^

КЛЮЧЕВЫЕ

СЛОВА

15. Экстракты растений

Биологически активные вещества • Жидкостная экс- | J> тракция • Экстрагенты • Лекарственные растения • С0₂-экстракция

В настоящее время в косметической промышленности наблюдает­ся все возрастающий спрос на натуральные растительные экстрак­ты. Экстракты растений стоят во главе списка I0 самых активно используемых ингредиентов в рецептурах средств по уходу за ко­жей и волосами.

ВСПОМНИМ, ЧТО

Экстракция — это извлечение одного или нескольких компонен­тов из твердых тел с помощью селективных растворителей (экс­трагентов)

Еще в 6 тысячелетии до н. э. были известны целебные свойства растений, которые определяются содержащимся в них комплек­сом биологически активных веществ. В настоящее время известно более 5 млн органических соединений, многие из которых содер­жатся ь растениях. Эти природные вещества относятся к разным классам органических соединений. В зависимости от их строения и свойств извлечь (экстрагировать) эти вещества из растений можно с помощью разных растворителей (экстрагентов) Общий принцип извлечения таков: если вещества полярны, их экстраги­руют полярными растворителями; масла, жиры и другие неполяр­ные вещества можно выделить органическими неполярными рас­творителями.

Самая важная разница между растительными экстрактами и индивидуальными химическими веществами состоит в том, что растительные экстракты содержат в себе сотни компонентов. Иногда один или более ингредиентов известны или описаны, но полный состав композиции никогда неизвестен. Растительные компоненты работают синергетически, как в ансамбле. Для того чтобы иметь постоянное высокое качество растительных экстрак­тов, необходимы четкие указания для вырашивания растений, от­работанные процессы производства, гарантирующие высокое со­держание биоактивных веществ, и соответствующие аналитиче­ские методы контроля.

Биологически активные вещества растительных экстрактов

Среди биологически активных веществ, получаемых из растений, выделяют жирные кислоты, триглицериды жирных кислот (т. е. жиры и масла), фосфолипиды, стерины, воски, алкалоиды, сапо­нины, танины, гликозиды, флавоноиды, дубильные вещества, бел­ки, смолы, витамины. В зависимости от поставленных целей воз­можно как выделение из растений индивидуальных, тщательно очищенных соединений, так и получение комплексов биологиче­ски активных органических веществ с полным сохранением их природных свойств

Фосфолипиды — основные компоненты клеточных мембран. По химическому строению представляют собой несимметричные диэфиры фосфорной кислоты и многоатомных спиртов (глицери­на, сфингозина, диодов). Молекулы фосфолипидов содержат не­полярные углеводородные «хвосты» и полярную гидрофильную «головку». В воде при низкой концентрации, подобно молекулам поверхностно-активных веществ, образуют мицеллы. При высо­кой концентрации образуют бимолекулярные слои липидов, раз­деленных слоями воды. Фосфолипиды выполняют в организме очень важные функции: стабилизируют мембранные белки, участ­вуют в транспорте холестерина, регулируют внутри- и межклеточ­ный обмен веществ.

Стерины — это циклические спирты. Представляют собой твердые, оптически активные вещества, нерастворимые в воде. Их выделяют из растительных масел и жиров животных. Биогенетиче­ский предшественник стеринов — сквален. Стерины применяют для получения лекарственных препаратов, стероидных гормонов, витамина D. Известным стерином является холестерин.

Алкалоиды — органические азотсодержащие вещества. Обычно это нелетучие, горькие на вкус вещества, часто ядовитые. Широко применяются в медицине, но весьма ограниченно — в косметоло­гии. Примерами алкалоидов могут служить хинин, морфин, кофе­ин, папаверин, стрихнин, эфедрин, никотин и др Больше всего алкалоидов содержится в растениях семейства бобовых, маковых, лютиковых и пасленовых.

Гликозиды — органические соединения сахаров. Это очень об­ширная группа веществ, широко распространенных в природе. Механизм действия гликозидов на организм человека разнообра­зен и зависит от химического строения агликона. Гликозидами бо­гаты толокнянка, наперстянка, горицвет, ландыш и некоторые другие растения.

Сапонины — широко распространенные в природе гликозид- ные соединения, образующие при взбалтывании в воде стойкую пену. Это соединения сложного строения, которые образуют в воде коллоидные растворы, снижают поверхностное натяжение воды, подобно мылам. Они проявляют моющее действие и их можно считать натуральными моющими средствами. Сапонины хорошо растворимы в спирте и в воде. Высокое содержание сапонинов в препаратах корня солодки.

Флавоноиды — желтые и коричневые пигменты растений. Они встречаются в природе в свободном или в связанном с сахарами состоянии. Флавоноиды содержатся практически во всех растени­ях. Особенно много их в зеленых побегах гречихи, листьях тернов­ника, в цветках и плодах софоры японской, цветках хмеля, подсол­нечника, плодах конского каштана. Флавоноиды укрепляют стен­ки и повышают эластичность кровеносных сосудов, особенно капилляров, задерживают рост новообразований, проявляют мощ­ное противоаллергическое действие.

Дубильные вещества — это, в основном, полифенольные со­единения с терпким, вяжущим вкусом. Они нетоксичны для чело­века, обладают противовоспалительными, бактерицидными, кро­воостанавливающими и вяжущими свойствами. Дубильные веще­ства из коры дуба, ивы, хвоща полевого, душицы, череды и других растений издавна используются для лечения кожных заболеваний.

Смолы — сложные аморфные вещества, выделяемые растения­ми. Они нерастворимы в воде, обладают мочегонным, асептиче­ским, слабительным и эпителизирующим действием. Содержатся во многих хвойных растениях, зверобое, алоэ, березе, каланхоэ, одуванчике,ревене и др.

Витамины — катализаторы важнейших биохимических реак­ций в организме. Они играют огромную роль в жизнедеятельности клеток. Недостаток витаминов приводит к различным патологиям, к преждевременному старению, деградации коллагена и пр.

Воски — сложные эфиры высших жирных кислот и высокомо­лекулярных спиртов, обычно с четным числом атомов углерода. Обладают водоотталкивающими свойствами. У растений восковой налет на поверхности стеблей, листьев, цветков и плодов играет важную роль в регуляции водного баланса, защищает от ультрафи­олетового излучения, механических повреждений, патогенных бактерий.

Для некоторых растений группы активных веществ известны Например, экстракты винограда содержат полифенолы. Их можно выделить с помощью хроматографии и получить экстракт виногра­да, содержащий 95% полифенолов. Для самой лучшей эффектив­ности можно рекомендовать полное выделение и изоляцию актив­ных компонентов из растения. Такое полное выделение имеет смысл тогда, когда тесты показывают, что активное вещество в одиночку действует так же эффективно, как и в синергической смеси. Например, р-эсцин — хорошо известный активный компо­нент экстракта из конского каштана. Он выделяется в чистом виде из разных растворителей, и последняя его стадия — кристаллиза­ция. Чистое активное вещество обеспечивает высокую эффектив­ность воздействия экстракта в косметическом изделии.

Получение растительных экстрактов

Процесс получения растительных экстрактов длителен и сложен. Качество экстракта определяется несколькими факторами:

• качеством выращиваемого растения;

• правильным сбором и хранением растения;

• выбором подходящего растворителя (экстрагента);

• технологическим процессом экстрации;

• контролем качества конечного продукта,

• правильным введением экстракта в косметическую компози­цию.

Выращивание растений

Выбор растительного сырья для последующего экстрагирования сильно влияет на качество и цену получаемого экстракта. Во-пер­вых, необходимо быть уверенными, что всегда для экстракции бе­рут один определенный подвид растения, что особенно важно, ес­ли сырье собирают в дикой природе. Например, есть множество подвидов белой березы (Betula alba, Betula penduld). Эти подвиды дают экстракты, которые различаются по составу получаемого экс­тракта качественно и количественно. За счет культивирования растений на больших площадях стало возможным осуществлять сбор, очистку и высушивание растений на промышленной основе, что является предпосылкой для получения высококачественного растительного сырья.

Во-вторых, сырье должно быть всегда одного места происхож­дения, потому что климатические условия местности сильно влия­ют на качественный и количественный состав экстракта. Целеб­ные травы должны выращиваться в естественных для них ре­гионах, с ограниченным внесением в почву удобрений, без использования гербицидов и пестицидов.

В-третьих, для экстракции должны быть использованы только те части растения, которые содержат идентифицированные биоло­гически активные вещества. Так, в листьях, корнях и цветках рас­тения содержатся, как правило, разные вещества. Например, для получения экстракта календулы высокого качества должны быть использованы только цветки.

Сбор и хранение растений

Существуют общие правила сбора и хранения лекарственных рас­тений. Их собирают тогда, когда целебные вещества в них накап­ливаются в наибольшем количестве, обеспечивая максимальный эффект. Надземную часть растений и листья собирают в начале или во время цветения, цветки — незадолго до их раскрытия или во время полного цветения. Плоды лучше собирать в период их полной зрелости. Корни и подземные части растений выкапывают, когда надземные части уже увяли, а плоды созрели. Почки собира­ют весной до их раскрытия, семена — до или после их полного соз­ревания. Лекарственные травы собирают в сухую и солнечную по­году, когда роса испарилась.

Процесс сушки — важнейший этап в заготовке растительного сырья, при котором преследуется цель: как можно быстрее приос­тановить работу ферментов в растениях, сохраняя при этом все ак­тивные компоненты. Установлено, что при нагревании растений до 50 °С деятельность ферментов значительно ослабевает, а неред­ко совсем прекращается, но распада большинства БАВ не проис­ходит. Поэтому сушку растительного сырья проводят при темпера­туре от 40 до 50 °С. Кроме того, растворитель (экстрагент) легче проникает в капилляры сухого растения.

Сушат растения в сушилках. Из каждых 8—10 кг свежих расте­ний получают около 1 кг сухого растительного сырья. Характер сушки и ее технологический режим зависят от вида сырья и содер­жания в нем действующих веществ. Сырье, содержащее эфирные масла (тимьян, душица, аир), сушат медленно при температуре не

выше 30—35 °С, так как при более высокой температуре эти масла улетучиваются. При наличии гликозидов (горицвет, ландыш и др.) сырье необходимо сушить при температуре 50—60 °С, при кото­рой прекращается деятельность ферментов, расщепляющих гли­козиды. При наличии флавоноидов температура сушки состав­ляет 70—80 °С. При сушке сырье периодически перемешивают.

В клетках растений в процессе высушивания уменьшается объем цитоплазмы, содержащей практически все активные веще­ства Содержимое клетки превращается в плотный комочек, за­ключенный внутри одеревеневшей клеточной оболочки. Образо­вавшиеся пустоты заполняет воздух, который потом будет препят­ствовать проникновению растворителей.

Хорошо высушенное растительное сырье легко ломается и при растирании превращается в тонкий порошок. Хотя оно всегда со­держит некоторое количество гигроскопической влаги — от 8 до 15%, это не отражается на качестве высушенного сырья. Сроки хранения высушенного сырья ограничены. Так цветки и травы можно хранить не более 2 лет, корни, корневища и кору — не более 3 лет.

Измельчение растительного сырья

Для достижения оптимальных результатов в процессе экстракции сырье должно быть измельчено, при этом должен быть достигнут определенный оптимальный размер частиц и определенная порис­тость. Грубо размолотое сырье увеличит время эктрагирования и не обеспечит нужного результата экстракции. Слишком мелкие частицы не способны к перколяции и могут образовать комки. Од­нородный размер частиц позволяет добиться оптимальных и вос­производимых результатов экстракции.

ВСПОМНИМ, ЧТО

Перколяция — метод извлечения веществ, когда растворитель проходит сквозь сырье (стекает по сырью). При экстрагировании растительное сырье полностью погружается в растворитель.

Для измельчения применяют различные мельницы, корморез­ки, дезинтеграторы и т. д. Для экстракции наиболее удобна фрак­ция растительного сырья с размером частиц 3—5 мм и минималь­ным количеством растительной пыли. Такой размер частиц дает возможность экстрагенту легче проникнуть во все части растения.

Применение криотехнологии измельчения позволяет получить тонкий помол с повреждением клеточных стенок растений, что ус­коряет последующий процесс экстракции и увеличивает полноту извлечения биологически активных веществ в 5—10 раз. Однако при этом значительно возрастает гидродинамическое сопротивле­ние при фильтрации (или при другом способе отделения БАВ), особенно если происходит набухание растительного сырья.

Выбор экстрагента

Активные вещества, содержащиеся в растениях, имеют разные фи­зико-химические свойства в зависимости от своей структуры. По­этому невозможно применять один и тот же метод экстракции и один и тот же экстрагент для получения экстрактов из разных рас­тений. Для каждого конкретного растения разрабатывается своя специфическая процедура экстракции. На основании опытов вы­бирают лучший растворитель, оптимальную температуру и необхо­димую длительность экстракции. Эти параметры не должны ме­няться в процессе производства от партии к партии для обеспече­ния постоянного качества экстракта.

К экстрагенту предъявляются определенные требования Он должен быть нетоксичным, легко подвергаться регенерации, иметь низкую вязкость, быть сравнительно дешевым. Общими требова­ниями являются индифферентность экстрагентов по отношению к извлекаемым веществам, хорошая растворяющая способность и минимальная растворимость балластных веществ. Растворитель должен иметь низкое давление пара при рабочей температуре для сокращения потерь при испарении.

Для предотвращения коррозии оборудования экстрагент не должен быть агрессивной средой. Но выбор растворителя должен быть направлен на вешество, которое получится в процессе экст- рации. Рассматривая вещества, экстрагирующиеся из растений по степени гидрофильности, их можно разделить на три группы (табл. 17):

• растворимые в полярных растворителях — гидрофильные;

• растворимые в малополярных растворителях — смешанного

типа;

• растворимые в неполярных растворителях — гидрофобные.

Табли ца 17

Растворимость активных компонентов

растительных экстрактов в растворителях разного типа

	Растворители
	гидрофильные	смешанные	гидрофобные
Экстрагируемые вещества	Соли алкалоидов Гликозиды Дубильные вещества Углеводы Витамины (водо­растворимые) Соли тритерпено- вых сапонинов	Основания алкалоидов Дубильные вещества Кумарины Фитокумарины Витамины	Жирные масла Эфирные масла Смолы Жирораствори мые витамины
Экстрагенты	Вода Метанол Глицерин Пропиленгликоль	Этанол Ацетон Пропанол	Дихлорэтан Эфир Масла Хлороформ

Жидкий растворитель должен проникнуть через клеточную мембрану внутрь растительной клетки, растворить сухое содержи­мое клетки и выйти из нее в виде раствора необходимых биологи­чески активных веществ. При этом растворитель не должен изме­нить или разрушить биологическую активность этих природных веществ. Важно также, чтобы вместе с нужными компонентами не были выделены ненужные балластные вещества, чтобы не про­изошло каких-либо реакций с появлением новых, «неожиданных» соединений Вместе с тем, в процессе экстракции нужно «захва­тить» сопутствующие полезные вещества, которые часто усилива­ют действие основного вещества. Например, действие витамина С значительно усиливается в присутствии флавоноидов.

Разные экстрагенты будут извлекать из растения разные веще­ства. Например, из травы зверобоя при экстракции водой извлека­ются дубильные вещества, обладающие вяжущим действием. При экстракции 70%-ным спиртом извлекаются флавоноиды, а при экстракции 95%-ным спиртом — фенольные соединения

В таблице 18 приводятся данные о растворяющей способности некоторых важных растворителей.

Таблица 18

Растворимость компонентов растительных экстрактов в различных растворителях

X

го

-D

X

X О h Ф

X CL

x

а ш

ci (D О

CQ со ф X

X

X d

X d

XI с[

s: Q.

cl s

X

JQ

V

S e

X1 СI

н о

-D к

CQ

и ф

s

S н

X

CD

c;

CJ

2

CO

о

J3

ш

X

D.

с

о X S 1- о Q.

CL CD zf X u

5 E о X

-0 X s Cl CD

s о ■©■ о

О Q_ Ш ■©■ О V

s о X CD С Q.

c[ s l_ Ф cl X

CD X X X о

s о X о СП го

X t- Cl s

о S * о X S

о з: v и."

-О CI О ш CD

Ct S о го

J3 X -D с: S VD

XI X X С, о X

С[ з: со о V s

X с; го D. Ф X

ГО X ГО и S с;

ф с: s’

03

5

о

H

о

о

CD

c,

d

5

D.

CD

S

О

Ф

ct

5

CJ

-©•

ь-

h-

ro

о

о

ГО

О

го

с[

-6-

U

2

сг

VD

бензин, нефрас, гексан

; „г? т, - -

, ^ у

С

t i '

0₂до критич.

фреоны

ацетон

и

этилацетат

■«‘ “A < ♦ з С - -

’■ .4* . ^e‘.* -t: ^v- - ' V *: -■ ,><, ,

•

спирты

>> ^j. -a ' -- ^s.’i< -v '

• '

водные спирты

.

■

.

диметилсульфоксид

вода

- ■ 1

СО, сверхкритический

С0₂ сверхкритический с азеотропообразователем

Наиболее доступными растворителями являются вода и спирт. Они растворяют большинство биологически активных веществ. Классические продукты экстракции — это настои, отвары и спир­товые настойки. Для извлечения жирорастворимых веществ (ка- ротиноидов, эфирных масел, терпеноидов, некоторых витаминов и др.) используют растительные масла (подсолнечное, оливковое, миндальное и др.).

Существует много способов экстрагирования. В общем случае их можно классифицировать на статические и динамические. В статических способах сырье периодически заливают экстраген­том и настаивают определенное время. Динамические способы экстрагирования предусматривают постоянную смену либо экс­трагента, либо сырья.

В фармацевтической классификации различают:

• мацерацию или настаивание;

• ремацерацию или неоднократное настаивание;

• перколяцию или получение нескольких небольших сливов экстрагента, общее количество которых соответствует объему вытяжки;

• реперколяцию, при которой происходит ряд последователь­ных перколяций,

• циркуляцию, когда из полученной вытяжки отгоняется экс­трагент и поступает вновь на экстракцию

Самое высокое количество активных компонентов в экстракте получено методами полной экстракции (перколяции). В этом слу­чае растворитель к сырью добавляют постоянно. Благодаря много­ступенчатой диффузии и равновесию достигается очень высокое

Рис. 15. Схема жидкостной экстракции

1 — экстрактор; 2 — перегонный куб; 3 — промежуточный сборник; 4 — вакуум-перег онка; 5 — сборник экстракта; 6 — холодильник

содержание желаемой фракции активных веществ. На дополни­тельных стадиях эти экстракты можно сконцентрировать путем мягкой распылительной сушки. Полученные таким образом по­рошкообразные экстракты имеют то преимущество, что они не со­держат никаких консервантов.

Биологически активные вещества извлекают из растительного сырья в экстракторах различной конструкции. В экстракторах ис­пользуют такие приемы, как противоточная экстракция, градиент­ная экстракция, сочетание экстракции с фильтрацией и др. Описа­ние процессов экстрации природных материалов можно найти в специальной литературе.

С целью увеличения количества экстракта дополнительно применяют некоторые физические и химические воздействия: электрический ток и его разряды, ультразвук, магнитные поля, давление, вакуум, ферменты и т. п. В последнее время на некото­рых предприятиях в России и за рубежом используют роторно- пульсационный метод. При этом используется ротор, который вращается со скоростью 10—15 тысяч оборотов в минуту. Сырье измельчается в кашеобразную массу, которая непрерывно выво­дится из аппарата и фильтруется. Растительные клетки разрушают­ся при таком воздействии практически полностью, и из них выде­ляется практически все содержимое.

Очистка экстрактов (удаление экстрагента)

Далее полученный экстракт отделяют от твердого остатка. Остатки экстракта из осадка получают при помощи прессования, вымыва­ния или водяного пара.

Для очистки экстрактов и растворов биологически активных веществ применяют такие технологические приемы как фильтра­ция, вымораживание, кристаллизация, обработка несмешиваю- щимися растворителями. Универсальным методом очистки рас­творов от примесей является адсорбция на активированных углях, оксиде алюминия, на различных ионообменных смолах и модифи­цированных сорбентах. При этом можно применять сорбенты, которые избирательно извлекают биологически активные вещест­ва из растворов, так и сорбенты, избирательно поглощающие при­меси.

Концентрирование биологически активных веществ иногда осуществляют с помощью упаривания. Упаривание растворителя под вакуумом дает возможность провести процесс при более низ­ких температурах, что важно для нестойких биологически актив­ных вешеств. В этих случаях применяют вакуум-циркуляционные аппараты, роторные испарители и пленочные сушилки.

Экономичным методом концентрирования биологически ак­тивных веществ являются мембранные технологии. Применяя мембраны с различным диаметром пор, можно достичь разделения экстрагируемых веществ на фракции по размеру частиц.

К перспективным методам относятся криоконцентрирование, лиофильная сушка, при которых используется принцип возгонки растворителя (экстрагента). Температура сушки должна быть не выше 40 °С, чтобы сохранить высокую природную активность вы­деленных веществ. Упаривание при этом происходит в особо мяг­ких условиях, что позволяет сохранить тонкую структуру БАВ. При температуре выше 55 °С начинают разрушаться белковые вещест­ва, связанные с микроэлементами.

В результате всех этих непростых операций получается сухой экстракт, состоящий из многих биологически активных веществ, который вводят в косметические рецептуры с целью получения то­го или иного косметического эффекта. Традиционным показате­лем эффективности процесса экстракции является соотношение между количеством получаемого экстракта и количеством исход­ного растительного сырья, т. е. процент выхода.

Контроль качества экстрактов

Последняя стадия производства экстрактов — это контроль ка­чества. Сейчас известны аналитические метода определения од­ного или нескольких активных веществ в косметических препа­ратах. Этот контроль качества обычно называют стандартизацией. Стандартизация означает, что растительный экстракт содержит определенную концентрацию активного вещества. В каждой партии количество активного вещества постоянно. Такой экстракт сертифицирован, подконтролен и имеет постоянное качество. Если экстракт имеет действительное воздействие на кожу и его необходимая концентрация вычислена, то одна и та же концент­рация экстракта должна быть в конечном косметическом про­дукте.

Производители косметики не могут подстраивать процесс производства под разные концентрации активных веществ в экс­тракте, поэтому только стандартные экстракты удовлетворяют тре­бованиям косметического производства и реально подтверждают заявленные свойства косметических средств.

Многие растительные экстракты, поступающие на рынок, не определены с точки зрения токсикологии и дерматологии. Без­опасность продукта оценивается по литературным данным или из опытных данных, основанных на традиционном использовании сырья. Однако для растительных экстрактов высокого качества из-за высокого содержания активных ингредиентов такое сравне­ние не всегда возможно, и поэтому рекомендуется обязательно проводить токсикологические и дерматологические исследования. Поддержка заявленных свойств может быть основана на данных из литературы или на тестах определения эффективности. Большин­ство растительных экстрактов получены из традиционных расте­ний Европы и Азии. Даже если они имеют одинаковую концентра­цию, то такие факторы как климатические условия, возраст расте­ния в момент сбора урожая, а также процесс производства сильно влияют на качество экстракта и соответственно на его эффектив­ность.

Введение экстракта в косметические композиции

Выбор ботанического экстракта для косметического изделия не всегда основан на его эффективности. Качество экстракта допол­няется такими косметическими требованиями, как цвет и запах изделия.

Важны также порядок введения, растворимый характер экс­тракта, стабильность при разных pH, информация о совместимос­ти с другими веществами в композиции, простота применения. Кроме того, необходимо провести тест на старение стандартной эмульсии или стандартного моющего средства с ботаническим экстрактом, прежде чем запускать экстракт в производство.

Виды экстрактов

Сухие экстракты. Если необходимо получить очень концентриро­ванный экстракт, то чаще всего выбирают методы сушки распыле­нием или вымораживанием. При этом экстрагированные вещества переходят в стабильную сухую форму. За счет высушивания и практически полного удаления воды экстракт консервируется. Сушку методом распыления целесообразно использовать при по­лучении относительно дорогих многокомпонентных экстрактов. Метод вымораживания более дорогостоящий и его применяют при производстве чистых активных веществ.

Водные экстракты получают различными методами. Отвары получают кипячением твердого сырья (семена, кора, корни, кор­невища). Настои получают при использовании воды в качестве экстрагента для сырья, активные компоненты которого разруша­ются при варке. Экстрапоны образуются, когда эктрагентом слу­жит водный раствор с добавками органического растворителя. В этом случае активные вещества лучше сохраняются в растворе. Гликолевые добавки определяют стабильность таких экстрактов и их микробиологическую чистоту.

После экстракции полученный экстракт отделяется от остат­ков сырья прессованием или центрифугированием. В случае с экс- трапонами после добавления органического растворителя необхо­димо выдержать несколько недель, в течение которых завершается процесс вызревания и выпадают в осадок компоненты, которые не растворились. В результате после последней фильтрации получает­ся стабилизированный конечный продукт.

Спиртовые экстракты (или настойки) — это вытяжки, полу­ченные при экстракции спиртом. В зависимости от концентрации спирта состав экстракта может меняться. Например, чем ниже содержание спирта в растворе, тем хуже растворяются в нем эфир­ные масла и смолы. Спиртовые экстракты в отличие от водных не содержат водорастворимых слизистых вешеств, пектинов и про­теинов (см. табл. 18).

Масляные экстракты, эффективные в косметических средст­вах, можно получить из определенного растительного сырья. На­пример, облепиховое масло представляет собой масляный экс­тракт из ягод, полученный с помощью оливкового масла. Сроки хранения масляных экстрактов определяются сроками хранения не только активных веществ, но и самого масла.

Водно-гликолевые экстракты представляют собой смесь ве­ществ, извлеченных из растительного сырья водным раствором 1,2-пропиленгликоля (ПГ). Он обладает избирательным действи­ем, не вызывает в готовых экстрактах изменения цвета, запаха или выпадения в осадок. В результате водно-гликолевые экстракты являются более концентрированными, поэтому процент ввода их в косметические композиции можно уменьшить в 5—6 раз. ПГ — малоопасное соединение, не обладает раздражающим действием, поэтому экстракты на его основе можно использовать во всех кос­метических продуктах. Пропиленгликолевые экстракты включают в себя водо- и жирорастворимые активные вещества. В эмульсиях они обладают хорошей стабильностью, менее других экстрактов чувствительны к перепадам температур.

Эфирные масла получают перегонкой с водяным паром или эк­стракцией неполярными растворителями. Получению и свойствам эфирных масел посвящен раздел 4.6.

СО 2-экстракция. В некоторых случаях в качестве экстрагентов применяют сжиженные газы — бутан, пропан, углекислый газ.

Многие процессы экстракции происходят при температурах, близких к 100 °С, при которых часть токоферолов, полифено­лов, витаминов и других БАВ разрушаются. Это заставляет хими- ков-технологов искать новые условия экстракции, при которых выход БАВ был бы максимальным, а их разрушение под действи­ем температур и растворителей — минимально. Поэтому в послед­ние годы все большую популярность получают экологически чистые экстракты, полученные с помощью сжиженной углекисло­ты (С0₂-экстракты). Жидкая углекислота хорошо растворяет жир­ные и эфирные масла, карбонильные соединения, жирораствори­мые витамины, стерины, алкалоиды фитокумарины. Экстракция и отгонка растворителя при низких температурах (-30 °С) дают возможность извлекать БАВ в естественном состоянии. Жидкая углекислота не поддерживает жизнедеятельности микроорганиз­мов, что позволяет получать стерильные экстракты. С0₂-экс- тракгы — это высококонцентрированные вещества, которые ста­бильны при хранении, легко дозируются, экономичны в приме­нении.

С0₂ позволяет вести процесс экстракции на клеточном и мо­лекулярном уровне. Если внешнее давление составляет 73,8 агм, а температура равна 31,4 °С, то такую экстракцию с помощью С0₂ называют сверхкритической. Она является наиболее эффектив­ной, так как при этих условиях все БАВ экстрагируются в таком же количественном соотношении, в каком они находятся в природ­ном сырье. В таком едином технологическом процессе происходит экстракция и жирных масел, и эфирных масел, и водорастворимых БАВ. Сравнение экстрактов показало, что водно-спирто-глицери- новый экстракт ромашки содержит пять БАВ. В пропилен гликоле­вом экстракте этого же растения присутствуют семь БАВ. Экстракт ромашки, полученный с помощью С0₂, содержит комплекс из шестнадцати БАВ и концентрация их в конечном экстракте на по­рядок выше. Кроме того, поскольку углекислый газ полностью удаляется из экстракта простым испарением на последних этапах технологического цикла, то конечный продукт не содержит ника­ких примесей растворителей.

Традиционно применяемые в косметике экстракты

В небольшом обзоре невозможно описать свойства всех применяе­мых в косметике экстрактов. Поэтому мы ограничимся только наиболее известными.

Экстракт арники получают из цветков и корневища многолет­него травянистого растения Arnica montana. Основные действую­щие вещества — это эфирные масла, дубильные вещества, мине­ральные соли и флавоноиды. Главный компонент — вещество арницин, придающий экстракту своеобразный запах и горький вкус. В косметике экстракты арники используются в средствах от угревой сыпи, против перхоти и выпадения волос, в средствах для ухода за жирной кожей. Оказывает на кожу противовоспалитель­ное, общеукрепляющее действие, глубоко проникает в эпидермис. Способствует лучшему кровообращению, снимает отечность.

Экстракт алоэ — один из самых востребованных на рынке косметики экстрактов. Многолетнее травянистое растение семей­ства лилейных, известно около 250 видов. В косметике использует­ся вид Aloe vera. Основные действующие вещества — полисахариды (антрахиноновые гликозиды), флавоноиды, катехины, дубильные вещества, органические кислоты, витамины. Комплекс веществ, содержащихся в экстракте алоэ, — мощный биогенный стимуля­тор, оказывающий на кожу противовоспалительное, антибактери­альное и увлажняющее действие. Экстракт алоэ стимулирует кро­вообращение, снимает воспаление, увлажняет кожу на клеточном уровне. Его традиционно используют в косметических средствах для сухой и чувствительной кожи, склонной к раздражению, для увядающей кожи. Применение экстракта алоэ в составе шампу­ней, кондиционеров для волос существенно улучшает состояние волос и кожи головы. В анионные эмульсионные системы гель алоэ добавляют в конце технологического процесса получения из­делия не более 30%, а в ионогенные системы его вводят в виде ком­позиции с водой и глицерином. Применяется в кремах и лосьонах для кожи, препаратах для бритья.

Экстракт зверобоя. Зверобой — многолетнее травянистое рас­тение, с давних времен применяется в народной медицине. Листья и соцветия зверобоя содержат флавоноиды, танины, азулен, ин- вертный сахар, витамины С и РР, токоферолы, фитостерины, ду­бильные вещества. В косметике зверобой применяется в виде вод­но-спиртового или масляного экстракта. Его используют, как пра­вило, вместе с другими экстрактами в составе кремов, лосьонов, очищающих масок, средств для ванн, препаратов для укрепления волос, средств после бритья, детских кремов.

Экстракт крапивы получают из листьев широко распростра­ненного травянистого многолетнего растения Urnica dioica. В экс­тракте содержатся в значительном количестве хлорофилл, каротин (провитамин А), витамины С, В, К, лецитин, дубильные вешества, муравьиная кислота (она определяет жгучесть крапивы), мине­ральные соли. В косметические изделия вводят масляный экстракт крапивы или водно-спиртовой настой. Их используют в средствах для ухода за нормальной и жирной кожей лица, в шампунях и лосьонах, пенах для ванн.

Экстракт конского каштана получают из коры и цветков дере­ва семейства конскокаштановых. В экстракте содержатся сапо­нины, дубильные вещества, гликозиды, эскулин, эсцин. Семена богаты крахмалом, содержат флавоноиды. Препараты из конского каштана понижают свертываемость крови, укрепляют стенки сосудов и вен, способствуют рассасыванию образовавшихся тром­бов. Это фармакологическое действие конского каштана связы­вают с наличием гликозина эскулина, уменьшающего прони­цаемость капилляров. Водно-спирто-глицериновый экстракт вво­дят в состав шампуней и кремов для сухой и нормальной кожи, применяют в кремах для ног и антицеллюлитных средствах.

Экстракт петрушки получают из семян или зеленой массы широко известного двулетнего травянистого растения семейства зонтичных. В состав экстракта входят витамин С, полисахариды, жирные кислоты, терпены (апиол и миристицин). Активные ве­щества экстракта повышают тонус кожи, регулируют водно-соле­вой обмен, оказывают отбеливающее действие. В косметике при­меняют эфирное масло петрушки и С0₂-экстракт из ее семян. Экстракт используется в отбеливающих кремах, в средствах по уходу за кожей вокруг глаз, в питательных регенерирующих кремах для стареющей кожи. Его вводят в зубные пасты как дезодорирую­щую и укрепляющую десны добавку.

Экстракт ромашки получают из цветков однолетнего травя­нистого растения семейства сложноцветных Matricaria chamomilla. Целебные свойства ромашки известны с древнейших времен. В косметике используют спиртовые, гликолевые, масляные и С0₂-экстракты этого растения. В экстрактах ромашки аптечной содержатся хамазулен, витамины, различные органические кисло­ты, белки, полисахариды, флавоноиды, микроэлементы. Его вво­дят в состав шампуней, ополаскивателей, масок для волос, лосьо­нов после бритья, зубной пасты, дневных кремов, декоративной косметики, средств для загара. Экстракт ромашки — традицион­ный компонент детских кремов, лосьонов, мыла. Настой ромашки оказывает легкое окрашивающее действие на волосы, придавая им золотистый оттенок.

Современные тенденции использования экстрактов в косметических композициях

Тенденции последнего времени — это включение в косметические рецептуры экстрактов необычных растений, грязей, солей. Появ­ляются необычные формы привычных ингредиентов. Например, предлагают не экстракт, а масло яблока или не твердое, а жидкое масло ши. Усиливается популярность использования выделенных и очищенных активных начал растительных экстрактов (изофла- воны сои, полисахариды морских водорослей и т. д.). Активно ис­пользуются компоненты морского происхождения. Компоненты животного происхождения потеряли популярность.

Экзотические экстракты

Отметим некоторые интересные и необычные растительные экс­тракты, которые, возможно, еще только будут популярными в кос­метических средствах. В последние годы на рынке косметического сырья появились малоизвестные жирные растительные масла и экстракты из разных уголков земного шара.

Масло сасанквы (Sasanqua) — старинный и традиционный компонент японской косметики. Получают его холодным прессо­ванием плодов растения, известного также как японский чайный куст (Camelia Japonica) Это вечнозеленое, цветущее даже под сне­гом растение. Плоды сасанквы имеют вид капсул размером 1,5— 2,0 см, внутри которых содержится масляное семя. Получаемое из этих плодов масло представляет собой маслянистую жидкость бледно-желтого цвета с характерным ароматом. Хранят его без до­ступа света при комнатной температуре. По своему химическому составу масло сасанквы на 83—88% состоит из олеиновой кислоты, пальмитиновая кислота содержится в количестве 8%, линолевая кислота — в количестве 5%.

Важное для косметологов свойство масла сасанквы — это по чти полная (примерно 97%) усвояемость масла кожей при нанесе­нии на ее поверхность. За рубежом масло сасанквы используется в рецептурах косметического молочка для тела после загара, в кре­мах для рук, для укрепления ногтей, для сухой кожи лица без огра­ничения процента ввода в композиции.

Масло купуасу (Theobroma Grcindiflorum) — масло экзотического растения из джунглей Амазонки. По внешнему виду это масса бе­лого цвета, твердое вещество при комнатной температуре, которое тает при температуре тела при нанесении на кожу. В его составе ко­личество насыщенных и ненасыщенных кислот сбалансировано (35% стеариновой кислоты, около 40% — олеиновой). Обращает на себя высокое содержание в масле купуасу арахидоновой кислоты (7,4%) и фитостеролов, которые известны как противовоспали­тельные агенты. Масло купуасу обладает прекрасными увлажняю­щими и протововоспалительными свойствами. Рекомендуемая до­за ввода 2—10%.

Масло маракуйи (Passiflora Edults) — масло, получаемое из съе­добных плодов вьющегося растения с большими белыми цветка­ми. Это прозрачная светло-желтая жидкость с приятным запахом, чрезвычайно богатая линолевой кислотой (около 70%). Линолевая и другие незаменимые жирные кислоты играют важнейшую роль при поддержании и восстановлении здоровья кожи При дефиците незаменимых жирных кислот увеличивается трансэпидермальная потеря воды и развивается сухость кожи. Кроме того, масло мара- куйи содержит комплекс флаваноидов, которые действуют как мощные антиоксиданты. Его рекомендуется применять в составе увлажняющих кремов, лосьонов, маслах для ванн и средствах для бритья. Рекомендуемая доза ввода составляет 2—8%.

Масло бурити получают из плодов пальмы бурити (Mauritia Vinifera) Эта пальма с большими вееровидными листьями и длин­ными кистями съедобных плодов с ярко-желтой мякостью дости­гает высоты более 50 м. Полученное холодным прессованием мя­коти плодов масло бурити является богатейшим источником каро- тиноидов, которые придают маслу характерный красно-оранжевый цвет. Бета-каротин, известный как провитамин А, является мощ­ным нейтрализатором свободных радикалов и защищает кожу от повреждений и дегидратации. Содержит также большое количест­во олеиновой кислоты (до 80%). Масло бурити применяется в кос­метических средствах для зрелой кожи и в солнцезащитной косме­тике. Рекомендуемая доза ввода составляет 2—10%.

Масло зеленого кофе получают прессование зеленых зерен ко­фе. Отличается высоким содержанием линолевой кислоты и не- омыляемых жиров. Используют его в средствах против старе­ния, для повышения упругости и эластичности кожи, в том числе и в массажных кремах.

Масло к.1юквы получают С0₂-экстракцией. Оно хорошо смяг­чает кожу и быстро впитывается. Его используют в препаратах для увлажнения, смягчения и восстановления защитного барьера кожи.

Масло яблока получают выжимкой из семян яблока. По сути это экстракт из семян яблока, который содержит фитогормоны, изофлавоноиды, тритерпеноиды, токоферолы и эфиры жирных кислот. Оно богато незаменимыми жирными кислотами и поэтому рекомендуется для сухой поврежденной кожи. Результаты иссле­дования воздействия на кожу масла яблока показали его эффек-

тивность в уменьшении поверхности и длины морщин (на 40 и 31% соответственно). Масло яблока представляет большой инте­рес для косметических средств против старения.

Экстракт бурой водоросли падины павлиньей — экстракт водо­росли Pachna pavonia, содержит биологически активные вещества, стимулирующие синтез гиалуроновой кислоты в коже и повышаю­щие ее упругость и увлажненность

Экстракт и масло дерева ним (маргоза, мелия индийская, аза- дирахта индийская). Дерево известно своими целебными свойст­вами. Экстракт содержит природные антибиотики, медь, стерины, алкалоид маргозин и другие вещества. Экстракт и масло обладают ранозаживляющими, противовоспалительными свойствами. При­меняются в средствах для комплексной терапии кожных заболева­ний: псориаза, экземы, угревой болезни, дерматитов.

Экстракт инжира богат пектинами, представляет собой нату­ральный гель. Хорошо увлажняет кожу и создает охлаждающий эффект.

Экстракт фукуса пузырчатого — экстракт морской водоросли, насыщенный иодом, полисахаридами. Стимулирует синтез колла­гена и других компонентов межклеточного вещества дермы. Повы­шает упругость и эластичность кожи. Входит в состав средств про­тив старения, в антицеллюлитные кремы.

Жидкий и сухой экстракты морского огурца (голотурии), содер­жащие мукополисахариды, минералы и белки, применяются в кос­метике вместо ингредиентов, которые раньше получали из бычьих хрящей и шкур. Они обладают увлажняющими и пленкообразую­щими свойствами, повышают упругость кожи, снабжают ее мине­ралами.

Экстракт виноградных косточек и виноградный экстракт отде­ляют перед процессом ферментативного брожения, что сохраняет в них естественный набор биологически активных веществ. Ко­нечный продукт представляет собой концентрированный экс­тракт, который богат полифенолами и антиоксидантами.

Помимо поиска и разработки экстрактов из новых необычных растений наблюдается интенсивный поиск способов длительного сохранения большинства полезных веществ в экстрактах. В про­цессе экстракции и подготовки растительного сырья к экстракции многие вещества претерпевают окисление и разрушаются под дей­ствием кислорода воздуха и под действием клеточных ферментов. Чтобы избежать изменения сырья, свежие растения можно под­вергнуть быстрому замораживанию сразу после сбора урожая. Та­кая криогенная обработка растений позволяет сохранить большую часть биологически активных веществ, содержащихся в сьежем растении. Охлаждение до —25 °С переводит растение в «состояние сна», все процессы метаболизма в нем замедляются.

В таких условиях растения могут сохраняться несколько меся­цев до получения экстрактов. Затем при низких температурах и при высоких давлениях производят отжим растений. Полученный концентрированный раствор БАВ стабилизируют с помощью гли- колей и стерилизуют путем ультрафильтрации. Таким образом по­лучают растительные экстракты в жидкой форме. Последующее применение сублимационной сушки позволяет получить сухой экстракт, биологическая активность которого в несколько раз вы­ше традиционных экстрактов.

ВЫВОДЫ

• Сегодня растительные экстракты широко применяются в кос­метических препаратах для разных целей. Для подтверждения реального действия экстрактов в косметических препаратах требуется аккуратное выращивание растений, отработанный производственный процесс экстракции, особые параметры для контроля качества и детальные исследования безопаснос­ти экстракта.

• В составе растений содержатся различные биологически ак­тивные вещества (БАВ): жирные кислоты, триглицериды жир­ных кислот (т. е. жиры и масла), фосфолипиды, стерины, во­ски, алкалоиды, сапонины, танины, гликозиды, флавоноиды, дубильные вещества, белки, смолы, воски, витамины. Их из­влекают из растений с помощью экстрации.

• В зависимости от поставленных целей возможно как выделе­ние из растений индивидуальных, тщательно очищенных со­единений, так и получение комплексов биологически актив­ных органических веществ с полным сохранением их природ­ных свойств.

• Процесс экстракции сложный и состоит из нескольких ста­дий:

1. проникновение экстрагента в поры твердого материала;

2. растворение целевого компонента (или нескольких компо­нентов);

3. перенос экстрагируемого вещества из глубины твердой час­тицы к поверхности раздела фаз;

4. перенос целевого вещества от межфазной поверхности в объем экстрагента.

• Для эффективной экстракции необходим правильный выбор экстрагента, который должен отвечать целому ряду требо­ваний.

• Для эффективности экстракции важны степень измельчения сырья, выбор растворителя, соотношение между количеством сырья и количеством растворителя; температура и длитель ность экстракции, конструкция экстракторов.

• С целью увеличения количества экстракта дополнительно применяют некоторые физические и химические воздействия: электрический ток и его разряды, ультразвук, магнитные поля, давление, вакуум, ферменты, роторно-пульсационный метод и т. п.

Контрольные вопросы и задания

1. Как называется процесс извлечения БАВ из растительного сырья?

2. Какие виды БАВ вы знаете?

3. Что является движущей силой экстракции?

4. Какие стадии выделяют при рассмотрении экстракции?

5. Что происходит при подготовке растительного сырья к экстрак­ции?

6. Какие факторы влияют на процесс экстракции?

7. Каким требованиям должен отвечать экстрагент (растворитель)?

8. Провели экстракцию крапивы с помощью воды и с помощью про пиленгликоля. Как вы думаете, одинаков ли будет состав конечного экстракта?

9. Какие дополнительные физико-химические воздействия применя­ют в настоящее время при экстракции БАВ?

10. Какие современные приемы экстрагирования интенсивно развива ются в настоящее время⁹