Zkoumání potenciálu extraktů islandských mořských řas produkovaných vodným pulzním elektrickým polem asistované extrakce pro kosmetické aplikace Část 1
Mar 20, 2022
Prosím kontaktujteoscar.xiao@wecistanche.comPro více informací
Abstraktní:Rostoucí zájem o celkové zdraví pohání globální trh s přírodními přísadami nejen v potravinářském průmyslu, ale také v kosmetické oblasti. V této studii byl proveden screening potenciálních kosmetických aplikací vodných extraktů ze tří islandských mořských řas produkovaných pulzními elektrickými poli (PEF). Extrakty vyrobené PEF z Ulloa Lactuca, Alaria esculenta a Palmaria palmitate byly porovnány s tradiční extrakcí horkou vodou z hlediska obsahu polyfenolů, flavonoidů a sacharidů. Navíc,antioxidantvlastnosti a enzymatické inhibiční aktivity byly hodnoceny pomocí in vitro testů. PEF vykazoval podobné výsledky jako tradiční metoda, přičemž vykazoval několik výhod, jako je jeho netepelná povaha a kratší doba extrakce. Mezi třemi islandskými druhy,Alariaesculentavykazovaly nejvyšší obsah fenolových (průměrná hodnota 8869,7 ug GAE/g sušiny) a flavonoidů (průměrná hodnota 12 098,7 ug QE/g sušiny), které také vykazovaly nejvyšší antioxidační schopnosti. Navíc extrakty Alaria esculenta vykazovaly vynikajícíantienzymatickýaktivity (76,9, 72,8, 93.{5}} a 100 procent pro kolagenázu, elastázu,tyrosinázaa hyaluronidáza, v tomto pořadí) pro jejich použití v produktech pro bělení pleti a proti stárnutí. Naše předběžná studie tedy naznačuje, že extrakty na bázi islandské Alaria esculenta vyrobené PEF by mohly být použity jako potenciální přísady pro přírodní kosmetické a kosmeceutické formulace.
klíčová slova:makrořasy; Uloa lactuca; Alaria esculenta;Palmariapalmata; PEF-asistovaná extrakce;bioaktivní sloučeniny; zelená extrakce; přírodní složky;kosmeceutika
1. Úvod
V posledních letech výrazně vzrostla poptávka po nových bioaktivních sloučeninách s potenciálními zdravotními přínosy. Mnoho výzkumných skupin kladlo důraz na výzkum mořských organismů, jako jsou makrořasy, s cílem nalézt nové a udržitelné zdroje přírodních sloučenin pro aplikace v zemědělsko-potravinářském průmyslu, farmakologii, potravinářství a v poslední době i v oblasti kosmetiky [1] ,2]. Makrořasy jsou velkou a heterogenní skupinou fotosyntetických organismů vyznačujících se obrovskou biodiverzitou a složitým biochemickým složením. Podle chemické struktury a obsahu pigmentu lze makrořasy rozdělit do tří linií včetně hnědých řas (Phaeophyceae), červených řas (Rhodophyta) a zelených řas (Viridiplantae). Sloučeniny řas jsou uloženy uvnitř buněčné cytoplazmy nebo vázány na buněčné membrány; pro zhodnocení biomasy řas je tedy zásadní narušení buněk. Složení buněčné stěny je navíc velmi variabilní mezi druhy řas, od drobných membrán až po vícevrstvé komplexní struktury, takže získávání produktů z řas je výzvou [3]. Obecně jsou mořské řasy vynikající.
zdroje polysacharidů, proteinů, lipidů a široké škály sekundárních metabolitů, jako jsou fenolické sloučeniny, terpenoidy, karotenoidy, pigmenty a deriváty dusíku [4-6]. Ačkoli primární metabolity mají zásadní význam, nedávné údaje ukázaly, že obsah sekundárních metabolitů určuje biologické aktivity extraktů z mořských řas [7].
Cistanche může zlepšit imunitu
Rostoucí zájem o celkové zdraví a wellness, stejně jako povědomí o škodlivých chemikáliích v každodenních produktech, pohání globální trh přírodních a organických složek [8]. V posledních letech se povědomí spotřebitelů o upřednostňování přírodních ingrediencí a ekologicky šetrných produktů rozšířilo z potravinářského průmyslu do průmyslu kosmetiky a osobní péče [9]. Kromě toho se v současném kontextu globálního oteplování a ekologických problémů zvyšuje povědomí veřejnosti o otázkách životního prostředí. Ve světle těchto současných obav spotřebitelé obrátili své zájmy k ekologickým, zdravým produktům bez chemikálií. Výsledkem je, že kosmetický průmysl v současné době nahrazuje toxické chemikálie a škodlivé přísady novými a přírodními vysoce hodnotnými sloučeninami za účelem výroby „chemicky čistých“ kosmetických produktů [10].
Kosmetika byla tradičně definována jako produkty, které mají být aplikovány na lidské tělo za účelem čištění, zkrášlení nebo podpory přitažlivosti bez ovlivnění tělesné struktury nebo funkcí. Nové trendy a nedávné požadavky spotřebitelů však podpořily vývoj nových produktů, které poskytují mnoho výhod s minimálním úsilím. Termín cosmeceutical se nyní často používá k popisu kosmetických produktů s bioaktivními přísadami, které prohlašují, že mají léčebné účinky nebo účinky podobné drogám [11]. Kosmeceutika obvykle obsahují funkční složky, jako jsou vitamíny, fytochemikálie, enzymy, antioxidanty a/nebo esenciální oleje [12]. Vzhledem k tomu, že v makrořasách byla nalezena široká škála těchto bioaktivních sloučenin, výzkum nových mořských řas a extraktů z mořských řas se ukázal jako slibná oblast kosmeceutických a kosmetických studií|13,14].
Řada sekundárních metabolitů pocházejících z mořských řas je známá pro své cenné zdraví prospěšné účinky na pokožku, jako jsou fotoochranné, hydratační, antioxidační, protizánětlivé a regenerační vlastnosti |15]. Na základě těchto příznivých účinků jsou řasy začleňovány do kosmetických přípravků, jako jsou opalovací krémy, přípravky proti stárnutí, a také pro prevenci hyperpigmentace, zatímco polysacharidy se používají k udržení vlhkosti pokožky a k prevenci vysoušení [16]. Během stárnutí je extracelulární matrix citlivá na nadměrnou aktivitu proteolytických enzymů, jako jsou kolagenázy a elastázy, což vede k viditelným změnám na kůži, jako jsou vrásky nebo ztráta elasticity kůže. Slibným přístupem k prevenci vnějšího stárnutí kůže je inhibice aktivit kolagenázy a elastázy přírodními sloučeninami. Rostlinné extrakty byly široce zkoumány a bylo zjištěno, že mají anti-kolagenázové a antielastázové aktivity [17]. Existuje však málo informací o inhibičních enzymatických aktivitách extraktů z mořských řas.
Nejčastěji používané extrakční metody pro izolaci bioaktivních látek z mořských řas jsou založeny na konvenčních technikách. Nicméně použití tradičních metod má několik nevýhod, jako je použití velkých objemů organických rozpouštědel, delší doby extrakce, vysoké teploty, problémy se selektivitou, vysoké energetické nároky a koextrakce necílených nebo interferujících sloučenin [18]. Potenciální zájem mají tedy nové extrakční techniky založené na principech zelené chemie [19].
Pulzní elektrické pole (PEF) je nově vznikající, netepelná a energeticky účinná technologie zpracování potravin [20]. PEF zahrnuje aplikaci pulzů elektrického pole obvykle při vysokém napětí (rozsah kV) a krátkém trvání (mikro nebo nanosekundy) na produkt umístěný mezi dvě elektrody [21]. Aplikace elektrických pulzů vede k tvorbě reverzibilních nebo ireverzibilních pórů v buněčných membránách, definovaných jako elektroporace nebo elektropermeabilizace, což následně usnadňuje rychlou difúzi rozpouštědel a zvýšení přenosu hmoty intracelulárních sloučenin [22]. Nedávné aplikace se zaměřily na využití pulzní elektrické energie jako extrakční techniky (PEF-asistovaná extrakce) z bio-, potravinářských a zemědělských produktů [23]. S úpravou PEF je možné získat extrakty s vyšší čistotou, zvýšit rychlost extrakce bioaktivních sloučenin, jako jsou polyfenoly, karotenoidy nebo antokyany, eliminovat použití organických rozpouštědel a zkrátit dobu extrakce [24,25]. Úprava PEF byla úspěšně použita pro extrakci cenných sloučenin z různých mořských zdrojů, jako jsou proteiny [26-28], sacharidy [29,30], lipidy [31,32] a pigmenty, jako jsou karotenoidy, chlorofyl, nebo fykokyany [22,33,34] z mikrořas a mořských řas.
Hlavním cílem této studie tedy bylo posoudit potenciální kosmetické aplikace extraktů PEF ze tří druhů makrořas rostoucích na Islandu: U. Lactuca (zelené makrořasy), A.esculenta (hnědé makrořasy) a P.palmata (červené makrořasy). ). Ve snaze vyvinout organické a přírodní složky pro zelené formulace byla navržena extrakce s pomocí PEF jako ekologická alternativa k tradiční extrakci organickým rozpouštědlem. Po procesu extrakce byly vodné extrakty z mořských řas charakterizovány z hlediska obsahu polyfenolů, flavonoidů a sacharidů. Kromě toho byly antioxidační vlastnosti a enzymatické inhibiční aktivity hodnoceny pomocí in vitro testů aktivity. Výsledky zde uvedené poskytnou základ pro zlepšení porozumění hnědým, červeným a zeleným makrořasám za účelem výroby aktivních složek pro inovativní formulace v kosmetických produktech obsahujících biologicky aktivní sloučeniny izolované z přírodních a udržitelných zdrojů.
2. Výsledky a diskuse
2.1. Extrakce za pomoci PEF pro zpracování biomasy islandských mořských řas
Výsledky ukazují, že elektrická vodivost byla nejvyšší v suspenzi připravené z A.esculenta následované P.palmata a U. lactuca(p<0.05)(table 1).="" however,="" the="" effect="" of="" treatment="" type="" was="" not="" identified="" as="" significant="" (p="">0.05). Měření elektrické vodivosti bylo úspěšně použito jinými autory k hodnocení účinnosti léčby PEF v biologických tkáních na uvolňování intracelulárních iontových látek v důsledku zvýšené permeabilizace buněčné membrány [35-37].
V naší studii výsledky nenaznačovaly silnější uvolňování těchto látek prostřednictvím PEF, protože změny vodivosti vyvolané extrakcí měly tendenci být nejvyšší u suspenzí HIW. Předchozí studie dospěly k závěru, že počáteční vodivost extracelulárního média ovlivňuje účinnost elektroporace, ale neexistuje shoda v tom, zda je mezi těmito dvěma faktory pozitivní nebo negativní vztah [38]. Rozdíly ve vodivosti a charakteristikách materiálu mohou zkomplikovat srovnání. V naší studii byl velký rozdíl mezi vodivostí suspenzí A.esculenta a dalších dvou druhů, což se neprojevilo ve stupni změn vodivosti během extrakční úpravy. Bylo uvedeno, že obsah popela v hnědých mořských řasách může tvořit více než 50 procent její suché hmotnosti [39], skládající se převážně z iontů, což může částečně vysvětlit vysokou vodivost v suspenzích A.esculenta ve srovnání s dalšími dvěma druhy.
Výsledky ukazují, že pH v suspenzi U. Lactuca bylo nižší než u ostatních dvou druhů, ale nebyly vyvolány žádné jasné účinky typu extrakce. Teplota byla zvýšena z 22 ± 1 stupeň před ošetřením na 95 stupňů HW (pro všechny druhy) na 36.0±10 stupně C,46,3±0. 6 stupňů a 51.{12}}±1 stupeň podle PEE v suspenzích A.esculenta, P.palmata a U. Lactuca. Stejný trend byl pozorován u skupin léčených PEF, které byly dále zahřívány HW. Nárůst teploty byl způsoben přeměnou elektrické energie na tepelnou energii (ohmický ohřev) v suspenzi při úpravě PEF. Je známo, že úroveň zvýšení teploty je úměrná aplikovanému proudu, ale nepřímo úměrná vodivosti. To by mohlo vysvětlit, proč P. palmate a U. Lactuca dosáhly vyšších teplot během ošetření PEF, ačkoli mají nižší vodivost než A. esculent.
2.2. UV-VIS absorpční spektra extraktů islandských mořských řas
Studované mořské řasy se liší ve spektrálních profilech (obrázek 1), což naznačuje, že složení a potenciál absorbce UV se mezi druhy liší. Avšak typ extrakční techniky nevykazoval významný účinek na UV absorpční spektrum; extrakty z mořských řas vykazovaly podobné absorpční profily bez ohledu na extrakční metodu.
UV absorpční spektrum zelené řasy u. Lactuca vykazovala výrazný pík v oblasti UV-B (280-320 nm) (obrázek la), zatímco extrakty z hnědé řasy A.esculenta nevykazovaly žádnou jasnou tvorbu absorpční zóny (obrázek lc). Výsledky však ukázaly silnější absorbanci při 220 nm v extraktech z A. esculenta ve srovnání s U. lactuca a P. palmata, o čemž se předpokládalo, že je výsledkem vysokého obsahu fenolických sloučenin v A. esculenta (tabulka 2). Absorpční maximum v tomto rozmezí souvisí s vazbou mezi fenolickými sloučeninami a algináty. Předpokládá se, že tento vztah zachovává schopnost fenolových sloučenin absorbovat UV záření v průběhu času [40].
Zajímavějším zjištěním bylo, že výsledky získané pro extrakty z červených řas P. palmata absorbovaly část UV-A záření (320-400 nm). Je známo, že červené řasy akumulují fotoprotektivní sloučeniny se schopnostmi absorpce ultrafialového záření, jako jsou aminokyseliny podobné mykosporinu (MAA), které absorbují v této specifické UV oblasti[41]. P. palmata vynikala v UV absorpčním spektru s výraznými píky mezi 320 a 340 nm v souladu s přítomností MAA absorbujících v tomto rozsahu[42], jako je polyfenol (vrchol absorpce při 332 nm), asteria-330 ( absorpční pík při 330 nm), Porphyra-334 (vrchol absorpce při 334 nm) a další [43]. Protože je známo, že podmínky extrakce, jako je typ rozpouštědla, ovlivňují účinnost extrakce, byly výsledky v této studii porovnány s předchozími studiemi extrakce MAA vodou z P. palmitátu. V těchto studiích byly maxima absorpce detekovány při 325 až 330 nm[441, jako v této studii. Je tedy možné předpokládat, že píky pozorované mezi 320 a 340 nm mohou být způsobeny přítomností MAA.
Rozdíly v absorpčních spektrech mezi 350 a 700 nm byly vysvětleny přítomností různých pomocných pigmentů v příslušných fotosystémech zelených, hnědých a červených makrořas, chlorofylu-b (450-500 nm), fukoxantinu ({{4} } nm), respektive fyko-erythrin (600-650 nm) [45]. Silnější účinky měla koncentrace ve vodě rozpustných sloučenin v extraktech. V důsledku toho nebyl v této studii patrný vzor odrážející rozdíl v pigmentech mezi druhy řas. 2.3. Celkový obsah fenolů, flavonoidů a uhlohydrátů ve výtažcích z islandských mořských řas
Celkový obsah fenolů v mořských řasách se pohyboval od 1592 do 9368 ug GAE/g sušiny (tabulka 2). Nejvyšší množství vykázala hnědá řasa A.esculenta (str<0.05) of="" phenolic="" compounds="" (mean="" value="" 8869.7="" ug="" gae/g="" do),="" followed="" by="" p.="" palmitate="" (mean="" value="" 1806.2ug="" gae/g="" dw)="" and="" u.lactuca="" (mean="" value="" 1750.7="" ug="" gae/g="" dw)(there="" were="" no="" significant="" differences="" between="" p.palmata="" and="" u.="" lactuca="" extracts)).="" for="" each="" seaweed="" species,="" the="" content="" of="" polyphenols="" did="" not="" differ="" among="" extraction="" methods="" except="" for="" u.="" lactuca,="" which="" results="" showed="" that="" hw="" was="" the="" most="" efficient="" technique="" (p=""><0.05). however,="" the="" advantages="" of="" pef="" including="" its="" non-thermal="" nature,="" shorter="" extraction="" time="" (10="" min="" ys.="" 45="" min),="" and="" green="" process="" should="" be="">
Amongst the three algal groups, brown macroalgae contain a higher number of polyphenols than red and green macroalgae. Results were in agreement with early studies [46,47] who reported that brown (e.g., A.esculenta and Saccharina latissma) algae species had higher phenolic content than red (P. palmata)and green species(e.g., U, Lactuca). This was supported by other authors [48] who concluded that the mean polyphenol content was species-specific(A. esculenta > S.latissma>P. palmata) a obsah fenolů byl u A.esculenta více než třikrát vyšší než u ostatních druhů (A.esculenta: 37 mg ekvivalentů floroglucinolu (PGE)/g sušiny; S.latissma: 8 mg PGE/g sušiny; P. palmata: 5 mg GAE/g sušiny). Kromě toho ve stejné studii autoři uvedli, že obsah polyfenolů se mění s ročním obdobím, zatímco prostorové variace (řasy byly sklizeny v Norsku, Francii a na Islandu) vykazovaly okrajový účinek. Například Gager et al. (2020) zjistili, že existuje významný vliv sezónních změn v obsahu polyfenolů v A.esculenta, přičemž více než 300 mg GAE/g DW na podzim ve srovnání s méně než 20 mg GAE/g DW na jaře. . Florotaniny ze sedmi hnědých mořských řas komerčně sklizených v Brittany (Francie) detekované pomocí1H NMR a in vitro testů: dočasná variace a potenciální zhodnocení v kosmetických aplikacích. Naše vzorky byly odebrány v červenci (U.lactuca a A. esculenta) a v listopadu (P.palmata). V Roledově studii [48] byl průměrný obsah v A.esculenta z Trondheimu v Norsku (nesbíráno na Islandu) v létě 40 mg PGE/g dw a P. palmata z Islandu, ale na podzim byl 4 mg GAE/g dw. Vyšší hodnoty uváděné ve srovnání s naší studií lze vysvětlit použitým extrakčním médiem (80:20 aceton:voda), což pravděpodobně povede k vyšším výtěžkům extrakce. Vyšší obsah polyfenolů byl také zjištěn u extraktů A.esculenta při použití směsi ethanolu a vody (50:50) s ultrazvukem [49]. Při použití stejného extrakčního média a klasické extrakce rozpouštědlem však A.esculenta obsahovala 44,1 mg GAE/100 g sušiny ve vodných extraktech [50], relativně podobné tomu, které bylo pozorováno v této studii.
Mean flavonoid content was species-specific (A.esculenta>U.lactuca >P. palmata; (str<0.05)(table 2).="" the="" highest="" amount="" of="" flavonoids="" was="" observed="" for="" a.esculenta="" extracts="" （mean="" value="" 12098.7="" μg="" qe/g="" dw）,="" while="" lower="" content="" was="" found="" for="" u.lactuca="" （mean="" value="" 4152.4="" ug="" qe/g="" dw),="" and="" a="" minimum="" content="" was="" determined="" for="" p.palmata="" extracts="" (mean="" value="" 905.8ug="" qe/g="" dw).="" similar="" to="" the="" behavior="" found="" for="" the="" total="" phenolic="" content,="" the="" type="" of="" extraction="" technology="" did="" not="" have="" significant="" effects="" on="" the="" flavonoid="" content="" (p="">0.05), s výjimkou U. Lactuca. Výsledky ukázaly, že HW a kombinace obou technik (PEF plus HW) byly nejúčinnějšími technikami pro extrakci flavonoidů v U. Lactuca (str.<>
Existuje mnoho studií o obsahu flavonoidů v suchozemských rostlinách, ale studie obsahu flavonoidů v řasách jsou vzácné [51] a zvláště u druhů studovaných v této práci. Konkrétně studie Ummat et al. [49] uvedli, že extrakce za pomoci ultrazvuku zvýšila výtěžnost flavonoidů ve zkoumaných mořských řasách AlTl (včetně A,esculenta) ve srovnání s konvenčními rozpouštědlovými extrakcemi za použití směsi 50 procent ethanolu. V jiné studii byly flavonoidy kvantifikovány v metanolových extraktech čtyř druhů Uloa (Ulloa clathrate, Uloa Linza, Ulloa flexuosa a Uloua inneris) pěstovaných v různých částech severního pobřeží Perského zálivu na jihu Íránu; obsah flavonoidů v extraktech z řas se pohyboval od 8 do 33 mg RE/g sušiny [52]. Předchozí studie stejné výzkumné skupiny však zjistily výrazné změny v chemických složkách se změnou ročních období a podmínek prostředí [53]. Je tedy trochu těžké mít úplný přehled o bibliografii těchto bioaktivních sloučenin v mořských řasách kvůli nedostatku dostupného publikovaného výzkumu, ale také kvůli změnám v obsahu flavonoidů ovlivněných podmínkami pěstování a geografickou polohou.
Mean carbohydrate content of produced extracts was also species-specific (P. palmata > U.lactuca>A.esculenta; p<0.05) (table="" 2).="" contents="" ranged="" from="" 44.8="" to="" 510="" mg="" glue/g="" dw="" depending="" on="" algae="" species.="" seaweed="" contains="" large="" amount="" of="" polysaccharides="" with="" important="" functions="" for="" the="" macroalgal="" cells="" including="" structural="" support="" and="" energy="" storage.="" for="" instance,="" the="" main="" part="" of="" red="" and="" brown="" seaweed="" cell="" walls="" is="" represented="" by="" sulfated="" galactans,="" which="" are="" known="" as="" agar,alginate,and="" carrageenan="" [54].the="" red="" algae="" p.="" palmata="" showed="" the="" highest="" amount="" of="" carbohydrate="" content="" (mean="" value="" 441="" mg="" glue/g="" dw).="" results="" were="" in="" agreement="" with="" previous="" studies="" that="" reported="" the="" highest="" polysaccharide="" concentration="" in="" palmaria="" species="" [55].="" moreover,="" mutripah="" et="" al.="" [56]described="" a="" total="" carbohydrate="" content="" of="" p.="" palmata="" of="" 469="" mg/g="" of="" dry="" seaweed,="" relatively="" similar="" to="" that="" observed="" in="" the="" present="">
Zelené makrořasy. lactuca vykazovala obsahy až 249,5 mg GluE/g sušiny v závislosti na použité technice extrakce (tabulka 2). Na základě literatury má U. lactuca ve vodě rozpustnou a nerozpustnou celulózu odpovídající strukturním polysacharidům s hlavní složkou zvanou ulvan, která přispívá 9 až 36 procenty suché hmotnosti biomasy [57]. Ulvan se skládá hlavně ze sulfatované rhamnózy, uronových kyselin (kyselina glukuronová a kyselina iduronová) a xylózy. Vzhledem k jeho polární povaze je rozpustnost ulvanu ve vodných roztocích zvýšena extrakcí při vysokých teplotách (80-90 stupeň)58]. Teplota extrakce mohla být důvodem, proč byl celkový obsah sacharidů v extraktech U. Lactuca vyrobených tradiční horkovodní extrakcí a kombinací obou metod (PEF plus HW) vyšší (p<0.05) than="" the="" content="" achieved="" using="" only="" pef.="" on="" the="" other="" hand,="" other="" authors="" highlight="" the="" importance="" of="" the="" seasonal="" variation="" in="" the="" polysaccharide="" content.="" for="" instance,="" schiener="" et="" al.,="" claim="" to="" identify="" seasonal="" variations="" and="" predict="" best="" harvest="" times="" for="" kelp.="" the="" seasonal="" composition="" analysis="" of="" a.esculenta="" demonstrated="" that="" maximum="" values="" of="" carbohydrates="" coincided="" with="" reduced="" concentrations="" of="" protein,="" ash,="" polyphenols,="" and="" moisture="" [39].="" according="" to="" the="" authors,="" these="" relationships,="" which="" vary="" between="" seasons="" and="" species,="" can="" be="" used="" by="" industries="" to="" maximize="" the="" yields="" of="" targeted="" seaweed="">
2.4. Antioxidační schopnosti extraktů z islandských mořských řas
A.esculenta měla nejsilnější aktivitu vychytávání DPPH mezi surovými extrakty tří druhů řas (p<0.05), with="" a="" scavenging="" effect="" higher="" than="" 90%(table="" 3).="" compared="" with="" the="" different="" standard="" solutions,="" a.esculenta="" showed="" comparable="" scavenging="" activity="" as="" 100="" ug/ml="" of="" ascorbic="" acid="" (87.9%),="" gallic="" acid(91.0%),="" and="" α-tocopherol="" (87.9%).="" our="" results="" were="" in="" agreement="" with="" recent="" studies="" [50],="" which="" also="" reported="" a="" positive="" antioxidant="" activity="" of="" a.="" esculenta="" extracts.="" surprisingly,="" no="" significant="" differences="" in="" antioxidant="" activity="" were="" observed="" between="" the="" different="" extraction="" methods="" tested="" (p="">0.05). Očekávalo se, že extrakty PEF budou vykazovat lepší antioxidační hodnoty než extrakty vyrobené tradiční extrakcí za horka, protože jiné studie ukázaly, že zelené techniky (jako je extrakce za pomoci mikrovlnné trouby nebo enzymatická extrakce) by mohly účinně zabránit rozkladu bioaktivních sloučenin a vykazovat vyšší antioxidační aktivity [59,60].
Byla také studována schopnost extraktů z mořských řas redukovat železitý (Fe3 plus ) na železnatý (Fe2 plus ) ion a schopnost vychytávat radikál ABTS, a to metodou FRAP a ABTS. Výsledky FRAP ukázaly podobné trendy jako DPPH, což ukazuje, že A.esculenta měla nejsilnější schopnost redukovat železitý (Fe) na železnatý (Fe2) ion ze surových extraktů tří druhů řas (p<0.05). however,="" a="" different="" behavior="" was="" found="" for="" the="" abts.="" all="" seaweeds="" extracts="" showed="" similar="" ability="" to="" scavenge="" the="" radical="" abts="" (p="">0.05), což naznačuje, že tyto druhy pravděpodobně obsahují některé účinné sloučeniny, které jsou zodpovědné za jejich vychytávací aktivitu.
Obecně je známo, že hnědé řasy mají vyšší antioxidační potenciál ve srovnání s červenými a zelenými skupinami [61]. Naše výsledky také ukázaly, že vodné extrakty z A.esculenta vykazovaly účinné antioxidační aktivity s ohledem na vychytávání volných radikálů a snižování síly, což naznačuje, že A.esculenta by mohla být potenciálně zdrojem přírodních antioxidantů. Vysoká antioxidační aktivita pozorovaná u extraktů A.esculenta by mohla souviset s vysokým obsahem fenolických sloučenin stanoveným v extraktech z hnědých řas. V mnoha studiích byla antioxidační aktivita extraktů z řas připisována fenolickým sloučeninám, což ukazuje pozitivní korelace mezi obsahem fenolů a schopností zachycovat, většinou s DPPH [62,63]. Podobné výsledky korelace byly nalezeny v současné studii pro extrakty A.esculenta (viz lepší diskusi v části 2.6. Korelace mezi chemickými sloučeninami a bioaktivními vlastnostmi).
2.5. Enzymatické inhibiční aktivity extraktů islandských mořských řas
Extrakty z islandských mořských řas vykazovaly pozitivní inhibiční účinky vůči všem testovaným enzymům (tabulka 4), čímž se otevřely nové cesty pro využití přírodních enzymatických inhibitorů ze zdrojů řas. Podle našich nejlepších znalostí je to poprvé, co byly testovány enzymatické inhibiční aktivity extraktů z islandských mořských řas produkovaných PEF.
2.5.1. Inhibiční aktivita kolagenázy
Extrakty A.esculenta vykazovaly pozitivní inhibici kolagenázy v rozmezí od 68 do 91 procent, zatímco extrakty P. palmaria a U. Lactuca vykazovaly nevýznamné inhibiční aktivity proti kolagenáze (tabulka 4). Extrakt z horké vody A.esculenta vykazoval 71,1 procenta inhibiční aktivitu kolagenázy, což bylo vyšší než standardní roztok epigalokatechin-3-galátu (EGCG) (63,2 procenta) a srovnatelný s pozitivním standardem, který poskytuje komerční enzymatická souprava (74,9 procenta). Důležitým zjištěním bylo, že extrakty A.esculenta produkované PEF vykazovaly inhibici kolagenázy 91 procent, vykazující dokonce vyšší aktivitu než inhibitor poskytovaný komerčním kitem. Je třeba zdůraznit, že tato aktivita byla pozorována pouze ve vodních extraktech produkovaných PEF a nikoli kombinací PEF plus HW. Toto chování lze vysvětlit možností, že proces horké vody by mohl mít negativní účinek na sloučeniny odpovědné za inhibici aktivity kolagenázy. K vysvětlení těchto výsledků jsou však zapotřebí další studie kvůli složitosti surových extraktů z řas. Výše uvedená výzkumná skupina v současné době pracuje na identifikaci inhibičních molekul v extraktech A.esculenta, aby lépe porozuměla těmto pozitivním účinkům produkovaným PEF.
Výsledky týkající se inhibice kolagenázy extrakty A.esculenta jsou v souladu s předchozími údaji, ve kterých je A.esculenta používána v komerčních extraktech kvůli svému účinku proti stárnutí. K degradaci kolagenu dochází stárnutím v důsledku aktivity kolagenázy, což má za následek vrásky na pokožce. Inhibice kolagenázy přirozeně se vyskytujícími sloučeninami je zajímavou příležitostí pro produkty proti stárnutí. Například SEPPIC, dodavatel přísad pro kosmetický průmysl, nabízí lipofilní extrakt z A. esculenta (KalparianeAD) [64].
2.5.2. Aktivita inhibice elastázy
Only the crude extracts of A.esculenta inhibited elastase, exhibiting activities higher than 70% of inhibition (Table 4). However, the anti-elastase activities of A.esculenta extracts did not statistically differ among extraction methods (p>{{0}}.05). Ve srovnání s roztoky kvercetinu, dobře známého inhibitoru elastázy, který vykazoval 100% inhibici při 1 mM a 58,7 procenta při 0,5 mM, byla účinnost extraktů z A.esculenta vysoká.
Elastáza je proteinázový enzym, který může redukovat elastin rozbitím specifických peptidových vazeb. V důsledku toho lze inhibici aktivity elastázy ve vrstvě dermis využít k udržení elasticity kůže [65]. Mnoho rostlinných extraktů bylo identifikováno jako inhibitory elastázy [17l; nicméně bylo provedeno jen málo výzkumů na inhibici elastázy ze zdrojů řas. Podle literárních údajů je známo, že polyfenoly extrahované z rostlin jsou silnými inhibitory elastázy a hyaluronidázy [66]. Nedávná studie uvádí, že florotaniny, typ taninu v hnědých řasách, výtažky z mořské řasy Eisenia bicycles a hnědé řasy Ecklonia cava, prospívají pokožce tím, že významně snižují aktivitu elastázy [67]. Extrakty A. esculenta produkované v této studii vykazovaly nejvyšší hodnoty TPC a TFC ve srovnání s ostatními studovanými druhy (tabulka 4), takže to mohl být důvod, proč vodné extrakty z P. palmaria a U. lactuca nevykazovaly anti - elastázové aktivity. K potvrzení této hypotézy byla provedena Pearsonova korelační analýza, která naznačovala, že antienzymatické aktivity pozitivně korelují s obsahem fenolických látek (viz další diskuse v části 2.6. Korelace mezi chemickými sloučeninami a bioaktivními vlastnostmi).
2.5.3. Inhibiční aktivita tyrosinázy
Extrakty z A.esculenta vykazovaly pozitivní inhibici tyrosinázy vyšší než 90 procent u všech použitých extrakčních metod, zatímco extrakty P. palmaria a U. lactuca nevykazovaly inhibiční účinky na tyrosinasu (tabulka 4). Anti-tyrosinázové aktivity extraktů A.esculenta se však nelišily (str<0.05)with extraction="" methods.="" comparing="" the="" effect="" of="" a.esculenta="" extracts="" with="" the="" quercetin="" solutions="" tested,="" the="" crude="" extracts="" of="" the="" brown="" algae="" showed="" better="" inhibitorv="" activities="" than="" these="" solutions(88="" and="" 75%="" for="" the="" 0.5="" and="" 1="" mm="" quercetin="" solutions,="" respectively).="" based="" on="" the="" literature,="" anti-tyrosinase="" activities="" of="" plants,="" bacteria,="" and="" fungi="" have="" been="" reported="" by="" several="" researchers="" [68].="" however,="" though="" different="" studies="" suggest="" that="" bioactive="" compounds="" derived="" from="" marine="" algae="" have="" a="" good="" potential="" to="" be="" utilized="" as="" skin="" whitening="" agents="" [13],="" this="" is="" still="" an="" unexplored="" domain="" and="" only="" a="" few="" studies="" have="" been="" carried="" out.="" most="" of="" the="" studies="" performed="" in="" this="" area="" have="" been="" focused="" on="" brown="" algae,="" agreeing="" with="" the="" results="" of="" the="" present="" study="" in="" which="" a.esculenta="" extracts="" exhibited="" the="" best="" anti-tyrosinase="" activities.="" for="" instance,="" phloroglucinol="" derivatives="" and="" phlorotannins,="" common="" secondary="" metabolites="" found="" in="" brown="" algae,="" have="" shown="" inhibitory="" activity="" against="" tyrosinase="" due="" to="" their="" ability="" to="" chelate="" copper="" [69].="" in="" a="" recent="" study,="" the="" extract="" of="" the="" brown="" algae="" lessonia="" trabeculate="" produced="" by="" microwave-assisted="" extraction="" inhibited="" a="" tyrosinase="" activity="" of="" 33.73%[60].="" in="" another="" study,="" the="" extract="" of="" the="" brown="" algae="" turbinaria="" conoides="" showed="" activity="" as="" an="" antioxidant="" and="" tyrosinase="" inhibitor,="" however,="" in="" this="" case="" ethanol="" was="" used="" as="" solvent="" [70].="" a="" significant="" correlation="" between="" the="" inhibitory="" potency="" of="" polyphenols="" extracted="" from="" plants="" on="" mushroom="" tyrosinase="" has="" been="" reported="" in="" previous="" studies="" [68].="" likewise,="" the="" results="" of="" this="" study="" suggest="" that="" the="" inhibitory="" activity="" towards="" tyrosinase="" were="" positively="" correlated="" with="" flavonoid="" and="" phenolic="" content="" (see="" section="" 2.6.="" correlations="" between="" chemical="" compounds="" and="" bioactive="">
Tyrosináza hraje důležitou roli v biosyntéze melaninového pigmentu v kůži. Melanin je zodpovědný za ochranu před škodlivým ultrafialovým zářením, které může způsobit několik patologických stavů [71]. Navíc může způsobit estetické problémy, když se melanin hromadí jako hyperpigmentované skvrny[72]. Začlenění inhibitorů tyrosinázy do kosmetických produktů tedy může být atraktivní díky bělícím a/nebo zesvětlujícím účinkům.
Tento článek je převzat z Mar. Drugs 2021, 19, 662. https://doi.org/10.3390/md19120662 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs
