Extratos de flores como corantes multifuncionais na indústria de cosméticos

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Abstrato:As flores são uma fonte natural de compostos bioativos que não apenas possuem propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e antienvelhecimento, mas também podem ser usadas como corantes naturais. Por esta razão, hoje em dia as plantas são amplamente utilizadas para produzir cosméticos e alimentos naturais. Nestes estudos, foram investigadas as propriedades dos extratos aquosos de Papaver rhoeas L., Punica granatum L., Clitoria ternatea L., Carthamus tinctorius L. e Gomphrena globosa L., como corantes naturais bioativos. Extratos de flores de plantas foram testados quanto aos seus efeitos antioxidantes (métodos de radicais ABTS e DPPH) e anti-inflamatórios, determinando a capacidade de inibir a atividade da lipoxigenase e proteinase. Os extratos foram testados quanto ao seu efeito citotóxico nas células da pele, usando os testes Alamar Blue e Neutral Red. A capacidade de inibir a atividade de enzimas responsáveis ​​pela destruição de elastina e colágeno também foi estudada. A pesquisa mostrou que os extratos não têm efeito tóxico nas células da pele, são uma rica fonte de antioxidantes e mostram a capacidade de inibir a atividade das enzimas elastase e colagenase. O extrato de P. rhoeas apresentou as propriedades antioxidantes mais fortes com valores de IC50 de 24,8±0,42 ug/mL e 47,5±1,01 ug/mL nos testes ABTS e DPPH, respectivamente. As plantas testadas também são caracterizadas por uma propriedade anti-inflamatória, para a qual foi notada a capacidade de inibir a lipoxigenase em um nível acima de 80% e a proteinase em um nível de cerca de 55%. Os extratos de P. Thomas, C. ternatea e C. tinctorius mostram a capacidade de coloração mais forte e podem tingir permanentemente produtos cosméticos, sem alterações significativas de cor durante o armazenamento do produto.

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Palavras-chave:extratos vegetais; corantes naturais; cosméticos; corantes biologicamente ativos; propriedades anti-inflamatórias; antioxidantes

1. Introdução

Nos últimos anos, tem havido um interesse crescente por produtos naturais e ecológicos. É especialmente perceptível nas indústrias de cosméticos, alimentos e outras indústrias de bens de consumo rápido (FMCG). Com base na observação das tendências atuais do mercado, cada vez mais os consumidores procuram produtos naturais, que, na sua opinião, são mais seguros no uso e mais eficazes. Por essa razão, os produtores são obrigados a buscar substitutos naturais para substâncias derivadas sinteticamente, a fim de preparar produtos que atendam às exigências dos consumidores 1].cistache Reino UnidoMuitas substâncias como emulsificantes, modificadores de reologia ou surfactantes foram substituídos por seus equivalentes naturais, mas muitas matérias-primas ainda são um grande problema para os produtores [1]. Um dos ingredientes mais problemáticos são os corantes, para os quais não existem muitas soluções eficazes na natureza. A maioria dos corantes utilizados pela indústria alimentícia ou cosmética é produzida continuamente por síntese química devido ao seu menor custo e maior estabilidade em relação aos corantes naturais.

Cistanche pode anti-envelhecimento

Infelizmente, os corantes sintéticos têm várias desvantagens, sendo a mais importante o seu potencial irritante e sensibilizante, bem como o seu impacto negativo no meio ambiente [2-5]. Naturalmente, os de origem são mais seguros para a saúde humana e o meio ambiente, mas não são estáveis ​​e podem mudar de cor durante o armazenamento do produto. Eles também são sensíveis a mudanças de pH, radiação UV e mudanças de temperatura [6-8]. Em busca de novos corantes de origem natural, foi dada atenção aos extratos obtidos de flores de plantas de cor forte. A planta na forma de extratos pode ser mais estável e mais resistente às alterações de cor devido à presença em sua composição, além de substâncias corantes, de ingredientes capazes de evitar sua oxidação sob influência de fatores externos, como Radiação UV ou a ação dos radicais livres. São substâncias de ocorrência natural, principalmente do grupo dos antioxidantes, que podem prevenir alterações na cor das plantas e manter uma cor intensa mesmo quando expostas à forte radiação UV |5,7,9,10]. No caso de isolar substâncias corantes individuais de plantas (como, por exemplo, no caso de betalaínas extraídas da beterraba), o corante resultante é desprovido desses componentes e, em muitos casos, é necessário adicionar antioxidantes sintéticos a o produto final para evitar alterações de cor [11].

Os antioxidantes são um grupo de compostos químicos que desempenham um papel importante na defesa contra o estresse oxidativo. Sua principal função é a neutralização dos radicais livres de oxigênio, chamados de espécies reativas de oxigênio (ROS), que são produtos colaterais altamente reativos do metabolismo.

Uma grande proporção de antioxidantes são substâncias derivadas de plantas, que incluem, por exemplo, ácidos fenólicos ou flavonóides. Alguns corantes vegetais também apresentam efeito antioxidante, que, por suas propriedades, poderia substituir os pigmentos sintéticos atualmente utilizados em cosméticos. Um exemplo de tais compostos podem ser as antocianinas, que pertencem aos flavonóides. Eles estão presentes nas folhas, frutos e flores de muitas plantas, por exemplo, bagas (choke-berries, groselhas, mirtilos e outros), uvas, chicória vermelha, etc., e dão-lhes as cores azul, vermelho e roxo [12-14]. Além disso, as antocianinas apresentam propriedades anti-inflamatórias, antioxidantes e hepatoprotetoras e auxiliam no bom funcionamento do sistema cardiovascular [12-14]. A presença de antocianinas também foi demonstrada em Punica granatum L., Clitoria ternatea L. e Papaver rhoeas L. [15-17]. As betacianinas, responsáveis ​​pela cor vermelho-violeta, são encontradas em folhas, flores, raízes, frutos de plantas e em chapéus de cogumelos. Esses corantes mostram propriedades anticancerígenas, antioxidantes e anti-inflamatórias. As betacianinas incluem gomphrena I, gomphrena II e gomphrena III, que são encontradas em Gomphrena globosa L. [18,19]. Outro composto de coloração que tem efeito antioxidante é a cartamina.cistache wirkungDá aos órgãos da planta uma cor vermelha e está presente, entre outros, em Carthamus tinctorius L. [20,21].

O objetivo desses estudos foi investigar as propriedades de extratos aquosos de plantas que são fonte de pigmentos vegetais. Em estudos preliminares, foram obtidos extratos de flores coloridas de 20 plantas diferentes, cujo uso em produtos cosméticos não é proibido. Dentre eles, foram selecionados cinco extratos caracterizados pela cor mais forte e estabilidade durante a exposição à radiação UV, mudanças no pH da solução aquosa e ação de agentes oxidantes (peróxido de hidrogênio). Os extratos com as propriedades mais preferíveis selecionados para futuras pesquisas foram extratos de Papaver rhoeas L.(PRE), Punica granatum L.(PGE), e Clitoria ternatea L.(KTE), Carthamus tinctorius L.(CTE) e Gomphrena globosa L. (GGE). Os compostos bioativos foram determinados para os extratos vegetais listados, bem como suas propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias. Os extratos foram testados quanto à atividade citotóxica em fibroblastos e queratinócitos. A capacidade de reduzir a perda de água transepidérmica (TEWL) e a capacidade de inibir a atividade de enzimas responsáveis ​​pela destruição de elastina e colágeno também foram estudadas. Os extratos obtidos foram aplicados no demaquilante modelo na forma líquida micelar como corantes bioativos e multifuncionais.

2. Resultados e Discussão

2.1. Determinação de Compostos Bioativos por HPLC-ESI-MS/MS

Um método cromatográfico foi desenvolvido para aprofundar as estruturas químicas dos compostos ativos. Os principais compostos fenólicos foram determinados no modo de íons negativos com base na razão massa-carga (m/z) dos íons precursores detectados e confirmados pelos íons produto resultantes da fragmentação MS2 usando HPLC-ESI-MS/ SENHORA. Os compostos foram identificados com base nos íons do produto resultante. Os dados MS, perfis de fragmentação MS/MS e fórmula molecular foram comparados com padrões autênticos ou dados da literatura [22,23.bioflavonóides cítricosA Tabela 1 lista os compostos ativos identificados nos extratos aquosos usando HPLC-ESI-MS/MS.

Os cromatogramas de íons extraídos obtidos no modo de íons negativos para os extratos investigados em água são apresentados em um arquivo suplementar. Os resultados obtidos de HPLC-ESI MS/MS revelaram a presença de polifenóis, dos quais ácidos fenólicos e flavonóides foram um grupo bem representado. Os flavonóides caracterizados foram derivados de quercetina e kaempferol, enquanto os ácidos fenólicos foram os ácidos cafeico, quínico, gálico e cafeoilquínico (CQA) com dois isômeros:3-e 5-CQA. Vários outros glicosídeos flavonóides, incluindo kaempferol-3-O-rutinoside e kaempferol-3-O-glucoside também foram identificados nos extratos de amostra.

Ácido quínico, ácido gálico, ácido cafeico, 3-CQA,5-CQA e quercetina foram quantificados com base na curva de calibração gerada usando áreas de pico de padrões analíticos em modos de monitoramento de reações múltiplas (MRM). Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 2. Com base na soma dos compostos determinados (Tabela 2), verificou-se que o extrato aquoso de PGE foi o mais abundante em determinados compostos bioativos. O ácido quínico foi determinado em maior quantidade no extrato aquoso de CTE, enquanto o extrato aquoso de PGE foi caracterizado pelo maior teor de ácido gálico. O ácido cafeico foi o composto mais abundante determinado no extrato KTE.

2.2. Determinação das Propriedades Antioxidantes

A análise da composição dos extratos mostrou a presença de flavonóides e compostos fenólicos, como ácido quínico, ácido gálico, quercetina, rutina, ácido cafeico, entre outros. Essas substâncias são conhecidas por suas propriedades antioxidantes, que foram demonstradas em muitos estudos. A atividade antioxidante dos extratos foi examinada na próxima parte desta pesquisa.

O primeiro estudo foi realizado com o radical ABTSe ​​plus.benefícios do cinomoriumA partir dos resultados obtidos, o ponto de IC50 foi determinado para cada um dos extratos vegetais, conforme mostrado na Tabela 3. O menor valor de IC50 foi mostrado para o extrato de PGE （24,8 ug/mL）, e foi cerca de 5,4 vezes mais lento que o valor obtido para GGE, que foi o mais alto. Portanto, o PGE apresentou a melhor capacidade antioxidante. Além disso, PRE e KTE alcançaram valores baixos de IC50 (65,5 e 63,3 ug/mL respectivamente), o que contribui para seu bom efeito antioxidante.

Na próxima parte da pesquisa, foi examinada a capacidade dos extratos de reduzir a produção de espécies reativas de oxigênio nas células. Quando os níveis de espécies reativas de oxigênio nas células excedem o número de antioxidantes, isso leva ao estresse oxidativo. As EROs podem danificar DNA, proteínas e lipídios, o que pode contribuir para o desenvolvimento de doenças e aumentar o processo de envelhecimento. Nesses estudos, os efeitos na produção de EROs intracelulares foram investigados em fibroblastos e queratinócitos, usando corante fluorogênico H2DCFDA. Ao analisar os resultados apresentados nos gráficos (Figura 1A, B), pode-se concluir que todos os extratos testados reduzem a quantidade de células ROSin. Todos os extratos apresentaram o maior potencial para minimizar o estresse oxidativo na concentração de 500ug/mL. Nas células BJ, a capacidade mais forte de reduzir ROS foi demonstrada para os extratos de PGE e PRE. Os valores de fluorescência para esses extratos vegetais, com concentração de 500 ug/mL, foram cerca de 60% menores do que para as células não tratadas com extratos (controle). Em células HaCaT, a capacidade mais forte de reduzir ROS também foi mostrada para PGE e PRE, e a fluorescência foi 25-30 por cento menor em comparação com o controle （concentração de 500 ug/mL）. A capacidade de reduzir o estresse oxidativo intracelular em células HaCaT por KTE, CTE e GGE na concentração de 100 ug/mL foi semelhante ao controle.

Com base nos resultados descritos, pode-se confirmar que os extratos vegetais testados possuem capacidade antioxidante. Isso se deve à presença de várias substâncias capazes de neutralizar os radicais livres. A melhor atividade antioxidante foi demonstrada pelos extratos de PGE e PRE. O extrato aquoso de P. rhoeas continha ácido cafeico, ácido quínico, ácido gálico, rutina e quercetina, que são conhecidos por suas propriedades antioxidantes [24-29]. Além disso, a vitamina C mostrou estar presente nas pétalas desta planta [30]. A vitamina C é um doador de elétrons e, com isso, evita a oxidação de outros compostos. Como resultado, ele se oxida, formando um radical livre relativamente estável. Devido a essas ações, reduz o dano oxidativo [31,32]PRE também contém pigmentos do grupo das antocianinas [33], que têm a capacidade de eliminar radicais livres[34]. A presença dos compostos acima mencionados no PRE confere a esta planta boas propriedades antioxidantes, que foram demonstradas nestes estudos e por outros pesquisadores [35,36]. A análise por HPLC-ESI-MS mostrou que o extrato aquoso de PGE continha ácido cafeico, ácido quínico, quercetina e kaempferol-O-glicosídeo. Além disso, as flores dessas plantas são ricas em ácido elágico, ácido ursólico, ácido maslínico e ácido asiático. Essas substâncias são conhecidas por sua capacidade antioxidante, bem como propriedades anti-inflamatórias [24-2937,38]. É a sua presença que faz com que o extrato desta planta mostre seu efeito positivo na redução do estresse oxidativo 39,40].CTE contém ácido cafeico, ácido quínico, ácido gálico, ácidos cafeoilquínico, isoquercetina, quercetina, rutina e kaempferol-O-glicosídeo , também antocianinas que são responsáveis ​​por suas propriedades antioxidantes. Kamkaen e Wilkinson também comprovaram a atividade antioxidante do CTE usando o método DPPH, obtendo o resultado para o extrato aquoso IC50=1 mg/mL[41]. O GGE além dos compostos fenólicos e flavonóides determinados pelo método HPLC-ESI-MS, também contém betacianinas, que são pigmentos com propriedades antioxidantes [18,42. Susilaningrum e Wijayanti mostraram que o extrato etanólico de GGE tem atividade antioxidante muito forte (IC50=49.9ug/mL)[43]. CTE contém ácido cafeico, ácido quínico, ácido gálico, ácidos cafeoilquínicos, isoquercetina, quercetina e kaempferol-O-glicosídeo, que fazem com que esta planta apresente capacidade antioxidante.

2.3. Avaliação da Inibição da Metalopeptidase da Matriz

Para avaliar a possibilidade de utilização de extratos vegetais em formulações destinadas a combater os sinais de envelhecimento cutâneo, um elemento importante é avaliar sua capacidade de inibir a atividade de enzimas intimamente envolvidas nos processos de envelhecimento cutâneo. As principais enzimas cuja atividade aumentada leva à degradação das fibras de colágeno e elastina, que aceleram o envelhecimento da pele, são a colagenase e a elastase [44]. Como parte deste trabalho, investigou-se a influência dos extratos analisados ​​de cinco plantas estudadas na possibilidade de inibição estatisticamente significativa da atividade dessas metaloproteinases. Como parte dos experimentos realizados, foram feitas medições para duas concentrações de cada um dos extratos∶100 e 250 ug/mL e os resultados estão apresentados nas Figuras 2 e 3. Observou-se que todos os extratos analisados ​​são capazes de uma maior ou em menor grau influenciam a atividade dessas enzimas em condições in vitro. Notou-se que na maior concentração testada, a atividade antienvelhecimento foi maior. Durante as medidas da atividade da elastase, a maior inibição foi observada para o extrato de PGE (44,97 por cento ), seguido por GGE (39,11 por cento ), PRE (30,99 por cento ), CTE (30,33 por cento ) e KTE (27,7 por cento ), respectivamente. No caso da segunda enzima, a colagenase, o extrato de PGE (41,30%) também apresentou a maior inibição, seguido por GGE (40,61%), CTE (39,09%), KTE (26,68%) e PRE (21,83%). Como parte da análise, também foram feitas medições para inibidores comumente conhecidos dessas enzimas, SPCK para elastase e 1,10-fenantrolina para colagenase, para os quais foi observada inibição de 57,88 por cento e 51,84 por cento, respectivamente. Assim, a inibição obtida para os extratos analisados, especialmente PGE e GGE, indica que eles apresentam atividade apenas um pouco menor do que os inibidores comumente conhecidos dessas metaloproteinases, o que pode indicar seu uso em preparações cosméticas e farmacêuticas utilizadas contra o envelhecimento da pele.

Já demonstramos a atividade anti-colagenase e anti-elastase das plantas estudadas em estudos anteriores para um tipo diferente de extrato (água-etanol)[45]. A atividade confirmada neste estudo também para extratos aquosos indica que vários tipos de extratos obtidos dessas plantas podem ser uma fonte de compostos biologicamente ativos com atividade antienvelhecimento. As análises cromatográficas dos extratos testados mostraram a presença de inúmeros compostos com propriedades antienvelhecimento comprovadas, como ácido cafeico, ácido quínico, ácido gálico, quercetina ou rutina. A capacidade de inibir o envelhecimento cutâneo está relacionada ao amplo espectro de ação desses compostos, o que tem sido demonstrado em inúmeros trabalhos científicos. Chiang et ai. em seu estudo indicaram que o ácido cafeico pode inibir o fotoenvelhecimento da pele como resultado da radiação UVB, inibindo metaloproteinases e aumentando a produção de procolágeno tipo I [46]. Além disso, Staniforth et al. mostraram que este ácido fenólico pode inibir a expressão de mRNA de IL-10 induzida por UVB e diminuir a ativação de proteínas quinases ativadas por mitógeno [47].jacinto do desertoA possibilidade de uma leve inibição da atividade da elastase pelo ácido quínico foi demonstrada nos estudos de Shoko et al. [48]. Chaika et ai. em seu trabalho demonstraram propriedades antienvelhecimento do ácido gálico manifestadas pela inibição da formação de melanina pela supressão da atividade da tirosinase e da proteína relacionada à tirosinase-2, altas propriedades antioxidantes e a possibilidade de inibir a metaloproteinase da matriz-2 [49]. Além disso, Hwang et al. descobriram que este ácido reduz o ressecamento da pele e limita a formação de rugas. Este é o resultado da inibição da secreção de metaloproteinase de matriz-1 e um aumento no nível de elastina, procolágeno tipo I e fator de crescimento transformador- 1 [50]Outros autores mostraram que a quercetina inibe a atividade da elastase e reduz a peroxidação lipídica[51,52]. O bioflavonóide rutina também é caracterizado por um efeito antienvelhecimento muito forte. Como mostrado por Seong et al., pode aumentar a expressão de mRNA de colágeno tipo I e diminuir a expressão de mRNA de metalopeptidase 1 de matriz em fibroblastos dérmicos humanos. Além disso, a rutina pode afetar positivamente a elasticidade da pele e reduzir significativamente o número e a duração das rugas [53]. Assim, a possibilidade da interação dos compostos presentes nos extratos testados neste estudo em diversos processos celulares resulta nas propriedades antienvelhecimento dessas plantas. A capacidade das plantas de teste de inibir a atividade da colagenase e da elastase pode envolver vários mecanismos. Isso pode estar relacionado à interação dos compostos polifenólicos presentes nos extratos, principalmente seus grupos hidroxila, com o esqueleto ou cadeias laterais da enzima, ou alterações conformacionais que levam à inativação da enzima. relacionado à capacidade de compostos polifenólicos e flavonóides de quelar íons metálicos que são encontrados no sítio ativo de metaloproteinases, como elastase e colagenase [56,57].

2.4. Determinação de propriedades anti-inflamatórias

Ao longo das últimas décadas, a inflamação tem sido reconhecida como um importante fator de risco para várias doenças humanas. As respostas inflamatórias crônicas estão predispostas a uma progressão patológica de doenças crônicas caracterizadas por infiltração de células inflamatórias, produção excessiva de citocinas, desregulação da sinalização celular e perda da função de barreira. Visar a redução da inflamação crônica é uma estratégia benéfica para combater várias doenças humanas. Proteinases e lipoxigenases são as enzimas que participam de vários tipos de inflamação. As proteinases têm sido associadas a reações artríticas. Os neutrófilos, em seus grânulos lisossômicos, carregam muitas serina proteinases. As proteinases leucocitárias desempenham um papel significativo no desenvolvimento de danos nos tecidos durante os processos inflamatórios [58]. As lipoxigenases são enzimas chave na biossíntese de leucotrienos, que por sua vez são mediadores cruciais em muitas doenças inflamatórias. O mecanismo de ação anti-inflamatória envolve uma série de questões nas quais o metabolismo dos ácidos araquidônico e linoleico desempenha um papel importante [59,60].

Figura 2. O efeito dos extratos vegetais na atividade da enzima elastase. Os dados são a média de três experiências independentes em que cada amostra foi testada em triplicado. Letras diferentes nos gráficos indicam diferenças significativas entre os resultados individuais (p.<>

Este artigo foi extraído de Molecules 2022, 27, 922. https://doi.org/10.3390/molecules27030922 https://www.mdpi.com/journal/molecules