Chcesz wydać pracę habilitacyjną, doktorską czy monografię? Zrób to w Wydawnictwie Borgis – jednym z najbardziej uznanych w Polsce wydawców książek i czasopism medycznych. W ramach współpracy otrzymasz pełne wsparcie w przygotowaniu książki – przede wszystkim korektę, skład, projekt graficzny okładki oraz profesjonalny druk. Wydawnictwo zapewnia szybkie terminy publikacji oraz doskonałą atmosferę współpracy z wysoko wykwalifikowanymi redaktorami, korektorami i specjalistami od składu. Oferuje także tłumaczenia artykułów naukowych, skanowanie materiałów potrzebnych do wydania książki oraz kompletowanie dorobku naukowego.

© Borgis - Postępy Fitoterapii 1/2018, s. 10-17 | DOI: 10.25121/PF.2018.19.1.10
Monika Michalak1, Katarzyna Paradowska2, *Agnieszka Zielińska2
Możliwości wykorzystania w kosmetologii wybranych olejów roślinnych jako źródła karotenoidów
Selected plant oils as a source of carotenoids for the applications in cosmetology
1Zakład Dermatologii i Kosmetologii, Instytut Nauk Medycznych, Wydział Lekarski i Nauk o Zdrowiu, Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach
Dyrektor Instytutu: dr hab. n. med. Beata Kręcisz, prof. UJK
2Zakład Chemii Fizycznej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Warszawski Uniwersytet Medyczny
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. farm. Iwona Wawer
Streszczenie
Wstęp. Oleje roślinne z uwagi na zawartość wielonienasyconych kwasów tłuszczowych, wpływających pozytywnie na kondycję skóry, znajdują szerokie zastosowanie w kosmetologii. Niektóre z nich wykorzystywane są również jako bogate źródło karotenoidów, barwników roślinnych, które ze względu na swe właściwości (barwa, aktywność fizjologiczna) cieszą się niesłabnącym zainteresowaniem producentów kosmetyków.
Cel pracy. Celem pracy było porównanie całkowitej zawartości karotenoidów, w tym β-karotenu, w wybranych olejach roślinnych znajdujących zastosowanie w kosmetologii.
Materiał i metody. Zawartość karotenoidów w olejach z rokitnika zwyczajnego (Hippophaë rhamnoides L.), marchwi zwyczajnej (Daucus carota L.), nagietka lekarskiego (Calendula officinalis L.) i dyni zwyczajnej (Cucurbita pepo L.) oznaczono z wykorzystaniem spektrofotometrii UV/VIS oraz metodą HPLC.
Wyniki. Badane oleje roślinne cechuje odmienna zawartość barwników roślinnych. Pod względem ogólnej zawartości karotenoidów, w tym β-karotenu, można je uszeregować następująco: olej rokitnikowy > olej marchwiowy > olej nagietkowy > olej z nasion dyni.
Wnioski. Wyniki niniejszej pracy wskazują, że badane oleje roślinne, a szczególnie olej z owoców rokitnika, mogą być wykorzystywane w preparatach kosmetycznych jako źródło karotenoidów, w tym β-karotenu.
Summary
Introduction. Plant oils, due to the content of polyunsaturated fatty acids, which have a positive effect on the condition of the skin, are widely used in cosmetology. Some of them are also used as a rich source of carotenoids, plant dyes, which enjoy unmatched interest of cosmetics manufacturers because of their properties (color, physiological activity).
Aim. The aim of the study was to compare the total carotenoid content, including β-carotene, in selected plant oils applied in cosmetology.
Material and methods. The carotenoid content in sea buckthorn (Hippophaë rhamnoides L.), carrot (Daucus carota L.), marigold (Calendula officinalis L.) and pumpkin (Cucurbita pepo L.) was determined by UV/VIS spectrophotometry and HPLC methods.
Results. The tested plant oils have a different content of plant dyes. In terms of total carotenoid content, including β-carotene, they can be arranged as follows: sea buckthorn oil > carrot oil > marigold oil > pumpkin seed oil.
Conclusions. The results of this study show that the tested plant oils, especially sea buckthorn oil, can be used in cosmetic formulations as a source of carotenoids, including β-carotene.
Słowa kluczowe: karotenoidy,
Wprowadzenie
Tłuszcze roślinne (oleje), będące mieszaniną estrów gliceryny oraz wyższych kwasów tłuszczowych, są powszechnie wykorzystywane przez przemysł kosmetyczny. Oleje roślinne już od czasów starożytnych stanowią podstawę wielu kosmetyków, czego dowodzą liczne zapisy zawarte m.in. w staroegipskim papirusie Ebersa. Obecnie oleje roślinne również używane są w recepturach kosmetyków bądź dla swych właściwości biologicznych, bądź jako nośniki innych substancji aktywnych (1). Wartość biologiczna oraz przydatność kosmetyczna olejów zależą od procentowego udziału składników aktywnych, czyli kwasów tłuszczowych, zarówno nasyconych (m.in. kwas stearynowy, palmitynowy), jak i nienasyconych (w tym kwasy: oleinowy, linolowy, linolenowy, arachidonowy).
Szczególnie korzystne działanie na skórę wykazują niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe (NNKT, ang. essential fatty acids – EFA). NNKT odznaczają się dobrą wchłanialnością, właściwościami leczniczymi (m.in. przeciwzapalnymi, przeciwalergicznymi) oraz działaniem ochronnym. Kwas α-linolenowy może być, podobnie jak kwas linolenowy, wbudowywany w fosfolipidy błon komórkowych oraz ceramidy cementu międzykomórkowego (2). NNKT tworzą na powierzchni skóry cienką warstwę zabezpieczającą przed szkodliwym działaniem czynników zewnętrznych oraz zapobiegającą transepidermalnej utracie wody – TEWL (ang. transepidermal water loss). NNKT zapobiegają licznym problemom skórnym, np. nadmiernemu złuszczaniu naskórka występującemu w przebiegu rybiej łuski, łuszczycy czy atopowego zapalenia skóry (2, 3). Oleje, będące bogatym źródłem NNKT, poprawiają stopień nawilżenia skóry, działają odnawiająco na uszkodzoną barierę lipidową naskórka, normalizują pracę gruczołów łojowych oraz regulują metabolizm skóry. Z tego względu znajdują szerokie zastosowanie w kosmetologii i dermatologii (1).
W olejach roślinnych rozpuszcza się łatwo wiele związków o dużej aktywności biologicznej, w tym niektóre witaminy (A, D i E), a także barwniki roślinne. Zawartość barwników karotenoidowych w olejach roślinnych zależy od gatunku, dojrzałości surowca oraz technologii pozyskiwania (4).
Karotenoidy są związkami szeroko rozpowszechnionymi w surowcach roślinnych. Spośród współcześnie zidentyfikowanych blisko 600 karotenoidów, większość występuje w świecie roślinnym. Zaliczamy do nich: karoteny (α-, β-, γ-karoten, likopen) oraz ich tlenowe pochodne – ksantofile (luteina, zeaksantyna, wiolaksantyna). Jest to grupa barwników roślinnych występujących w różnych częściach rośliny: w kwiatach, owocach i liściach, nadająca im barwę od żółtej do czerwonej (5).
W organizmie ludzkim karotenoidy gromadzone są głównie w komórkach tkanki tłuszczowej oraz wątrobie. Występują także w warstwie rogowej naskórka, co potwierdzają wyniki badań z wykorzystaniem spektroskopii Ramana. Zaobserwowano, że zawartość karotenoidów w skórze ludzi jest zróżnicowana, przy czym największe ich stężenie występuje w partiach ciała charakteryzujących się wysokim zagęszczeniem gruczołów potowych i łojowych (m.in. czoło i dłonie). Na całkowitą zawartość karotenoidów w skórze wpływa wiele czynników, tj. spożycie owoców i warzyw, stosowanie kosmetyków zawierających prowitaminę A, ekspozycja na promieniowanie UV, zanieczyszczenie powietrza, spożywanie alkoholu, palenie papierosów czy stres (6). Udowodniono, że zewnętrzne stosowanie preparatów zawierających karotenoidy, połączone z doustną suplementacją, wpływa na zwiększenie stężenia tych związków w skórze (7).
Karotenoidy, w tym β-karoten będący prekursorem witaminy A, znajdują szerokie zastosowanie w kosmetologii (ryc. 1). Wykazują działanie odnawiające, nawilżające, odżywcze, zmiękczające i przeciwzmarszczkowe (8). β-karoten łatwo wnika w warstwę rogową naskórka, gdzie pochłania szeroki zakres promieniowania słonecznego (9). Karotenoidy (w tym β-karoten, likopen, luteina, zeaksantyna) zapobiegają posłonecznym uszkodzeniom skóry, a także chronią przed stresem oksydacyjnym wynikającym z nadmiernej aktywności reaktywnych form tlenu, przez co zmniejszają ryzyko rozwoju nowotworów skóry (8-10).
Ryc. 1. Właściwości karotenoidów pochodzących z roślin oraz ich znaczenie w kosmetologii (opracowanie własne z wykorzystaniem piśmiennictwa: 6, 8-10)
W preparatach kosmetycznych β-karoten znajduje zastosowanie jako składnik o działaniu przeciwrodnikowym, promieniochronnym (SPF poniżej 2), przeciwstarzeniowym, ale także przeciwtrądzikowym i regulującym wydzielanie sebum (6, 9). Stanowi ponadto składnik kosmetyków przeznaczonych do opalania, poprawiających koloryt oraz nadających skórze charakterystyczny odcień opalenizny (6, 9, 11). Barwniki karotenoidowe i chlorofilowe pozyskiwane z roślin mają także znaczenie jako naturalne składniki wykorzystywane do barwienia produktów kosmetycznych (9). Są składową receptur kosmetyków kolorowych (m.in. fluidy, kredki do ust, pomadki, bronzery, róże czy cienie do powiek), preparatów do kąpieli, jak i do pielęgnacji twarzy, ciała, rąk oraz włosów (8).
Barwniki roślinne, z uwagi na swe właściwości (barwa, aktywność fizjologiczna), cieszą się niesłabnącym zainteresowaniem producentów kosmetyków. Poszukiwane są nowe surowce pochodzenia naturalnego, stanowiące alternatywę dla składników syntetycznych, które niekorzystnie wpływają na skórę. Cennym źródłem karotenoidów są niektóre oleje, w tym: olej buriti, rokitnikowy, marchwiowy, nagietkowy, makadamia, migdałowy, morelowy, brzoskwiniowy, śliwkowy, z róży rdzawej, orzecha włoskiego, czarnuszki, dyni, palmy oleistej (tłuszcz palmowy) czy olej shea (masło karite) (12).
Ze składników preparatów kosmetycznych dostępnych na rynku stosowane są w ostatnim czasie oleje: rokitnikowy, marchwiowy, nagietkowy oraz z nasion dyni. Olej rokitnikowy pozyskiwany jest z miąższu lub nasion owoców rokitnika zwyczajnego (Hippophaë rhamnoides L.) z rodziny oliwnikowatych (Elaeagnaceae). Miąższ owoców zawiera 15-20% oleju, natomiast nasiona 8-20% (13). Olej z miąższu owoców rokitnika odznacza się unikalnym składem kwasów tłuszczowych. Zawiera on wysokie stężenie kwasu oleopalmitynowego (omega-7) będącego naturalnym składnikiem lipidów skóry. Olej z nasion rokitnika zawiera natomiast duże ilości kwasu linolowego omega-6 (34-40%), α-linolenowego omega-3 (23-36%) oraz palmitynowego (26,3%) (3, 14). Kwas oleinowy (omega-9) występuje zarówno w oleju z miąższu owoców (10-26%), jak i w oleju pozyskiwanym z nasion rokitnika (15-20%) (14).
Olej rokitnikowy jest bogatym źródłem przeciwutleniaczy, w tym tokoferoli, tokotrienoli (witaminy E) i karotenoidów (15). Występujące głównie w miąższu owoców karotenoidy nadają pomarańczową barwę owocom oraz zapewniają intensywne zabarwienie i stabilność oleju (16). Zawartość karotenoidów (w tym β-karotenu, γ-karotenu, likopenu oraz tlenowych pochodnych karotenów) różni się w zależności od źródła pozyskiwania oleju (16). W skład oleju wchodzą ponadto cenione w kosmetologii fosfolipidy, a także garbniki, cukry, kwasy organiczne oraz witaminy (C, K, P oraz z grupy B) (15).
Liczne badania podkreślają lecznicze i kosmetyczne znaczenie oleju rokitnikowego (14, 15). Dobrze wchłaniający się, niepozostawiający uczucia tłustości olej z owoców rokitnika wykazuje działanie odnawiające, odżywcze, przeciwzmarszczkowe, przeciwzapalne i promieniochronne. Jest on znanym, naturalnym składnikiem przeznaczonym do pielęgnacji skóry dojrzałej, suchej i wrażliwej, a także naczyniowej i z trądzikiem różowatym (3, 15). Olej z nasion i owoców rokitnika znajduje także zastosowanie w dermatologii w leczeniu łuszczycy, atopowego zapalenia skóry, tocznia rumieniowatego, trądziku różowatego oraz przewlekłych dermatoz (14).
Uznawanym składnikiem preparatów kosmetycznych jest także olej marchwiowy, uzyskiwany w procesie długotrwałej maceracji korzenia marchwi zwyczajnej (Daucus carota L.) z rodziny selerowatych (Apiaceae) (17). Macerat wykorzystywany jest w preparatach kosmetycznych, głównie z uwagi na zawartość karotenoidów (m.in. α- i β-karotenu) o silnych właściwościach nawilżających oraz hamujących proces starzenia się skóry (11, 17). Jak wskazują wyniki badań Shebaby i wsp. (18), olejowy ekstrakt z marchwi zawiera także związki polifenolowe, tj. luteolinę, kemferol, apigeninę, kwercetynę i kwas kawowy, wykazujące silne właściwości antyoksydacyjne. W oleju zidentyfikowano ponadto monoterpeny, seskwiterpeny, tokoferole (γ- i δ-tokoferol), witaminy z grupy B, K i D oraz biopierwiastki (Ca, P, Cl, Na, K, Fe, Zn, Mg) (11, 18).
Olej z marchwi wykazuje działanie przeciwzapalne, regenerujące, zmiękczające, ponadto reguluje funkcje skóry, poprawia jej strukturę oraz przyspiesza gojenie drobnych uszkodzeń skóry (11, 18). Wykorzystywany jest w kosmetykach polecanych dla skóry suchej, dojrzałej, skłonnej do zmarszczek. Znajduje także zastosowanie w preparatach do opalania oraz samoopalających, gdyż poprawia koloryt skóry oraz chroni ją przed promieniowaniem UV (11).
Na drodze maceracji pozyskiwany jest także olej nagietkowy. Uzyskiwany jest drogą maceracji płatków kwiatowych nagietka lekarskiego (Calendula officinalis L.) z rodziny astrowatych (Asteraceae) (19). Kwiaty nagietka zawierają bioaktywne związki, w tym: karotenoidy, flawonoidy, taniny, saponiny triterpenowe, terpenoidy, kumaryny i in., które wpływają na właściwości przeciwzapalne, przeciwbakteryjne, przeciwutleniające i gojące surowca (20). Olej z nagietka odnawia, nawilża i zmiękcza skórę. Wskazany jest szczególnie do pielęgnacji skóry wrażliwej, przesuszonej, łuszczącej się, skłonnej do podrażnień. Może być wykorzystywany jako składnik maści i kremów ochronnych w leczeniu pęknięć skóry, blizn, owrzodzeń, oparzeń (słonecznych, termicznych, popromiennych), a także preparatów do oczyszczania skóry oraz masażu (19, 20).
Ważnym składnikiem kosmetycznym w ostatnim czasie jest także olej z nasion dyni zwyczajnej (Cucurbita pepo L.) z rodziny dyniowatych (Cucurbitaceae). Otrzymywany jest przez tłoczenie na zimno (temp. do 50oC) bądź w podwyższonej temperaturze (temp. 100-120oC) (21). Nasiona dyni zawierają od 400 do 540 g/kg oleju, w skład którego wchodzą m.in.: kwas palmitynowy (9,5-14,5%), stearynowy (3,1-7,4%), oleinowy (21,0-46,9%) i linolowy (35,6-60,8%). Olej z nasion dyni jest szczególnie bogaty w wielonienasycone kwasy tłuszczowe, które stanowią 84% wszystkich kwasów tłuszczowych. Zawiera ponadto sterole roślinne, biopierwiastki, witaminy rozpuszczalne w tłuszczach, szczególnie α- i γ-tokoferol (181-875 mg/kg), oraz karotenoidy, głównie zeaksantynę (98-116 mg/kg) i luteinę (93-121 mg/kg) (21-23). Obecność związków biologicznie aktywnych o silnych właściwościach przeciwzapalnych, przeciwbakteryjnych oraz przeciwutleniających w oleju z nasion dyni czyni go skutecznym składnikiem preparatów odnawiających i przyspieszających gojenie ran (23). Olej ten znajduje także zastosowanie w kosmetykach przeznaczonych dla cery suchej, łuszczącej się, zniszczonej oraz dojrzałej (12).
Cel pracy
Celem niniejszej pracy było zbadanie i porównanie całkowitej zawartości karotenoidów oraz β-karotenu w wybranych olejach stosowanych jako kosmetyki lub potencjalne składniki kosmetyczne.
Materiał i metody
Materiał badawczy stanowiły dostępne na polskim rynku oleje z czterech surowców: rokitnika zwyczajnego (Chiny), marchwi zwyczajnej (Polska), nagietka lekarskiego (Ukraina) i dyni zwyczajnej (Ukraina) (ryc. 2). Charakterystyka badanych olejów roślinnych przedstawiona została w tabeli 1.
Ryc. 2. Próbki olejów roślinnych wykorzystanych w badaniach: I – olej rokitnikowy, II – olej marchwiowy, III – olej nagietkowy, IV – olej z nasion dyni
Tab. 1. Charakterystyka olejów roślinnych zastosowanych w badaniach
PróbkaNazwa olejuNazwa INCIPozyskiwanieWygląd (kolor)
Iolej rokitnikowyHippophae Rhamnoides
Fruit Oil
owoce rokitnika, tłoczenie pomarańczowy lub czerwony
IIolej marchwiowyDaucus Carota Sativa
Root Oil
korzeń marchwi, maceracjaintensywnie pomarańczowy
IIIolej nagietkowyCalendula Officinalis
Flower Oil
kwiat nagietka, maceracjaciemnożółtobursztynowy
IVolej z nasion dyniCucurbita Pepo
Seed Oil
nasiona dyni, tłoczenieciemnozielonobrązowy
Całkowitą zawartość karotenoidów w olejach roślinnych oznaczono przy pomocy pomiarów absorpcji promieniowania UV/VIS przy użyciu spektrofotometru UV-VIS Evolution 60S. Absorbancję mierzono przy długości fali λ = 450 nm wobec próby ślepej (n-heksan). Wszystkie pomiary wykonano w trzech powtórzeniach. Zawartość karotenoidów obliczono na podstawie krzywej wzorcowej dla roztworów β-karotenu:
A450 = 2,2808 × C - 0,0770, R2 = 0,997,
gdzie: A450 – absorbancja, C – stężenie β-karotenu. Wyniki wyrażano jako μg β-karotenu w 1 g oleju. Oznaczenia zawartości β-karotenu w olejach wykonano metodą HPLC według Weissenberga i wsp. (24) z modyfikacjami, przy użyciu aparatu Hitachi Chromaster HPLC z detektorem diodowym DAD (model 5430), wyposażanym w pompę gradientową, termostat kolumny i autosampler. Parametry pomiaru: kolumna Merck Purospher STAR RP-18e (250 mm × 4,6 mm, 5 μm), temperatura 40°C, szybkość przepływu 1 ml/min, rozdział izokratyczny: acetonitryl/2-propanol/octan etylu 60/30/10, czas pomiaru 15 min, długość fali λ = 450 nm, czas retencji wzorca β-karotenu RT = 9,8 min. Zawartość β-karotenu w próbkach obliczono według krzywej wzorcowej:
A = 39983772 × C - 104840,
gdzie: A – pole powierzchni pod pikiem, C – stężenie β-karotenu. Zawartość wyrażono w μg β-karotenu w 1 g oleju. Używano rozpuszczalników o czystości grandientowej (Merck). Wzorzec β-karotenu pochodził z firmy Sigma-Aldrich. Obliczenia statystyczne wykonano przy pomocy pakietu Microsoft Office 2016 Professional.
Wyniki
W tabeli 2 przedstawiono zawartość karotenoidów w badanych olejach roślinnych.
Tab. 2. Zawartość karotenoidów w badanych olejach roślinnych
PróbkaCałkowita zawartość karotenoidów (μg/g ± SD) (UV/VIS)Zawartość ß-karotenu (μg/g ± SD) (HPLC)% ß-karotenu
w CZK
I (rokitnik)8860,5 ± 18,51141,3 ± 15,712,9
II (marchew)1569,6 ± 11,41033,1 ± 7,965,8
III (nagietek)274,2 ± 1,324,3 ± 0,8 8,9
IV (dynia)260,0 ± 0,916,7 ± 0,2 6,4
SD – odchylenie standardowe; CZK – całkowita zawartość karotenoidów
Stwierdzono, że badane oleje roślinne cechuje odmienna zawartość barwników karotenoidowych. Z przeprowadzonych badań wynika, że olejem znacznie wyróżniającym się pod względem ogólnej zawartości karotenoidów był olej z owoców rokitnika (8860,5 μg/g). Spośród analizowanych olejów stosunkowo dużą zawartością tych związków odznaczał się także olej marchwiowy (1569,6 μg/g). Natomiast najniższą ogólną zawartość barwników karotenoidowych oznaczono w oleju nagietkowym oraz w oleju z nasion dyni, w których była ona blisko 30-krotnie niższa w porównaniu z olejem rokitnikowym.
β-karoten, jako prekursor witaminy A, jest jednym z najważniejszych karotenoidów o dużym znaczeniu w kosmetologii i dermatologii. Dlatego, z punktu widzenia ewentualnych zastosowań olejów, istotnym wydawało się oznaczenie jego zawartości w próbkach. Na rycinie 3 przedstawiono widma absorbcji UV/VIS olejów i β-karotenu, co wskazuje, że karotenoidy te stanowią dominującą grupę związków barwnych.
Ryc. 3. Widma UV-VIS dla badanych olejów oraz czystego β-karotenu
W przypadku oleju z rokitnika zwyczajnego β-karoten stanowił ok. 13% puli karotenoidów. W owocach rokitnika, które swą intensywną barwę zawdzięczają ich bogatej mieszaninie, zidentyfikowano 39 barwników karotenoidowych spośród 600 opisanych w piśmiennictwie (16, 25). W oleju rokitnikowym dominującymi w tej grupie związkami były β-karoten i likopen (13).
Zgodnie z danymi podawanymi w piśmiennictwie w oleju z marchwi występują dwa izomery: α- i β-karoten (11, 17). Według danych otrzymanych z pomiaru HPLC, β-karoten stanowi 65% puli karotenoidów. Na chromatogramie (ryc. 4) widoczny jest tuż za β-karotenem słabszy sygnał, pochodzący od innego izomeru, prawdopodobnie od formy α tego związku. W przeliczeniu na β-karoten jego zawartość wynosi 313,4 ± 4,5 μg/g. Rozbieżności pomiędzy ogólną zawartością karotenoidów uzyskanych z pomiarów spektrofotometrycznych (1570 μg/g) i z pomiarów z zastosowaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) (α+ β = 1346 μg/g) wynikają prawdopodobnie z domieszki składnika, który zwiększa absorbancję całego oleju, natomiast został usunięty podczas przygotowywania próbki do analizy HPLC.
Ryc. 4. Chromatogram HPLC oleju z marchwi
W odniesieniu do dwóch pozostałych surowców – kwiatów nagietka oraz nasion dyni, z których pozyskiwane są oleje – zawartość β-karotenu była znacząco niższa. Kishimoto i wsp. (19) analizując zawartość karotenoidów w kwiatach nagietka lekarskiego, zidentyfikowali 19 karotenoidów, wśród których w znacznych ilościach występowała flawoksantyna, odpowiedzialna za pomarańczową barwę płatków (19). Natomiast w przypadku oleju z nasion dyni, spośród wielu składników aktywnych, jak podaje piśmiennictwo, obok karotenoidów, w tym luteiny (93-121 mg/kg) i zeaksantyny (98-116 mg/kg) (21), dominującymi są tokoferole i sterole roślinne (22, 23).
Dyskusja
Istotnym źródłem karotenoidów mogą być niektóre oleje roślinne. Liczne prace naukowe podejmują tematykę dotyczącą sposobów pozyskiwania olejów roślinnych, stabilności oksydatywnej, oceny profilu substancji bioaktywnych, właściwości leczniczych oraz możliwości ich wykorzystania w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym (4, 13, 17, 21). Oleje roślinne są także popularnym składnikiem recepturowym wielu kosmetyków pielęgnacyjnych. Z uwagi na ich korzystny wpływ na skórę, poszukiwane są wciąż nowe surowce będące źródłem olejów roślinnych, w tym także tych obfitujących w barwniki karotenoidowe.
Na profil karotenoidowy materiału roślinnego wpływ ma wiele czynników, w tym gatunek i odmiana rośliny (19). Carvahlo i wsp. (26) oznaczyli średnią zawartość karotenoidów w nasionach gatunku Cucurbita moschata Duch. na poziomie 234-405 μg/g. Podobne wyniki uzyskano w niniejszej pracy (260 μg/g) dotyczącej gatunku Cucurbita pepo L. Inny zespół w badaniach dotyczących oceny ogólnej zawartości karotenoidów w warzywach, roślinach leczniczych i przyprawach wskazuje na niższą zawartość tych związków (21 μg/g) w odniesieniu do gatunku Cucurbita maxima Duch. (27).
Kishimoto i wsp. (19) w swoich badaniach wykazali charakterystyczne różnice pod względem zawartości karotenoidów w płatkach Calendula officinalis L. w zależności od odmiany o żółtych bądź pomarańczowych kwiatach. Dziesięć związków (w tym α-, δ-, γ-karoten, a także rubiksantyna i likopen oraz ich izomery) spośród 19 karotenoidów zidentyfikowanych w badaniach z wykorzystaniem spektrofotometrii UV-VIS, metody HPLC oraz 1H-NMR było charakterystycznych dla odmiany o pomarańczowych płatkach, natomiast nie występowały one w odmianie nagietka o żółtych płatkach (19).
Skład chemiczny oleju, w tym zawartość karotenoidów, zależy także od takich czynników, jak: cechy morfologiczne i stopień dojrzałości surowca, miejsce wzrostu, warunki klimatyczne (temperatura, nasłonecznienie), sposób oraz czas zbioru (4). Przykładowo, w owocach rokitnika lipidy, a wraz z nimi barwniki karotenoidowe gromadzone są w różnych częściach owocu. Zawartość karotenoidów w oleju z miąższu owoców rokitnika (330370 mg/100 g) jest znacznie wyższa w porównaniu z ilością karotenoidów oznaczanych w oleju z nasion (50-85 mg/100 g) (16, 25).
W badaniach nad zawartością karotenoidów istotne są również różnice w samym materiale oraz odmienna metodyka badań. Z uwagi na dużą wrażliwość karotenoidów na światło, wysoką temperaturę i obecność tlenu, ich izolacja z różnych surowców powinna uwzględniać czynniki wpływające na degradację tych związków. W piśmiennictwie można odnaleźć odmienne informacje na temat pozyskiwania karotenoidów z materiału roślinnego. Karotenoidy (w tym β-karoten) rozpuszczają się w wodzie w sposób ograniczony, co wynika z ich charakteru hydrofobowego. Z tego powodu do pozyskiwania tych związków z materiału roślinnego wykorzystuje się takie rozpuszczalniki organiczne, jak: aceton, etanol, heksan oraz chloroform (28).
Na podstawie piśmiennictwa oraz wyników badań niniejszej pracy można stwierdzić, iż lepszym surowcem do stosowania zewnętrznego, dostarczającym barwników karotenoidowych, są ekstrakty olejowe niż wodne czy glikolowe (13, 28). Jak zauważają Kumar i wsp. (13), ekstrakty olejowe z rokitnika zwyczajnego mają większy potencjał antyoksydacyjny niż wodne, z uwagi na zawartość rozpuszczalnych w nich karotenoidów.
Analiza profilu karotenoidowego wykonywana jest powszechnie z wykorzystaniem zarówno spektrofotometrii, jak i wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC). Jest to spowodowane tym, że niektóre z izomerów karotenoidów obecne w małym stężeniu nie są rejestrowane i wykrywane za pomocą HPLC. W analizie spektrofotometrycznej z kolei absorbancja może być wyższa, ze względu na absorbancję innych niż karotenoidy związków rozpuszczalnych w tłuszczach, aktywnych również w tym zakresie spektralnym.
Uważa się, że metody spektrofotometryczne nie są wiarygodne w przypadku próbek zawierających mieszaninę karotenoidów. Stąd też wynikać mogą różnice w badaniach z wykorzystaniem obu metod. Kruczek i wsp. (29) podają, iż ogólna zawartość karotenoidów oznaczonych w owocach rokitnika z wykorzystaniem spektrofotometrii mieści się w przedziale od 7,8 do 43,1 mg/100 g świeżych owoców, w zależności od odmiany. Z kolei wyniki badań metodą HPLC wskazują na zawartość karotenoidów w świeżych owocach w granicach 1,9-29,0 mg/100 g. Również w obecnej pracy można zauważyć, że ogólna zawartość karotenoidów w badanych olejach roślinnych różni się w zależności od zastosowanej metody pomiaru, co widoczne jest w przypadku oleju z marchwi (tab. 2).
W niniejszej pracy zwrócono uwagę na oleje roślinne znane od wieków jako źródło karotenoidów, takie jak olej rokitnikowy czy marchwiowy, ale także na te odkrywane obecnie na nowo, szczególnie jako składniki preparatów kosmetycznych, np. olej z pestek dyni. Badania wskazują, iż karotenoidy pełnią funkcję pielęgnacyjną, a także chronią skórę przed niekorzystnym działaniem czynników zewnętrznych. Dlatego należy uwzględnić czynniki mające wpływ na stężenia karotenoidów w skórze (6). Jak dowodzą badania, najlepszym sposobem mającym na celu uzupełnienie brakujących substancji przeciwutleniających w skórze jest połączenie doustnej suplementacji z zewnętrznym stosowaniem preparatów zawierających karotenoidy (7). Bogatym źródłem tych związków biologicznie aktywnych mogą być, biorąc pod uwagę ich przyswajalność przez skórę, oleje roślinne.
Wnioski
1. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że badane oleje zawierają karotenoidy, przy czym olej z owoców rokitnika znacznie przewyższa pod względem zawartości karotenoidów oleje z marchwi, nagietka i dyni, uważane za bogate źródło tej grupy związków biologicznie aktywnych.
2. Wszystkie badane oleje roślinne mogą stanowić naturalne surowce do stosowania zewnętrznego.
Piśmiennictwo
1. Bialek A, Bialek M, Jelinska M i wsp. Fatty acid profile of new promising unconventional plant oils for cosmetic use. Int J Cosmet Sci 2016; 38(4):382-8.
2. Bojarowicz H, Woźniak B. Wielonienasycone kwasy tłuszczowe oraz ich wpływ na skórę. Probl Hig Epidemiol 2008; 84(9):471-5.
3. Cakir A. Essential oil and fatty acid composition of the fruits of Hippophae rhamnoides L. (Sea Buckthorn) and Myrtus communis L. from Turkey. Biochem Syst Ecol 2004; 32:809-16.
4. Rotkiewicz D, Konopka I, Tańska M. Barwniki karotenoidowe i chlorofilowe olejów roślinnych oraz ich funkcje. Rośliny oleiste 2002; 23(1):561-79.
5. Delgado-Vargas F, Jimènez AR, Paredes-López O. Natural pigments: carotenoids, anthocyanins, and betalains-characteristics, biosynthesis, processing, and stability. Crit Rev Food Sci Nutr 2000; 40(3):173-289.
6. Darvin ME, Sterry W, Lademann J, Vergou T. The role of carotenoids in human skin. Molecules 2011; 16:10491-506.
7. Darvin ME, Fluhr JW, Schanzer S i wsp. Dermal carotenoid level and kinetics after topical and systemic administration of antioxidants: enrichment strategies in a controlled in vivo study. J Dermatol Sci 2011; 64(1):53-8.
8. Arct J, Mieloch M. β-Carotene in skin care. Pol J Cosmetol 2016; 19(3):206-21.
9. Bayerl C. Beta-carotene in dermatology – does it help? Acta Dermatoven APA 2008; 17(4):160-6.
10. Igielska-Kalwat J, Nowak I. Carotenoids in cosmetics. Pol J Cosmetol 2016; 19(1):23-7.
11. Bocho-Janiszewska A, Dawidziuk M. Application of carrot macerate in self-tanning cosmetics. TPJ 2013; 4:131-6.
12. Lamer-Zarawska E, Chwała C, Gwardys A. Rośliny w kosmetyce i kosmetologii przeciwstarzeniowej. Wyd Lek PZWL, Warszawa 2012.
13. Kumar R, Kumar GP, Chaurasia OP i wsp. Phytochemical and pharmacological profile of sea buckthorn oil. Res J Med Plant 2011; 5:491-9.
14. Yang B, Kalimo KO, Mattila LM i wsp. Effects of dietary supplementation with sea buckthorn (Hippophae rhamnoides) seed and pulp oils on atopic dermatitis. J Nutr Biochem 1999; 10:622-30.
15. Beveridge T, Li TSC, Oomah BD i wsp. Sea buckthorn products: manufacture and composition. J Agric Food Chem 1999; 47:3480-8.
16. Zeb A, Mehmood S. Carotenoids contents from various sources and their potential health applications. Pak J Nutr 2004; 3(3):199-204.
17. Sharpless KE, Thomas JB, Duewer DL i wsp. Preparation and characterization of standard reference material 3276, carrot extraction oil. Anal Bioanal Chem 2007; 389(1):207-17.
18. Shebaby WN, Costantine F, Daher CF i wsp. Antioxidant and hepatoprotective activities of the oil fractions from wild carrot (Daucus carotas sp. carota). Pharm Biol 2015; 5(9):1285-94.
19. Kishimoto S, Maoka T, Sumitomo K i wsp. Analysis of carotenoid composition in petals of Calendula (Calendula officinalis L.). Biosci Biotechnol Biochem 2005; 69(11):2122-18.
20. Okuma CH, Andrade TA, Caetano GF i wsp. Development of lamellar gel phase emulsion containing marigold oil (Calendula officinalis) as a potential modern wound dressing. Eur J Pharm Sci 2015; 71:62-72.
21. Procida G, Stancher B, Cateni F i wsp. Chemical composition and functional characterisation of commercial pumpkin seed oil. J Sci Food Agric 2013; 93(5):1035-41.
22. Nakić SN, Rade D, Škevin D i wsp. Chemical characteristics of oils from naked and husk seeds of Cucurbita pepo L. Eur J Lipid Sci Tech 2006; 108(11):936-43.
23. Baarda S, Halima NB, Aloui F i wsp. Oil from pumpkin (Cucurbita pepo L.) seeds: evaluation of its functional properties on wound healing in rats. Lipids Health Dis 2016; 15:73-85.
24. Weissenberg M, Levy A, Schaeffler I i wsp. Rapid isocratic HPLC analysis of beta-carotene in red peppers (Capsicum annuum L.) and food preparations. Chromatographia 1997; 46(7/8):339-403.
25. Andersson SC, Olsson ME, Johansson E i wsp. Carotenoids in sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) berries during ripening and use of pheophytin as a maturity marker. J Agric Food Chem 2009; 57(1):250-8.
26. Carvahlo LMJ, Gomes PB, Godoy RLO i wsp. Total carotenoid content, α-carotene and β-carotene, of landrace pumpkins (Cucurbita moschata Duch.): A preliminary study. Food Res Int 2012; 47(2):337-40.
27. Kandlakunta B, Rajendran A, Thingnganing L. Carotene content of some common (cereals, pulses, vegetables, spices and condiments) and unconventional sources of plant origin. Food Chem 2008; 106:85-9.
28. Oberholster A. Extraction of carotenoids from plants: a focus on carotenoids with vitamin A activity. Vitamin A and carotenoids: Chemistry, analysis, function and effects. Royal Soc Chem 2012; 19:316-31.
29. Kruczek M, Świderski A, Mech-Nowak A i wsp. Antioxidant capacity of crude extracts containing carotenoids from the berries of various cultivars of sea buckthorn (Hippophaë rhamnoides L.). Acta Biochim Pol 2012; 59(1):135-7.
otrzymano: 2017-07-21
zaakceptowano do druku: 2017-08-10

Adres do korespondencji:
*dr n. farm. Agnieszka Zielińska
Zakład Chemii Fizycznej Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej Warszawski Uniwersytet Medyczny
ul. Banacha 1, 02-097 Warszawa
tel.: +48 (22) 572-09-50
e-mail: agnieszka.zielinska@wum.edu.pl

Postępy Fitoterapii 1/2018
Strona internetowa czasopisma Postępy Fitoterapii