化粧品業界における多機能染料としての花抽出物
Aug 29, 2022
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概要：花は、抗酸化作用、抗炎症作用、アンチエイジング作用があるだけでなく、天然染料としても使用できる生物活性化合物の天然源です。 このため、今日、植物は自然化粧品や食品の生産に広く使用されています。 これらの研究では、生物活性のある天然色素としてのケシ L.、プニカ グラナタム L.、チョウマメ L.、カルタマス チントリウス L.、およびゴンフレナ グロボサ L.の水抽出物の特性が調査されました。 植物の花の抽出物は、リポキシゲナーゼとプロテイナーゼの活性を阻害する能力を測定することにより、抗酸化作用 (ABTS および DPPH ラジカル法) と抗炎症作用についてテストされました。 抽出物は、Alamar Blue および Neutral Red テストを使用して、皮膚細胞に対する細胞毒性効果についてテストされました。 エラスチンとコラーゲンの破壊に関与する酵素の活性を阻害する能力も研究されました. 研究によると、抽出物は皮膚細胞に毒性の影響を与えず、抗酸化物質の豊富な供給源であり、エラスターゼとコラゲナーゼ酵素の活性を阻害する能力を示しています. P. rhoeas 抽出物は、ABTS および DPPH テストでそれぞれ 24.8± 0.42 ug/mL および 47.5±1.01 ug/mL の IC50 値で最も強い抗酸化特性を示しました。 テストされた植物は、抗炎症特性によっても特徴付けられ、リポキシゲナーゼを 80% 以上のレベルで阻害し、プロテイナーゼを約 55% のレベルで阻害する能力が認められました。 P. Thomas、C. ternatea、および C. tinctorius からの抽出物は、最も強い着色力を示し、製品の保管中に大きな変色を起こすことなく、化粧品を永久的に染色することができます。
キーワード:植物抽出物; 天然染料; 化粧品; 生物学的に活性な染料; 抗炎症特性; 抗酸化物質
1.はじめに
近年、ナチュラルでエコロジカルな商品への関心が高まっています。 これは、化粧品、食品、およびその他の動きの速い消費財 (FMCG) 業界で特に顕著です。 現在の市場動向の観察に基づいて、ますます多くの消費者が、より安全に使用でき、より効果的であると考えている天然物を探しています。 そのため、生産者は、消費者の要求を満たす製品を準備するために、合成由来物質の自然な代替物を探すことを余儀なくされています 1]。シスタンシェ英国乳化剤、レオロジー調整剤、界面活性剤などの多くの物質は、天然の同等物に置き換えられましたが、多くの原材料は依然として生産者にとって大きな問題です [1]。 最も問題のある成分の 1 つは染料で、自然界には有効な解決策があまりありません。 食品または化粧品業界で使用される染料のほとんどは、天然着色剤と比較して低コストで安定性が高いため、化学合成によって継続的に製造されています。
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残念なことに、合成染料にはいくつかの欠点があります。その最も重要な欠点は、刺激や感作の可能性と、環境への悪影響です [2-5]。 当然、調達されたものは人間の健康と環境にとってより安全ですが、安定しておらず、製品の保管中に変色する可能性があります. また、pH、紫外線、温度の変化にも敏感です[6-8]。 天然由来の新しい染料を求めて、色の強い植物の花から得られる抽出物に注目しました。 抽出物の形の植物は、着色物質に加えて、次のような外的要因の影響下で酸化を防ぐことができる成分が組成に存在するため、より安定し、色の変化に対してより耐性があります。紫外線またはフリーラジカルの作用。 これらは、強い紫外線にさらされても植物の色の変化を防ぎ、強い色を維持することができる、主に抗酸化物質のグループからの天然に存在する物質です |5,7,9,10]. 植物から個々の色素物質を分離する場合 (例えば、ビートの根から抽出されたベタレインの場合など)、得られる染料にはこれらの成分が欠けており、多くの場合、合成抗酸化物質を添加する必要があります。色の変化を防ぐための最終製品 [11]。
抗酸化物質は、酸化ストレスに対する防御において重要な役割を果たす化合物のグループです。 それらの主な機能は、活性酸素種 (ROS) と呼ばれる酸素フリーラジカルの中和であり、代謝の非常に反応性の高い副産物です。
抗酸化物質の大部分は植物由来の物質であり、例えばフェノール酸やフラボノイドが含まれます。 一部の植物染料は抗酸化効果も示しており、その特性により、現在化粧品で使用されている合成顔料に取って代わる可能性があります. そのような化合物の例は、フラボノイドに属するアントシアニンであり得る。 それらは多くの植物の葉、果実、花に存在し、例えば、果実（チョークベリー、ブラックカラント、ブルーベリーなど）、ブドウ、レッドチコリなどに存在し、それらに青、赤、紫の色を与えます. [12-14]。 さらに、アントシアニンは、抗炎症、抗酸化、および肝保護特性を示し、心血管系の適切な機能をサポートします [12-14]。 アントシアニンの存在は、Punica granatum L.、Clitoria ternatea L.、および Papaver rhoeas L. にも示されています [15-17]。 赤紫の色の原因となるベタシアニンは、葉、花、根、植物の果実、およびキノコの傘に含まれています. これらの染料は、抗がん、抗酸化、および抗炎症特性を示します。 ベタシアニンには、ゴンフレナ グロボサ L に見られるゴンフレナ I、ゴンフレナ II、およびゴンフレナ III が含まれます [18,19]。 抗酸化作用を持つ別の着色化合物はカルタミンです。シスタンシェ・ウィルクングそれは植物器官に赤い色を与え、とりわけ Carthamus tinctorius L. [20,21] に存在します。
これらの研究の目的は、植物色素の供給源である植物からの水抽出物の特性を調査することでした。 予備研究では、20種類の植物の色とりどりの花からの抽出物が得られましたが、化粧品への使用は禁止されていません. その中で、最も強い色と紫外線への暴露中の安定性、水溶液の pH の変化、および酸化剤 (過酸化水素) の作用によって特徴付けられる 5 つの抽出物が選択されました。 さらなる研究のために選択された最も好ましい特性を持つ抽出物は、ヒナゲシ L.(PRE)、Punica granatum L.(PGE)、および Clitoria ternatea L.(KTE)、Carthamus tinctorius L.(CTE)、および Gomphrena globosa の抽出物でした。 L.(GGE)。 生物活性化合物は、リストされた植物抽出物、およびそれらの抗酸化および抗炎症特性について決定されました。 抽出物は、線維芽細胞およびケラチノサイトに対する細胞傷害活性について試験されました。 経皮水分損失（TEWL）を減少させる能力、およびエラスチンとコラーゲンの破壊に関与する酵素の活性を阻害する能力も研究されました. 得られた抽出物は、生理活性および多機能染料としてミセル液体形態のモデルメイクアップリムーバーに適用されました。
2. 結果と考察
2.1.HPLC-ESI-MS/MSによる生理活性化合物の測定
クロマトグラフィー法は、活性化合物の化学構造を深めるために開発されました。 主なフェノール化合物は、検出されたプリカーサー イオンの質量対電荷比 (m/z) に基づいて負イオン モードで決定され、HPLC-ESI-MS/ MS。 得られたプロダクトイオンから化合物を同定した。 MS データ、MS/MS フラグメンテーション プロファイル、および分子式を、信頼できる標準または文献データと比較しました [22、23。シトラスバイオフラボノイド表 1 に、HPLC-ESI-MS/MS を使用して水抽出物で同定された活性化合物を示します。
水で調査した抽出物について負イオンモードで得られた抽出イオンクロマトグラムは、補足ファイルに記載されています。 得られた HPLC-ESI MS/MS の結果は、ポリフェノールの存在を明らかにし、そのうちフェノール酸とフラボノイドがよく代表されるグループでした。 特徴付けられたフラボノイドはケルセチンおよびケンフェロール誘導体であり、フェノール酸はカフェ酸、キナ酸、没食子酸、およびカフェオイルキナ酸 (CQA) であり、3- および 5- CQA の 2 つの異性体がありました。 ケンフェロール-3-O-ルチノシドおよびケンフェロール-3-O-グルコシドを含むいくつかの他のフラボノイド配糖体もサンプル抽出物で同定されました。
キナ酸、没食子酸、カフェイン酸、3-CQA、5-CQA、およびケルセチンは、多重反応モニタリング (MRM) モードで分析標準のピーク面積を使用して生成された検量線に基づいて定量化されました。 得られた結果を表 2 に示します。決定された化合物の合計 (表 2) に基づいて、PGE の水性抽出物が決定された生物活性化合物で最も豊富であることがわかりました。 キナ酸は CTE の水性抽出物で最も高い量で測定されましたが、PGE の水性抽出物は没食子酸の含有量が最も高いという特徴がありました。 コーヒー酸は、KTE 抽出物で決定された最も豊富な化合物でした。
2.2. 抗酸化特性の測定
抽出物の組成を分析すると、キナ酸、没食子酸、ケルセチン、ルチン、カフェイン酸などのフラボノイドとフェノール化合物の存在が示されました。 これらの物質は、多くの研究で実証されている抗酸化特性で知られています。 抽出物の抗酸化活性は、この研究の次の部分で調べられました.
最初の研究は、ABTSe とラジカルを使用して行われました。シナモリウムの利点得られた結果から、表 3 に示すように、各植物抽出物の IC50 点を決定しました。最も低い IC50 値は PGE 抽出物（24.8 ug/mL）で示され、得られた値よりも約 5.4 倍遅くなりました。 GGE が最も高かった。 したがって、PGE は最高の抗酸化能を示しました。 さらに、PRE と KTE は低い IC50 値 (それぞれ 65.5 と 63.3 ug/mL) を達成し、これが優れた抗酸化効果に寄与しています。
研究の次の部分では、細胞内の活性酸素種の生成を減らす抽出物の能力が調べられました. 細胞内の活性酸素種のレベルが抗酸化物質の数を超えると、酸化ストレスにつながります。 ROS は DNA、タンパク質、および脂質に損傷を与える可能性があり、これが病気の発症に寄与し、老化プロセスを促進する可能性があります。 これらの研究では、蛍光生成 H2DCFDA 色素を使用して、線維芽細胞とケラチノ サイトで細胞内 ROS 産生への影響を調査しました。 グラフ (図 1A、B) に示されている結果を分析することにより、テストされたすべての抽出物が ROSin 細胞の量を減少させると結論付けることができます。 すべての抽出物は、500ug/mL の濃度で酸化ストレスを最小限に抑える可能性が最も高いことを示しました。 BJ 細胞では、ROS を減少させる最強の能力が PGE および PRE 抽出物で示されました。 これらの植物抽出物の蛍光値は、500 ug/mL の濃度で、抽出物で処理されていない細胞 (コントロール) よりも約 60% 低くなりました。 HaCaT 細胞では、ROS を減少させる最強の能力が PGE と PRE にも示され、蛍光はコントロール (500 ug/mL の濃度) と比較して 25-30 パーセント低かった。 １００ｕｇ／ｍＬの濃度でＫＴＥ、ＣＴＥ、およびＧＧＥによってＨａＣａＴ細胞における細胞内酸化ストレスを減少させる能力は、対照と同様であった。
記載された結果に基づいて、テストされた植物抽出物には抗酸化能があることが確認できます。 これは、フリーラジカルを中和できるさまざまな物質が存在するためです。 最高の抗酸化活性は、PGE および PRE の抽出物によって示されました。 P. rhoeas の水抽出物には、抗酸化特性で知られるカフェイン酸、キナ酸、没食子酸、ルチン、ケルセチンが含まれていました [24-29]。 さらに、この植物の花弁にはビタミン C が含まれていることが示されています [30]。 ビタミンCは電子供与体であり、それによって他の化合物の酸化を防ぎます. その結果、それ自体が酸化し、比較的安定したフリーラジカルを形成します。 これらの作用により、酸化損傷を軽減します [31,32] PRE には、フリーラジカルを除去する能力を持つアントシアニン [33] のグループの色素も含まれています [34]。 PRE に上記の化合物が存在すると、この植物に優れた抗酸化特性が与えられます。これは、これらの研究や他の研究者によって実証されています [35,36]。 HPLC-ESI-MS による分析は、PGE 水抽出物がカフェイン酸、キナ酸、ケルセチン、およびケンフェロール-O-グルコシドを含むことを示しました。 さらに、これらの植物の花には、エラグ酸、ウルソール酸、マスリン酸、アジア酸が豊富に含まれています。 これらの物質は、抗炎症作用だけでなく抗酸化作用も知られています [24-2937,38]。 この植物の抽出物が酸化ストレスの軽減にプラスの効果を示すのは、それらの存在です 39,40]。 、抗酸化特性の原因となるアントシアニンも含まれています。 Kamkaen と Wilkinson はまた、DPPH メソッドを使用して CTE の抗酸化活性を証明し、水抽出物 IC50=1 mg/mL の結果を得ました [41]。 HPLC-ESI-MS メソッドを使用して測定されたフェノール化合物とフラボノイドに加えて、GGE には、抗酸化特性を持つ色素であるベタシアニンも含まれています [18,42. Susilaningrum と Wijayanti は、GGE のエタノール抽出物が非常に強力な抗酸化活性を持っていることを示しました (IC50=49.9ug/mL)[43]。 CTEにはカフェイン酸、キナ酸、没食子酸、カフェオイルキナ酸、イソケルセチン、ケルセチン、ケンフェロール-O-グルコシドが含まれており、この植物に抗酸化能力を発揮させます.
2.3.マトリックスメタロペプチダーゼ阻害の評価
皮膚の老化の兆候に対抗することを目的とした製剤に植物抽出物を使用する可能性を評価するために、重要な要素は、皮膚の老化プロセスに密接に関与する酵素の活性を阻害する能力を評価することです. 増加した活性がコラーゲンとエラスチン繊維の分解を引き起こし、皮膚の老化を加速させる主な酵素は、コラゲナーゼとエラスターゼです[44]。 この作業の一環として、これらのメタロプロテイナーゼの活性の統計的に有意な阻害の可能性に対する 5 つの研究対象植物からの分析された抽出物の影響が調査されました。 実施された実験の一環として、各抽出物の 2 つの濃度 100 および 250 ug/mL について測定が行われ、その結果が図 2 および 3 に示されています。以下の程度は、in vitro 条件下でこれらの酵素の活性に影響を与えます。 試験した濃度が高いほど、アンチエイジング活性が高いことが注目されました。 エラスターゼ活性の測定中、PGE 抽出物 (44.97%) で最大の阻害が観察され、GGE (39.11%)、PRE (30.99%)、CTE (30.33%)、KTE (27.7%) がそれぞれ続きました。 2 番目の酵素であるコラゲナーゼの場合、PGE 抽出物 (41.30%) も最大の阻害を示し、GGE (40.61%)、CTE (39.09%)、KTE (26.68%)、PRE (21.83%) の順でした。 分析の一環として、これらの酵素の一般的に知られている阻害剤であるエラスターゼの SPCK とコラゲナーゼの 1,10- フェナントロリンについても測定が行われ、それぞれ 57.88% と 51.84% の阻害が観察されました。 したがって、分析された抽出物、特に PGE および GGE について得られた阻害は、それらがこれらのメタロプロテイナーゼの一般的に知られている阻害剤よりもわずかに低い活性しか示さないことを示しており、皮膚の老化に対して使用される化粧品および医薬品での使用を示している可能性があります。
異なる種類の抽出物 (水-エタノール) に関する以前の研究で、研究対象の植物の抗コラゲナーゼおよび抗エラスターゼ活性を既に実証しました [45]。 水性抽出物についてもこの研究で確認された活性は、これらの植物から得られたさまざまな種類の抽出物が、アンチエイジング活性を持つ生物学的に活性な化合物の供給源になり得ることを示しています。 テストされた抽出物のクロマトグラフィー分析は、カフェイン酸、キナ酸、没食子酸、ケルセチン、またはルチンなど、証明された老化防止特性を持つ多数の化合物の存在を示しました. 皮膚の老化を抑制する能力は、これらの化合物の幅広い作用に関連しており、多くの科学論文で示されています. チェン等。 彼らの研究では、カフェイン酸がメタロプロテイナーゼを阻害し、I型プロコラーゲンの産生を増加させることにより、UVB放射の結果として皮膚の光老化を阻害できることが示されました[46]. さらに、Staniforth らは、このフェノール酸が UVB 誘導 IL-10 mRNA 発現を阻害し、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ活性化を減少させることを示しました [47]。砂漠のヒヤシンスキナ酸によるエラスターゼ活性のわずかな阻害の可能性は、Shoko らによる研究で示されました。 [48]。 チャイカら。 彼らの研究では、チロシナーゼおよびチロシナーゼ関連タンパク質-2の活性を抑制することによるメラニン形成の阻害によって現れる没食子酸の老化防止特性、高い抗酸化特性、およびマトリックスメタロプロテイナーゼを阻害する可能性を示しました-2 [49]。 さらに、黄等。 この酸が皮膚の乾燥を減らし、しわの形成を制限することを発見しました. これは、マトリックスメタロプロテイナーゼ-1の分泌の阻害と、エラスチン、I型プロコラーゲン、およびトランスフォーミング成長因子のレベルの増加の結果です- 1 [50] 他の著者は、ケルセチンがエラスターゼの活性を低下させ、脂質過酸化を減少させます[51,52]。 バイオフラボノイドのルチンは、非常に強力なアンチエイジング効果も特徴です。 Seong らによって示されているように、ヒト皮膚線維芽細胞における I 型コラーゲン mRNA の発現を増加させ、マトリックス メタロペプチダーゼ 1 mRNA の発現を減少させることができます。 さらに、ルチンは肌の弾力性にプラスの影響を与え、しわの数と長さを大幅に減らすことができます [53]。 したがって、この研究でテストされた抽出物に存在する化合物が多くの細胞プロセスで相互作用する可能性は、これらの植物のアンチエイジング特性をもたらします。 コラゲナーゼおよびエラスターゼ活性を阻害する試験植物の能力には、いくつかのメカニズムが関与している可能性があります。 これは、抽出物に存在するポリフェノール化合物、主にそれらのヒドロキシル基と、酵素の骨格または側鎖との相互作用、または酵素の不活性化につながる立体構造の変化に関連している可能性があります[54,55]阻害もこれは、エラスターゼやコラゲナーゼなどのメタロプロテイナーゼの活性部位に見られる金属イオンをキレートするポリフェノール化合物とフラボノイドの能力に関連しています [56,57]。
2.4. 抗炎症特性の決定
過去数十年にわたって、炎症はさまざまなヒト疾患の主要な危険因子として認識されてきました。 慢性炎症反応は、炎症細胞の浸潤、サイトカインの過剰産生、細胞シグナル伝達の調節不全、およびバリア機能の喪失を特徴とする慢性疾患の病理学的進行の素因となります。 慢性炎症の軽減を目標とすることは、いくつかの人間の病気と闘うための有益な戦略です。 プロテイナーゼとリポキシゲナーゼは、さまざまな種類の炎症に関与する酵素です。 プロテイナーゼは関節炎反応に関連しています。 好中球は、そのリソソーム顆粒で、多くのセリン プロテイナーゼを持っています。 白血球プロテイナーゼは、炎症プロセス中の組織損傷の発生に重要な役割を果たします [58]。 リポキシゲナーゼは、ロイコトリエンの生合成における重要な酵素であり、ロイコトリエンは多くの炎症性疾患の重要なメディエーターです。 抗炎症作用のメカニズムには、アラキドン酸とリノール酸の代謝が重要な役割を果たす多くの問題が関係しています [59,60]。
図 2. エラスターゼ酵素の活性に対する植物抽出物の効果。 データは、各サンプルが 3 回テストされた 3 つの独立した実験の平均です。 チャート上の異なる文字は、個々の結果に大きな違いがあることを示しています (p<>
この記事は Molecules 2022, 27, 922 から抜粋したものです。
