ЭКСТРАКТЫ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ КАК КОМПОНЕНТЫ КОСМЕТИЧЕСКИХ И НАРУЖНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ: АССОРТИМЕНТ ПРОДУКЦИИ, ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ (ОБЗОР)

Полный текст

Экстракты растительного сырья - традиционный источник биологически активных веществ (БАВ), используемых наружно как для профилактики, так и для лечения различных заболеваний, в том числе кожи, а также для косметического ухода. В современной фармацевтической практике экстракты используются как самостоятельное косметическое средство, так и как полупродукт для получения наружных лекарственных форм (мазей, гелей, линиментов) и косметических форм. Целью данной работы явился анализ научной и технической информации, касающейся специфики ассортимента, особенностей технологии растительных экстрактов, предназначенных для использования в наружных лекарственных и косметических средствах. Методы. Для выявления современного ассортимента экстрактов, предлагаемых для использования в средствах для наружного применения, проведен анализ предложений российских и зарубежных производителей, представленных на их официальных сайтах и электронных торговых площадках. Специфика экстракции биологически активных веществ растений различными растворителями описана на основании доступных источников научной литературы (eLIBRARY, PubMed, Cyberleninca, Google Books). Результаты и обсуждение. Как показал анализ ассортимента интернет-аптек, ассортимент лекарственных и косметических средств с растительными экстрактами весьма разнообразен. В таблице 1 представлены наружные лекарственные средства и лечебная косметика с экстрактами растительного сырья [1, 2, 3, 4]. Как следует из данных таблицы 1, наружные лекарственные средства и лечебная косметика, содержащие извлечения из растительного сырья, представлены составами венотонизирующего (противоотечного, улучшающего микроциркуляцию) действия, противовоспалительного, ранозаживляющего, согревающего действия. В таблице 2 представлены примеры косметических средств для повседневного ухода, содержащие экстракты, имеющиеся в ассортименте аптек [3, 4, 5]. Как следует из данных таблицы 2, растительные экстракты используются в составе косметических средств по уходу за кожей лица (кремы и маски для ухода за различными типами кожи, средства для ухода за кожей вокруг глаз) и тела, а также составе косметических средств по уходу за волосами. Косметические экстракты представляют собой также самостоятельную группу косметических средств (табл. 3), включающую масляные экстракты или масляные растворы СО2-экстрактов [3, 4]. Предназначены продукты, приведенные в таблице 3, как правило, для использования в чистом виде или в смеси с другими маслами, а также для обогащения косметических средств. Для исследования ассортимента растительных экстрактов как сырья для получения наружных лекарственных и косметических средств нами был проведен анализ предложений отечественных и зарубежных производителей для наименований растительного сырья наиболее часто используемых в составе наружных средств [6-17]. Как следует из данных таблицы 4, номенклатура экстрактов представлена сухими экстрактами, полученными с использованием в качестве экстрагента воды или водно-спиртовых смесей; густыми экстрактами; жидкими водными, гликолевыми экстрактами и масляными экстрактами; СО2-экстрактами, СО2сверхкритическими экстрактами, а также экстрактами, полученными с использованием двухфазных смесей (каприл/капрат триглицериды/вода). Встречаются стандартизированные (т.н. «титрованные») экстракты, для которых указано содержание активных компонентов, но большая часть - это экстракты, в которых количественное содержание действующих веществ не обозначено. Биологическую ценность экстракта из растительного сырья, определяя его химический состав, обуславливает используемый экстрагент. Так, водные экстракты крапивы содержат, согласно заявлениям производителей, органические кислоты, в частности витамин С (табл. 4), обладающие, по данным литературы, кератолитическим, антиоксидантным действием. Водно-спиртовый экстракт содержит кремниевую кислоту (табл. 4) - подсушивающее средство и фитостерины, обладающие себорегулирующим действием. В экстракте листьев крапивы, полученном с использованием 40% спирта, были, по данным экспериментальных исследований, обнаружены флавоноиды (рутин), обладающие капилляропротекторным, противовоспалительным, антиоксидантным действием, кумарины (умбеллиферон) и др. полифенольные соединения, хлорофиллы. В тоже время липофильные СО2-экстракты крапивы в качестве действующих компонентов содержат преимущественно хлорофиллы, обладающие по данным литературы, репаративным, антимикробным действием, а также каротиноиды [18-20]. Определенное преимущество имеют двухфазные экстракты, которые содержат комплекс БАВ растения липофильной и гидрофильной природы, расширяя спектр биологической активности [21]. Вода - традиционный экстрагент в фармацевтической практике, извлекает из растительного сырья полисахариды, белки, аминокислоты, низкомолекулярные органические кислоты, дубильные вещества, алкалоиды в форме солей, сапонины, водорастворимые витамины. Однако в водных извлечениях отмечаются только следовые количества эфирных масел. Ряд авторов отмечает низкий переход суммы флавоноидов в водные извлечения [22-25]. Использование воды как экстрагента требует интенсификации процесса экстракции. В качестве наиболее распространенного приема используется экстракция при повышенной температуре. При использовании воды в качестве экстрагента возникает необходимость дополнительных операций упаривания и сушки, т.к. водные извлечения характеризуются микробиологической нестабильностью. А готовый продукт (сухой экстракт) может содержать наполнители (диоксид кремния, декcтрин, крахмал и т.д.) для предотвращения слеживания и комкования в процессе хранения [26-28]. Наиболее часто в качестве экстрагента в фармацевтической практике используется этиловый спирт (как правило, экстракцию проводят спирто-водной смесью), с помощью которого возможно извлечение из сырья флавоноидов, кумаринов, коричных кислот и др. полифенольных соединений, сапонинов, терпеноидов, хлорофиллов и др. [18, 21, 28-33]. Однако спирт этиловый является легковоспламеняющейся жидкостью и его применение на производстве сопровождается повышенными требованиями противопожарной безопасности. Кроме того, этиловый спирт обладает дубящим действием на кожу, сушит ее, а его удаление требует дополнительных технологических операций упаривания и сушки [28]. Поэтому для получения жидких экстрактов для косметических нужд в настоящее время считается целесообразным использование в качестве растворителей ингредиентов косметических средств таких как глицерин, пропиленгликоль, бутиленгликоль, каприл/капрат глицериды, силиконы, растительные масла. Эти вещества выполняют в составе функции энхансеров, солюбилизаторов, увлажняющих компонентов и поэтому не требуют удаления после экстракции [34-39]. Гликоли (глицерин, пропиленгликоль, бутиленгликоль), как и этанол, являются полярными экстрагентами [39]. Глицерин (1,2,3 пропантриол), трехатомный спирт. Бесцветная вязкая жидкость без запаха, хорошо смешивается с водой и этанолом. В небольших концентрациях глицерин увлажняет кожу, в больших (более 30%) обладает подсушивающим и антисептическим действием. Используется как растворитель сухих экстрактов, как средство предотвращающее испарение влаги из косметической продукции (гели, кремы) [36, 38]. Пропиленгликоль (1,2 пропиленгликоль), двухатомный спирт. Бесцветная вязкая гигроскопичная жидкость без запаха, хорошо смешивается с водой и этанолом. Используется как растворитель. Обладает свойствами пенетратора, увлажняющего вещества [37, 38]. Бутиленгликоль (1,3-бутандиол), двухатомный спирт. Бесцветная вязкая жидкость. Хорошо смешивается с водой, спиртами, ацетоном, плохо с неполярными растворителями. Обладает антимикробной активностью, влагоудерживающими свойствами. Бутиленгликоль используется в рецептурах косметических средств [38, 39]. Для получения экстрактов используются водные растворы гликолей, обладающие меньшей вязкостью, чем чистые вещества, что в ряде случаев повышает эффективность экстракции [39-42]. Так, в результате исследования экстракции травы донника гликолями установлено, что экстракционная способность пропиленгликоля 1,2 зависит от содержания воды в смеси, а максимальной извлекающей способностью по отношению к флавоноидам и кумаринам обладает 40% раствор пропиленгликоля в воде [43]. С увеличением концентрации в водных растворах гликолей возрастает их избирательная способность в отношении липофильных БАВ. Так, экспериментально установлена следующая закономерность экстракции сырья лаванды узколистной: дубильные вещества извлекаются 40% пропиленгликолем, эфирные масла - 100% пропиленгликолем [44]. Эффективность экстракции антоцианов, содержащих гидроксилы у соседних атомов углерода, возрастает с увеличением содержания в экстрагенте многоатомного спирта со структурой α-гликоля в результате образования хелатных комплексов посредством водородной связи между молекулами растворителя и антоцианов. Эта закономерность установлена в процессе исследования эффективности экстракции антоцианов из т.н. темноокрашенного растительного сырья (красная роза, виноград, черноплодная рябина, красная смородина) подкисленными водно-глицериновыми смесями [45]. Отмечено еще одно преимущество гликолей: например, экстракты черной смородины, содержащие химически лабильные антоцианы, полученные экстракцией глицерином, обладали в исследовании повышенной стабильностью при длительном хранении (более 2 месяцев) по сравнению с этанольными экстрактами [46]. На эффективность экстракции гликолями оказывает влияние температура процесса: с увеличением температуры вязкость гликолей уменьшается, что облегчает диффузию молекул веществ из сырья в экстрагент [41]. Такое влияние температуры на эффективность экстракции гликолями аналогично действию на другие экстрагенты: воду, спирт этиловый и масла [28]. В некоторых работах доказана эффективность экстракции гликолями при повышенных температурах [44, 46]. Для косметических экстрактов, в частности гликолевых, соотношение сырье: экстрагент, как правило, составляет 1:5 или 1:10, что в большей степени соответствует фармакопейным концентрациям настоек. В тоже время для получения лекарственных препаратов, например, гелей для наружного применения используются более концентрированные извлечения - жидкие экстракты 1:1 (табл. 1) [1, 28, 39]. Использование низких концентраций в случае косметических экстрактов оправдано тем, что в целом, концентрации, используемые в косметических средствах ниже, чем в лекарственных средствах, а экстракты содержат, как правило, комплекс веществ, оказывающих синергический эффект [19, 47]. Например, использование экстрактов крапивы, полученных экстракцией водно-спиртовой смесью, в составе косметических средств при акне оправдано тем, что содержащиеся в них фитостерины оказывают себорегулирующее действие, кремниевая кислота - подсушивающее, флавоноиды - противовоспалительное, капилляроукрепляющее действие, хлорофиллы - репаративное, антисептическое [19]. Кроме того, высокие концентрации экстрактов растений способны изменять цвет косметического средства и его сен- сорные характеристики, что влияет на благоприятное восприятие косметической продукции. Также высокие концентрации экстрактов могут обуславливать изменение структурно-механических свойств гелевых основ (гели карбомеров) [48, 49]. Т.к. водные растворы гликолей, в отличие от водных растворов спирта этилового не обладают выраженной антимикробной активностью, к готовым гликолевым экстрактам добавляют консерванты (феноксиэтанол, метилизотиазолинон, калия сорбат, натрия бензоат и др.) для предотвращения микробной порчи и увеличения сроков хранения [15, 39, 50]. Как видно из таблицы 4, диоксид углерода (для экстракции используется сжиженный диоксид) также достаточно широко используемый экстрагент для получения экстрактов для нужд косметической промышленности [51, 52]. Эффективность применения СО2-экстрактов в косметике обеспечивается их липофильным характером, обуславливающим сродство БАВ, извлекаемых из сырья сжиженным углекислым газом, к структурным компонентам кожи. Липофильный характер позволяет биологически активным веществам, содержащимся в экстракте, легко проникать в глубокие слои кожи и оказывать не только поверхностное действие. Преимуществом жидкого диоксида углерода как компонента косметических средств является не способность поддерживать в отличие от гидрофильных экстрагентов жизнедеятельность микроорганизмов и плесневых грибов, что позволяет получать достаточно чистые в отношении микробной обсемененности экстракты [30, 51]. Особенности диоксида углерода как экстрагента определяются его хорошими диффузионными свойствами, низкой температурой отгонки, позволяющей удалять экстрагент из вытяжек уже при незначительном температурном воздействии и сохранять извлекаемые вещества в нативном состоянии; диэлектрическая постоянная, близкая к характеристике неполярных растворителей, и это указывает на возможность извлечения жидкой СО2 неполярных или слабополярных веществ. К ним относятся эфирные и жирные масла; карбонильные соединения; жирорастворимые витамины (К, E); стерины; алкалоиды в виде оснований; фурокумарины; фуранохромоны и др. Имеются данные о возможности экстракции лигнанов плодов лимонника схизандрина и γ-схизандрина с помощью СО2. По данным исследований, СО2-экстракт родиолы розовой содержит в качестве доминирующего компонента коричный спирт, а также другие липофильные или малополярные вещества - тирозол, розиридол, β-ситостерин и др.[22, 31, 51-54]. В настоящее время наряду с докритическими используются СО2-экстракты, полученные сверхкритической экстракцией (горофиты). В исследованиях различных авторов показана возможность получения с помощью этого метода из эфирномасличного сырья экстрактов с заданным составом. Сверхкритическая СО2 доказала свою эффективность для извлечения эфирных масел для использования в пищевой, косметической и фармацевтической отраслях [51, 55]. Этот метод рассматривается как интенсифицированный. Так для выделения индивидуальных термолабильных соединений или определенной группы биологически активных веществ подходит следующий способ получения извлечений из сырья с использованием сверхкритической диоксида углерода: при различных параметрах процесса осуществляется последовательный вывод фракций от самой легкой до максимально тяжелой. В литературе представлены результаты исследований по выбору оптимального режима экстракции шалфея лекарственного для выделения целевого биологически активного экстракта шалфея; розы с целью получения масел со стандартизуемым составом и определенной гаммой летучих ароматических веществ. Также имеются данные о разработке технологии получения сверхкритического СО2-экстракта бархатцев с высоким содержанием лютеина [56-58]. Наибольшее практическое применение находит способ получения сверхкритических СО2-экстрактов при последовательной обработке образца растительного сырья одним экстрагентом в нескольких технологических режимах, позволяющий получать в составе экстракта сумму фрак- ций липофильных веществ растительного сырья [6, 51]. Сверхкритические СО2-экстракты являются более сильными антиоксидантами по сравнению с экстрактами, полученными классическими методами. В настоящее время доказана эффективность использования в составе косметической продукции в качестве антиоксидантов сверхкритических СО -экстрактов розмарина и шалфея для предотвращения окисления жирных масел [59]. Масла растительные наряду с водой являются экстрагентом, имеющим длительную историю применения в фармацевтической практике. Масляные экстракты (мацераты) широко представлены в ассортименте европейских производителей косметических ингредиентов из растительного сырья. В качестве экстрагента чаще всего применяются персиковое, миндальное, подсолнечное, оливковое масло. По данным литературы, растительные масла экстрагируют из растительного сырья комплекс липофильных БАВ: каротиноиды, хлорофиллы, эфирные масла, ен-ин-циклодиэфиры, кумарины (герниарин), лигнаны (схизандрины). Масляные экстракты (экстракт ромашки, календулы, зверобоя, чистотела) используются как самостоятельные косметические средства (табл. 3). К масляным экстрактам для предотвращения окисления насыщенных кислот и увеличения сроков годности добавляют витамин Е [16, 21, 28, 60, 61]. В настоящее время проявляется интерес к липофильным компонентам косметических средств (силиконам, синтетическим глицеридам) как экстрагентам более устойчивым к окислению в процессе хранения, чем натуральные масла. Так, проводились исследования возможности использования наряду с растительными маслами силиконов, в частности циклопентасилоксанов, для получения липофильных содержащих каротиноиды экстрактов на примере экстракции мякоти тыквы [62]. На примере сырья листья крапивы доказано, что экстрактивная способность в отношении хлорофиллов увеличивается в ряду масло соевое - каприл/каприновые триглицериды - изопропилмиристат, что связывают с низкой вязкостью синтетических масел, меньшей молекулярной массой и большим сродством к липофильным БАВ [35]. Что касается способов получения экстрактов, то наряду с классическимимацерацией и перколяцией, к преимуществам которых относят проведение экстракции при низких температурах, что позволяет сохранить термолабильные БАВ в нативном виде, в настоящее время используются и интенсифицированные [27, 63-65]. Так, для получения экстрактов (производство «Артлайф-техно») используется многоступенчатое противоточное экстрагирование растительного сырья в оригинальных экстракторах циркуляционного типа с дальнейшим концентрированием извлечений в вакуум-выпарных установках и последующей распыли- тельной сушкой [7]. На базе Научно-исследовательского института вакуумных технологий при АлтГТУ апробирована оригинальная технология вакуумной циркуляционной экстракции растительного сырья. Ее преимуществом является возможность производить экстракцию сырья водой при низких температурах (40-50 ºС), что позволяет избежать разложения термолабильных веществ [10]. Так, на базе ООО «КоролёвФарм» разработана и внедрена технология производства экстрактов - электроимпульсная плазменно-динамическая экстракция. Суть метода заключается в создание импульсного электрического разряда напряжением около 30-40 кВ между электродами внутри импульсной камеры со смесью растительного сырья и экстрагента. Интенсификация экстракции осуществляется посредством вымывания экстрагентом биологически активных веществ из разрушенных импульсом клеток, и посредством увеличения скорости движения экстрагента. По заявлению производителя, метод позволяет извлекать на 30-40% активных веществ больше, чем при использовании классических методов экстракции и сохраняет стабильность веществ, так как процесс идет без повышения температуры. Отмечается также значительное сокращение времени до 10-15 мин. Кроме того, под действием высоковольтного электрического тока достигается дополнительный эффект - обеззараживание сырья. Осуществляет экстракцию c помощью этой технологии производитель с использованием в качестве экстрагента воды, масла, а также водно-глицериновых или водно-пропиленгликолевых смесей [50, 66]. Заключение. Таким образом, фитокомпоненты в виде экстрактов находят широкое применение в лекарственных средствах, средствах лечебной косметики и косметических средствах как активные компоненты с различной активностью. Показано, что в настоящее время номенклатура экстрактов весьма разнообразна и представлена сухими экстрактами, полученными с использованием в качестве экстрагентов воды и водно-спиртовых смесей; густыми экстрактами, жидкими гликолевыми экстрактами, масляными экстрактами, СО2-экстрактами, СО2 сверхкритическими экстрактами, а также экстрактами, полученными с использованием двухфазных смесей (каприл/капрат триглицериды/вода). Экстракты, используемые в лекарственных средствах, отличают более высокие концентрации действующих компонентов. Отмечается общая тенденция практического использования в качестве экстрагентов растворителей, являющихся компонентами косметических средств, что находит отражение и в соответствующих исследованиях. Современные производители также активно предлагают СО2-экстракты растительного сырья. Промышленностью наряду с традиционными способами экстракции используются варианты интенсивной экстракции.

Об авторах

С. Б Евсеева

ООО «Бивитекс»

Email: sbevseeva@yandex.ru
г. Нальчик, Россия

Б. Б Сысуев

Волгоградский государственный медицинский университет; Волгоградский научный медицинский центр

г. Волгоград, Россия

Список литературы

Дополнительные файлы