" gae/g="" dw）（there="" were="" no="" significant="" differences="" between="" p.="" palmata="" and="" u.lactuca="" extracts)).="" for="" each="" seaweed="" species,="" the="" content="" of="" polyphenols="" did="" not="" differ="" among="" extraction="" methods="" except="" for="" u.="" lactuca,="" which="" results="" showed="" that="" hw="" was="" the="" most="" efficient="" technique=""><0.05). however,="" the="" advantages="" of="" pef="" including="" its="" non-thermal="" nature,="" shorter="" extraction="" time="" (10="" min="" vs.="" 45="" min),="" and="" green="" process,="" should="" be="">

цистанцхе тубулоса досаге реддит

Amongst the three algal groups, brown macroalgae contain a higher number of polyphenols than red and green macroalgae. Results were in agreement with early studies 46,47| which reported that brown (e.g., A.esculenta and Saccharina platysma) algae species had higher phenolic content than red(P. palmitate) and green species(e.g., U. Lactuca). This was supported by other authors [48] who concluded that the mean polyphenol content was species-specific(A.esculenta>S.latissma>П. палмитате) и садржај фенола је био више него три пута већи код А.есцулента него код других врста (А. есцулента:37 мг еквивалента флороглуцинола (ПГЕ)/г ДВ; С.латиссма:8 мг ПГЕ/г до П. палмата: 5 мг ГАЕ/г до). Штавише, у истој студији, аутори су известили да садржај полифенола варира у зависности од сезоне, док су просторне варијације (алге су убране у Норвешкој, Француској и Исланду) показале маргинални ефекат. На пример, Гагер ет ал. (2020) открили су да постоји значајан ефекат сезонских варијација у садржају полифенола у А.есцулента, са више од 300 мг ГАЕ/г ДВ у јесен у поређењу са испод 20 мг ГАЕ/г ДВ у пролеће. Флоротанини из седам смеђих морских алги комерцијално убраних у Бретањи (Француска) детектовани 1Х НМР и ин витро тестовима: временска варијација и потенцијална валоризација у козметичким применама. Наши узорци су прикупљени у јулу (У.лацтуца и А.есцулента) и у новембру (П. палмитате). У Ролединој студији [48], просечан садржај у А.есцулента из Трондхајма, Норвешка (није сакупљен на Исланду) током лета био је 40 мг ПГЕ/г ДВ и П.палмата са Исланда, али је био 4 мг ГАЕ/г у јесен. Веће вредности пријављене у поређењу са нашом студијом могу се објаснити коришћеним медијумом за екстракцију (80:20 ацетон:вода), што ће вероватно резултирати већим приносима екстракције. Већи садржај полифенола је такође утврђен за екстракте А. есцулента применом мешавине етанола и воде (50:50) уз ултразвук [49]. Међутим, користећи исти медијум за екстракцију и класичну екстракцију растварачем, пријављено је да А.есцулента садржи 44,1 мг ГАЕ/100 г ДВ у воденим екстрактима [50], релативно слично оном уоченом у овој студији. Средњи садржај флавоноида био је специфичан за врсту (А. есцулента > У. лацтуца > П. палмата; (п<0.05)(table 2).="" the="" highest="" amount="" of="" flavonoids="" was="" observed="" for="" a.esculenta="" extracts="" （mean="" value="" 12098.7="" μg="" qe/g="" do）,="" while="" lower="" content="" was="" found="" for="" ui.="" lactuca="" （mean="" value="" 4152.4="" ugs="" qe/g="" do),="" and="" a="" minimum="" content="" were="" determined="" for="" p.="" palmata="" extracts="" (mean="" value="" 905.8="" ugs="" qe/g="" do).="" similar="" to="" the="" behavior="" found="" for="" the="" total="" phenolic="" content,="" the="" type="" of="" extraction="" technology="" did="" not="" have="" significant="" effects="" on="" the="" flavonoid="" content="" (p="" >="" 0.05),="" with="" the="" exception="" of="" u.="" lactuca.="" results="" showed="" that="" hw="" and="" the="" combination="" of="" both="" techniques="" (pef+="" hw)="" were="" the="" most="" efficient="" techniques="" for="" the="" extraction="" of="" flavonoids="" in="" u.lactuca="" (p=""><>

Постоје бројне студије о садржају флавоноида у копненим биљкама, али студије садржаја флавоноида у алгама су ретке [51], а посебно у врстама проучаваним у овом раду. Наиме, студија Уммат ет ал. [49] је известио да је екстракција уз помоћ ултразвука побољшала опоравак флавоноида у свих 11 испитиваних морских алги (укључујући А.есцулента) у поређењу са конвенционалним екстракцијама растварачем коришћењем мешавине 50 процената етанола. У другој студији, флавоноиди су квантификовани у метанолним екстрактима четири врсте Улуа (Уллоа цлатрате, Ула Линза, Уллоа флекуоса и Улва интестиналис) узгајаних на различитим деловима северних обала Персијског залива на југу Ирана; садржај флавоноида у екстрактима алги варирао је од 8 до 33 мг РЕ/г до [52]. Међутим, претходне студије исте истраживачке групе откриле су значајне промене у хемијским састојцима са променама годишњих доба и услова животне средине [53]. Дакле, мало је тешко имати потпуни преглед библиографије ових биоактивних једињења у морским алгама, због недостатка доступних објављених истраживања, али и због промена у садржају флавоноида под утицајем услова узгоја и географског положаја.

Mean carbohydrate content of produced extracts was also species-specific(P. palmata > U.lactuca>А.есцулента;п<0.05)(table2).contents ranged="" from="" 44.8="" to="" 510="" mg="" glue/g="" do="" depend="" on="" algae="" species.="" seaweed="" contains="" a="" large="" number="" of="" polysaccharides="" with="" important="" functions="" for="" the="" macroalgal="" cells="" including="" structural="" support="" and="" energy="" storage.="" for="" instance,="" the="" main="" part="" of="" red="" and="" brown="" seaweed="" cell="" walls="" is="" represented="" by="" sulfated="" galactans,="" which="" are="" known="" as="" agar,="" alginate,="" and="" carrageenan="" [54].="" the="" red="" algae="" p.="" palmata="" showed="" the="" highest="" amount="" of="" carbohydrate="" content="" (mean="" value="" 441="" mg="" glue/g="" do).="" results="" were="" in="" agreement="" with="" previous="" studies="" that="" reported="" the="" highest="" polysaccharide="" concentration="" in="" palmaria="" species="" [55].="" moreover,="" mutripah="" et="" al.="" [56]described="" a="" total="" carbohydrate="" content="" of="" p.="" palmata="" of="" 469="" mg/g="" of="" dry="" seaweed,="" relatively="" similar="" to="" that="" observed="" in="" the="" present="">

Зелена макроалга У. Лацтуца показала је садржај до 249,5 мг ГлуЕ/г који зависи од коришћене технике екстракције (Табела 2). На основу литературе, У. Лацтуца има целулозу растворљиву у води и нерастворљиву целулозу која одговара структурним полисахаридима са главном компонентом која се зове Иван, која доприноси од 9 до 36 процената суве масе у биомаси [57]. Рајан се углавном састоји од сулфатне рамнозе, уронских киселина (глукуронске и идуронске киселине) и ксилозе. Због његове поларне природе, растворљивост Ивана у воденим растворима је побољшана екстракцијом на високим температурама (80-90 степен )[58]. Температура екстракције би могла бити разлог зашто је укупан садржај угљених хидрата у екстрактима У. Лацтуца произведен традиционалном екстракцијом топлом водом и комбинацијом обе методе (ПЕФ плус ХВ) био већи (п<0.05) than="" the="" content="" achieved="" using="" only="">

С друге стране, други аутори истичу значај сезонских варијација у садржају полисахарида. На пример, Сцхиенер ет ал., тврде да идентификују сезонске варијације и предвиђају најбоља времена жетве за алге. Анализа сезонског састава А.есцулента показала је да се максималне вредности угљених хидрата поклапају са смањеним концентрацијама протеина, пепела, полифенола и влаге [39]. Према ауторима, ове односе, који варирају између годишњих доба и врсте, индустрије могу користити за максимизирање приноса циљаних компоненти морских алги.

Овај чланак је преузет из Мар. Другс 2021, 19, 662. хттпс://дои.орг/10.3390/мд19120662 хттпс://ввв.мдпи.цом/јоурнал/маринедругс