Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Натуральные ингредиенты косметических средств. В 2 частях. Ч.1. Учебное пособие
.pdf
Таблица 3.1
Растворители
Гидрофильные
Смешанные
Гидрофобные
Экстрагируемые
вещества
Соли алколоидов
Гликозиды
Дубильные вещества
Углеводы
Витамины (водораство-
римые)
Соли тритепеновых са-
понинов
Основания алколо-
идов
Дубильные веще-
ства
Кумарины
Фитокумарины
Витамины
Жирные масла
Эфирные масла
Смолы
Жирорастворимые
витамины
Экстра-
генты
Вода
Метанол
Глицерин
Пропиленгликоль
Этанол
Ацетон
Пропанол
Дихлорэтан
Эфир
Масла
Хлороформ
Растворимость активных компонентов растительных экстрактов
в растворителях разного типа
Самая существенная разница между растительными экстрактами
и индивидуальными химическими веществами состоит в том, что растительные экстракты содержат в себе сотни компонентов. Растительные компоненты работают синергетически, как в ансамбле. Для того
чтобы иметь постоянное высокое качество растительных экстрактов,
необходимы четкие указания для выращивания растений, отработанные
процессы производства, гарантирующие высокое содержание биоактивных веществ, и соответствующие аналитические методы контроля.
3 . 1 . Б и о л о г и ч е с к и а к т и в н ы е в е щ е с т в а
р а с т и т е л ь н ы х э к с т р а к т о в
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.
51
Фосфолипиды. Основные компоненты клеточных мембран.
Варианты головных групп (Х)
Фосфатидная кислота – Н
Фосфатидилхолин
–СН2–СН2–N(CH3)
3
Фосфатидилэтаноламин
–СН2–СН2–NH
3
Фосфатидилсерин–
–СH2–CH–NH3
Рис. 3.1. Структурная формула фосфолипидов.
R1 и R2 – две жирные кислоты
COOH
l
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 (ПАВ), образуют мицеллы. При высокой концентрации образуют
бимолекулярные слои липидов, разделенные слоями воды. Бислой является основой биологических мембран – тонких пленок, окружающих
клетки и некоторые органеллы (ядро, митохондрии, лизосомы и т. д.). Через мембрану клетки осуществляется активный и пассивный транспорт
различных веществ. Фосфолипиды выполняют в организме очень важные
функции: стабилируют мембранные белки, участвуют в транспорте холестерина, регулируют внутри- и межклеточный обмен веществ.
Хвосты фосфолипидов могут быть образованы как насыщенными,
так и ненасыщенными жирными кислотами (рис. 3.1). От их соотношения зависит состояние биологических мембран: чем больше в мембране
ненасыщенных жирных кислот, тем она более жидкая. Значительная
доля эпидермальных липидов сосредоточена в клеточных мембранах.
В отличие от мембран рогового слоя, где преобладают церамиды, основным строительным липидом мембран, окружающих живые клетки
(плазматическая мембрана), внутриклеточные органеллы (ядро, митохондрии, лизосомы) или формирующих внутриклеточные перегородки
(аппарат Гольджи), является фосфолипид [39]. Основной представитель фосфолипидов ‒ лецитин, являющийся также одним из самых известных природных ПАВ [40].
52
Стерины. Это циклические спирты, имеющие следующую общую
химическую формулу:
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 [3].
Характерные свойства данных химических соединений:
– межклеточное общение. Для эффективного общения между
клетками постоянно осуществляется общение на уровне электрических
импульсов. Стерины обеспечивают общение между клетками и передачу электрического сигнала с нужной скоростью;
– синтез жирорастворимых витаминов. Витамины такого типа
нужны для питания разных органов и обеспечивают нормальное функционирование жизненных процессов;
– укрепление клеточных мембран. Стерины влияют на целостность межклеточных связей.
Алкалоиды. Органические азотосодержащие вещества. Обычно
это нелетучие, горькие на вкус вещества, часто ядовитые. Примерами
алколоидов могут служить хинин, морфин, кофеин, папаверин, стрихнин, эфедрин, никотин и др. Больше всего алколоидов содержится в растениях семейства бобовых, маковых, лютиковых и пасленовых [3]. Широко применяются в медицине, но весьма ограниченно в косметологии.
Так, алкалоид атропин расширяет зрачок и повышает внутриглазное
давление, кофеин и стрихнин возбуждают центральную нервную систему, папаверин расширяет кровеносные сосуды и снижает артериальное давление, резерпин обладает гипотензивным и седативным действием. Многие алкалоиды обладают антимикробным действием, что
позволяет применять их в качестве антисептической добавки в косметических средствах. Такими веществами для косметических средств
могут служить алкалоиды маклейимелкоплодной или чистотела [41].
53
Сапонины. Широко распространенные в природе гликозидные
соединения, образующие при взбалтывании в воде стойкую пену [42].
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. Хорошо растворимы в спирте и в воде.
Высокое содержание сапонинов в препаратах корня солодки [3].
Гликозиды. Органические соединение сахаров (рис. 3.2). Это
очень обширная группа широко распространенных в природе веществ.
Механизм действия гликозидов на организм человека разнообразен и
зависит от химического строения агликона. Гликозидами богаты толокнянка¸ наперстянка, ландыш и некоторые другие растения [3]. Примером применения гликозидов в косметике может являться каприлил/каприл гликозид – эфир глюкозы, получаемый из жирных спиртов и глюкозы растительного происхождения. Относится к неионогенным ПАВ,
хорошо переносится кожей. Широко используется в средствах для детей и для чувствительной кожи. Считается «зеленым» солюбилизатором. Обладает антисептическим действием.
Рис. 3.2. Гликозид кверцетина
Флавоноиды. Желтые и коричневые пигменты растений. Встре-
чаются 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 кон-
54
ского каштана. Флавоноиды укрепляют стенки и повышают эластичность кровеносных сосудов, особенно капилляров, задерживают рост
новообразований, проявляют мощное противоаллергическое действие.
По химической природе они являются производными пирана
(флавана), имеющего структурную формулу
По структуре пропанового фрагмента (–С3–) флавоноиды разделяются на 14 классов. Многообразие флавоноидов обусловлено не только
структурными изменениями пропанового фрагмента, но и наличием
различных радикалов в ароматической части молекулы, степенью гликозилирования, местом присоединения углеводородных остатков и их
природой, величиной окисных циклов сахаров, конформацией гликозидных связей и характером сочленения гликозидной части с агликоном
(О-гликозиды, С-гликозиды). Кроме собственно флавоноидов, в природе
встречаются димеры, названные биофлавоноидами [43]. Это вещества,
напоминающие по своей структуре эстрогены человека [44].
Установлено [45], что флавоноиды обладают выраженными антиаллергическими, антиканцерогенными, противовоспалительными
и противовирусными свойствами. Большое значение придается противовоспалительному действию флавоноидов, с которым, вероятно, связано их противоязвенное, ранозаживляющее, жаропонижающее и вяжущее действие. Привлекают внимание и антимикробные свойства флавоноидов. Так, выявлено отрицательное влияние кверцетина на грамположительные бактерии, флавонов и халконов – на стафилококк. Антимикробными свойствами в отношении стафилококков, стрептококков и
Escherichia coli обладают эпигаллокатехин, галлокатехин, а также очищенная и окисленная сумма катехинов [46].
Дубильные вещества. Это в основном полифенольные соедине-
ния, состоящие из пирокатехина, пирогаллола, производных пирокатехина и логлюцина, с терпким, вяжущим вкусом (рис. 3.3). Они нетоксичны для человека, обладают противовоспалительными, бактерицидными, кровоостанавливающими и вяжущими свойствами. Дубильные
55
вещества из коры дуба, ивы, хвоща полевого, душицы, череды и других
растений издавна используются для лечения кожных заболеваний.
а б в г д
Рис. 3.3. Структурные формулы дубильных веществ: а ‒ пирогаллола;
б ‒ пирокатехина; в ‒ флороглюцина; г ‒ галловой кислоты;
д ‒ эллаговой кислоты
Термин «дубильные вещества» впервые был введен французским
исследователем Сегеном в 1796 г. Он обнаружил в экстрактах растений
вещества, обладающие дубильными свойствами. Вяжущее и бактерицидное действие дубильных веществ основано на их способности образовывать с белками слизистых оболочек и кожного покрова плотную защитную пленку, препятствующую дальнейшему воспалению. Механизм
действия дубильных веществ заключается в том, что они осаждают
белки тканевых клеток и поэтому оказывают местное вяжущее действие
на слизистые оболочки и кожу. Слой осажденного белка является защитой для слизистой оболочки и кожного покрова от различных раздражителей [47]. В результате процесса дубления образуются прочные водородные связи между фенольными гидроксилами дубильных веществ и
молекулами белка коллагена. При этом возникает прочная поперечно
связанная структура, устойчивая к воздействию тепла, влаги, микроорганизмов, ферментов, т. е. не поддающаяся гниению [48].
Фитонциды. Летучие вещества, вырабатываемые высшими растениями. Обладают способностью убивать микробы, плесневые грибы,
простейших. Они были открыты в 1928 г. советским ученым
Б. П. Токиным. Летучие фитонциды чеснока, лука, черной смородины
и многих других растений не только убивают простейших, но и разрушают их в течение нескольких минут. Фитонциды выделяются всеми
56
растениями на земле и в воде, но они образуются только живыми клетками. Мощные летучие фитонциды содержатся в хвоще полевом, эвкалиптовом масле, календуле.
Пектины (от гр. – свернувшийся, замерзший). Это полисахариды,
образованные остатками главным образом галактуроновой кислоты, застудневающие межклеточные вещества. Они понижают активность
вредных микробов, подавляют гнилостные процессы, обезвреживают
ядовитые вещества, способствуют заживлению ран, язв, трещин, ослабляют воспалительные процессы, омолаживают и освежают кожу. Содержатся в картофеле, моркови, абрикосах, сливах, свекле, яблоках,
клюкве, шиповнике, черной смородине, лимонах, особенно много пектинов в корке апельсина.
Кроме того, в растительных экстрактах содержатся витамины и
воски, о которых было упомянуто ранее.
3.2 . П о л у ч е н и е р а с т и т е л ь н ы х э к с т р а к т о в
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 экстракции;
‒ контролем качества конечного продукта;
‒ правильным введением экстракта в косметическую композицию.
3 . 2 . 1 . И з м е л ь ч е н и е р а с т и т е л ь н о г о с ы р ь я
Для достижения оптимальных результатов в процессе экстракции
сырье должно быть измельчено до определенного оптимального размера
частиц. Грубо размолотое сырье увеличивает время экстрагирования и
57
не обеспечивает должного результата экстракции. Слишком мелкие частицы не способны к перколяции и могут образовать комки. Однородный размер частиц позволяет добиться оптимальных и воспроизводимых результатов экстракции.
Перколяция – метод извлечения веществ, когда растворитель про-
ходит сквозь сырье (стекает по сырью). При экстрагировании раститель-
ное 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 [3].
3 . 2 . 2 . В ы б о р э к с т р а г е н т а
Для каждого конкретного растения разрабатывается своя, специфическая процедура экстракции. На основании опытов выбирают лучший растворитель, оптимальную температуру и необходимую длительность экстракции. К экстрагенту предъявляются определенные требования. Он должен быть нетоксичным, легко подвергаться регенерации,
иметь низкую вязкость, быть сравнительно дешевым и индифферентным по отношению к извлекаемым веществам. Растворители можно
разделить на три группы (см. табл. 3.1):
‒ растворимые в полярных растворителях – гидрофильные;
‒ растворимые в малополярных растворителях – смешанного типа;
‒ растворимые в неполярных растворителях – гидрофобные.
Жидкий растворитель должен проникнуть через клеточную мембрану внутрь растительной клетки, растворить сухое содержимое клетки
58
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. В табл. 3.1 приводятся данные о растворяющей способности некоторых важных растворителей.
3 . 2 . 3 . О ч и с т к а э к с т р а к т о в
( у д а л е н и е э к с т р а г е н т а )
Далее полученный экстракт отделяют от твердого остатка.
Остатки экстракта из осадка получают с помощью прессования, вымывания или водяного пара. Для очистки экстрактов и растворов биологически активных веществ применяют такие технологические приемы,
как фильтрация, вымораживание, кристаллизация, обработка несмешивающимися 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 поглощают примеси [3].
3 . 3 . В и д ы р а с т и т е л ь н ы х э к с т р а к т о в
Сухие экстракты. Если необходимо получить очень концентрированный экстракт, то чаще всего выбирают методы сушки распылением или вымораживанием. При этом экстрагированные вещества пе-
59
реходят 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.
Водные экстракты. Получают различными методами. Отвары
получают кипячением твердого сырья (семена, кора, корни, корневища), настой ‒ при использовании воды в качестве экстрагента для сырья, активные компоненты которого разрушают при парке. После экстракции полученный экстракт отделяется от остатков сырья прессованием или центрифугированием.
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 веществ, пектинов и протеинов.
Масляные экстракты. Эффективны в косметических средствах.
Можно получить из определенного растительного сырья. Например,
облепиховое масло представляет собой маслянистый 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 ве-
ществ, извлеченных из растительного сырья водным раствором 1,2-пропиленгликоля (ПГ), обладающего избирательным действием и не вызывающего 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.
СО
-экстракты. Это экстракты, полученные методом
2
СО2-экстракции, высококонцентрированные вещества, которые стабильны при хранении, легко дозируются, экономичны в применении.
СО2 позволяет вести процесс на клеточном и молекулярном уровне.
Если внешнее давление составляет 73,8 атм, а температура равна
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]