Использование пищевых биологически активных веществ и их эквивалентов в биотехнологии современных косметических средств Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

Т.К. Каленик,

и. о. директора Института пищевых технологий и товароведения ДВГАЭУ, доктор биологических наук, профессор, академик МАНЭБ;

Н.С. Мотавкина,

зав. кафедрой микробиологии с иммунологией и вирусологией ВГМУ, доктор медицинских наук, профессор, академик РАЕНиМСА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПИЩЕВЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ИХ ЭКВИВАЛЕНТОВ В БИОТЕХНОЛОГИИ СОВРЕМЕННЫХ КОСМЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Рассматриваются современные косметические товары, содержащие целый ряд биологически активных веществ, в том числе и пищевого направления. На основании комплексного исследования природных источников БАВ, часто не утилизируемых традиционной пищевой или медицинской промышленностью, предлагаются органотропные лечебно-профилактические композиции: средства для ухода за кожей лица и головы. Оценка качества косметических средств проводилась соответственно рекомендуемым Минздравом ГОСТам и инструкциям. Все композиции защищены патентами РФ.

В последние годы во всем мире возрос интерес ученых-косметологов к использованию природного липидного сырья и натуральных БАВ (биологически-активных веществ) растительного происхождения, которые безвредны и по действию на биохимические процессы человеческого организма мало отличаются от синтетических препаратов [5].

Фитокосметика - практическая наука, использующая биологически активные свойства лекарственных растений для поддержания здоровья и красоты кожи. Широко распространены косметические препараты, содержащие плодовые и овощные соки, которые занимают особое место в косметике из-за наличия в них таких веществ, как восстанавливающие сахара, а-гидроксикислоты (фруктовые кислоты), пектины, витамины.

На наш взгляд, очень перспективным направлением для развития лечебно-профилактической косметологии на Дальнем Востоке является сочетание фито- и марикосметики, позволяющее использовать натуральные продукты морского и наземного происхождения, наполненные самой природой максимальной жизненной энергией. Работая в данном направлении, мы создали биоактивную композицию «Средство для ухода за кожей лица» (патент РФ № 2053761).

Предлагаемое средство содержит липидный носитель из жидких эмульгированных глицеридов подкожного жира морских млекопитающих, глюкозу, консервант (бензойная кислота), масляные экстракты витаминов А, Е и Д. Дополнительно в него введен сок лимонника китайско-

го. Соотношение перечисленных компонентов следующее (в % по массе)-витамин Е - 0,3-1,0; витамин А, Д - 0,2-1,0; сок лимонника китайского -1,0-2,5; глюкоза - 0,02-0,2; эмульгированные глицериды (в качестве ли-пидной основы композиции) - остальное.

Биотехнология приготовления «Средства для ухода за кожей лица» на первых пяти этапах заключается в следующем:

1. В плавильную эмалированную емкость объемом 3 дм3 заливают 0,7 кг жидких глицеридов (чуть больше 1/3 объема), затем вводят масляные экстракты витаминов А (0,1-0,3 мл), Д (0,1-0,3 мл), Е (0,1-0,5 мл) и перемешивают механически при комнатной температуре до получения однородной липидной массы.

2. Эмульгирование. В лабораторную варочную камеру вносят 100250 мл охлажденного 100%-го сока лимонника китайского и порциями, в три приема, переносят из плавильного котла витаминизированные глицериды. Эмульгирование проводят при температуре +40 - +50°С до получения смеси приятного бледно-розового цвета сметанообразной консистенции.

3. Дезодорирование. В полученную смесь вводят отдушку, например эфирное лавандовое масло, до конечной концентрации 10"3% (по объему).

4. Пастеризация. Средство разливают в стерильные стаканы, закрывают крышкой и пастеризуют при температуре +80°С в течение I ча-

са.

5. Разлитое по флаконам после стерилизации средство оставляют на 24 часа на созревание при комнатной температуре.

6. Готовое средство подвергают проверке и качественной оценке. Стандартизацию средства проводили по следующим направлени-

ям:

1. Определение содержания восстанавливающих Сахаров. Одним из показателей биостимулирующего действия лимонника китайского и других дальневосточных растений, например элеутерококка, калины, является содержание в них восстанавливающих Сахаров. В этой связи нами проведено их определение в соке лимонника, элеутерококка и калины Получены следующие результаты, в мг/мл:

Сок калины................................................9 з8+о ^

Сок лимонника......................................0 65+015

Сок элеутерококка..............................0,36+0,12

Поскольку сок лимонника китайского оказался наиболее обогащенным восстанавливающими сахарами, обладающими рядом ценных свойств, в том числе и иммуномодулирующими [2,9], мы отобрали его

как фитокомпонент для включения в «Средство для ухода за кожей лица».

2. Дерматологический контроль за качеством «Средства для ухода

за кожей лица» проводился с использованием карты испытаний (табл 1)

Испытания проведены на 50 добровольцах - женщинах в возрасте от 35 до 65 лет.

Таблица 1

Объективная карта испытаний «Средства для ухода за кожей лица»

Показатель Ощущения

СУБЪЕКТИВНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ (нужное подчеркнуть) пощипывание, боль, зуд, стягивание, жжение, чувство жара, сухости, приятное расслабление кожи, отсутствие их, чувство «панциря», маски, прочее Приятное расслабление кожи, слабый запах рыбьего жира

ОБЪЕКТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ (нужное подчеркнуть) разглаживание кожи, повышение эластичности, появление гладкости, матовости, элегантной бархатистости, исчезновение сыпи, покраснения, сухости Разглаживание кожи, повышение эластичности, элегантной бархатистости

ВСАСЫВАЕМОСТЬ (нужное подчеркнуть) быстрая (5, 10, 15, 20, 25, 30 минут), медленная (1, 1,5, 2 часа), плохая (остается длительное время или совсем не всасывается) Быстрая, в течение 15 минут

ОБЩАЯ РЕАКЦИЯ (нужное подчеркнуть) слезотечение, температура, отек, сыпь, прочее Нормальная, переносимость без неприятных реакций

ФАМИЛИЯ, ИМЯ, ОТЧЕСТВО, ВОЗРАСТ

Результаты, приведенные в табл. 1, свидетельствуют о положительной оценке разработанного нами средства.

Лекарственные растения использовались в средствах для ухода за кожей лица и до нашего предложения. Например, сок петрушки был предложен техническим решением, защищенном авторским свидетельством СССР № 240939 (1968 г.). Его композиция включает также ланолин, стеарин, метиловый и изопропиловый эфиры п-оксибензойной кислоты, ЫаОН.

Анализируя признаки сходства и различия двух средств (предлагаемого нами и защищенного авторским свителеьством СССР № 240939), следует отметить, что последнее, при всех его достоинствах, не лишено ряда недостатков. К ним можно отнести невысокую биодоступность, наличие вредных химических добавок, например едкого натра, сложность композиции состава и, что немаловажно, удорожание стоимости средств данного типа в связи с использованием животного сырья, в частности ланолина. Кроме того, ланолин, представляющий собой жир, получаемый из овечьей шерсти, обладает липкостью, меньшей биологической ценностью, способен вызывать аллергические реакции, а также в силу высокого содержания холестерина вызывает на коже чувство «сальности» [8]. В то же время органотропные жидкие глицериды подкожного жира морских млекопитающих, наоборот, за счет эмульгированной формы типа «масло в воде» легко впитываются кожей, а их компонент, биологически активная арахидоновая кислота С2о.4 (п-6), по-видимому, конкурентно тормозит повышенное освобождение жирных кислот (ЖК) кожного сала - основную причину себореи.

Таким образом, благоприятное воздействие на процессы в увядающей коже оказывает содержащийся в «Средстве для ухода за кожей лица» многофакторный синергический комплекс жирных кислот и трех витаминов: антиоксидантов а-токоферола, эргостерина, ретинола - биоактивных компонентов липидного носителя морского происхождения и фитокомпонента-биостимулятора - восстанавливающих Сахаров сока лимонника китайского.

Известно, что здоровая кожа головы является основой для роста здоровых и красивых волос. С помощью различных средств можно вернуть коже головы те необходимые БАВ, которые она утрачивает при контакте с различными красителями, осветлителями и другими препаратами, применяющимися в парикмахерском деле, а также при комплексном физико-химическом воздействии, например при холодном и горячем перманенте. Большое влияние на нее оказывают и различные профессиональные вредные факторы, а также экологически неблагоприятная окружающая среда, например радиация, солнечная инсоляция, химические загрязнения. Поэтому современные косметико-гигиенические средства для ухода за кожей головы и волосами способствуют нормализации в них обменных процессов.

Известно немало средств ухода за кожей головы. В них входят вода, различные масла, эфиры, стеариновая кислота, спирты (как низко- , так и высокомолекулярные), эмульгаторы, а также увлажнители типа глицерина [5].

К недостаткам таких средств следует отнести использование ценных пищевых продуктов: растительных масел или липидов органов, тканей сельскохозяйственных животных, куриных яиц. Кроме того, они имеют сложный состав, не всегда эффективно действующий на обменные процессы в коже головы. Так, в средстве, предлагаемом С.В.Чудовской [12], в композицию входят ценные пищевые масла и экстракты из растений-аллергенов, в том числе и сосновое масло, снижающее противопер-хотный эффект за счет синергических реакций.

С целью преодоления вышеуказанных недостатков нами разработана еще одна композиция «Средство для ухода за кожей головы» (патент РФ №2053761, 1998 г.). Суть предложенного нами технического решения состоит в том, что средство для ухода за кожей волосистой части головы содержит липидную основу, консервант, отдушку и отличается от других тем, что дополнительно включает такие БАВ, как цистеин и а-токоферол (витамин Е). При этом в качестве липидной основы используются вновь эмульгированные жидкие глицериды подкожного жира морского млекопитающего, а в качестве консерванта - метиловый эфир параоксибензойной кислоты. Все составляющие компоненты были взяты в следующем количественном соотношении (%, по массе): цистеин - 0,11,0; витамин Е - 0,01-1,0; консервант - 0,01-0,1; эмульгированные жидкие глицериды - остальное.

Предлагаемая технология состоит из следующих этапов:

1. Приготовление эмульгированных жидких глицеридов, т.е. липидной основы состава (%, по массе): глюкоза - 0,1-0,15; дистиллированная вода - 20-25; глицериды - 80-100.

1.1. Гомогенизация подкожного жира: механическое измельчение в мясорубке или другом измельчителе жира массой 1 кг и гомогенизирование в течение 1 часа.

1.2. Плавление. Жир массой 1 кг загружают в плавильный котел емкостью Здм3 и ведут плавление при температуре +40 - + 50°С в течение 1 часа до полного расплавления.

1.3. Отделение белковых примесей. В плавильный котел после полного расплавления жира вводят 0,1-0,2 кг хлорида натрия в виде 10%-го раствора, подогретого до +40 - +50°С, и перемешивают в течение 1 часа до выпадения осадка. Затем надосадочную жидкость сливают и центрифугируют 30 минут при 5000 об./ мин. Выпавший осадок удаляют и в дальнейшем используют для других целей. Охлаждение ведут в холодной комнате при температуре -10 - -12°С.

1.4. Получение жидких глицеридов. Полученную суммарную фракцию глицеридов помещают в котел с мешалкой, охлаждают кожух котла путем обкладывания льдом и ведут интенсивное перемешивание в течение 5 часов до выпадения в осадок твердых глицеридов. Жидкие глицериды осторожно сливают в стаканы емкостью 0,5 л.

1.5. Дезодорирование жидких глицеридов ведется путем их фильтрации через слой цеолитов Чугуевского месторождения Приморского края. Размер частиц цеолитов 4-6 мкм, активность - 2,0 (по Брокману).

1.6. Эмульгирование жидких глицеридов. В дистиллированную воду (25% от объема жидких глицеридов) вводят глюкозу (до конечной концентрации 0,1-1,0%) и равномерно, при постоянном перемешивании приливают жидкие глицериды. Полученную эмульсию пастеризуют при температуре +80°С в течение 1 часа и хранят при 20°С.

2. Приготовление собственно средства. В эмалированный котел (Здм3) заливают эмульсию жидких глицеридов (50% по объему), вносят масляный экстракт а-токоферола (до конечной концентрации 0,01-1%) и перемешивают при +40 - +50°С в течение 1 часа, разливают по стерильным флаконам и оставляют на созревание в течение 24 часов.

Одна из проблем, которую приходится решать при использовании жиров морских гидробионтов, в частности млекопитающих, для лечебных и косметических целей, - это снижение неприятных ощущений, вызванных специфическим запахом. Решают эту проблему путем применения различных отдушек, представляющих собой эфирные масла из растений, часто редкие и чрезвычайно дорогие. Например, цена 1мл лавандового эфирного масла - 200 рублей, розового - 400 рублей, а иланг-илангового- 1 тыс. рублей (в ценах 1999 г.).

Для снижения расходов на отдушки мы провели предварительное дезодорирование жидких глицеридов морского млекопитающего путем фильтрования через слой измельченных цеолитов, любезно предоставленных нам кандидатом медицинских анук Л.Г. Бузолевой (ВНИИЭМ СО АМН РФ). Для этого приготовили колонку-фильтр (2x2,5 см), заполненную цеолитом с размером частиц 4-6 мкм. Фильтрование проводили дважды, каждый раз на свежем цеолитовом фильтре. Результаты эксперимента отражены в табл. 2.

Таблица 2

Эффективность цеолитового фильтра при удалении запаха морских жиров

Активность по Брокману , г/см3 Цвет фильтра Органолептические показатели, запах

0,5 Светло-желтый Сильный

1,0 Бледно-желтый Слабый

1,5 Бледный до бесцветного Очень слабый

2,0 Бледный до бесцветного Отсутствует

* Эффективная емкость поверхности сорбента [7].

Полученные результаты свидетельствуют, что наиболее оптимальные органолептические показатели для липидной основы были зарегистрированы при фильтровании через слой цеолитов с сорбционной активностью по Брокману 2,0 г/см3. Поэтому именно эта фракция цеолитов была отобрана нами для дальнейших экспериментов.

Полученное средство имеет приятную сметанообразную консистенцию средней вязкости; белый, приятный для глаз цвет. Для удовлетворения эстетического вкуса потребителя мы дополнительно ввели отдушку - лавандовое эфирное масло (ОСТ 10-56-87) в концентрации 0,010,1% (по массе). Масло из лаванды (Lavandula angustifolia) обладает очень приятным ароматом, его можно описать как травяной и цветочный аромат с древесными подтонами [10]. При этом следует отметить, что «тушение» запаха лаванды в готовом средстве не наблюдалось.

3. Оценка качества эмульсии жидких глицеридов морского зверя проводилась нами согласно инструкции «Контроль качества эмульсий для парентерального питания» (Львов, 1985). Качество приготовленной эмульсии оценивалось по следующим направлениям:

- определение устойчивости эмульсии при разных температурах;

- оценка стабильности эмульсии по значению перекисного числа липидов;

- определение антибактериальных свойств липидов;

- кожные пробы на морских свинках;

- испытание средства на людях-добровольцах.

Стабильность готовой эмульсии изучали при комнатной (+25°С) и

экстремальных (-22 и +100°С) температурах в течение 60 дней. Результаты испытаний показали, что при этих температурах не происходит разрушения эмульсии, ее цвет не изменяется, оставаясь белым. Таким образом, она оказалась устойчивой к температурному воздействию.

Для выяснения степени сохранности готовой эмульсии во времени оценивали в ней перекисное число липидов [4]. При этом наблюдения в течение 2 месяцев вели за препаратом, содержащим цистеин, и без него. Результаты исследований суммированы в табл. 3.

Из приведенных данных следует, что в течение по крайней мере 2 месяцев хранения готовая эмульсия на основе жидких глицеридов подкожного жира морского зверя остается стабильной. Значения перекисно-

го числа липидов соответствуют норме ГОСТ 8714-72 для липидов, применяемых в пищевой и медицинской промышленности.

4. Антибактериальные свойства готовой эмульсии изучены нами методом стандартных лекарственных дисков [1] с использованием 2 тест-культур: золотистого стафилококка Staphylococcus aureus и кишечной палочки Escherichia coli. Полученные результаты (табл. 4) свидетельствуют, что эмульсия жидких глицеридов подкожного жира морского зверя обладает ярко выраженными антибактериальными свойствами липидов и липосом вообще [6].

Таблица 3

Устойчивость эмульсии на основе жидких глицеридов подкожного жира морского зверя в ходе хранения

Препарат Температура хранения, °С Время хранения, дни Визуальные данные Перекисное число, мкг/г

Эмульсия без цистеина 1 Без изменений 0,56

+20 - +22 30 Без изменений 0,61

60 Без изменений 0,78

Эмульсия с цистеином 1 Без изменений 0,60

+4 30 Без изменений 0,65

60 Без изменений 0,71

Известно также, что лавандовое масло тоже обладает очень хорошими антисептическими свойствами и применяется как бактерицидный агент при некоторых кожных заболеваниях, например угревой сыпи [8,10]. По-видимому, усиление по сравнению с эмульсией антибактериальной активности готового препарата объясняется присутствием в ней отдушки.

Таблица 4

Антибактериальные свойства готовой эмульсии жидких глицеридов подкожного жира морского зверя и ее компонентов

Препарат Зона задержки роста бактерий, М+ш, мм

S.aureus E.coli

Цистеин в фосфатном буфере 0,00 0,00

Готовая эмульсия 16,0+1,0 18,0+1,2

Готовая эмульсия с цистеином 18,0+2,0 18,0+0,5

Готовая эмульсия с цистеином, а-токоферолом и лавандовым маслом 25,0+1,0 22,0+1,6

В данной статье мы рассматриваем те особенности жирно-кислотного состава предлагаемой основы для приготовления «Средства для ухода за кожей головы», благодаря которым может осуществляться благотворное влияние средства на обменные процессы в коже волосистой части головы, а также усиливается очищающее действие, например при себорее.

Характеристика биологически активной композиции ЖК липидов подкожного слоя морского зверя представлена в табл. 5.

5. Жирнокислотный состав основы для косметических средств изучался методом газожидкостной хроматографии на приборе «БсЫтаёги» (Япония).

Таблица 5

Содержание различных типов жирных кислот в глицеридах подкожного жирового слоя морских млекопитающих

Тип ЖК Содержание ЖК, (М±т), %

Насыщенные 29,00+2,15

Ненасыщенные 71,22+1,56

Моноеновые 45,00+3,52

Полиеновые 26,22+2,50

Серии (п-3) 6,40+0,78

Серии (п-6) 19,42+1,83

В состав глицеридов подкожного жира морских млекопитающих, как свидетельствуют полученные данные, входит большое количество моноеновых (45%) и полиеновых ЖК серии (п-6) (С204) и серии (п-3) (С20 5,С22б). Кислоты серий (п-3) и (п-6) играют, по современным представлениям, различную роль в патогенезе воспалительных заболеваний [11].

Согласно мнению некоторых авторов, образование перхоти связано с наличием коринобактерий. Для воздействия на эти микроорганизмы необходимо использовать композиции веществ антимикробного и кера-топластического действия. Повышение эффективности последних в нашем средстве достигается за счет добавления цистеина. Хорошее очищающее действие предлагаемого нами «Средства для ухода за кожей головы» связано, очевидно, не только с антибактериальным эффектом глицеридов моноеновых ЖК, но и с ингибированием биосинтеза лейкотрие-нов, обостряющих воспалительный процесс при себорее, арахидоновой кислотой - составной частью липидной основы препарата.

Изучение влияния «Средства для ухода за кожей головы» проведено нами на 30 добровольцах - женщинах в возрасте 20-65 лет в режиме суточной и 21-дневной кожной пробы [8]. Наблюдение велось ежедневно. Кроме того, проводился самоанализ по специально составленной карте (табл. 6).

Длительные накожные аппликации «Средства для ухода за кожей головы» ни разу не вызвали раздражающего и аллергизирующего действия на коже добровольцев. Ощущения и объективное состояние кожи головы и волос имели только позитивный характер.

На основании индивидуального опроса женщин, использовавших долгое время «Средство для ухода за кожей головы», и анализа их индивидуальных карт предлагаемому средству дана положительная оценка. Она в равной степени касалась кожи головы и волос. Средство рекомендовано для широкого применения.

Таблица 6

Объективная карта испытаний «Средства для ухода за кожей головы»

Показатель Ощущения

СУБЪЕКТИВНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ (нужное подчеркнуть) пощипывание, боль, зуд, стягивание, жжение, чувство жара, сухости, приятное расслабление кожи, отсутствие их, чувство маски Зуда нет, расслабление кожи

ОБЪЕКТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ (нужное подчеркнуть) разглаживание кожи, повышение эластичности, появление гладкости, матовости, исчезновение сыпи, покраснение, сухость, удаление перхоти полное, частичное, нет Появление гладкости кожи, полное удаление перхоти

ВСАСЫВАЕМОСТЬ (нужное подчеркнуть) быстрая (5, 10, 15, 25, 30 минут), медленная (1, 1,5, 2 часа), плохая (остается длительное время или совсем не всасывается) Быстрая, в течение 5-7 минут

ОБЩАЯ РЕАКЦИЯ (нужное подчеркнуть) слезотечение, температура, отек, ощущение сальности волос, прочее Состояние хорошее, ощущения сальности волос нет

СМЫВАЕМОСТЬ ВОДОЙ (нужное подчеркнуть) хорошая с ощущением мягкости волос, плохая с ощущением жесткости волос Хорошая с ощущением мягкости волос

ФАМИЛИЯ, ИМЯ, ОТЧЕСТВО, ВОЗРАСТ

Таким образом, нами подобраны эквивалентные пищевые БАВ для использования в косметических накожных средствах. По-видимому, за счет синергического действия оптимально подобранных компонентов достигается упрощение состава композиции «Средства для ухода за кожей головы» и «Средства для ухода за кожей лица» и увеличение их очищающего и лечебно-профилактического эффектов.

Литература

1. Аврех К А., Зак А. Д. Антагонизм микробов // Справочник по микробиологическим и вирусологическим методам исследования / Под ред. М.О.Биргера. М., 1973. С. 167-179.

2. Брехман И.И. Женьшень. JL: Наука, 1957. 184 с.

3. Брехман И.И. Элеутерококк. J1.: Наука, 1968. 186 с.

4. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972. 252 с.

5. Вилламо X. Косметическая химия. М.: Мир, 1990. 288 с.

6. Крейнес В.М., Мельникова В.М., Марголин Я.Н. и др. Противовоспалительные эффекты липосом // Вестник АМН СССР. 1990. № 6. С. 44-47.

7. Лурье A.A. Сорбенты и хроматографические носители: Справочник. М.: Химия, 1972. 320 с.

8. Михайлов П.А. Медицинская косметика. Руководство. М.: Медицина, 1985.448 с.

9. Мотавкина Н.С. Биотехнология в морской микробиологии, иммунологии, аллергологии // Материалы юбилейного сборника научных трудов ученых-медиков ВГМИ. Владивосток, 1994. С. 18 - 32.

10. Редфорд Дж. Полная книга семейной ароматотерапии. Минск: Попурри, 1996. 240 с.

11. Чернов Ю.Н., Батищева Т.А., Васин Н.В. Физиологическая роль и фармакологическая коррекция эффектов простаноидов и лейкотриенов // Фармакология и токсикология. 1990. Т. 53, № 6. С. 64-71.

12. Чудовская C.B., Шепетовский П.Д., Микельсон Я.Н. и др. A.C. 1614187 МКИ А61 К 7/06. Средство для ухода за волосами. № 464 1836/30-14. Заявл. 21.11.88. Закрытое.