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
бензин, нефрас, гексан ; „г? т, - - , ^ у |
С02до критич.
фреоны
ацетон
и ■«‘ “A < ♦ з С - -
’■.4*. e‘.* -t: v- - ' V *: -■,><,,
•>> j. -a ' -- s.’i< -v '
• '
водные спирты
..
диметилсульфоксид
вода
__________________
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.
Дата добавления: 2015-09-29; просмотров: 82 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
