Ekstrak Bunga Sebagai Pewarna Multifungsi dalam Industri Kosmetik

Mohon hubungi{0}}untuk informasi lebih lanjut

Abstrak:Bunga merupakan sumber senyawa bioaktif alami yang tidak hanya memiliki sifat antioksidan, anti inflamasi, dan anti penuaan tetapi juga dapat digunakan sebagai pewarna alami. Oleh karena itu, saat ini tanaman banyak digunakan untuk bahan kosmetik dan makanan alami. Dalam studi ini, sifat ekstrak air Papaver rhoeas L., Punica granatum L., Clitoria ternatea L., Carthamus tinctorius L., dan Gomphrena globosa L., sebagai bioaktif, pewarna alami, diselidiki. Ekstrak bunga tumbuhan diuji antioksidannya (metode radikal ABTS dan DPPH) dan efek antiinflamasi dengan menentukan kemampuannya dalam menghambat aktivitas lipoxygenase dan proteinase. Ekstrak diuji efek sitotoksiknya pada sel kulit, menggunakan uji Alamar Blue dan Neutral Red. Kemampuan untuk menghambat aktivitas enzim yang bertanggung jawab atas penghancuran elastin dan kolagen juga dipelajari. Penelitian telah menunjukkan bahwa ekstrak tidak memiliki efek toksik pada sel-sel kulit, merupakan sumber yang kaya antioksidan, dan menunjukkan kemampuan untuk menghambat aktivitas enzim elastase dan kolagenase. Ekstrak P. rhoeas menunjukkan sifat antioksidan terkuat dengan nilai IC50 masing-masing sebesar 24,8±0,42 ug/mL dan 47,5±1,01 ug/mL pada uji ABTS dan DPPH. Tanaman yang diuji juga dicirikan oleh sifat anti-inflamasi, dimana kemampuan untuk menghambat lipoxygenase pada tingkat di atas 80 persen dan proteinase pada tingkat sekitar 55 persen telah dicatat. Ekstrak dari P. Thomas, C. ternatea, dan C. tinctorius menunjukkan kemampuan pewarnaan yang paling kuat dan dapat mewarnai produk kosmetik secara permanen, tanpa perubahan warna yang signifikan selama penyimpanan produk.

Silakan klik di sini untuk tahu lebih banyak

Kata kunci:ekstrak tumbuhan; pewarna alami; kosmetik; pewarna aktif secara biologis; sifat anti-inflamasi; antioksidan

1. Perkenalan

Dalam beberapa tahun terakhir, ada minat yang tumbuh pada produk alami dan ekologis. Ini terutama terlihat di industri kosmetik, makanan, dan barang konsumen yang bergerak cepat (FMCG) lainnya. Berdasarkan pantauan tren pasar saat ini, semakin banyak konsumen yang mencari produk alami yang menurut mereka lebih aman digunakan dan lebih efektif. Oleh karena itu, produsen terpaksa mencari pengganti alami untuk bahan turunan sintetik agar dapat menghasilkan produk yang memenuhi kebutuhan konsumen 1].cistanche InggrisBanyak zat seperti pengemulsi, pengubah reologi, atau surfaktan digantikan oleh padanan alaminya, tetapi banyak bahan baku masih menjadi masalah besar bagi produsen [1]. Salah satu bahan yang paling bermasalah adalah pewarna, yang tidak terlalu banyak solusi efektif di alam. Sebagian besar pewarna yang digunakan oleh industri makanan atau kosmetika terus diproduksi secara sintesis kimia karena harganya yang lebih murah dan stabilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan pewarna alami.

Cistanche dapat anti-penuaan

Sayangnya, pewarna sintetis memiliki beberapa kelemahan, yang paling penting adalah potensi iritasi dan kepekaannya serta dampak negatifnya terhadap lingkungan [2-5]. Secara alami, yang bersumber lebih aman bagi kesehatan manusia dan lingkungan, tetapi tidak stabil dan dapat berubah warna selama penyimpanan produk. Mereka juga sensitif terhadap perubahan pH, radiasi UV, dan perubahan suhu [6-8]. Mencari pewarna baru yang berasal dari alam, perhatian diberikan pada ekstrak yang diperoleh dari bunga tanaman dengan warna yang kuat. Tumbuhan dalam bentuk ekstrak mungkin lebih stabil dan lebih tahan terhadap perubahan warna karena adanya komposisi, selain zat pewarna, bahan yang mampu mencegah oksidasi di bawah pengaruh faktor eksternal, seperti Radiasi UV atau aksi radikal bebas. Ini adalah zat alami, terutama dari kelompok antioksidan, yang dapat mencegah perubahan warna tanaman dan mempertahankan warna yang intens bahkan ketika terkena radiasi UV kuat |5,7,9,10]. Dalam hal mengisolasi zat warna individu dari tanaman (seperti, misalnya, dalam kasus betalain yang diekstraksi dari bit), pewarna yang dihasilkan tidak memiliki komponen ini, dan dalam banyak kasus, perlu menambahkan antioksidan sintetik ke produk akhir untuk mencegah perubahan warna [11].

Antioksidan adalah sekelompok senyawa kimia yang berperan penting dalam pertahanan terhadap stres oksidatif. Fungsi utamanya adalah menetralkan radikal bebas oksigen, yang disebut spesies oksigen reaktif (ROS), yang merupakan produk sampingan metabolisme yang sangat reaktif.

Sebagian besar antioksidan adalah zat yang berasal dari tumbuhan, yang meliputi, misalnya, asam fenolik atau flavonoid. Beberapa pewarna tumbuhan juga menunjukkan efek antioksidan, yang karena sifatnya dapat menggantikan pigmen sintetis yang saat ini digunakan dalam kosmetik. Contoh senyawa tersebut dapat berupa antosianin, yang termasuk dalam flavonoid. Mereka hadir di daun, buah-buahan, dan bunga dari banyak tanaman, misalnya, beri (choke-berry, blackcurrant, blueberry, dan lainnya), anggur, sawi putih merah, dll., Dan memberi mereka warna biru, merah, dan ungu [12-14]. Selain itu, antosianin menunjukkan sifat anti-inflamasi, antioksidan, dan hepatoprotektif dan mendukung berfungsinya sistem kardiovaskular [12-14]. Kehadiran antosianin juga telah ditunjukkan di Punica granatum L., Clitoria ternatea L., dan Papaver rhoeas L. [15-17]. Betacyanin, yang bertanggung jawab atas warna merah-ungu, ditemukan di daun, bunga, akar, buah tanaman, dan di tutup jamur. Pewarna ini menunjukkan sifat anti-kanker, antioksidan, dan anti-inflamasi. Betasianin termasuk gomphrena I, gomphrena II, dan gomphrena III, yang ditemukan di Gomphrena globosa L. [18,19]. Senyawa pewarna lain yang memiliki efek antioksidan adalah carthamin.cistanche wirkungIni memberi organ tanaman warna merah dan hadir, antara lain, di Carthamus tinctorius L. [20,21].

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat-sifat ekstrak air dari tumbuhan yang merupakan sumber pigmen tumbuhan. Dalam studi pendahuluan, ekstrak dari bunga berwarna-warni dari 20 tanaman berbeda diperoleh, yang penggunaannya dalam produk kosmetik tidak dilarang. Di antara mereka, lima ekstrak yang dicirikan oleh warna dan stabilitas terkuat selama paparan radiasi UV, perubahan pH larutan berair, dan aksi zat pengoksidasi (hidrogen peroksida) dipilih. Ekstrak dengan sifat yang paling disukai dipilih untuk penelitian lebih lanjut adalah ekstrak Papaver rhoeas L.(PRE), Punica granatum L.(PGE), dan Clitoria ternatea L.(KTE), Carthamus tinctorius L.(CTE), dan Gomphrena globosa L.(GGE). Senyawa bioaktif ditentukan untuk ekstrak tumbuhan yang terdaftar, serta sifat antioksidan dan anti-inflamasinya. Ekstrak diuji untuk aktivitas sitotoksik pada fibroblas dan keratinosit. Kemampuan untuk mengurangi kehilangan air transepidermal (TEWL) dan kemampuan untuk menghambat aktivitas enzim yang bertanggung jawab atas penghancuran elastin dan kolagen juga dipelajari. Ekstrak yang diperoleh diaplikasikan dalam model make-up remover dalam bentuk misel cair sebagai pewarna bioaktif dan multifungsi.

2. Hasil dan Pembahasan

2.1.Penentuan Senyawa Bioaktif dengan HPLC-ESI-MS/MS

Sebuah metode kromatografi dikembangkan untuk memperdalam struktur kimia dari senyawa aktif. Senyawa fenolik utama ditentukan dalam mode ion negatif berdasarkan rasio massa terhadap muatan (m/z) dari ion prekursor yang terdeteksi dan dikonfirmasi oleh ion produk yang dihasilkan dari fragmentasi MS2 menggunakan HPLC-ESI-MS/ NONA. Senyawa diidentifikasi berdasarkan ion produk yang dihasilkan. Data MS, profil fragmentasi MS/MS, dan rumus molekul dibandingkan dengan standar otentik atau data literatur [22,23.bioflavonoid jerukTabel 1 mencantumkan senyawa aktif yang diidentifikasi dalam ekstrak air menggunakan HPLC-ESI-MS/MS.

Kromatogram ion yang diekstraksi diperoleh dalam mode ion negatif untuk ekstrak yang diselidiki dalam air disajikan dalam file tambahan. Hasil yang diperoleh dari HPLC-ESI MS/MS mengungkapkan adanya polifenol, di mana asam fenolik dan flavonoid merupakan kelompok yang terwakili dengan baik. Flavonoid yang dikarakterisasi adalah turunan kuersetin dan kaempferol, sedangkan asam fenolat adalah asam caffeic, quinic, gallic, dan caffeoylquinic (CQA) dengan dua isomer: 3-dan 5-CQA. Beberapa glikosida flavonoid lainnya termasuk kaempferol-3-O-rutinoside dan kaempferol-3-O-glucoside juga diidentifikasi dalam ekstrak sampel.

Asam quinic, asam galat, asam caffeic, 3-CQA,5-CQA, dan quercetin dikuantifikasi berdasarkan kurva kalibrasi yang dihasilkan menggunakan area puncak standar analitis dalam mode pemantauan reaksi ganda (MRM). Hasil yang diperoleh disajikan pada Tabel 2. Berdasarkan jumlah senyawa yang ditentukan (Tabel 2), ditemukan bahwa ekstrak air PGE adalah yang paling melimpah dalam senyawa bioaktif ditentukan. Asam quinic ditentukan dalam jumlah tertinggi dalam ekstrak air CTE, sedangkan ekstrak air PGE ditandai dengan kandungan asam galat tertinggi. Asam caffeic adalah senyawa yang paling melimpah ditentukan dalam ekstrak KTE.

2.2. Penentuan Sifat Antioksidan

Analisis komposisi ekstrak menunjukkan adanya senyawa flavonoid dan fenolik, seperti asam kuinat, asam galat, kuersetin, rutin, asam caffeic, dan lain-lain. Zat-zat ini dikenal karena sifat antioksidannya, yang telah dibuktikan dalam banyak penelitian. Aktivitas antioksidan ekstrak diperiksa pada bagian selanjutnya dari penelitian ini.

Studi pertama dilakukan dengan menggunakan radikal ABTSe ​​plus.manfaat cynomoriumDari hasil yang diperoleh, ditentukan titik IC50 untuk masing-masing ekstrak tumbuhan, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3. Nilai IC50 terendah ditunjukkan untuk ekstrak PGE 24,8 ug/mL）, dan sekitar 5,4 kali lebih lambat dari nilai yang diperoleh untuk GGE, yang merupakan yang tertinggi. Oleh karena itu, PGE menunjukkan kapasitas antioksidan terbaik. Selain itu, PRE dan KTE mencapai nilai IC50 yang rendah (masing-masing 65,5 dan 63,3 ug/mL), yang berkontribusi pada efek antioksidan yang baik.

Pada bagian penelitian selanjutnya, kemampuan ekstrak untuk mengurangi produksi spesies oksigen reaktif dalam sel diperiksa. Ketika tingkat spesies oksigen reaktif dalam sel melebihi jumlah antioksidan, itu menyebabkan stres oksidatif. ROS dapat merusak DNA, protein, dan lipid, yang dapat berkontribusi pada perkembangan penyakit dan meningkatkan proses penuaan. Dalam studi ini, efek pada produksi ROS intraseluler diselidiki pada fibroblas dan keratinosit, menggunakan pewarna H2DCFDA fluorogenik. Dengan menganalisis hasil yang ditunjukkan pada grafik (Gambar 1A, B), dapat disimpulkan bahwa semua ekstrak yang diuji mengurangi jumlah sel ROSin. Semua ekstrak menunjukkan potensi tertinggi untuk meminimalkan stres oksidatif pada konsentrasi 500ug/mL. Dalam sel BJ, kemampuan terkuat untuk mengurangi ROS ditunjukkan untuk ekstrak PGE dan PRE. Nilai fluoresensi untuk ekstrak tumbuhan ini, dengan konsentrasi 500 ug/mL, sekitar 60 persen lebih rendah daripada sel yang tidak diberi ekstrak (kontrol). Dalam sel HaCaT, kemampuan terkuat untuk mereduksi ROS juga ditunjukkan untuk PGE dan PRE, dan fluoresensinya 25-30 persen lebih rendah dibandingkan dengan kontrol konsentrasi 500 ug/mL）. Kemampuan untuk mengurangi stres oksidatif intraseluler dalam sel HaCaT oleh KTE, CTE, dan GGE pada konsentrasi 100 ug/mL serupa dengan kontrol.

Berdasarkan hasil yang dijelaskan, dapat dipastikan bahwa ekstrak tumbuhan yang diuji memiliki kapasitas antioksidan. Hal ini disebabkan adanya berbagai zat yang mampu menetralisir radikal bebas. Aktivitas antioksidan terbaik ditunjukkan oleh ekstrak PGE dan PRE. Ekstrak air P. rhoeas mengandung asam caffeic, asam quinic, asam galat, rutin, dan quercetin, yang dikenal karena sifat antioksidannya [24-29]. Selain itu, vitamin C telah terbukti hadir di kelopak tanaman ini [30]. Vitamin C adalah donor elektron dan dengan itu, mencegah oksidasi senyawa lain. Akibatnya, ia mengoksidasi dirinya sendiri, membentuk radikal bebas yang relatif stabil. Karena tindakan ini, mengurangi kerusakan oksidatif [31,32]PRE juga mengandung pigmen dari kelompok antosianin [33], yang memiliki kemampuan untuk mengais radikal bebas[34]. Kehadiran senyawa yang disebutkan di atas dalam PRE memberikan tanaman ini sifat antioksidan yang baik, yang ditunjukkan dalam penelitian ini dan oleh peneliti lain [35,36]. Analisis dengan HPLC-ESI-MS menunjukkan bahwa ekstrak air PGE mengandung asam caffeic, asam quinic, quercetin, dan kaempferol-O-glucoside. Selain itu, bunga tanaman ini kaya akan asam ellagic, asam ursolat, asam maslinat, dan asam asiatik. Zat-zat ini dikenal karena kapasitas antioksidannya serta sifat anti-inflamasi [24-2937,38]. Kehadirannya yang membuat ekstrak tanaman ini menunjukkan efek positifnya dalam mengurangi stres oksidatif 39,40].CTE mengandung asam caffeic, asam quinic, asam galat, asam caffeoylquinic, isoquercetin, quercetin, rutin, dan kaempferol-O-glucoside , juga antosianin yang bertanggung jawab atas sifat antioksidannya. Kamkaen dan Wilkinson juga membuktikan aktivitas antioksidan CTE menggunakan metode DPPH, diperoleh hasil untuk ekstrak air IC50=1 mg/mL[41]. GGE selain senyawa fenolik dan flavonoid yang ditentukan dengan metode HPLC-ESI-MS, juga mengandung betacyanin yang merupakan pigmen dengan sifat antioksidan [18,42. Susilaningrum dan Wijayanti telah menunjukkan bahwa ekstrak etanol GGE memiliki aktivitas antioksidan yang sangat kuat (IC50=49.9ug/mL)[43]. CTE mengandung asam caffeic, asam quinic, asam galat, asam caffeoylquinic, isoquercetin, quercetin, dan kaempferol-O-glucoside, yang membuat tanaman ini menunjukkan kapasitas antioksidan.

2.3.Pengkajian Inhibisi Matrix Metallopeptidase

Untuk menilai kemungkinan penggunaan ekstrak tumbuhan dalam formulasi yang dimaksudkan untuk memerangi tanda-tanda penuaan kulit, elemen penting adalah menilai kemampuannya untuk menghambat aktivitas enzim yang terlibat erat dalam proses penuaan kulit. Enzim utama yang aktivitasnya meningkat menyebabkan degradasi serat kolagen dan elastin, yang mempercepat penuaan kulit, adalah kolagenase dan elastase [44]. Sebagai bagian dari pekerjaan ini, pengaruh ekstrak yang dianalisis dari lima tanaman yang dipelajari pada kemungkinan penghambatan yang signifikan secara statistik dari aktivitas metaloproteinase ini diselidiki. Sebagai bagian dari percobaan yang dilakukan, pengukuran dilakukan untuk dua konsentrasi masing-masing ekstrak 100 dan 250 ug/mL dan hasilnya disajikan pada Gambar 2 dan 3. Diamati bahwa semua ekstrak yang dianalisis mampu atau tingkat yang lebih rendah mempengaruhi aktivitas enzim ini dalam kondisi in vitro. Tercatat bahwa semakin tinggi konsentrasi yang diuji, aktivitas anti-penuaan semakin besar. Selama pengukuran aktivitas elastase, penghambatan terbesar diamati untuk ekstrak PGE (44,97 persen), diikuti oleh GGE (39,11 persen), PRE (30,99 persen), CTE (30,33 persen), dan KTE (27,7 persen), masing-masing. Pada enzim kedua, kolagenase, ekstrak PGE (41,30 persen) juga menunjukkan penghambatan terbesar, diikuti oleh GGE (40,61 persen), CTE (39,09 persen), KTE (26,68 persen), dan PRE (21,83 persen). Sebagai bagian dari analisis, pengukuran juga dilakukan untuk penghambat enzim-enzim ini, SPCK untuk elastase dan 1,10-fenantrolin untuk kolagenase, dengan penghambatan masing-masing 57,88 persen dan 51,84 persen. Dengan demikian, penghambatan yang diperoleh untuk ekstrak yang dianalisis, terutama PGE dan GGE, menunjukkan bahwa mereka menunjukkan aktivitas yang hanya sedikit lebih rendah daripada penghambat umum metalloproteinase ini, yang mungkin menunjukkan penggunaannya dalam sediaan kosmetik dan farmasi yang digunakan untuk melawan penuaan kulit.

Kami telah menunjukkan aktivitas anti-kolagenase dan anti-elastase dari tanaman yang dipelajari dalam penelitian sebelumnya untuk jenis ekstrak yang berbeda (air-etanol)[45]. Aktivitas yang dikonfirmasi dalam penelitian ini juga untuk ekstrak air menunjukkan bahwa berbagai jenis ekstrak yang diperoleh dari tanaman ini dapat menjadi sumber senyawa aktif biologis dengan aktivitas anti-penuaan. Analisis kromatografi dari ekstrak yang diuji menunjukkan adanya banyak senyawa dengan sifat anti-penuaan yang terbukti, seperti asam caffeic, asam quinic, asam galat, quercetin, atau rutin. Kemampuan untuk menghambat penuaan kulit terkait dengan spektrum aksi yang luas dari senyawa ini, yang telah ditunjukkan dalam berbagai makalah ilmiah. Chiang dkk. dalam penelitian mereka menunjukkan bahwa asam caffeic dapat menghambat photoaging kulit akibat radiasi UVB dengan menghambat metalloproteinase dan meningkatkan produksi procollagen tipe-I [46]. Selain itu, Staniforth et al. menunjukkan bahwa asam fenolat ini dapat menghambat ekspresi mRNA IL-10 yang diinduksi UVB dan menurunkan aktivasi protein kinase teraktivasi mitogen [47].eceng gondok gurunKemungkinan sedikit penghambatan aktivitas elastase oleh asam quinic ditunjukkan dalam studi oleh Shoko et al. [48]. Chaika dkk. dalam pekerjaan mereka menunjukkan sifat anti-penuaan asam galat dimanifestasikan oleh penghambatan pembentukan melanin dengan menekan aktivitas tirosinase dan protein terkait tirosinase-2, sifat antioksidan yang tinggi, dan kemungkinan menghambat matriks metaloproteinase-2 [49]. Selain itu, Hwang et al. menemukan bahwa asam ini mengurangi kekeringan kulit dan membatasi pembentukan kerutan. Ini adalah hasil dari penghambatan sekresi matriks metalloproteinase-1 dan peningkatan kadar elastin, prokolagen tipe I, dan faktor pertumbuhan transformasi- 1 [50]Penulis lain telah menunjukkan bahwa quercetin menghambat aktivitas elastase dan mengurangi peroksidasi lipid [51,52]. Rutin bioflavonoid juga ditandai dengan efek anti-penuaan yang sangat kuat. Seperti yang ditunjukkan oleh Seong et al., dapat meningkatkan ekspresi mRNA kolagen tipe I dan menurunkan ekspresi mRNA matriks metalopeptidase 1 pada fibroblas dermal manusia. Selain itu, rutin dapat secara positif mempengaruhi elastisitas kulit dan secara signifikan mengurangi jumlah dan panjang kerutan [53]. Dengan demikian, kemungkinan interaksi senyawa yang ada dalam ekstrak yang diuji dalam penelitian ini pada banyak proses seluler menghasilkan sifat anti-penuaan dari tanaman ini. Kemampuan tanaman uji untuk menghambat aktivitas kolagenase dan elastase mungkin melibatkan beberapa mekanisme. Hal ini mungkin terkait dengan interaksi senyawa polifenol yang ada dalam ekstrak, terutama gugus hidroksilnya, dengan kerangka enzim atau rantai samping, atau perubahan konformasi yang menyebabkan inaktivasi enzim. berkaitan dengan kemampuan senyawa polifenol dan flavonoid untuk mengkelat ion logam yang terdapat pada sisi aktif metaloproteinase seperti elastase dan kolagenase [56,57].

2.4. Penentuan Sifat Anti-Peradangan

Selama beberapa dekade terakhir, peradangan telah diakui sebagai faktor risiko utama untuk berbagai penyakit manusia. Respon inflamasi kronis merupakan predisposisi untuk perkembangan patologis penyakit kronis yang ditandai dengan infiltrasi sel inflamasi, produksi sitokin yang berlebihan, disregulasi sinyal seluler, dan hilangnya fungsi sawar. Menargetkan pengurangan peradangan kronis adalah strategi yang bermanfaat untuk memerangi beberapa penyakit manusia. Proteinase dan lipoxygenases adalah enzim yang berperan dalam berbagai jenis peradangan. Proteinase telah dikaitkan dengan reaksi rematik. Neutrofil, dalam butiran lisosomnya, membawa banyak proteinase serin. Proteinase leukosit memainkan peran penting dalam perkembangan kerusakan jaringan selama proses inflamasi [58]. Lipoxygenases adalah enzim kunci dalam biosintesis leukotrien, yang pada gilirannya merupakan mediator penting dalam banyak penyakit inflamasi. Mekanisme aksi anti-inflamasi melibatkan sejumlah masalah di mana metabolisme asam arakidonat dan linoleat memainkan peran penting [59,60].

Gambar 2. Pengaruh ekstrak tumbuhan terhadap aktivitas enzim elastase. Data adalah rata-rata dari tiga percobaan independen di mana setiap sampel diuji dalam rangkap tiga. Huruf yang berbeda pada grafik menunjukkan perbedaan yang signifikan antara hasil individu (p<>

Artikel ini disarikan dari Molecules 2022, 27, 922. https://doi.org/10.3390/molecules27030922 https://www.mdpi.com/journal/molecules