نگاهی گذرا بر خواص آنتی اکسیدانی و ضد آلودگی جلبک ها در صنعت کازمتیک

خواص آنتی اکسیدانی, ضد آلودگی, جلبک ها, صنعت کازمتیک, پتانسیل آنتی اکسیدانی, ترکیبات پلی فنلی, فلوروگلوسینول,فلوروتانین ها, عصاره هیدروگلایکولیک .

کلمات کلیدی : جلبک ها در صنعت کازمتیک, ضد آلودگی, پتانسیل آنتی اکسیدانی, ترکیبات پلی فنلی, فلوروگلوسینول,فلوروتانین ها, عصاره هیدروگلایکولیک .

امروزه آلودگی های محیطی از دغدغه های زندگی صنعتی و شهری است و محققین زیادی در حوزه کاهش حجم این آلودگی ها به فعالیت مشغولند البته در همین حین دانشمند زیادی نیز در زمینه کاهش اثرات مخرب این آلودگی ها بر بدن و از جمله پوست و مو به عنوان بزرگترین و در دسترس ترین ارگان بدن در فعالیتند و سعی دارند تا با ارائه راهکار ها و محصولاتی موثر، ارزان و بی خطر به کمک بشر بشتابند[۱-۲] .

دریا به عنوان یکی از منابع در دسترس ، طبیعی و ارزان سالهاست در کانون توجه بسیاری از محققان از جمله پژوهشگران حوزه غذا ، کازمتیک و محیط زیست قرار گرفته است. وقتی حرف از دریا به میان می آید علاوه بر آبزیان متعدد از جمله ماهیان و دیگر حیوانات ساکن در آن ، جلبک ها نیز به واسطه خواص فوق العاده ، قابلیت ها ، ارزانی و راحتی تولیدشان از توجه خاصی برخوردار می گردند.

جلبک ها در صنعت کازمتیک

جلبک ها مدتهاست به عنوان دسته ای از مواد طبیعی در صنعت کازمتیک مورد استفاده قرار می گیرند و در نوشتار ذیل سعی دارم تا با نگاهی کوتاه بر این مواد طبیعی مهم بکارگیری آنها را به عنوان عوامل آنتی اکسیدان و ضد آلودگی مورد بررسی قرار دهم.

جلبک های دریایی ارگانیسم های یوکاریوتی هستند که در میکروآلگها (گونه های تک سلولی موجود در فیتوپلانکتون) و ماکروآلگها (که در مناطق ساحلی یافت می شود) طبقه بندی می شوند. ماکروآلگها با توجه به رنگدانه غالب آنها به Rhodophyceae (جلبک قرمز)، Chlorophyceae (جلبک سبز) و Pheophyceae (جلبک های قهوه ای) طبقه بندی می شوند[۳].

جلبک ها انواع متنوعی از متابولیت ها (پلی ساکارید ها، چربی ها، ترکیبات فنلی و رنگدانه ها) را دارا می باشند [۳] و می توانند به راحتی بر روی دریاچه ها در حجم های زیاد کشت شوند؛ این در حالیست که به سرعت رشد می کنند و کنترل تولید متابولیت های آنها با دستکاری شرایط کشت امکان پذیر است [۴]. به همین دلایل، جلبکها یک منبع تجدید پذیر و مورد توجه از نظر ترکیبات زیست فعال (بایواکتیو) با کاربردهای بالقوه در صنایع دارویی، غذایی و تغذیه ای و کازمتیک هستند.

برخی از ترکیبات بیولوژیک و عصاره های حاصل از ماکروآلگها در درمان بعضی از بیماری های پوستی مفیدند[۴].

برخی از گونه های جلبک ها مولکول های زیست فعالی می سازند که به واسطه دارا بودن قدرت جذب اشعه های ماورای بنفش UV-A و UV-B قابلیت ایجاد محافظت در برابر نور آفتاب را دار می باشند و برخی دیگر از گونه ها نیز به دلیل تولید متابولیت هایی همانند … و fucoxantin, phloroglucinol با مکانیسم مهار طبیعی تیروزیناز ، این پتانسیل را دارند تا به عنوان یک عامل ضد لک پوستی مورد استفاده قرار گیرند.

در همین حال تعدادی از مشتقات جلبک ها دارای خواص آنتی باکتریال و ضد التهابی می باشند و می توانند در درمان پوستهای مبتلا به آکنه مورد استفاده قرار گیرند. دسته دیگری از مواد زیست فعال مشتق شده از جلبک ها موادی هستند که دارای اثرات ضد آلودگی بوده و می توانند به عنوان مواد موثره ضد آلودگی هوا در محصولات کازمتیک بکار روند[۳-۷].

امروزه محققین در حال انجام مطالعات گسترده ایی بر روی خواص اکسیدانی عصاره های جلبک ها هستند و این در حالیست که می دانیم جلبک ها به صورت طبیعی در برابر استرسهای اکسیداتیو مقاومت مناسبی دارند و از همین رو نیز در طراحی سیستم های محافظتی در برابر ROS و دیگر عوامل اکسید کننده به عنوان الگوهای راهبردی مورد توجه قرار گرفته اند[۲-۵].

پتانسیل آنتی اکسیدانی عصاره های گونه های مختلف جلبک توسط روش های گوناگونی مانند موارد زیر به اثبات رسیده است[۸].

  • ۲,۲-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH°) free-radical-scavenging
  • ferric-reducing antioxidant power (FRAP)
  • ABTS (2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) radical scavenging
  • in vitro copper-induced oxidation of human LDL (Low Density Lipoprotein) assay
  • reducing activities
  • metal chelating assay
  • scavenging ability on hydroxyl و superoxide radicals

البته بر اساس تحقیقات صورت گرفته جلبک های قهوه ایی از ترکیبات و قدرت آنتی اکسیدانی بیشتری نسبت به جلبک های قرمز و سبز برخوردارند . البته این تحقیقات نشان می دهد ارتباط مستقیمی بین میزان ترکیبات پلی فنلی موجود در جلبک و قدرت آنتی اکسیدانی آنها وجود دارد و همین امر بیانگر این واقعیت است که شاید بخش اعظم اثرات آنتی اکسیدانی این جلبک ها به وجود ترکیبات پلی فنلی آنها برگردد. در میان مواد پلی فنلی مختلف شناسایی شده موجود در عصاره های جلبکی یکی از جالب ترین و مورد توجه ترین آنها فلوروتانین ها (phlorotannins ) هستند که از پلیمریزاسیون واحدهای فلوروگلوسینول(phloroglucinol) متصل به هم از طرق مختلف حاصل می گردند[۹].

Phlorotannins تنها در جلبک های قهوه ای رنگ وجود دارند و در گیاهان زمینی و معمولی یافت نمی گردند. فلوروتانین ها به ۶ گروه زیر طبقه بندی می گردند :

  • Fucols
  • Phlorethols
  • Fucophlorethols
  • Fuhalols
  • isofuhalols
  • eckols

این مواد دارای اثرات آنتی اکسیدانی قوی هستند و این توان را نیز مدیون وجود حلقه های فنلی در ساختمان خود هستند. این مواد با دار بودن ۸ حلقه فنلی در ساختمان خود دارای اثرات جمع آوری کنندگی و خنثی کنندگی رادیکال های آزاد به مراتب بیشتری از گیاهان زمینی با دارا بودن ۳-۴ حلقه فنلی می باشند[۵-۸].

دسته دیگری از ترکیباتی که مسئولیت بروز اثرات آنتی اکسیدانی در عصاره های جلبک را برعهده دارند پلی ساکاریدهای سولفاته هستند که تا کنون تحقیقات متعددی اثرات مفید آنها در سلامت بدن از جمله اثرات آنتی آلرژیک ، Anti-HIV ، ضد سرطانی ، آنتی کوآگولانتی و آنتی اکسیدانی را به اثبات رسانده است[۹]. پلی ساکارید های سولفاته، پلی مرهای آنیونیکی هستند که به وفور در گیاهان دریایی و حیوانات دیده می شوند و ساختمان آنها با توجه به نوع گونه جلبکی آنها متفاوت است.

مهمترین پلی ساکارید های سولفاته موجود در جلبک های دریایی عبارتند از :

  • Ulvans در جلبک سبز
  • Carrageenans در جلبک قرمز
  • fucoidans , laminarians در جلبک قهوه ای

Ulvans سولفات هترو پلی ساکارید های محلول در آب هستند که عمدتا از واحدهای Disaccharide تکراری D -glucuronic یا L -iduronic acid متصل به L -Rhamnose-3-Sulfate تشکیل شده است. این پلیمر ها محدوده وسیعی از خواص بیولوژیک را از خود بروز می دهند که شاید واضح ترین مثال آنها خواص آنتی اکسیدانی آنها باشد[۱۰].

خواص آنتی اکسیدانی Ulvans متاثر از پروسه استخراج و وابسته به ترکیب کربوهیدرات و میزان سولفات آن می باشد. در واقع Ulvans با میزان سولفات بیشتر به نحو چشمگیری خواص آنتی اکسیدانی قوی تری را نشان می دهند[۱۱-۱۳].

ترکیبات ، ساختمان و خواص بیولوژیکی fucoidans نیز توسط بسیاری از محققین مورد ارزیابی قرار گرفته است . fucoidans پلی ساکارید های سولفاته ای هستند که انحصارا در دیواره سلولی جلبک های قهوه ای وجود دارند و ترکیب غالب آنها L-fucose و sulfate است [۱۴-۱۷]. Fucoidans طیف گسترده ای از فعالیت های بیولوژیکی، از جمله ضد سرطان، القاء آپوپتوز ( مرگ سلولی برنامه ریزی شده )، فعالیت های ایمن سازی، ضد ویروسی، ضد ترومبوتیک، ضد التهاب و آنتی اکسیدان را نشان می دهد [۱۷].

فعالیت های آنتی اکسیدانی Fucoidans در محیط آزمایشگاهی به وسیله روش های مختلفی نظیر روشهای زیر مورد بررسی و سنجش قرار می گیرد :

  • DPPH free radical scavenging assay
  • iron-chelating activity assessment
  • superoxide anion and hydroxyl radical scavenging activity
  • reducing power assay

به تازگی روشهای جدید و موثر استخراج این ماده از جمله عصاره گیره با کمک مایکروویو ، هموژناسیون تحت فشار بالا در ترکیب با عصاره گیری هیدروترمال جایگزین روشهای عصاره گیری قدیمی و سابق ( آب گرم ، حلال اسیدی و قلیایی) که هم زمان و هم هزینه بر بوده اند و به علاوه از مراحل متعددی تشکیل شده بوده اند ، حرارت بالایی نیاز داشته اند و حجم حلال بسیار بالایی را مصرف می نموده اند شده است[۱۷-۲۰]. البته قابل ذکر است Fucoidans استخراج شده از روشهای جدید در برخی از نمونه ها قدرت آنتی اکسیدانی بالاتری نسبت به مواد حاصله از روشهای سابق نشان داده اند [۱۹].

Fucoidans علاوه بر خواص آنتی اکسیدانی خود خواص بیولوژیکی دیگری را نیز در ارتباط با کازمتیک نشان می دهند ، از جمله آنها قادرند تا از بیان ماتریکس متالوپروتئیناز -۱ ناشی از تابش اشعه ماوراء بنفش B ، و سرکوب ماتریکس متالوپروتئیناز -۳ ممانعت به عمل آورند[۱۷-۱۸، ۲۰]

ماتریکس متالوپروتئیناز سبب تخریب ساختمانی پروتئین های پوستی از جمله کلاژن ، فیبرونکتین ، و الاستین و موجب آسیب های پوستی می گردد. لذا fucoidan می تواند در پیشگیری از پیر پوستی ناشی از آفتاب نه تنها با اثر آنتی اکسیدانی و جمع آوری رادیکال های آزاد ROS منتج شده از تابش اشعه ماوراء بنفش محافظت نماید بلکه می تواند با مهار شکل گیری MMPs نیز موثر باشد[۱۸]. امروزه تعدادی از مواد اولیه موثره مشتق شده از ترکیبات جلبکی در صنعت کازمتیک مورد استفاده قرار می گیرد و از جمله برخی از آنها به عنوان مواد ضد آلودگی ( آنتی پولوشن) در محصولات مراقبت از پوست و مو کاربرد دارند که به معرفی ۴ مورد از آنها می پردازم.

۱- یکی از این مواد عصاره ایی حاوی فیلامنتهای سلولی مشتق شده از جلبک قرمزی به نام Acrochaetium moniliforme که به میزان کمی در اقیانوس وجود دارد .هر چند اطلاعات علمی و پژوهشی متقنی از این عصاره وجود ندارد اما بر اساس تحقیقات مقدماتی صورت گرفته توسط سازنده آن، این عصاره می تواند در موجب مهار ساخت بیش از حد سبوم پوست و کاهش اسکوآلن ازونولایز شده گردد. آزمایش های صورت گرفته توسط شرکت سازنده آن مبین این امر است که این عصاره می تواند در تنظیم ترشح و ساخت چربی پوست موثر باشد[۲].

جلبک قرمزی به نام Acrochaetium moniliforme

۲- یکی دیگر از جلبک های مورد استفاده در صنعت کازمتیک Laminaria digitata است. این جلبک قهوه ایی خوراکی که توسط محققین متعددی مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است. بررسی های نشان می دهد که این جلبک نیز دارای اثرات آنتی اکسیدانی مناسبی است و در صنعت کازمتیک مصارف نسبتا گسترده ایی دارد ،هر چند میزان کلی ترکیبات فنلی موجود در این جلبک و قدرت آنتی اکسیدانی آن شاید از بسیار از جلبک های دیگر کمتر باشد[۲۱-۲۴].

جلبک های مورد استفاده در صنعت کازمتیک Laminaria digitata

Undaria pinnatifida -3 یکی دیگر از جلبک های قهوه ای مورد استفاده در صنعت کازمتیک با ادعای اثرات ضد آلوگی هواست .این جلبک به نحو گسترده ایی به عنوان یک ماده غذایی در بسیاری از دستورالعمل های غذایی چینی و در طب قدیمی چین برای بیش از ۱۰۰۰ سال مورد استفاده قرار می گیرد. این جلبک حاوی پلی ساکارید های سولفاته است که موجب بروز خواص آنتی اکسیدانی می گردند. البته این جلبک حاوی ماده ای کارتنوئید ی تحت عنوان fucoxanthin در کلروپلاستهای خود می باشد که می تواند با مهار اثرات اشعه ماوراء بنفش بر علیه استرس های اکسیداتیو غلبه نماید[۲۵].

جلبک های قهوه ای مورد استفاده در صنعت کازمتیک

۴- جلبک دیگر مورد استفاده در این صنعت جلبک قهوه ایی Pelvetia canaliculata است که همانند بسیاری از جلبک های این خانواده حاوی موادی همانند fucoidans , phlorotannins , carotenoids می باشد که قادرند تا با مهار اثرات اشعه ماوراء بنفش با استرس های اکسیداتیو مقابله نمایند البته عصاره این جلبک بیشتر در فرآورده های مراقبت از مو مورد استفاده قرار می گیرد. عصاره هیدروگلایکولیک این جلبک برای پاکسازی باقی مانده های ناشی از اثرات مواد آلاینده محیطی و کلر موجود در آب بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.

صنعت کازمتیک و جلبک قهوه ای Pelvetia canaliculata

در دیواره سلولی P. canaliculata پلی آنیون هایی با حضور گروه های کربوکسیلیک و سولفونیک وجود دارند و در نتیجه این جلبک می تواند به عنوان یک مبادله گر یون مثبت یا کاتیونیک نیز عمل نماید و لذا اگر در فرآورده های شوینده بکار رود می توان یونهای فلزی موجود در آلودگی های محیطی از جمله زینک ، آهن ،کروم ، مس، نیکل … را به خوبی مهار نماید و لذا کاندید خوبی برای محصولات کازمتیک ضد آلودگی های محیطی است[۲۶-۲۹].

منابع:

  1. Lefebvre, M.-A.; Pham, D.-M.; Boussouira, B.; Bernard, D.; Camus, C.; Nguyen, Q.-L. Evaluation of the impact of urban pollution on the quality of skin: A multicentre study in Mexico. Int. J. Cosmet. Sci. 2015, 37, 329–۳۳۸٫
  2. Pham, D.-M.; Boussouira, B.; Moyal, D.; Nguyen, Q.L. Oxidization of squalene, a human skin lipid: A new and reliable marker of environmental pollution studies. Int. J. Cosmet. Sci. 2015, 37, 357–۳۶۵٫
  3. Wang, H.-M.; Chen, C.-C.; Huynh, P.; Chang, J.-S. Exploring the potential of using algae in cosmetics. Bioresour. Technol. 2015, 184, 355–۳۶۲٫
  4. Wang, H.D.; Li, X.-C.; Lee, D.-J.; Chang, J.-S. Potential biomedical applications of marine algae. Bioresour. Technol. 2017, 244, 1407–۱۴۱۵٫
  5. Ariede, M.B.; Candido, T.M.; Morocho Jacome, A.L.; Robles Velasco, M.V.; de Carvalho, J.C.M.; Baby, A.R. Cosmetic attributes of algae—A review. Algal Res. 2017, 25, 483–۴۸۷٫
  6. Thomas, N.V.; Kim, S.-K. Beneficial effects of marine algal compounds in cosmeceuticals. Mar. Drugs 2013, 11, 146–۱۶۴٫
  7. Jiménez-Escrig, A.; Jiménez-Jiménez, I.; Pulido, R.; Saura-Calixto, F. Antioxidant activity of fresh and processed edible seaweeds. J. Sci. Food Agric. 2001, 81, 530–۵۳۴٫
  8. Yuan, Y.V.; Walsh, N.A. Antioxidant and antiproliferative activities of extracts from a variety of edible seaweeds. Food Chem. Toxicol. 2006, 44, 1144–۱۱۵۰٫
  9. Balboa, E.M.; Conde, E.; Moure, A.; Falqué, E.; Dominguez, H. In vitro antioxidant properties of crude extracts and compounds from brown algae. Food Chem. 2013, 138, 1764–۱۷۸۵٫
  10. Heffernan, N.; Smyth, T.J.; Soler-Villa, A.; Fitzgerald, R.J.; Brunton, N.P. Phenolic content and antioxidant activity of fractions obtained from selected Irish macroalgae species (Laminaria digitata, Fucus serratus, Gracilaria gracilis and Codium fragile). J. Appl. Phycol. 2015, 27, 519–۵۳۰
  11. Sathya, R.; Kanaga, N.; Sankar, P.; Jeeva, S. Antioxidant properties of phlorotannins from brown seaweed Cystoseira trinodis (Forsskål) C. Agardh. Arab. J. Chem. 2017, 10, S2608–S2614.
  12. Ngo, D.-H.; Kim, S.-K. Sulfated polysaccharides as bioactive agents from marine algae. Int. J. Biol. Macromol. 2013, 62, 70–۷۵٫
  13. Wijesekara, I.; Pangestuti, R.; Kim, S.-K. Biological activities and potential health benefits of sulfated polysaccharides derived from marine algae. Carbohydr. Polym. 2011, 84, 14–۲۱٫
  14. Yaich, H.; Amira, A.B.; Abbes, F.; Bouaziz, M.; Besbes, S.; Richel, A.; Blecker, C.; Attia, H.; Garna, H. Effect of extraction procedures on structural, thermal and antioxidant properties of ulvan from Ulva lactuca collected in Monastir coast. Int. J. Biol. Macromol. 2017, 105, 1430–۱۴۳۹٫
  15. Qi, H.; Zhang, Q.; Zhao, T.; Chen, R.; Zhang, H.; Niw, X.; Li, Z. Antioxidant activity of different sulfate content derivatives of polysaccharides extracted from Ulva pertusa (Chlorophyta) in vitro. Int. J. Biol. Macromol. 2005, 37, 195–۱۹۹٫
  16. Qi, H.; Sun, Y. Antioxidant activity of high sulfate content derivatives of ulvan in hyperlipidemic rats. Int. J. Biol. Macromol. 2015, 76, 326–۳۲۹٫
  17. Yuan, Y.; Macquairre, D. Microwave assisted extraction of sulfated polysaccharides (fucoidan) from Ascophyllum nodosum and its antioxidant activity. Carbohydr. Polym. 2015, 129, 101–۱۰۷٫
  18. Senthilkumar, K.; Manivasagan, P.; Venkatesan, J.; Kim, S.-K. Brown seaweed fucoidan: Biological activity and apoptosis, growth signaling mechanism in cancer. Int. J. Biol. Macromol. 2013, 60, 366–۳۷۴٫
  19. Lim, S.J.; Aida, W.M.W.; Maskat, M.Y.; Mamot, S.; Ropien, J.; Mohd, D.M. Isolation and antioxidant capacity of fucoidan from selected Malaysian seaweeds. Food Hydrocoll. 2014, 42, 280–۲۸۸٫
  20. Li, G.-Y.; Luo, Z.-C.; Yuan, F.; Yu, X.-B. Combined process of high-pressure homogenization and hydrothermal extraction of fucoidan with good antioxidant properties from Nemacystus decipients. Food Bioprod. Process. 2017, 106, 35–۴۲٫
  21. Le Tutour, B.; Benslimane, F.; Gouleau, M.P.; Gouygou, J.P.; Saadan, B.; Quemeneur, F. Antioxidant and pro-oxidant activities of the brown algae, Laminaria digitata, Himanthalia elongata, Fucus vesiculosus, Fucus serratus and Ascophyllum nodosum. J. Appl. Phycol. 1998, 10, 121–۱۲۹٫
  22. Cox, S.; Abu-Ghannam, N.; Gupta, S. An assessment of the antioxidant and antimicrobial activity of six species of edible Irish seaweeds. Int. Food Res. J. 2010, 17, 205–۲۲۰٫ [
  23. Rajauria, G.; Jaiswal, A.K.; Abu-Ghannam, N.; Gupta, S. Effect of hydrothermal processing on colour, antioxidant and free radical scavenging capacities of edible brown seaweeds. Int. J. Food Sci. Technol. 2010, 45, 2485–۲۴۹۳٫
  24. Blanco-Pascual, N.; Montero, M.P.; Gómez-Guillén, M.C. Antioxidant film development from unrefined extracts of brown seaweeds Laminaria digitata and Ascophyllum nodosum. Food Hydrocoll. 2014, 37, 100–۱۱۰٫
  25. Hu, T.; Liu, D.; Chen, Y.; Wu, J.; Wang, S. Antioxidant activity of sulfated polysaccharide fractions extracted from Undaria pinnatifida in vitro. Int. J. Biol. Macromol. 2010, 46, 193–۱۹۸٫
  26. Colliec, S.; Boisson-Vidal, C.; Jozefonvicz, J. A low molecular weight fucoidan fraction from the brown seaweed Pelvetia canaliculata. Phytochemistry 1994, 35, 697–۷۰۰٫
  27. Hupel, M.; Lecointre, C.; Meudec, A.; Poupart, N.; Gall, E.A. Comparison of photoprotective responses to UV radiation in the brown seaweed Pelvetia canaliculata and the marine angiosperm Salicornia ramosissima. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 2011, 401, 36–۴۷٫
  28. Bhatangar, A.; Vilar, V.J.P.; Santos, J.C.; Botelho, C.M.S.; Boaventura, R.A.R. Valorisation of marine Pelvetia canaliculata Ochrophyta for separation and recovery of nickel from water: Equilibrium and kinetics modeling on Na-loaded algae. Chem. Eng. J. 2012, 200–۲۰۲, ۳۶۵–۳۷۲٫
  29. Hackbarth, F.V.; Girardi, F.; De Souza, S.M.; De Souza, A.A.U.; Boaventura, R.A.R.; Vilar, V.J.P. Marine macroalgae Pelvetia canaliculata (Phaeophyceae) as a natural cation exchanger for cadmium and lead ions separation in aqueous solutions. Chem. Eng. J. 2014, 242, 294–۳۰۵٫

✍️ دکتر محمد بقایی
دکترداروساز و پژوهشگر صنعت کازمتیک
مشاور اداره کل فرآورده های آرایشی و بهداشتی سازمان غذا و دارو

edited by artan akheri

چاپ شده در : فصلنامه انجمن صنایع شوینده، بهداشتی و آرایشی ایران – شماره ۵۲ بهار و تابستان ۱۳۹۷

دکتر محمد بقایی

دکتر محمد بقایی

دکتر داروساز و پژوهشگر صنعت کازمتیک

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مقالات مرتبط