Skúmanie potenciálu extraktov z islandských morských rias produkovaných vodnou extrakciou pomocou pulzných elektrických polí pre kozmetické aplikácie 1. časť

Prosím kontaktujteoscar.xiao@wecistanche.comPre viac informácií

Abstrakt:Rastúci záujem o celkové zdravie poháňa globálny trh s prírodnými zložkami nielen v potravinárskom priemysle, ale aj v kozmetickej oblasti. V tejto štúdii sa uskutočnil skríning potenciálnych kozmetických aplikácií vodných extraktov z troch islandských morských rias produkovaných pulznými elektrickými poľami (PEF). Extrakty vyrobené PEF z Ulloa Lactuca, Alaria esculenta a Palmaria palmitate boli porovnané s tradičnou extrakciou horúcou vodou z hľadiska obsahu polyfenolov, flavonoidov a sacharidov. navyšeantioxidantvlastnosti a enzymatické inhibičné aktivity boli hodnotené pomocou in vitro testov. PEF vykazoval podobné výsledky ako tradičná metóda, pričom vykazoval niekoľko výhod, ako je jeho netepelný charakter a kratší čas extrakcie. Spomedzi troch islandských druhovAlariaesculentavykázali najvyšší obsah fenolových (priemerná hodnota 8869,7 ug GAE/g sušiny) a flavonoidov (priemerná hodnota 12 098,7 ug QE/g sušiny), ktoré tiež vykazovali najvyššie antioxidačné kapacity. Okrem toho extrakty Alaria esculenta vykazovali vynikajúceanti-enzymatickéaktivity (76,9, 72,8, 93.{5}} a 100 percent pre kolagenázu, elastázu,tyrozinázaa hyaluronidáza, v tomto poradí) na ich použitie v produktoch na bielenie pokožky a proti starnutiu. Naša predbežná štúdia teda naznačuje, že extrakty na báze islandskej Alaria esculenta vyrábané PEF by sa mohli použiť ako potenciálne zložky pre prírodné kozmetické a kozmeceutické formulácie.

Kľúčové slová:makroriasy; Uloa lactuca; Alaria esculenta;Palmariapalmata; PEF-asistovaná extrakcia;bioaktívne zlúčeniny; zelená extrakcia; prírodné zložky;kozmeceutiká

Ak chcete vedieť viac, kliknite sem

1. Úvod

V posledných rokoch výrazne vzrástol dopyt po nových bioaktívnych zlúčeninách s potenciálnym prínosom pre zdravie. Mnohé výskumné skupiny kládli dôraz na výskum morských organizmov, ako sú makroriasy, s cieľom nájsť nové a trvalo udržateľné zdroje prírodných zlúčenín pre aplikácie v agropotravinárskom priemysle, farmakológii, potravinárstve a nedávno aj v oblasti kozmetiky [1 ,2]. Makroriasy sú veľkou a heterogénnou skupinou fotosyntetických organizmov, ktoré sa vyznačujú obrovskou biodiverzitou a zložitým biochemickým zložením. Podľa chemickej štruktúry a obsahu pigmentu možno makroriasy rozdeliť do troch línií vrátane hnedých rias (Phaeophyceae), červených rias (Rhodophyta) a zelených rias (Viridiplantae). Zlúčeniny rias sú uložené vo vnútri bunkovej cytoplazmy alebo viazané na bunkové membrány; teda rozrušenie buniek je rozhodujúce pre zhodnotenie biomasy rias. Okrem toho je zloženie bunkovej steny veľmi variabilné medzi jednotlivými druhmi rias, od drobných membrán až po viacvrstvové komplexné štruktúry, čo robí obnovu produktov z rias výzvou [3]. Vo všeobecnosti sú morské riasy vynikajúce

zdroje polysacharidov, proteínov, lipidov a širokého spektra sekundárnych metabolitov, ako sú fenolové zlúčeniny, terpenoidy, karotenoidy, pigmenty a deriváty dusíka [4-6]. Hoci primárne metabolity majú zásadný význam, najnovšie údaje ukázali, že obsah sekundárnych metabolitov určuje biologické aktivity extraktov z morských rias [7].

Cistanche môže zlepšiť imunitu

Rastúci záujem o celkové zdravie a pohodu, ako aj povedomie o škodlivých chemikáliách v produktoch každodennej potreby poháňa globálny trh s prírodnými a organickými prísadami [8]. V posledných rokoch sa povedomie spotrebiteľov o uprednostňovaní prírodných ingrediencií a ekologických produktov rozšírilo z potravinárskeho priemyslu do kozmetického priemyslu a priemyslu osobnej starostlivosti [9]. Okrem toho sa v súčasnom kontexte globálneho otepľovania a ekologických problémov zvyšuje informovanosť verejnosti o otázkach životného prostredia. Vo svetle týchto súčasných obáv spotrebitelia obrátili svoje záujmy smerom k ekologickým, zdravým produktom bez chemikálií. Výsledkom je, že kozmetický priemysel v súčasnosti nahrádza toxické chemikálie a škodlivé zložky novými a prírodnými vysokohodnotnými zlúčeninami na výrobu „chemicky čistých“ kozmetických produktov [10].

Kozmetika bola tradične definovaná ako produkty, ktoré sa majú aplikovať na ľudské telo na čistenie, skrášlenie alebo podporu príťažlivosti bez ovplyvnenia telesnej štruktúry alebo funkcií. Nové trendy a nedávne požiadavky spotrebiteľov však podporili vývoj nových produktov, ktoré poskytujú viaceré výhody s minimálnym úsilím. Pojem kozmeceutikum sa v súčasnosti často používa na opis kozmetických výrobkov s bioaktívnymi zložkami, o ktorých sa tvrdí, že majú liečivé účinky alebo účinky podobné liekom [11]. Kozmeceutiká zvyčajne obsahujú funkčné zložky, ako sú vitamíny, fytochemikálie, enzýmy, antioxidanty a/alebo esenciálne oleje [12]. Keďže v makroriasach sa našlo široké spektrum týchto bioaktívnych zlúčenín, výskum nových morských rias a extraktov z morských rias sa ukázal ako sľubná oblasť kozmeceutických a kozmetických štúdií|13,14].

Množstvo sekundárnych metabolitov pochádzajúcich z morských rias je známych pre svoje cenné zdraviu prospešné účinky na pokožku, ako sú fotoochranné, hydratačné, antioxidačné, protizápalové a regeneračné vlastnosti |15]. Na základe týchto priaznivých účinkov sa riasy začleňujú do kozmetických produktov, ako sú opaľovacie krémy, prípravky proti starnutiu, ako aj na prevenciu hyperpigmentácie, zatiaľ čo polysacharidy sa používajú na udržanie hydratácie pokožky a na prevenciu suchosti [16]. Počas starnutia je extracelulárna matrica u dospievajúcich náchylná na nadmernú aktivitu proteolytických enzýmov, ako sú kolagenázy a elastázy, čo vedie k viditeľným zmenám na koži, ako sú vrásky alebo strata elasticity pokožky. Sľubným prístupom k prevencii vonkajšieho starnutia pokožky je inhibícia aktivít kolagenázy a elastázy prírodnými zlúčeninami. Rastlinné extrakty boli široko skúmané a zistilo sa, že majú anti-kolagenázové a antielastázové aktivity [17]. Existuje však málo informácií o inhibičných enzymatických aktivitách extraktov z morských rias.

Najčastejšie používané extrakčné metódy na izoláciu bioaktívnych látok z morských rias sú založené na konvenčných technikách. Využitie tradičných metód má však niekoľko nevýhod, ako je použitie veľkých objemov organických rozpúšťadiel, dlhšie extrakčné časy, vysoké teploty, problémy so selektivitou, vysoké energetické nároky a koextrakcia necielených alebo interferujúcich zlúčenín [18]. Potenciálny záujem majú preto nové extrakčné techniky založené na princípoch zelenej chémie [19].

Pulzné elektrické pole (PEF) je nová, netepelná a energeticky efektívna technológia spracovania potravín [20]. PEF zahŕňa aplikáciu impulzov elektrického poľa zvyčajne pri vysokých napätiach (rozsah kV) a krátkom trvaní (mikro alebo nanosekundy) na produkt umiestnený medzi dvoma elektródami [21]. Aplikácia elektrických impulzov vedie k tvorbe reverzibilných alebo ireverzibilných pórov v bunkových membránach, definovaných ako elektroporácia alebo elektropermeabilizácia, čo následne uľahčuje rýchlu difúziu rozpúšťadiel a zvýšenie prenosu hmoty intracelulárnych zlúčenín [22]. Nedávne aplikácie sa zamerali na využitie pulznej elektrickej energie ako extrakčnej techniky (PEF-asistovaná extrakcia) z bio-, potravín a poľnohospodárskych produktov [23]. S úpravou PEF je možné získať extrakty s vyššou čistotou, zvýšiť rýchlosť extrakcie bioaktívnych zlúčenín, ako sú polyfenoly, karotenoidy alebo antokyány, eliminovať použitie organických rozpúšťadiel a skrátiť čas extrakcie [24,25]. Úprava PEF bola úspešne aplikovaná na extrakciu cenných zlúčenín z rôznych morských zdrojov, ako sú bielkoviny [26-28], sacharidy [29,30], lipidy [31,32] a pigmenty, ako sú karotenoidy, chlorofyl, alebo fykokyanínov [22,33,34] z mikrorias a morských rias.

Hlavným cieľom tejto štúdie teda bolo posúdiť potenciálne kozmetické aplikácie extraktov PEF z troch druhov makrorias rastúcich na Islande: U. Lactuca (zelené makroriasy), A.esculenta (hnedé makroriasy) a P.palmata (červené makroriasy). ). V snahe vyvinúť organické a prírodné zložky pre zelené formulácie bola navrhnutá extrakcia s pomocou PEF ako ekologická alternatíva k tradičnej extrakcii organickým rozpúšťadlom. Po extrakčnom procese boli vodné extrakty z morských rias charakterizované z hľadiska obsahu polyfenolov, flavonoidov a sacharidov. Okrem toho sa pomocou testov aktivity in vitro hodnotili antioxidačné vlastnosti a enzymatické inhibičné aktivity. Tu uvedené výsledky poskytnú základ pre zlepšenie pochopenia hnedých, červených a zelených makrorias na výrobu aktívnych zložiek pre inovatívne formulácie v kozmetických výrobkoch obsahujúcich biologicky aktívne zlúčeniny izolované z prírodných a trvalo udržateľných zdrojov.

2. Výsledky a diskusia

2.1. Extrakcia s pomocou PEF na spracovanie biomasy islandských morských rias

Výsledky ukazujú, že elektrická vodivosť bola najvyššia v suspenzii pripravenej z A.esculenta, po ktorej nasledovali P.palmata a U. lactuca(p<0.05)(table 1).="" however,="" the="" effect="" of="" treatment="" type="" was="" not="" identified="" as="" significant="" (p="">0.05). Meranie elektrickej vodivosti bolo úspešne použité inými autormi na vyhodnotenie účinnosti liečby PEF v biologických tkanivách na uvoľňovanie intracelulárnych iónových látok v dôsledku zvýšenej permeabilizácie bunkovej membrány [35-37].

V našej štúdii výsledky nenaznačovali silnejšie uvoľňovanie týchto látok prostredníctvom PEF, pretože zmeny vo vodivosti vyvolané extrakčnými úpravami mali tendenciu byť najvyššie v suspenziách HIW. Predchádzajúce štúdie dospeli k záveru, že počiatočná vodivosť extracelulárneho média ovplyvňuje účinnosť elektroporácie, ale chýba zhoda v tom, či je medzi týmito dvoma faktormi pozitívny alebo negatívny vzťah [38]. Rozdiely vo vodivosti a charakteristikách materiálu môžu sťažiť porovnanie. V našej štúdii bol veľký rozdiel medzi vodivosťou suspenzií A.esculenta a ďalších dvoch druhov, čo sa neodrazilo v miere zmien vodivosti počas extrakčného spracovania. Uvádza sa, že obsah popola v hnedej morskej riase môže predstavovať viac ako 50 percent jej suchej hmotnosti [39], ktorá pozostáva prevažne z iónov, čo môže čiastočne vysvetliť vysokú vodivosť v suspenziách A.esculenta v porovnaní s ďalšími dvoma druhmi.

Výsledky ukazujú, že pH v suspenzii U. Lactuca bolo nižšie ako v prípade ďalších dvoch druhov, ale neboli dosiahnuté žiadne jasné účinky extrakčného typu. Teplota bola zvýšená z 22 ± 1 stupňa pred ošetrením na 95 stupňov pomocou HW (pre všetky druhy) na 36.0±1.0 stupňa C, 46,3±0. 6 stupňov a 51.{12}}±1 stupeň podľa PEE v suspenziách A.esculenta, P.palmata a U. Lactuca. Rovnaký trend bol pozorovaný u skupín liečených PEF, ktoré boli potom ďalej zahrievané HW. Nárast teploty bol spôsobený premenou elektrickej energie na tepelnú energiu (ohmické zahrievanie) v suspenzii počas úpravy PEF. Je známe, že úroveň zvýšenia teploty je úmerná aplikovanému prúdu, ale je nepriamo úmerná vodivosti. To by mohlo vysvetliť, prečo P. palmate a U. Lactuca dosiahli počas ošetrenia PEF vyššie teploty, hoci majú nižšiu vodivosť ako A. esculent.

2.2. UV-VIS absorpčné spektrá extraktov z islandských morských rias

Študované morské riasy sa líšia v spektrálnych profiloch (obrázok 1), čo naznačuje, že zloženie a potenciál absorpcie UV žiarenia sa medzi jednotlivými druhmi líšia. Avšak typ extrakčnej techniky nevykazoval významný účinok v UV absorpčnom spektre; extrakty z morských rias vykazovali podobné absorpčné profily bez ohľadu na metódu extrakcie.

UV absorpčné spektrá zelenej riasy u. Lactuca vykazovala výrazný vrchol v rozsahu UV-B (280-320 nm) (obrázok la), zatiaľ čo extrakty z hnedej riasy A.esculenta nevykazovali žiadnu jasnú tvorbu absorpčnej zóny (obrázok lc). Výsledky však ukázali silnejšiu absorbanciu pri 220 nm v extraktoch z A.esculenta v porovnaní s U.lactuca a P. palmata, o ktorej sa predpokladalo, že je výsledkom vysokého obsahu fenolových zlúčenín v A.esculenta (tabuľka 2). Absorpčné maximum v tomto rozsahu súvisí so spojením medzi fenolickými zlúčeninami a alginátmi. Predpokladá sa, že tento vzťah zachováva schopnosť fenolových zlúčenín absorbovať UV žiarenie v priebehu času [40].

Zaujímavejším zistením bolo, že výsledky získané pre extrakty z červených rias P. palmata absorbovali časť UV-A žiarenia (320-400 nm). Je známe, že červené riasy akumulujú fotoprotektívne zlúčeniny so schopnosťou absorpcie ultrafialového žiarenia, ako sú aminokyseliny podobné mykosporínu (MAA), ktoré absorbujú v tejto špecifickej UV oblasti[41]. P. palmata vynikala v UV absorpčnom spektre s výraznými vrcholmi medzi 320 a 340 nm v súlade s prítomnosťou MAA absorbujúcich v tomto rozsahu[42], ako je polyfenol (vrchol absorpcie pri 332 nm), asteria-330 ( absorpčný vrchol pri 330 nm), Porphyra-334 (vrchol absorpcie pri 334 nm) a ďalšie [43]. Pretože je známe, že podmienky extrakcie, ako je typ rozpúšťadla, ovplyvňujú účinnosť extrakcie, výsledky v tejto štúdii sa porovnali s predchádzajúcimi štúdiami o extrakcii MAA vodou z P. palmitátu. V týchto štúdiách boli maximá absorpcie detegované pri 325 až 330 nm [441, ako v tejto štúdii. Preto je možné predpokladať, že píky pozorované medzi 320 a 340 nm môžu byť spôsobené prítomnosťou MAA.

Rozdiely v absorpčnom spektre medzi 350 a 700 nm boli vysvetlené prítomnosťou rôznych pomocných pigmentov v príslušných fotosystémoch zelených, hnedých a červených makrorias, chlorofylu-b (450-500 nm), fukoxantínu ({{4} } nm), respektíve fyko-erytrín (600-650 nm) [45]. Silnejšie účinky mala koncentrácia vo vode rozpustných zlúčenín v extraktoch. V dôsledku toho vzor odrážajúci rozdiel v pigmentoch medzi druhmi rias nebol v tejto štúdii zrejmý. 2.3. Celkový obsah fenolov, flavonoidov a uhľohydrátov vo výťažkoch z islandských morských rias

Celkový obsah fenolov v morských riasach sa pohyboval od 1592 do 9368 ug GAE/g sušiny (tabuľka 2). Najvyššie množstvo vykázala hnedá riasa 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 fenolov bol viac ako trikrát vyšší v A.esculenta ako v iných druhoch (A.esculenta: 37 mg ekvivalentov floroglucinolu (PGE)/g sušiny; S.latissma: 8 mg PGE/g sušiny; P. palmata: 5 mg GAE/g suš. Okrem toho v tej istej štúdii autori uviedli, že obsah polyfenolov sa mení v závislosti od sezóny, zatiaľ čo priestorové variácie (riasy boli zozbierané v Nórsku, Francúzsku a Islande) vykazovali okrajový účinok. Napríklad Gager a kol. (2020) zistili, že existuje významný vplyv sezónnych zmien v obsahu polyfenolov v A.esculenta, pričom viac ako 300 mg GAE/g DW na jeseň v porovnaní s menej ako 20 mg GAE/g DW na jar. . Florotaníny zo siedmich hnedých morských rias komerčne zozbieraných v Brittany (Francúzsko) detekované pomocou1H NMR a in vitro testov: dočasná variácia a potenciálne zhodnotenie v kozmetických aplikáciách. Naše vzorky boli odobraté v júli (U.lactuca a A. esculenta) a v novembri (P.palmata). V Roledovej štúdii [48] bol priemerný obsah v A.esculenta z Trondheimu v Nórsku (nezbieraný na Islande) v lete 40 mg PGE/g dw a P. palmata z Islandu, ale na jeseň bol 4 mg GAE/g dw. Vyššie hodnoty uvádzané v porovnaní s našou štúdiou možno vysvetliť použitým extrakčným médiom (80:20 acetón:voda), čo pravdepodobne povedie k vyšším výťažkom extrakcie. Vyšší obsah polyfenolov bol zistený aj v extraktoch A.esculenta použitím zmesi etanolu a vody (50:50) s ultrazvukom [49]. Pri použití rovnakého extrakčného média a klasickej extrakcie rozpúšťadlom sa však uvádza, že A.esculenta obsahuje 44,1 mg GAE/100 g sušiny vo vodných extraktoch [50], relatívne podobne ako v tejto štúdii.

Mean flavonoid content was species-specific (A.esculenta>U.lactuca >P. palmata;(s<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 výnimkou U. Lactuca. Výsledky ukázali, že HW a kombinácia oboch techník (PEF plus HW) boli najúčinnejšie techniky na extrakciu flavonoidov v U. Lactuca (str.<>

Existuje množstvo štúdií o obsahu flavonoidov v suchozemských rastlinách, ale štúdie o obsahu flavonoidov v riasach sú vzácne [51] a najmä u druhov študovaných v tejto práci. Konkrétne štúdia Ummata a kol. [49]uviedli, že extrakcia pomocou ultrazvuku zlepšila regeneráciu flavonoidov v skúmaných morských riasach alTl (vrátane A,esculenta) v porovnaní s konvenčnými extrakciami rozpúšťadlom s použitím zmesi 50 percent etanolu. V ďalšej štúdii boli flavonoidy kvantifikované v metanolových extraktoch štyroch druhov Uloa (Ulloa clathrate, Uloa Linza, Ulloa flexuosa a Uloua inneris) pestovaných v rôznych častiach severného pobrežia Perzského zálivu na juhu Iránu; obsah flavonoidov v extraktoch z rias sa pohyboval od 8 do 33 mg RE/g sušiny [52]. Predchádzajúce štúdie rovnakej výskumnej skupiny však zistili výrazné zmeny v chemických zložkách so zmenou ročných období a podmienok prostredia [53]. Je teda trochu ťažké mať úplný prehľad o bibliografii týchto bioaktívnych zlúčenín v morských riasach kvôli nedostatku dostupného publikovaného výskumu, ale aj kvôli zmenám v obsahu flavonoidov ovplyvnených podmienkami pestovania 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 makroriasy. lactuca vykazovala obsahy až 249,5 mg GluE/g dw v závislosti od použitej extrakčnej techniky (tabuľka 2). Na základe literatúry má U. lactuca vo vode rozpustnú a nerozpustnú celulózu zodpovedajúcu štruktúrnym polysacharidom s hlavnou zložkou nazývanou ulvan, ktorá prispieva 9 až 36 percentami suchej hmotnosti biomasy [57]. Ulvan sa skladá hlavne zo sulfátovanej ramnózy, urónových kyselín (kyselina glukurónová a kyselina idurónová) a xylózy. Vzhľadom na jeho polárnu povahu sa rozpustnosť ulvanu vo vodných roztokoch zvyšuje extrakciou pri vysokých teplotách (80-90 stupeň)58]. Teplota extrakcie mohla byť dôvodom, prečo bol celkový obsah sacharidov v extraktoch U. Lactuca vyrobených tradičnou extrakciou horúcou vodou a kombináciou oboch metód (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. Antioxidačné schopnosti extraktov z islandských morských rias

A.esculenta mala najsilnejšiu aktivitu na zachytávanie DPPH spomedzi surových extraktov troch druhov rias (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). Očakávalo sa, že extrakty PEF budú vykazovať lepšie antioxidačné hodnoty ako extrakty vyrobené tradičnou extrakciou za horúca, pretože iné štúdie ukázali, že zelené techniky (ako je extrakcia podporovaná mikrovlnnou rúrou alebo enzymatická extrakcia) by mohli účinne zabrániť rozkladu bioaktívnych zlúčenín, ktoré by vykazovali vyššie antioxidačné aktivity [59,60].

Schopnosť extraktov z morských rias redukovať železitý (Fe3 plus ) na železnatý (Fe2 plus ) ión a schopnosť zachytávať radikál ABTS bola tiež študovaná metódou FRAP a ABTS. Výsledky FRAP ukázali podobné trendy ako DPPH, čo ukazuje, že A.esculenta mala najsilnejšiu schopnosť redukovať železitý (Fe) na železnatý (Fe2) ión spomedzi surových extraktov troch druhov rias (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), čo naznačuje, že tieto druhy pravdepodobne obsahujú niektoré účinné zlúčeniny, ktoré sú zodpovedné za ich zachytávaciu aktivitu.

Vo všeobecnosti je známe, že hnedé riasy majú vyšší antioxidačný potenciál v porovnaní s červenými a zelenými rodinami [61]. Naše výsledky tiež ukázali, že vodné extrakty z A.esculenta vykazovali účinné antioxidačné aktivity, pokiaľ ide o zachytávanie voľných radikálov a znižovanie sily, čo naznačuje, že A.esculenta by mohla byť potenciálne zdrojom prírodných antioxidantov. Vysoká antioxidačná aktivita pozorovaná u extraktov A.esculenta by mohla súvisieť s vysokým obsahom fenolových zlúčenín stanoveným v extraktoch z hnedých rias. V mnohých štúdiách sa antioxidačná aktivita extraktov z rias pripisuje fenolovým zlúčeninám, čo ukazuje pozitívne korelácie medzi obsahom fenolov a schopnosťou zachytávať, väčšinou s DPPH [62,63]. Podobné výsledky korelácie boli zistené v súčasnej štúdii pre extrakty A.esculenta (pozri lepšiu diskusiu v časti 2.6. Korelácie medzi chemickými zlúčeninami a bioaktívnymi vlastnosťami).

2.5. Enzymatické inhibičné aktivity extraktov z islandských morských rias

Výťažky z islandských morských rias vykazovali pozitívne inhibičné účinky na všetky testované enzýmy (tabuľka 4), čím sa otvorili nové cesty pre využitie prírodných enzymatických inhibítorov zo zdrojov rias. Podľa našich najlepších vedomostí je to prvýkrát, čo boli testované enzymatické inhibičné aktivity extraktov z islandských morských rias produkovaných PEF.

2.5.1. Inhibičná aktivita kolagenázy

Extrakty A.esculenta vykazovali pozitívnu inhibíciu kolagenázy v rozsahu od 68 do 91 percent, zatiaľ čo extrakty P. palmaria a U. Lactuca vykazovali nevýznamné inhibičné aktivity proti kolagenáze (tabuľka 4). Extrakt z horúcej vody A.esculenta vykazoval 71,1 percentnú inhibičnú aktivitu kolagenázy, čo bolo vyššia ako štandardný roztok epigalokatechín-3-galátu (EGCG) (63,2 percenta) a porovnateľná s pozitívnym štandardom poskytovaným komerčnou enzymatickou súpravou (74,9 percenta). Dôležitým zistením bolo, že extrakty A.esculenta produkované PEF vykazovali inhibíciu kolagenázy 91 percent, pričom vykazovali dokonca vyššiu aktivitu ako inhibítor poskytovaný komerčnou súpravou. Je potrebné zdôrazniť, že táto aktivita bola pozorovaná iba vo vodných extraktoch produkovaných PEF a nie kombináciou PEF plus HW. Toto správanie možno vysvetliť možnosťou, že proces horúcej vody by mohol mať negatívny vplyv na zlúčeniny zodpovedné za inhibíciu aktivity kolagenázy. Na vysvetlenie týchto výsledkov sú však potrebné ďalšie štúdie kvôli zložitosti surových extraktov z rias. Vyššie uvedená výskumná skupina v súčasnosti pracuje na identifikácii inhibičných molekúl v extraktoch A.esculenta, aby lepšie porozumela týmto pozitívnym účinkom produkovaným PEF.

Výsledky týkajúce sa inhibície kolagenázy extraktmi z A.esculenta sú v súlade s predchádzajúcimi údajmi, v ktorých sa A.esculenta používa v komerčných extraktoch kvôli svojmu účinku proti starnutiu. K degradácii kolagénu dochádza pri starnutí v dôsledku aktivity kolagenázy, čo má za následok vznik vrások na pokožke. Inhibícia kolagenázy prirodzene sa vyskytujúcimi zlúčeninami je zaujímavou príležitosťou pre produkty proti starnutiu. Napríklad SEPPIC, dodávateľ prísad pre kozmetický priemysel, ponúka lipofilný extrakt z A. esculenta (KalparianeAD) [64].

2.5.2. Aktivita inhibície 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). V porovnaní s roztokmi kvercetínu, dobre známeho inhibítora elastázy, ktorý vykazoval 100 percentnú inhibíciu pri 1 mM a 58,7 percenta pri 0,5 mM, bola účinnosť extraktov z A.esculenta vysoká.

Elastáza je proteinázový enzým, ktorý dokáže redukovať elastín prerušením špecifických peptidových väzieb. V dôsledku toho možno inhibíciu aktivity elastázy vo vrstve dermis použiť na udržanie elasticity kože (65). Mnohé rastlinné extrakty boli identifikované ako inhibítory elastázy [17l; bolo však vykonaných málo výskumov na inhibíciu elastázy zo zdrojov rias. Podľa údajov z literatúry sú polyfenoly extrahované z rastlín známe ako silné inhibítory elastázy a hyaluronidázy [66]. Nedávna štúdia uvádza, že florotaníny, typ tanínu v hnedých riasach, výťažky z morskej riasy Eisenia bicyklov a hnedá riasa Ecklonia cava, prospievajú pokožke tým, že výrazne znižujú aktivitu elastázy [67]. Extrakty A. esculenta vyrobené v tejto štúdii vykazovali najvyššie hodnoty TPC a TFC v porovnaní s ostatnými študovanými druhmi (tabuľka 4), takže to môže byť dôvod, prečo vodné extrakty z P. palmaria a U. lactuca nevykazovali anti - elastázové aktivity. Na potvrdenie tejto hypotézy bola vykonaná Pearsonova korelačná analýza, ktorá naznačuje, že antienzymatické aktivity pozitívne korelujú s obsahom fenolických látok (pozri ďalšiu diskusiu v časti 2.6. Korelácie medzi chemickými zlúčeninami a bioaktívnymi vlastnosťami).

2.5.3. Inhibičná aktivita tyrozinázy

Extrakty A.esculenta vykazovali pozitívnu inhibíciu tyrozinázy vyššiu ako 90 percent pre všetky použité metódy extrakcie, zatiaľ čo extrakty P. palmaria a U. lactuca nevykazovali inhibičné účinky na tyrozinázu (tabuľka 4). Anti-tyrozinázové aktivity extraktov A.esculenta sa však nelíšili (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="">

Tyrozináza hrá dôležitú úlohu v biosyntéze melanínového pigmentu v koži. Melanín je zodpovedný za ochranu pred škodlivým ultrafialovým žiarením, ktoré môže spôsobiť viaceré patologické stavy [71]. Okrem toho môže spôsobiť estetické problémy, keď sa melanín nahromadí ako hyperpigmentované škvrny[72]. Začlenenie inhibítorov tyrozinázy do kozmetických produktov teda môže byť atraktívne vďaka bieliacim a/alebo zosvetľujúcim účinkom.

Tento článok je prevzatý z Mar. Drugs 2021, 19, 662. https://doi.org/10.3390/md19120662 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs