апрель 2019

Косметичні засоби на основі біомаси та біологічно активних речовин Chlorella vulgaris


Прокофьєва Марія Андріївна Прокофьєва М. А. , Степневська Яна Валеріївна Степневська Я. В.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Косметичні засоби на основі біомаси та біологічно активних речовин Chlorella vulgaris / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 121-122


Завдяки унікальному складу і цілющим властивостям, водорості здавна використовуються в косметології, і Chlorella vulgaris не є винятком завдяки своїм унікальним цілющим властивостям. Причому, на відміну від багатьох штучних препаратів, активні речовини водорості засвоюються людиною практично на 100%, а косметика, створена на її основі, не має протипоказань. Косметичні засоби на основі мікроводорості C. vulgaris відрізняються природним і неагресивним впливом на організм, підвищують еластичність і тонус шкіри, ефективно живлять і зволожують її, насичують киснем, стимулюють синтез колагену і сповільнюють процеси старіння, мають виражену протизапальну і антиалергічну дію. Вони відповідають усім стандартам та санітарно − гігієнічним нормам. Мають високу біологічну активність за рахунок того, що до їх складу входять водорозчинні амінокислоти і пептиди, які знаходяться в нативному стані і мають високу біодоступність. Ненасичені вищі жирні кислоти, вміст яких в клітині може сягати 40% підвищують біологічну цінність біомаси та полегшують процес введення її в кремоподібні косметичні засоби. Але не зважаючи на усі переваги цієї надзвичайно корисної біодобавки в косметології мікроводорість хлорела використовується лише в засобах преміум – класу, що обумовлене високою собівартістю отримання її біомаси. Тому розробка біотехнології культивування біомаси C. vulgaris та отримання екстрактів з неї простим і економічним способом з використанням недорогої сировини, що обумовить низьку собівартість продукту і його доступність для широкого кола споживачів є актуальним та нагальним завданням.

Раніше нами була запропонована технологія культивування селекціо-нованого штаму Cvulgaris, яка відрізняється простотою та дешевизною без втрати біологічної активності продукованої біомаси. Тому нами були проведені дослідження по розробці способів введення біомаси та біологічно активних речовин (БАР) селекціонованого штаму C. vulgaris в різні косметичні засоби, а також дослідження їх стабільності та технологічних параметрів.

У технології промислового виробництва клітин біомаси мікро-водоростей однією з основних стадій є концентрування біомаси зі збереженням життєздатності клітин, що необхідно для запобігання зміни біохімічного складу клітин біомаси, отриманої в ході культивування. Тому нами були проведені експериментальні дослідження, щодо підбору способу ефективної сепарації біомаси. Найбільш популярним способом є безреагентне центрифугування, але умови проведення його залежать від характеристик культури, а саме: від розмірів та маси клітин, здатності їх до утворення агломератів, флотації та ін. Тому були досліджені різні режими центрифугування від 800 до 2000 об/хв. Доказано, що максимальної ефективності осадження клітин біомаси, більше ніж 95%, можна досягти при частоті обертання 1500 об/хв та часу центрифугування протягом 10 хвилин, при цьому спостерігається збереження їх життєздатності. А для прискорення процесу осадження біомаси нами було підібрано також умови коагуляційної здатності її під дією коагулянтів різної природи. Дослідження показали, що максимальна ефективність осадження (95-98%) спостері-гається при використанні низькоосновного алюмінієвого коагулянту в концентрації 0,4-0,5 мг/л за 180 хв, а при використанні центрифугування час сепарації зменшується до 3 хвилин. Далі біомаса легко відокремлюється та випускається у вигляді суспензії або після підсушування у вигляді порошку. Обидві ці форми легко вносяться в косметичні засоби.

Також для збільшення біодоступності БАР хлорели нами були проведені дослідження умов дезінтеграції клітин мікроводорості. Запропоновано використання простого, швидкого та ефективного в порівнянні з іншими методами способу дезінтеграції клітин за допомогою ультразвукового диспергатора УЗДН-1. Дослідження показали, що при дезінтеграції суспензії клітин при частоті ультразвуку 22 кГц, протягом 10 хвилин спостерігається 95-98% руйнування клітин. Отриману таким чином дезінтегровану біомассу, пропонуємо використовувати як активну добавку до косметичних засобів, які виготовляються за рецептурою та відповідно до ДСТУ 4315:2004 в кількості 0,5-1,5%. Дезінтерована біомаси хлорели легко вводиться в стандартну рецептуру косметичного засобу, не вимагає встановлення додаткового обладнання на підприємстві та надає косметичному виробу зеленуватого кольору, що дозволяє скоротити витрати на штучні барвники, які зазвичай використовують у виробництві. За рахунок дезінтеграції БАР клітин мікроводорості знаходяться в легкодоступній та легкозасвоюваній формі.

Для подальшого концентрування БАР нами були підібрані також умови їх екстрагування. Екстракцію проводили  в ділильній воронці в 3-х кратній повторності потягом 120 хв, при кімнатній температурі 22-25ºС. Дослідження показали, що неполярні екстрагенти мають найменший ступінь вилучення, а для отримання максимальної кількості БАР необхідно використовувати суміш реагентів різної природи. Найбільший вихід БАР – 56% від сухих речовин біомаси спостерігається при використанні в якості екстрагенту суміші етанол-петролейний ефір у співвідношенні 1:1.

Таким чином, нами була розроблена технологія культивування, концентрування та введення біомаси та БАР хлорели в косметичні засоби, яка відрізняється дешевизною і простотою, що робить косметичні засоби з активними компонентами доступними широкому колу споживачів.