1Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași [626357]

1Universitatea Tehnică ”Gheorghe Asachi” din Iași
Facultatea de Textile – Pielărie și Management Industrial
Specializarea: PROCESAREA AVANSATĂ A RESURSELOR
PROTEICE

TEZĂ DE DISERTAȚIE

OBȚINEREA ȘI EVALUAREA EFECTULUI
RADIOPROTECTOR ȘI ANTIOXIDANT A
UNOR RECEPTURI COSMETICE PE BAZĂ
DE HIDROLIZATE COLAGENICE ȘI
EXTRACTE BIOLOGIC ACTIVE

Coordonator științific:
șef lucrari dr. ing. Pruneanu Melinda

Masterand: [anonimizat]

2018

2Cuprins

pagina
Tema lucrării de disertație
Obiectivele lucrării
Partea I Stadiul actual al cunoașterii în domeniul compușilor biologic activi cu efect
radioprotector și antioxidant

Preambul
Capitolul 1 Complecși biologic activi cu efect radioprotector și antioxidant
8
1.1. Afectarea structurii colagenului sub acțiunea radiațiilor 8
1.2. Sisteme complexe cu proprietăți protectoare 16
1.3. Stabilirea metodelor de analiză specifice pentru evaluarea gradului de iradiere a
colagenului
24
1.4. Formulări de recepturi cu funcții de protecție solară
26
1.5. Testarea produselor de protecție solară
29
Partea a II-a Partea experimentală

Capitolul 2 Obținerea compușilor biologic activi cu efect radioprotector și antioxidant
32
2.1. Obținerea formelor proteice din deșeuri de piele gelatină
32
Capitolul 3 Caracterizarea formelor proteice obținute
35
3.1. Iradierea formelor proteice obținute din hidrolizate de colagen
38
3.2. Vîscozitatea solu țiilor de hidrolizate colagenice
38
3.3. Caracterizare a fizico-chimică a hirolizatelor de colagen
40
3.4. Formularea recepturilor pe bază de hidrolizate colagenice și principii active cu rol
fotoprotector și antioxidant și evaluarea performațelor obținute
40
3.5. Caracteristici de hidratare și fotoprotecție ale unor compoziții formulate sub formă de
emulsii pe bază de hidrolizate colagenice și principii active naturale
53
Concluzii 55
Bibliografie 57

3

Tema lucrării de disertație
Obținerea și evaluarea efectului radioprotector și
antioxidant a unor recepturi cosmetice pe bază de
hidrolizate colagenice și extracte biologic active

4

Obiectivele lucrării
Prezenta lucrare studiază efectele radioprotectoare și antioxidante ale unor extracte
vegetale în combinație cu o formă proteică, obținută prin hidroliza neutră a deșeurilor de piei
gelatină. Hidrolizatele colagenice cu mase moleculare și reactivitate chimică diferite, au fost
incluse în recepturi fotoprotectoare, cu rol de vehiculant și /sau carrier. S-a determinat gradul de
compatibilitate cu aceste substanțe fotoprotectoare (FP) și antioxidante (AOX), de natură și
structură chimică diferită, dar și influența prezenței lor asupra gradului de fotoprotecție (SPF) și
asupra proprietăților antioxidante.
Prezentul studiu în final vizează realizarea de noi tipuri de produse cosmetice cu rol
fotoprotector și antioxidant, care să fie biocompatibil cu organismul uman și să diminueze la
minimum efectul distrugător al razelor UV asupra pielii expusă la razele solare.

5

PARTEA I

Stadiul actual al cunoașterii în domeniul
compușilor biologic activi cu efect radioprotector
și antioxidant

6

Preambul

Datorită dezechilibrelor generate în mediul ambiant prin creșterea poluării și a diminuării
stratului de ozon, sănătatea umană în general, și pielea în particular, sunt din ce în ce mai
amenințate. Pentru definirea tuturor modificărilor produse prin alterarea mediului ambiant, s-a
introdus noțiunea de stres oxidativ; acesta a fost atribuit tuturor deteriorărilor de produse în
prezența radicalilor liberi ai oxigenului asupra moleculelor de interes biologic prezente în
structura organismelor vii, inclusiv a pielii.
Incluzând procese biologice complexe, stresul oxidativ se află de cca 2-3 decenii în atenția
forurilor științifice mondiale, în scopul definirii și găsirii unor metode de măsurare a efectelor
generate asupra unor celule, dar și a întregului organism. Supraviețuirea organismelor, adaptarea
lor la mediul de viață au loc doar prin controlul și reglarea nivelului radicalilor liberi, iar
formarea lor în concentrații limitate, care să fie ușor de controlat este legată de găsirea unor
substanțe cu rol antioxidant (AO). Cu cât cunoașterea diferitelor aspecte ale producerii
radicalilor liberi (RL) a devenit mai amplă, cu atât a crescut importanța substanțelor
antioxidante, devenind un subiect de cercetare pentru biochimiști, dar și pentru farmacologie și
medicină, chiar pentru studiul compușilor chimici din domeniul alimentar..
În ultimii ani industria farmaceutică și cosmetică a lansat o gamă largă de substanțe ce
acționează ca filtre capabile să absoarbă fotonii UV, dintre care pot fi menționate: Parsol 1789,
Mexoryl SX, Octil Metoxicinnamat și Octocrilen. Produsele fotoprotectoare sunt caracterizate
prin factorul de protecție. Acesta reprezintă o cifră ce indică de câte ori este prelungită durata
proprie de protecție la soare, în condiții de siguranță, fiind exclusă apariția eritemului de orice
natură. O apreciere corectă a eficienței produselor fotoprotectoare trebuie făcută și în funcție de
capacitatea lor de a inhiba reacția de izomerizare a acidului urocanic și de a preveni acumularea
proteinei.
Radiațiile UVA sunt responsabile de fenomenul de îmbătrânire prematură a pielii

7Capitolul 1
Compuși biologic activi cu efect radioprotector și antioxidant
1.1. Afectarea structurii colagenului sub acțiunea radiațiilor
Moleculele biologice (țesuturi vii), spre deosebire de materialele anorganice sau organice
pentru care capacitatea de regenerare nu există, posedă mai multe mecanisme remarcabile prin
eficacitatea lor, prin care distrugerile locale produse de factorii externi sunt parțial sau total
reparate.
Pielea animală reprezintă o interfață între corpul animal și mediul exterior, rolul principal
al acestora fiind de protector la modificările ce apar în urma interacțiilor de natură chimică,
fizică, mecanică cu diferite substanțe, cu umiditatea din atmosferă, cu radiațiile, etc.
Colagenul, proteina de bază din piele, formează o biostructură specifică, impreună cu
celelalte componente existente în matricea fibroasă cum ar fi glicoproteinele,
mucopolizaharideler, lipidele, sărurile minerale și apa, aceasta reprezentând cca. 70 – 80%.
Macromolecula de colagen din această biostructură este specifică izotipului I, fibros și
reprezintă cea mai mare macromolecula proteică vie (cca. 300.000 Daltoni). Specificitatea
structurală a colagenului din piele rezidă din suprastructura fibroasă (pe 4 nivele), formată din
elemente constitutive ierarhizate dimensional de la 1A – 1000 , aranjate într-o rețea
tridimensională, stabilizată prin multiple reticulari intră și intermoleculară. Biostructura
fibroasă colagenică, în care apa este un element important (atat structural cat și fiziologic)
permite pielii sa-si exercite functiile specifice atat “in vivo” cat si “in vitro” ca proprietati
specifice sub forma de piele tanata sau piele reconstituita artificial. Apa este structurata aproape
in toate nivelele structurale si este un factor important in interactiunea colagenului cu radiatiile
ionizante. Colagenul deshidratat este mai puțin rezisten la iradiere. Prin reticulare suplimentară
rezistentă poate crește doar în stare uscată. Molecula de colagen este de zece ori mai rezistentă
la iradiere decat alte proteine, de exemplu ADN.
Procesele distructive sub influența radicalilor liberi formați pe diferite căi în organism
(prin peroxidare în principal) și din exteriorul acestuia (radiația UV, particulele poluante,
temperatura și variația ei între limite extreme, alimentația și medicația necorespunzătoare)
afectează starea de sănătate a organismului. Sursa tuturor acestor procese sunt radicalii liberi
care se pot forma prin reacții de homoliză termică prin peroxidarea unor acizi grași, prin
descompunerea hidroperoxizilor, prin transfer de electroni, prin fotoliză. Acești radicali pot iniția
o serie de modificări reversibile, factorul agravant fiind de fapt, activarea oxigenului și generarea
altor radicali liberi cu toxicitate ridicată (1O2, HO●, HO2●, H2O2).
Pentru diminuarea efectelor produse de radicalii liberi de toate tipurile se utilizează

8antioxidanți, adică produse care introduse într-o compoziție în cantități reduse în raport cu
substratul previn sau întârzie semnificativ oxidarea respectiv îmbătrânirea acestuia. Antioxidanții
funcționează corespunzător numai în corelație cu structura radicalului liber prezent în țesutul
respectiv.
Pentru definirea intervenției antioxidantului în protecția unui substrat s-a introdus
noțiunea de activitate antioxidantă a acestuia (AOX, în lucrare notat AA). Astfel, activitatea
antioxidantă este caracteristica unui compus manifestată față de un radical liber considerat
(respectiv un efect distructiv) și se determină prin metode diferite, în prezența și absența
substanței antioxidante .
Datorită complexității structurale și varietății lor, clasificarea antioxidanților se face după mai
multe criterii și anume:
– etapa din mecanismul de reacție în care intervin (inițiere și/sau propagare);
– după natura grupărilor funcționale (fenolice/polifenolice, aminice/diaminice, compuși cu sulf,
cu fosfor și/sau compuși organometalici, macromoleculari, grefabili, etc.);
– după proveniența lor: naturali sau sintetici.
La aceste aspecte vizând procese oxidante se adaugă efectele dăunătoare asupra pielii, ale
radiațiilor UV care penetrează stratul de ozon diminuat. Aceste radiații produc fotoîmbătrânire și
eritem scăzând imunitatea pielii.

1.1.1. Mecanismul iradierii biomoleculelor
Efectul indirect al iradierii cu radiatii ionizante este datorat radicalilor liberi (RL), ce
apar in mediu lichid, constituit in proportie dominanta din apa. Iradierea apei conduce la
ionizarea si excitarea atomilor de hidrogen
H2O + H+ = H+ + OH-
Reactivitatea deosebita a radicalilor liberi se datoreaza in principal prezentei electronilor
necuplati in paturile electronice exterioare Radicalii RLH+ este cea mai oxidanta specie de
radicali, fiind responsabili de majoritatea modificarilor chimice produse de radiatiile ionizante
(RI).
Datorita faptului ca timpul de viata a RL este de cca. 10-7 sec, parcursul lor liber mediu
este de ordinul 3 – 5 nm si pentru a actiona asupra biomoleculelor trebuie sa se gaseasca in
apropierea lor, RLH+ conduce la dezaminarea aminoacizilor, la pierderi semnificative de
substanță proteică
Prin iradiere, proteinele pot fi inactivate in urma reactiilor ce duc la formarea unor punți
inter / intramoleculare, in special punti S – S. De asemenea se mai produce fragmentarea
lanturilor principale sau distrugerea structurii secundare prin ruperea puntilor de hidrogen ( cca.

920 de punti pentru un act de ionizare) care se datoreaza campului electric creat de sarcinile
electrice libere ce apar in mediu apos, in urma ionizarii de RI.
Scindarea lantului principal are loc de obicei la nivelul legaturii peptidice, cu formarea unui
rdaical intermediar polipeptidic conform schemei. Aici apare si efectul oxigenului, in actiunea
radiatiilor ionizante asupra biomoleculelor care devin mai sensibile la radiatii in prezenta
oxigenului:

Radicalii liberi odata formati, indiferent de natura lor, sunt supusi unui proces de disparitie
treptata, in urma carora electronii cu spinul necuplat se recombina cu golurile generate in
momentul iradierii. Acest proces este cu atat mai rapid cu cat vascozitatea soluției este mai mica,
iar temperatura influenteaza procesul iradierii in sensul cresterii vitezei cu temperatura.

Acțiunea razelor X
Razele X actioneaza asupra fibrelor colagenice din tesutul conjunctiv prin doua procese
distincte:
a) actiunea directa, in urma careia macromolecula de colagen devine ionizata, la
trecerea fluxului de electroni prin ea;
b) actiunea indirecta, in care macromolecula primeste energie prin transfer de la
procesul de radioliza a apei.
In cazul solutiilor de colagen, radicalii liberi OH- rezultati din radioliza apei, ar
capta ionul H+ din puntile intra si intermoleculare, iar grupele astfel formate vor constitui
locuri de formare a unor noi legaturi incrucisate covalente.
La iradierea colagenului deshidratat, fascicolul de electroni exercita o actiune
degradanta directa asupra fiecarei macromolecule in parte, si colagenul isi pierde
proprietatile fizico-chimice si mecanice initiale.
Iradierea indirecta, in prezenta apei, determina o crestere a insolubilitatii
colagenului, proportional cu fluxul de electroni, proces foarte evident cand colagenul initial
prezinta un numar mic de legaturi intermoleculare.
Există o zonă limita pentru efectele distructive si pentru cele sensibilizante. La doze
de 104 – 105 rad., razele X actionează ca agenti de multiplicare a legaturilor transversale si
la doze mai mari de 107 rad. predomina efectul distructiv.
La doza de 50 Mrad, macromolecula de colagen devine amorfa, conformatia de triplu
helixse denatureaza in ghem statistic.
Pentru o solutie de colagen acida, doza critica este de 2×105 rad. Peste aceasta doza,
viscozitatea creste dar apar si produsi de degradare cu masa moleculara redusa.

10 In afara modificarilor de viscozitate si rotatie optica, apar alterari ale modelului
(patern) de difractie cu raze X, ale birefrigentei la lumina polarizata, ceea ce denota
modificarii ale configuratiei spatiale ale macromoleculei de colagen. Se modifica si
aminoacizii polari, care se distrug, atat in stare uscata si umeda. Singurul aminoacid care
nu se distruge cu doze de iradiere este hidroxiprolina, care joaca un rol esential in structura
colagenului.
Iradierea cu raze X, are un caracter “transversal”, al sectionarii macromoleculei de
colagen, ducand la distrugerea zonelor “amorfe” polare si la pastrarea zonelor “cristaline”
unde predomina si hidroxiprolina. Macromolecula de colagen pierde capacitatea de
reagregare fibrilara (dispar benzile transversale) specifice la 640 Å.

Acțiunea razelor ultraviolete asupra colagenului
Lumina solară este compusă din mai multe benzi de lungimi de undă și, când radiația
solară traversează atmosfera terestră, unele dintre aceste radiații sunt filtrate. Radiația rămasă
atinge Pământul ca raze UV și infraroșii. Lumina UV este de importanță specială deoarece ea
poate interacționa cu celulele pielii, producând numeroase efecte nedorite; ea constă din radiații
de diferite lungimi de undă care pot fi grupate în următoarele trei categorii:
● radiația UVC având domeniul 200-290 nm. Acesta este domeniul cu cea mai mică
lungime de undă și, în consecință, de energia cea mai mare. Aproape toată lumina din acest
spectru este filtrată de atmosferă.
● radiația UVB având domeniul 280-320 nm este numită zona de ardere sau eritemală
deoarece pătrunde prin stratul cornos (SC) și epidermă. Este tipul de radiație care provoacă cele
mai puetrnice degradări ale pielii care sunt vizibile imediat cum ar fi înroșirea cunoscută ca
eritem sau arsură solară.
● radiația UVA cu lungimea de undă de 320-360 nm. Acest domeniu are cea mai redusă
energie dar pătrunde adând în piele și interacționează cu mai multe structuri ale pielii.Mici doze
de UVA pot pătrunde in dermă unde pot stimula producerea de melanină, pigmentul responsabil
de pigmentarea și protecția pielii de degradarea ulterioară.

Colagenul “imbatraneste” in mod constant prin expunerea la soare. Au loc
modificari ale macromoleculelor colagenice, in special a fractiei insolubile.
Expunerile de scurta durata la razele UV favorizeaza cresterea numarului de legaturi
intermoleculare marind stabilitatea structurala a fibrelor de colagen si pragul de contractie
termica.
Iradierea pe termen lung, duce la degradarea fibrelor in produsi solubili, cu

11reducerea cantitatii totale a colagenului.
Cresterea numarului legaturilor intermoleculare s-ar datora modificarilor ce apar in
grasimile nesaturate din piele. Produsii de oxidare ai grasimilor, actioneaza ca agenti de
formare a legaturilor transversale.
Exista doua mecanisme prin intermediul carora grasimile nesaturate “tanineaza”
colagenul din piele .
a. formarea legaturilor intre acroleina si aldehide de pe o parte si grupele bazice
ale colagenului, pe de alta parte.
b. formarea legaturilor intre preoxizii acizilor grasi si grupele neionice ale colagenului.
Se presupune ca agentii de interconectare sunt labili si parasesc puntea de legatura,
creind conditii ca lanturile polipeptidice sa se uneasca prin legaturi covalente. Fibrele de
colagen devin rezistente la tractiuni mecanice, se deshidrateaza si isi pierd elasticitatea.
Sub actiunea prelungita a razelor UV, in colagen are loc un fenomen de
fotopolimerizare, determinat de modificarile tirozinei si fenilalaminei din zona polara a
macromoleculei.
In acest fel, macromolecula de colagen isi pierde capacitatea de a se agrega in fibrile,
raminind apta sa formeze numai segmente cu perioada prelungita.
Zonele terminale ale macromoleculei sunt sensibile la iradiatia UV, spre deosebire de cele
cristaline, care sunt putin modificate .
Radiațiile UVA sunt absorbite slab de acizi nucleici și proteine, dar evenimentul inițial în
declanșarea efectelor biologice constă în absorbția fotonilor UVA de către diferiți cromofori din
mediul celular: chinone, steroizi, porfirine, flavin coenzime și proteine cu grupări hem
(citocromi, peroxidaze, catalază). Absorbția fotonilor UVA de către cromofori are ca rezultat
formarea speciilor reactive de oxigen sau transferul energiei acumulate către anumite molecule
țintă. Peroxidul de hidrogen se formează prin iradierea UVA a triptofanului, iar anionii superoxid
pot fi produși prin iradierea UVA a NADH și NADPH (Cunningham și colab., 1985).
În prezența ionilor de fier, peroxidul de hidrogen și anionii superoxid pot participa in vivo
la reacția Haber-Weiss soldată cu producerea radicalilor hidroxil:
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH – + OH
Fe3+ + – O2 → Fe2+ + O2
Modificările oxidative ale proteinelor sub acțiunea speciilor reactive de oxigen pot
determina inactivarea enzimelor și a proteinelor membranare (Dovrat și Weinreb, 1999), și pot
produce modificări structurale soldate cu destabilizarea morfologiei celulelor atunci Efectele
biologice și mecanismele moleculare de acțiune ale radiațiilor UV 115 cînd ținta atacului
oxidativ sunt elementele citoscheletului (Somosy, 2000). În cazul enzimelor, efectul speciilor

12reactive de oxigen constă, în general, în diminuarea capacității catalitice, determinată frecvent de
oxidarea grupărilor sulfhidril și modificarea grupărilor amino prin malonilare (Dumitru și
Nechifor, 1994; Dean și colab., 1997). Amploarea modificărilor este determinată de localizarea
relativă a situsului de formare a speciilor reactive de oxigen, a sistemelor antioxidante și a
proteinei țintă. O țintă majoră a atacului radicalic sunt lipidele membranare, datorită prezenței
dublelor legături din structura acizilor grași polinesaturați. În structura fosfolipidelor
membranare acizii grași polinesaturați cel mai frecvent întâlniți sunt acidul linoleic (C18:2
∆9,12), acidul linolenic (C 18:3 ∆6,9,12) și acidul arahidonic (C 20:4 ∆5,8,11,14) Radiațiile
UVA s-au dovedit inițiatori eficienți ai procesului de peroxidare lipidică (Morliere și colab.,
1995). Mecanismul peroxidării acizilor grași polinesaturați este prezentat în figura următoare.

Figura 1.1: Mecanismul peroxidării acizilor grași polinesaturați.

Acțiunea radiațiilor gamma
La iradierea substantelor moleculare, efectele principale sunt ionizarea si excitarea
macromoleculelor, conducind in final la formarea de radicali. Rezultatul final al actiunii
radiatiilor este procesul de structurare sau de destructurare al acestor macromolecule.
Functie de conditiile de iradiere si de alti factori, cum ar fi: doza, temperatura, pH-ul,
mediul in care se gaseste substanta ce se iradiaza, prezenta oxigenului, etc. poate
predomina unul procese.
Razele γ sunt puternic penetrante si interactioneaza cu atomii sau moleculele prin
respingerea electronilor din acestea, cauzand ionizarea, formarea radicalilor liberi si
schimbari chimice (scindarea legaturilor peptidice, ruperea legaturilor de hidrogen si

13formarea de reticulari).
De și aparent rezultatul final al iradierii cu UV sau raze  este similar, mecanismele
prin care acționează sunt diferite.

1.1.2. Mecanismele de protecție față de radiațiile UVA de la nivelul pielii .
Pielea prezintă o serie de structuri cu rol de protecție, cum sunt stratul cornos și melanina.
Deși stratul superficial cornos îndeplinește funcția de barieră optică, determinând reflexia,
dispersia și absorbția radiației incidente, cea mai mare parte a radiațiilor UVA pătrund profund în
piele, până la nivelul dermei. Se estimează că radiațiile UVA pot fi absorbite de diferite
componente ale sângelui, la nivelul vaselor de sânge din dermă (Tyrrell, 1996; Nechifor și
colab., 1999). Radiațiile UVA acționează ca inductori ai enzimelor responsabile de sinteza
poliaminelor. Poliaminele accelerează derularea ciclului celular, stimulând proliferarea celulară
și implicit îngroșarea epidermei și a stratului cornos. Îngroșarea stratului cornos
(hiperkeratinizarea) ajută la protecția pielii prin reflectarea razelor solare. Totuși,
hiperkeratinizarea nu reprezintă un mecanism de protecție eficient pentru radiațiile UVA
(eficiența este mai mare pentru radiațiile UVB). Un mecanism suplimentar de protecție a
epidermei constă în stimularea pigmentării cu melanină. Trebuie subliniat faptul că protecția prin
pigmentarea cu melanină este dependentă nu numai de cantitatea totală de pigment ci și de
compoziția sa chimică. Astfel, eumelanina este componenta de culoare neagră a melanozomilor
care are un efect protector datorită capacității sale de a forma compuși stabili cu radicalii liberi,
în timp ce phaeomelanina este componenta de culoare galbenă ce nu are efect protector, ci
dimpotrivă acționează ca fotosensibilizator. Pe lângă stimularea producerii de melanină de către
melanocite, radiațiile UVA determină efectul de pigmentare imediată ce constă în fotooxidarea
melaninei pre-existente, conducând la o amplificare pe termen scurt a pigmentării, dar care nu
conferă protecție față de expunerea ulterioară la radiații UV.

Substanțele ecran solar sunt o clasă specială de produse de îngrijire conținând ingrediente
active care absorb radiația ultravioletă (UV) pentru a proteja pielea de efectele de degradare ale
soarelui. Aceste produse sunt clasificate ca medicamente OTC și sunt reglementate în SUA de
către Administrația alimentară și de medicamente (FDA – Food and Drug Administration).

14
Figura1.2: Mecanismele de protecție constitutivă și inductibilă de la nivelul pielii față de
agresiunea radiațiilor UV.

În figura nr.1.2. sunt prezentate mecanismele de protecție constituivă și inductibilă de la nivelul
pielii. Nivelul antioxidanților este constitutiv crescut în piele, cu mențiunea că acest nivel este
semnificativ mai mare în epidermă comparativ cu derma. În schimb, în epidermă nu au fost
evidențiate mecanisme de protecție inductibile. În dermă a fost evidențiat mecanismul inductibil
menționat anterior, de activare transcripțională a hem oxigenazei I, corelat cu creșterea nivelului
de feritină.

151.2. Sisteme complexe cu proprietăți protectoare
1.1. 1. Considerații asupra proprietăților antioxidante ale compușilor naturali

Identificarea și testarea unor compuși antioxidanți vegetali, lipsiți de toxicitate, capabili
să prevină leziunile cutanate induse de radiațiile UV este un domeniu de actualitate pentru
produse cosmetice .
Antioxidanții naturali asigură protecția optimă a pielii, acționând atât în cadrul
compartimentelor intra – și extracelulare, cât și asupra biomembranelor, în funcție de
solubilitatea lor. Clasificarea antioxidanților naturali în funcție de solubilitate se prezintă astfel:

Tabel nr. 1.1. Clasificarea antioxidanților naturali
Antioxidanți hidrosolubili Antioxidanți
liposolubili Antioxidanți hidro –
și liposolubili
Vitamina C Vitamina E Acidul lipoic
Cisteina Vitamina A Melatonina
Metionina Carotinoidele Unii polifenoli,
inclusiv flavonoidele
Glutationul Coenzima Q10
Seleniul

Compușii polifenolici
Flavonoidele constituie o clasă de compuși polifenolici de origine vegetală. Ele sunt
implicate în metabolismul vegetal, având activitate antioxidantă, antimicrobiană, repelantă,
fotoreceptoare, fotoprotectoare și de avertizare vizuală. Printre flavonoide se disting: flovonoide,
izoflavone, flavani, flavonoli, flavone flavanone și antocianidine.
Flavonoidele se întâlnesc în alimente vegetale. De exemplu, flavanonele se găsesc în
citrice, izoflavonele în soia, antocianidinele în vin roșu și afine, iar flavanii în mere și ceai. Unele
dintre cele mai cunoscute flavonoide sunt: genisteina din soia, quercetina din ceapă, naringenina
din grefruit, antocianidinele din varza roșie și struguri negri .
Flavonoidele au acțiune antivirală, antialergică, vasodilatatoare, antiagregant –
trombocitară, antiinflamatoare și antitumorală. Acțiunea antioxidantă a flavonoidelor constituie
subiectul a numeroase studii, datorită capacității lor de a inhiba formarea radicalilor liberi și
rolului de scavenger pentru radicalii liberi. Flavonoidele și metaboliții lor prezintă acțiune
antioxidantă „in vivo”, evidențiată prin creșterea nivelului plasmatic de antioxidanți, menajarea
vitaminei E din membranele eritrocitare și a lipoproteinelor cu densitate scăzută, precum și prin

16conservarea acizilor grași polinesaturați din membrana eritrocitară.
Proprietățile farmacologice ale flavonoidelor au fost atribuite inhibării concomitente a
enzimelor implicate în producerea radicalilor liberi, rolului de scavenger și capacității chelatoare.
Flavonoidele au acțiune antilipoperoxidativă și capacitatea de a inhiba acțiunea xantin oxidazei.
Ele protejează și ADN-ul de scindări catenare. Flavonoidele manifestă efecte sinergice pentru
acțiunea antioxidantă a vitaminei C.
Quercetina are efect protector față de lipoperoxidarea indusă de radiațiile ultraviolete.
Totuși, insolubilitatea sa în apă poate limita biodisponibilitatea, deci, și efectul protector „in
vivo”. Quercetin-3-O-acetatul, quercetin-3-O-propionatul și quercetin-3-O-palmitatul, obținuți
prin esterificarea funcției C-3 OH, prezintă proprietăți antioxidante și fotoprotectoare.
Esterificarea conferă proprietățile fizico-chimice necesare nu numai pentru menținerea acțiunii
antioxidante și fotoprotectoare, ci și pentru migrarea în mediul apos și interacțiunea cu
membranele fosfolipidice.
Rutinul (quercetin-3-rutinozidul) poate fi polimerizat oxidativ în prezență de
Myceliophthora laccase. Polimerul are acțiune superioară comparativ cu rutinul în neutralizarea
superoxidului, inhibarea oxidării lipoproteinelor cu densitatea mică, precum și în protecția
celulelor endoteliale față de leziuni oxidative radicalice. Hipersensibilitatea de contact indusă de
radiații UV-B poate fi inhibată de silimarină, un flavonoid vegetal extras din Silybum marianum.
Silimarina previne imunosupresia și stresul oxidativ determinate de radiațiile UV-B, efectul fiind
asociat cu prevenirea fotocancerogenezei.
Catehinele : (flavanoli) sunt antioxidanți activi, care neutralizează radicalii liberi și
inhibă peroxidarea lipidelor. Au fost evaluate profilele absorbției percutanate a unor noi compuși
antioxidanți obținuți prin depolimerizarea procianidinelor în prezența cisteinei sau cisteinaminei,
în corelație cu acțiunea lor de inactivare a radicalilor liberi. S-a constatat că 4-–(S-cisteinil)
epicatehina are tendința de a se localiza, în special, în straturile superficiale ale pielii, în timp ce
4-–(2-aminoetiltio) epicatehina prezintă capacitate de absorbție percutanată.
Proprietățile antioxidante și profilele pătrunderii în piele recomandă acești compuși pentru
utilizări cosmetice.
Antioxidanții din ceaiul verde: sunt catehine polifenolice. Cele mai cunoscute sunt
epicatehina, epigalocatehina, galatul de epicatehină și galatul de epigalocatehină. Galatul de
epigalocatehină are un efect de neutralizare a radicalilor liberi de 100 de ori mai pronunțat decât
vitamina C și de 25 de ori mai mare decât vitamina E. Acțiunea antioxidantă a polifenolilor din
ceaiul verde contribuie la asigurarea imunității prin activarea macrofagelor, limfocitelor B, a
limfocitelor T și a celulelor K.
Extractul de semințe de struguri: conține oligomeri proantocianidinici, care au efect

17antioxidant de 20 de ori mai mare decât vitamina C și de 50 de ori mai mare decât vitamina E.
Datorită activității antioxidante, oligomerii proantociandinici au efect antimutagenic, la nivelul
ADN din pielea și afecțiunile cronice degenerative produse de factori mutageni exogeni.
Oligomerii proantocianidinici au valoare cosmetică, prin protejarea colagenului și elastinei,
asigurând elasticitatea, și catifelarea pielii, precum și preîntâmpinarea ridurilor.
Proantocianidinele contribuie la refacerea colagenului și elastinei, fiind considerați agenți
cosmetici orali, care mențin sănătatea pielii.
Picnogenolul : un extract standardizat obținut din coaja de pin Pinus pinaster Ait., are
efecte antioxidante, antiinflamatoare și anticancerigene. Administrarea topică zilnică a
picnogenolului asigură protecție față de imunosupresia, carcinogeneza și inflamațiile induse de
radiațiile UV.
Melasma, pigmentare produsă de administrarea anticoncepționalelor, este rezistentă la
tratamentul cu agenți de depigmentare. O cremă care conține hidrochinonă 4%, acid glicolic
tamponat 10%, vitaminele C și E și un agent de ecranare solară poate fi utilizată pentru tratarea
melasmei.
Melaninele catehinice au rol de scavengers și radicalului superoxid, diminuând distrucția
tisulară produsă de radiații UV-B. Biomelaninele obținute prin biotehnologie inhibă peroxidarea
lipidelor la fel de eficient ca și vitamina C și vitamina E. Biomelaninele sunt inhibitori potențiali
ai distrucției peroxidative a biomembranelor și pot fi utilizați ca agenți antioxidanți la formularea
unor preparate cosmetice.
Lignina: este un polimer natural al cărui rol este ranforsarea structurii tulpinilor plantelor
superioare. Timp de mulți ani, lignina a fost privită exclusiv ca un deșeu rezultat în industria de
celuloză și hârtie. Pe măsură ce interesul pentru protecția mediului a crescut, lignina și-a găsit
multe aplicații în domeniile medical și cosmetic. În această lucrare sunt analizate câteva din
proprietățile sale cum ar fi activitatea antitumorală și antimutagenă precum și aplicațiile
interesante ale derivaților săi (lignanii și vanilina).
Lignina este un polimer complex cu structură polifenolică al cărui rol este întărirea
pereților celulari ai plantelor superioare. Se găsește în principal în țesuturile vasculare, unde
conferă hidrofobicitate celullelor de transport din xilem și contribuie la rigiditatea celulelor
fibroase din xilem și floem. Poate juca de asemenea un rol important în apărarea împotriva
atacului agenților patogeni.
În general, lignina și unii din derivații săi sunt obținuți în industria de celuloză și hârtie
ca rezultat al prelucrării lemnului. De aceea, timp îndelungat acești derivați au fost considerați
deșeuri. Pe măsura aparițiilor noilor tehnologii și a creșterii preocupării generale pentru
reciclarea deșeurilor, cercetătorii și-au îndreptat interesul spre găsirea de noi utilizări pentru

18aceste produse secundare. Deși unele aspecte privind activitatea biologică a ligninei și a
derivaților săi sunt cunoscute de ceva vreme, aplicațiile lor au fost limitate datorită lipsei de
informații privind toxicitatea lor. Aceste aspecte au fost elucidate și la momentul actual, cu
excepția derivaților clorurați, toate tipurile de lignină și derivații lor sunt listați ca fiind lipsiți de
toxicitate de agențiile FDA, EPA și MSHA din SUA. Astfel s-au putut utiliza derivații ligninei în
unele domenii de mare interes cum ar fi medicina și cosmetica (utilizarea lor în agricultură face
obiectul a numeroase studii de literatură).
Evident, reprezentarea simplistă a ligninei – conținând doar 3 monolignoli – este departe
de a fi reală și a explica proprietățile interesante ale acestui biopolimer. În prezent, cercetătorii
încă lucrează la elucidarea structurii intime a ligninei. Există informații recente privind prezența
așa-numiților fenoli „neraționali” în structura ligninei.
Lignina este un component major al lignocelulozei și este sintetizat de plante prin
polimerizarea unor monomeri de tipul p-hidroxicinamil alcoolului, formarea unui număr diferit
de legături conducând la structura sa aparent neregulată. Aceste legături sunt dificil de hidrolizat
și de aceea lignina este rezistentă la atacurile agenților patogeni.
Avantajul major al ligninei este cantitatea mare în care rezultă aceasta din prelucrarea
lemnului în industria de celuloză și hârtie.
Kosikova și colaboratorii au conceput și realizat câteva experimente menite să
dovedească implicarea produșilor de biosinteză de tip ligninic în inhibarea carcinogenezei. A fost
analizată structura ligninei, un biopolimer format prin reticularea moleculelor primare
tetrafuncționale pentru a obține informații privind capacitatea acestui compus de a lega
ireversibil unii agenți tumorali.
N – nitrozaminele sunt carcinogeni bine-cunoscuți ce pot fi întâlniți în unele alimente și
băuturi (de exemplu în hot-dog și bere) dar care se pot forma și în apa de băut în stațiile de
epurare care utilizează cloramine pentru dezinfectare.
Legarea lor ireversibilă scade riscul carcinogenezei datorată acestor produși.
Acizii biliari sunt produși de degradare ai colesterolului care sub acțiunea bacteriilor din
intestinul gros sunt transformați în substanțe puternic cancerigene (de exemplu 3-metil-
clorantrenul). Acizii biliari nu sunt agenți tumorali per se , dar prezintă un efect promotor în
geneza tumorilor tractului colorectal.
S-au analizat printr-o metodă polarografică șase probe de lignină în vederea abilității lor
de a fixa N-nitrozaminele și acizii liberi. Lignina Kraft obținută din molid și mesteacăn a fost
fracționată prin gel permeation și s-au analizat proprietățile probelor astfel obținute. Prehidroliza
și fracționarea au condus la o scădere a densității de reticulare și la o creștere a masei
moleculare. Experimentele au arătat că ligninele modificate au capacitate mai mare de legare și

19mai puține dezavantaje decât ligninele Kraft atunci când sunt utilizate ca aditivi alimentari.
Ligninele Kraft tratate cu acid sulfuric au prezentat o afinitate impresionantă pentru
derivații acizilor biliari, mai mare decât cea a colestraminei, o substanță utilizată curent pentru
tratamentul hipercolesterolemiei. Legarea sărurilor biliare a fost măsurată prin spectrofotometrie.
Aceste proprietăți recomandă această clasă de compuși ca aditivi alimentari valoroși. Din
păcate biodisponibilitatea lor nu a fost încă testată, toate experimentele fiind efectuate „in vitro”.
Activitatea antimutagenă a ligninei prehidrolizate, a ligninei Kraft și a ligninei Kraft
condensate datorată capacității lor antioxidante a fost demonstrată printr-un alt experiment care a
implicat măsurarea degradării ADN datorată H 2O2 și N-metil-N-nitrozoguanidinei în celulele
mamiferelor.
Nici o lignină Kraft nu a prezentat un efect de augmentare a numărului de fisuri în
lanțurile ADN, atribuite de cercetători prezenței compușilor cu sulf și fragmentelor ligninice cu
masă moleculară mică. S-a demonstrat de asemenea ca derivații ligninici din lemn nu sunt toxici
pentru bacterii, în timp ce derivații obținuți din porumb și paie de grâu prezintă toxicitate. A fost
exclusă însă activitatea genotoxică a ligninei tratate.
În cazul celulelor tratate cu MNNG (un compus care alchilează unele poziții ale ADN și
destabilizează legăturile N-glicozidice) lignina a prezentat un efect protector mai mare decât al
vitaminei E.
Lignina de prehidroliză și lignina condensată au fost utilizate în pre-tratarea celulelor
umane și a celulelor de carcinom Caco-2. Materialul biologic a fost supus acțiunii unui agent
oxidant puternic (H 2O2) și s-a observat o scădere a numărului fisurilor ADN-ului în cazul
probelor tratate cu lignină modificată. Activitatea antioxidantă este atribuită prezenței fenolilor
implicați în structura ligninei.
Anumiți compuși chimici sunt capabili să interacționeze cu radiația UV și să o blocheze
sau să o absoarbă sub formă de căldură. Aceste substanțe chimice sunt compuși aromatici care au
o grupă carbonil. Când radiația UV întâlnește o astfel de moleculă îi provoacă o excitație
fotochimică iar molecula respectivă este stimulată să treacă pe un nivel de energie superior. Când
molecula revine în starea de energie originală, excesul de energie absorbită este emisă ca radiație
cu o stare energetică diferită. Multe dintre ecranele solare emit energie în spectrul infaroșu și pot
produce un foarte mic efect de încălzire a pielii. Altele emit în domeniul albastru al spectrului
vizibil. De fapt produsele care utilizează aceste tipuri de compuși produc o slabă colorare a pielii.
Fiecare moleculă de ecran solar poate repeta acest ciclu absorbție-emisie de mai multe ori până
la descompunere.
S-a dezvoltat o mare varietate de compuși care au o structură moleculară capabilă de
absorbție UV. Aceste absorbere pot fi formulate într-un vehicul corespunzător care să poată fi

20aplicat convenabil pe pielea expusă pentru a proteja celulele de interacțiunea cu radiația. În mod
obișnuit absorberele UV includ compuși organici cum ar fi acidul para amino benzoic (PABA) și
esterii lui, salicilații, cinamații, benzofenonele, antanilații, dibenzoilmetani și derivații de camfor.
De asemenea, unele materiale anorganice, cum este dioxidul de titan, se folosesc adesea în
formulările de produse de protecție solară.
PABA si derivații săi PABA este un inel aromatic și grupe aminice și de acid carboxilic
utilizat în produsele de protecție solară încă din anii 1950. PABA este un ecran solar eficient dar,
din cauza poziționării în poziția para a grupelor sale funcționale, molecula ei este predispusă
oxidării și decolorării. De asemenea ea tinde să formeze o structură cristalină care poate îngreuna
utilizarea în formulări cosmetice.
Recent cercetătorii au reușit să depășească unele dintre aceste dezavantaje prin
esterificarea PABA cu alte materiale. De exemplu, combinarea PABA cu glicerină duce la gliceril
PABA care este mai solubil în apă decât compusul inițial. În ciuda acestor îmbunătățiri, ecranele
solare pe bază de PABA a căpătat o reputație negativă și mulți consumatori și formulatori evită
utilizarea acestei substanțe.
Salicilații: Salicilații au fost primele substanțe chimice utilizate în preparatele comerciale
pentru protecție solară și continuă să fie și astăzi foarte populare. Printre cele mai cunoscute
sunt: benzil salicilatul, octil salicilatul și homomentil salicilatul. Toate aceste molecule conțin
grupe funcționale atașate în poziția orto și sunt capabile să creeze legături interne de hidrogen.
Întrucât ele absorb radiații UV de 300-310 nm, sunt ideale pentru protecție împotriva
UVB. Deși salicilații sunt absorberi UV mai puțin eficienți decât alții, ei au o excelentă siguranță
și pot fi rapid încorporați în vehiculele cosmetice. Datorită faptului că grupele lor active
interacționează unele cu altele, sunt mai puțin capabile să reacționeze cu pielea sau cu alte
ingrediente.
Cinamații : Cinamații, în special benzil cinamatul, au fost primii compuși utilizați pentru
protecție solară. Ei conțin o grupă extra nesaturată conjugată atât cu inelul aromatic cât și cu
grupa carboxilică. Această structură le conferă acestor molecule o bună absorbanță UV în
domeniul 305 nm. În mod obișnuit octil metoxi cinamatul este preferat din cauza insolubilității
lui în apă, ceea ce-l face ideal pentru utilizarea în produse rezistente la apă.
Benzofenonenele: Benzofenonele sunt singurii absorberi UV aparținând categoriei
cetonelor aromate. Această structură specială le face să absoarbă UV peste 320 nm. Din păcate,
aceste materiale sunt solide, ceea ce le face dificil de manevrat și greu de încorporat în produsele
cosmetice.
Blocanți fizici : Alte materiale, cu sunt oxidul de titan și oxidul de zinc nu absorb
radiația UV dar sunt capabile să reflecte aceste radiații, prevenind astfel ajungerea acestora pe

21piele. Acești blocanți solari reprezintă căile cele mai eficiente apărători chimice ale pielii, dar au
tendința de a lăsa pe piele un strat alb inestetic. O inovație recentă în tehnologia blocării solare o
reprezintă crearea versiunii micronizate a acestor molecule, ale căror particule sunt de
dimensiuni reduse până la limita la care nu reflectă lumina vizibilă dar sunt capabile să difuzeze
radiația UV. Aceste versiuni micronizate reprezintă o îmbunătățire semnificativă deoarece ele nu
mai lasă un film vizibil pe piele.
Compuși bioactivi cu efect fotoprotector și antioxidant

Tabelul 1.2.. Principii active prezente în plantele utilizate
Planta Tipuri de principii active
Aloe Vera derivați antrachinonici și glicozidele respective; aglicoli și glicozidele respective
Frunze de
nuc acid galic; acid elagic; ulei volatil; polifenoli; inglană și derivații ei; inozitol;
vitamina C
Castan saponozide triterpenice; flavone (camferol, cvercetol) și glicozidele acestora;
polifenoli (catehinici), cumarine
Cimbrișor
sălbatic ulei volatil cu structuri fenolice; serpilină; acizi (cafeic, rozmarinic, ursolic,
oleanolic); flavone; rezine; polifenoli
Gălbenele triterpene; carotenoide; rezine; flavonozide; acizi organici; saponine
Mentă ulei volatil (mentol); polifenoli (acizi carboxilici); flavonozide; acid ursolic și
oleanolic
Pelin sesquiterpene; uleiuri volatile (α și β-pinen); azulene
Sunătoare derivați polifenolici; acizi cafeic și clorogenic; colină; carotenoide; saponine;
α-pinen; sesquiterpene; vitamina C; acid nicotinic și valerianic
Măr sălbatic uleiuri volatile; colină; alantoină; acid citric; derivați flavonoidici; acid uric
Măceș vitamine (A, E, C, B 1, B2,P, K); acid citric și malic; flavone; acizi grași; lecitine;
polizaharide, proteine;
Cătină carotenoizi; vitamine (C, E, B 1, B2, PP); leucoantociani; triterpene; pectine;
acizi grași (oleic, palmitic, linolic, linoleic)
Spirulina Acid γ-linolenic, carotenoide, vitaminele A, B, E, săruri minerale (Mn, Zn, Cu,
Fe, Se), aminoacizi, proteine;

Tabelul 1.3. Caracteristici fizico-chimice ale uleiurilor extrase din fructe, semințe
Tipul Indice iod
[mgI/ 100g] Indice
saponificare
[mg KOH/100g] Indice aciditate
[mg KOH/100g] Compoziția în acizi grași
(%)
Avocado 80 – 95 180 – 195 1

Ac. palmitic = 5 -20
Ac. palmitoleic = 0,5 – 4
Ac. oleic = 60 – 80
Ac. linoleic = 8 – 15
Caise 90 -112 185 – 196 1 Ac. palmitic = 4 – 9
Ac. palmitoleic = 1,5
Ac. stearic = 0,5 – 3
Ac. oleic = 54 – 80
Ac. linoleic = 12 – 39
Măsline 83 – 97 185 – 195 0,5 Ac. oleic = 63 – 83
Ac. linoleic = 13,5

22Ac. palmitic = 7-17
Ac. stearic = 1,5 – 4
Migdale 93 – 105 185 – 195 0,5 Ac.oleic = 62 – 86
Ac. linoleic = 10 – 30
Ac. palmitic = 4 – 9
Ac. stearic = 3
Ac. palmitoleic = 0,6
Floarea
Soarelui – – – Ac. oleic = 30
Ac. linoleic = 60
Ac. palmitic = 4
Ac. stearic = 3
Ac. linolenic = 1
Unt shea 53 -73 178 – 190 1 Ac. oleic = 41- 49
Ac. linoleic = 3 – 7
Ac. palmitic = 3 – 6
Ac. stearic = 38 – 48
Ac. arahidonic = 2,5

Tabelul 1.4. Polifenoli naturali din scoarță și lemn (taninuri vegetale)

Sursa Conținut
polifenoli (%) Conținut
polizaharide
(%) Tip polifenol Temperatura de
extracție a polifenolului
(%)
Stejar (lemn) 4-10 2,6 Pirogalolic 100-120
Stejar (coji) 10 2,5 Pirogalolic +
pirocatehinic 90-100
Castan (coji) 8-12 1,2 Pirogalolic 100-120
Mimoza (coji) 22-48 1,0 pirogalolic
+pirocatehinic 70-80
Quebracho 17-25 0,3 pirocatehinic 80-90
Valonea 29 2,4 pirogalolic 50-60

231.3. Stabilirea metodelor de analiză specifice pentru evaluarea gradului de
iradiere a colagenului
Pentru cuantificarea impactului radiației UV asupra pielii s-a introdus noțiunea de factor
de protecție solară (SPF), determinat in vivo și in vitro. De aceea pentru realizarea unei protecții
eficiente asupra pielii, dar și a părului, s-a propus crearea unor produse dermato-cosmetice cu
multiple valențe care să permită hidratarea, reducerea și încetinirea fenomenelor de îmbătânire,
fotoprotecția și față de diferite alte agresiuni ale mediului (ploaie, vânt, agenți poluanți).
Noile ingrediente active, predominant din surse naturale, au determinat creșterea
interesului pentru obținerea unor structuri adecvate, astfel încât să-și atingă cu ușurință scopul.
În acest context, în continuare se detaliază unele tehnici de evaluare a activității
antioxidante a unor materii prime și compoziții utilizate pentru protecția pielii.

Metode fizice
Prin iradierea cu radiații ionizante RI, au loc modificări atat ale structurii
supramoleculare, morfologiei cat si a compozitiei chimice, deci ale proprietatilor fizico-chimice
si mecanice ale biomoleculelor colagenice, atat in stare uscată cat si in solutie
Modificările morfostructurale sunt dependente de concentratia dozei de iradiere si pot fi
urmărite prin microscopie electronică.
Astfel, la doze de iradiere relativ mici se obtin modificari majore ale proprietatilor fizice,
in special la nivelul structurilor secundare, si nu in structura chimica, pentru colagenul uscat.
Cu cat concentratia dozei de iradiere este mai mari, peste 50 Mrad, apar
modificari structurale evidente, dar si modificari chimice, detectate prin spectroscopie RES și
RMN.
Pentru colagenul din solutie, denaturari morfostructurale apar la doze mai mici ca la
colagenul uscat. Astfel la doze sub 1 Krad, apar sciziuni ale legaturilor transversale dintre
moleculele de colagen, dar isi mai mentin forma de spirala. La doze de peste 1 Krad pot avea loc
noi reticulari intre moleculele de colagen si deasemenea modificari in simetria moleculara.
Modificarile proprietatilor fizice si chimice ale colagenului prin iradiere sunt puternic
influentate de continutul de apa absorbita pe moleculele de colagen. Astfel, la doze de 50 Mrad,
prin masuratori de diafractie cu raze x, apar micsorari ale zonelor cristaline, care sunt mai mari
in cazul colagenului “uscat” decat in cazul colagenului “umed”.

24Vâscozitatea soluțiilor de colagen iradiate constituie o metodă specifică de analiză utilă
pentru aprecierea gradului de iradiere.
Astfel, la doze sub 1 Krad, văscozitatea soluției de colagen se micsorează, ceea ce
inseamnă că apare o sciziune a legăturilor transversale, cu formarea de fragmente mici
moleculare. La doze peste 1 Krad, văscozitatea creste o data cu doza de iradiere datorita formarii
unor noi legaturi de reticulare intre moleculele de colagen. Totodata are loc si cresterea greutatii
moleculare, explicat prin fenomenul de reagregare a fragmentelor prin legaturi de hidrogen,
disulfitice sau covalente, intre resturile de tirosina si fenilalanina. Cele mai probabile locuri de
formare a legaturilor se presupune a fi cele dintre lanturile de aminoacizi polari ( care au o
pondere de peste 22% din numarul total de aminoacizi ).
Temperatura de contractie (Ts) este o alta metoda de apreciere a colagenului iradiat
(atat in stare uscata sau in solutie). Temperatura de contractie pentru un colagen uscat este foarte
mica si nici nu se poate măsura, în schimb la un grad de hidratare de cca. 17%, Pc scade pentru o
doză < 50 Mrad, iar la doză > 50 Mrad, colagenul devine total solubil.
Metodele de analiza fizico-mecanica, dau informații asupra elasticității si rezistenței
mecanice a structurilor colagenice iradiate.
Prin iradierea colagenului, atat “uscat” cat si “umed” la doze mai mari, are loc un fenomen
de reticulare, care conduce la aparitia proprietatilor elastice, s-a considerat ca masurarea
elasticitatii -modului de elasticitate (ME) poate sa formeze informatii asupra gradului de
iradiere .
Rezistenta la tractiune si alungirea la rupere
Pentru colagenul “uscat” (pelicula) alaturi de modulul de elasticitate (ME) se masoara si
rezistenta la tractiune si alungire la rupere. Cu cresterea concentratiei dozei de iradiere are loc o
scadere a acestor parametrii fizico-mecanici, datorita destructiei care apare atat in catena
principala peptidica cat si in cele laterale.

Metode chimice
Analiza de azot S-a determinat continutul de azot Kjeldahl la probele de colagen
iradiate atat in prezenta oxigenului cat si in absenta lui. La doze de peste 50 Mrad se constata o
crestere a azotului amidic (apar grupe NH 2 libere) ceea ce denota o distructie a colagenului
iradiat gamma la nivelul aminoacizilor din catena. Dezaminarea colagenului umed iradiat este
mult mai puternica decat la cel uscat. Micsorarea concentratiei de aminoacizi variaza cu
conditiile de iradiere, dar in general aminoacizii bazici si acizi si cei cu structura inelara ca:
fenilalamina, tirozina, histidina sunt mai puternic afectati, in timp ce aminoacizii liniari: leucina,
izoleucina, serina, treonina, sunt foarte putin sau deloc afectati.

251.4. Formulări de recepturi cu func ții de protecție solară
Dacă un ingredient ecran solar nu este corespunzător încorporat într-o formulare
cosmetică, nu se va putea stabili dacă acesta blochează sau difuzează radiația UV. Tipul de
formulare depinde de mai mulți factori cum ar fi: forma și funcțiunea produsului dorit, tipul de
ingrediente ecrane solare ce trebuie utilizate, caracteristicile estetice precum și costul sau
posibilitățile de fabricare. Chiar dacă acești factori sunt comuni mai multor procese de formulare,
pentru ingredientele ecran solar apar și unele considerente speciale legate de eficacitate,
stabilitate și chestiuni de legislație.
În toate cazurile, formulările despre care se spune că sunt active împotriva degradării
induse de UV trebuie să formeze un film uniform pe piele sau păr pentru a fi eficiente. Ideal ar fi
ca acest film să fie invizibil iar pentru produsele destinate a fi folosite în timpul înnotului filmul
trebuie să fie rezistent la apă. Trebuie minimizată interacțiunea dintre activul ecran solar și
formulare. În unele cazuri amestecarea improprie a ingredientelor poate conduce la o reducere
semnificativă a eficacității substanței active.
Există o mare varietate de vehicule de formulare care îndeplinesc aceste condiții. Cele mai
răspândite sunt uleiurile, emulsiile, gelurile, batoanele, aerosolii și unguentele.
Uleiurile: Cea mai simplă cale de aplicare a unui ecran solar pe piele este prin
încorporarea lui într-un produs pe bază de ulei. De fapt uleiurile au fost primele forme de livrare
a produselor de protecție antisolară. Vechii greci utilizau amestecul de nisip și ulei pentru a
preveni arsurile solare încă din anul 400 î.e.n. Nisipul difuzează radiația UV pe când uleiul ajută
la distribuirea lui pe piele. Astazi uleiurile mai sunt încă folosite ca vehicule de formulare pentru
active ecran solar. Acest tip de formulări au avantaje și dezavantaje. Întrucât cele mai multe
active ecran solar sunt lipofilice, uleiurile pot fi ușor prelucrate, fiind produse într-o singură fază.
În plus, uleiurile pot fi ușor distribuite pe piele și persistă acolo; de asemenea uleiurile conferă o
excelentă stabilitate produsului.
Din păcate, produsele pe bază de ulei au unele neajunsuri importante. De exemplu,
distribuirea lor rapidă conduce la un film subțire, transparent. Acest film are o cantitate redusă de
substanță activă, deci este redusă și eficacitatea de blocare a radiației solare. În general uleiurile
au costuri ridicate deoarece nu conțin apă și sunt necesare cantități mari de ingredienți activi. Din
punctul de vedere estetic uleiurile creează senzația neconfortabilă de gras. Apar, de asemenea,
probleme de stabilitate legate de depozitarea produselor pe bază de ulei în anumite tipuri de
ambalaje din material plastic.
Produsele care utilizează acest tip de formulare sunt uleiurile de bronzare. Aceste
produse, destinate pentru perioadele de expunere la soare, produc o minimă protecție UV și sunt
folosite numai pentru a preveni arsurile serioase.

26Emulsiile : Emulsiile sunt cele mai folosite vehicule de eliberare a activelor ecran solar.
Formate ca un amestec de uleiuri și apă și stabilizate cu ajutorul unui emulgator, emulsiile sunt
folosite atât în produsele sub formă de creme cât și de loțiuni. Deși tehnologia emulsiilor este
cunoscută de secole, abia din 1920, odată cu introducerea ecranelor solare organice, ele au putut
fi utilizate ca vehicule pentru ecrane solare.
Emulsiile reprezintă una dintre cele mai bune forme de eliberare a substanțelor active
deoarece sunt foarte versatile. Spre deosebire de uleiuri, ele pot fi utilizate pentru crearea unui
produs care să formeze un film excelent pe piele și cu o senzație elegantă. În plus emulsiile sunt
relativ ieftine, în special în comparație cu formulările pe bază de uleiuri.
Un dezavantaj al folosirii emulsiilor este dificultatea stabilizării lor. În timp, orice produs
de tip emulsie se va destabiliza și se va separa în cele două faze uleioasă și apoasă. Totuși, cu
eforturi corespunzătoare în formulare și cu ajutorul emulgatorilor corespunzători, se poate obține
un sistem stabil. Din punctul de vedere al fabricației, emulsiile sunt mai greu de realizat decât
produsele pe bază de ulei. De asemenea, emulsiile realizează o protecție limitată.
Deoarece ingredientele UV active sunt de obicei lipofile, creșterea cantității de fază
uleioasă este singura cale de a obține produse care protejează mai bine și pe termen mai lung.
Dar mai mult ulei în sistem înseamnă dificultăți suplimentare în stabilizare. Produsele care
folosesc emulsii includ cremele și loțiunile antisolare. Aceste produse sunt întinse pe piele,
lăsând un film eficient împotriva arsurilor solare. Dacă sunt formulate corespunzător ele pot
rămâne pe piele pentru mai multe ore și rămân rezistente la apă. În figura 1.3 este reprezentat un
model fizic de acțiune a unor ecrane solare pe bază de uleiuri de diferite vâscozități.

Figura nr. 1.3. model fizic de acțiune a unor ecrane solare pe bază de uleiuri de diferite
vâscozități

Figura1.3. ilustrează o faza uleioasă structurată, cu vâscozitate mare, care poate optimiza
formarea filmului astfel încât să formeze o acoperire uniformă pe piele și să îmbunătățească

27efectul de protecție.

Gelurile: Gelurile reprezintă o alternativă la produsele ecran solar pe bază de emulsii.
Ele sunt produse consistente, transparente, cu un aspect elegant care atrag consumatorii. Există
numeroase tipuri de formulări care pot produce acest efect incluzând gelurile apoase și
hidroalcoolice și microemulsiile.
Gelurile apoase și hidroalcoolice se obține prin încorporarea de polimeri acrilici în sistem
pentru îngroșare. Pentru gelurile apoase sunt necesare substanțe ecran solar solubile în apă
pentru a păstra limpezimea. Ingredientele active lipofile se folosesc cu gelurile hidroalcoolice
deoarece alcoolul este introdus pentru a păstra sistemul clar, transparent.

Deși microemulsiile sunt emulsii mai tehnice, ele au particule mult mai mici, ceea ce le
face transparente și cu aspect mai curând de gel decât de emulsie.
Cel mai important avantaj al gelurilor față de emulsii este claritatea lor și aspectul
remarcabil. Unele dezavantaje, însă, limitează utilizarea lor. De exemplu, ele sunt limitate la
aplicații care nu sunt rezistente la apă deoarece ele produc filme solubile în apă. Aceste filme nu
sunt uniforme, astfel încât nu pot produce protecția așteptată. Îngoșătorii folosiți în anumite
produse de tip gel pot lăsa pe piele o senzație lipicioasă. În general gelurile microemulsii tind să
fie mai iritante pe piele față de emulsiile standard.
De asemenea, gelurile hidroalcoolice pot interacționa negativ cu anumite tipuri de ambalaje din
plastic. În general, produsele tip gel sunt mai scumpe decât emulsiile și sunt mai greu de fabricat.
În ciuda acestor dezavantaje, gelurile își au locul lor în vehiculele pentru eliberarea ecranelor
solare, probabil cel mai promițător fiind domeniul îngrijirii părului. Mulți producători au
introdus recent gelurile de coafat cu ecran solar încorporat în ele. Se speră că aceste produse vor
reduce degradarea părului prin expunere la UV.
Batoanele: Batoanele ( sticks) sunt o formă solidă introduse doar recent ca vehicul pentru
substanțele de protecție antisolară. Ele sunt realizate din ceruri și uleiuri îngroșate cu ingrediente
petroliere. Lucrează bine ca ecran solar deorece sunt stabile și compatibile cu ingredientele. De
asemenea, sunt mai rezistente la apă decât oricare alt vehicul. Din păcate, adesea dau senzația de
gras și sunt în general mai scumpe și dificil de produs. Se folosesc în produsele pentru buze și
pentru față, aplicații pentru care sunt preferate datorită aplicării ușoare pe o suprafață mică,
specifică.
Aerosolii: Aerosolii reprezintă un alt tip de vehicul pentru formulări cu ingrediente
active UV. Spumele aerosoli au căpătat mare popularitate în ultimul timp. Spumele ( mousses)
sunt de fapt loțiuni de tip emulsie care se pun în recipiente prevăzute cu dispozitive speciale care,

28prin apăsare, fac ca produsul să iasă sub formă de spumă. Deoarece materialele active UV pot fi
adăugate ca atare în faza de ulei, spumele reprezintă o formă convenabilă pentru produsele ecran
solar. Sunt ușor de folosit și au proprietăți estetice bune. Întrucât sunt sub presiune, nu sunt
potrivite pentru produsele care rămân expuse la soare. Aerosolii au și unele dezavantaje. Unul
dintre acestea este faptul că adesea ele sunt pe bază de ulei și de aceea sunt scumpe și au o
eficacitate redusă. De asemenea, ei produc un film discontinuu pe piele, reducându-și efectul.
Sunt, totuși, o formă nouă și convenabilă de produs care va avea o mare răspândire în viitor.
Unguentele: Ultima categorie importantă de vehicule sunt unguentele. Acestea sunt
produse pe bază de uleiuri minerale îngroșate. Avantajul lor cel mai important față de produsele
pe bază de emulsii este că sunt mai rezistente la apă și pot produce o protecție mai bună, dar nu
sunt preferate din punctul de vedere estetic.

1.5. Testarea produselor de protecție solară

Una dintre cele mai importante măsurători pentru produsele destinate protecției împotriva
efectelor dăunătoare ale radiației UV este efectul de protejare antisolară (Sun Protection Filter –
SPF).
SPF-ul unui produs reprezintă raportul între timpul în care începe să se simtă arsura pe
pielea pe care se aplică produsul și timpul în care se simte arsura fără produs. Să presupunem, de
exemplu, că un produs are SPF egal cu 8. Aceasta înseamnă că utilizatorul produsului ar putea
sta la soare de cca 8 ori mai mult până când va simți arsura dacă nu și-ar fi aplicat nici o
protecție. Valoare SPF poate fi afectată de o varietate mare de factori printre care cantitatea și
tipul de substanță activă ecran solar, tipul de vehicul de eliberare și alte ingrediente ale
formulării. Producătorii de ecrane solare au constatat că se poate crește SPF prin creșterea
cantității de substanță activă. Conform unei monografii recente publicate de FDA asupra
produselor ecran solar, s-a stabilit o valoare maximă a SPF de 30. Totuși, întrucât datele nu este
clar dacă sunt posibile și valori mai mari ale SPF, FDA nu admite folosirea unei revendicări mai
mari de 30 pentru anumite produse.
Pentru a obține un calificativ privind SPF, s-au dezvoltat tipuri specifice de teste. Acestea
includ atât evaluări biologice cât și chimice. Există mai multe metode de determinare a SPF-ului
unei formulări.
O evaluare biologică presupune folosirea unor voluntari. În acest test se supune radiației
UV partea inferioară a spatelui unor voluntari nebronzați, până când apar semnele minime de
eritem sau roșeață. Zona măsurată se delimitează clar pentru a fi vizibile marginile. Se determină
cantitatea de energie necesară pentru a produce acest efect și constituie linia de bază pentru

29calculul SPF. În ziua următoare este evaluată formula ecran solar. Ea este plasată pe pielea
voluntarilor și lăsată să se usuce. Pielea este apoi iradiată cu UV la valoarea estimată pentru SPF.
O valoare preliminară pentru acest număr este obținută folosind estimarea absorbției
spectrofotometrice. Cantitatea de radiație UV necesară este înregistrată și se determină SPF.
Se pot testa și alte caracteristici ale formulării, ca de exemplu rezistența la apă a ecranului
solar.
Pentru a determina rezistența la apă a unui ecran solar se pot folosi teste in vitro.
O metodă constă în tratarea unui șoarece fără păr cu produsul și scufundarea lui într-un
vas cu apă; se măsoară apoi cantitatea de ecran solar îndepărtată de pe pielea animalului. O altă
metodă propusă, care folosește testarea umană in vivo constă în aplicarea produsului pe o arie de
corp de 50 cm2 și se măsoară SPF static prin diferite metode. Produsul testat se aplică din nou și
se lasă să se usuce timp de 20 de minute. Subiecții sunt apoi lăsați într-o piscină interioară timp
de 20 de minute, uscați, lăsați în repaus 20 de minute și apoi din nou în piscină pentru încă 20 de
minute. Pentru revendicarea proprietății de rezistență la apă este necesară o perioadă cumulativă
de 40 de minute în apă, iar pentru proprietatea de impermeabilitate este necesar un timp total de
80 de minute în apă. Se determină din nou SPF și dacă acesta își menține valoarea determinată
inițial, revendicarea este valabilă. Întrucât produsele ecran solar sunt considerate medicamente în
SUA, sunt necesare teste de stabilitate pentru a stabili exact data de expirare. Dacă este prevăzut
un an de testare, este necesar un termen de expirare de trei ani. Dacă produsul își menține
randamentul SPF după trei ani de testare, nu este necesar termen de expirare.

30

PARTEA a II – a

PARTEA EXPERIMENTALĂ

31Capitolul 2
Obținerea compușilor biologic activi cu efect radioprotector și
antioxidant
În formularea compușilor nanostructurați formele proteice constituie o componentă
bioactivă și biocompatibilă, ca atare pot juca în recepturile de protecție antisolară rolul de
vehiculant, dar și de carrier. Au o masă moleculară comparabilă cu porozitatea pielii, astfel sunt
ușor absorbiți de piele și prezintă proprietăți remarcabile de carrier pentru absorbția celorlalte
substanțe cu proprietăți antioxidante și fotoprotectoarem, care au un grad redus de absorbție în
piele.

2.1. Obținerea formelor proteice din deșeuri de piele gelatină
Termenul de hidroliză totală se referă, în general, la denaturarea chimică a proteinelor
până la nivel de aminoacizi, componentele de bază ale proteinelor, până la nivelul struycturii
primare. Pentru obținerea unor forme proteice cu grad ridicat de hidroliză sunt necesare condiții
drastice de temperatură și presiune ridicată, dar și concentrații mari de acizi sau baze.
O hidroliză parțială a proteinelor are loc la concentrații relativ scăzute de acizi și baze,
sau pe cale enzimatică și conduce la o degradare parțială asupra suprastructurii tridimensionale a
moleculei de colagen până la nivel de polipeptide.
Cercetările efectuate în fază laborator au fost orientate în principal pentru obținerea de
hidrolizate colagenice neutre, notat simbolic HO.
Planul experimental a fost ales astfel incât să se obțină hidrolizate colagenice cu mase
moleculare și reactivitate chimică diferite, apoi s-a urmărit gradul de compatibilitate cu substanțe
fotoprotectoare (FP) și antioxidante (AOX), de natură și structură chimică diferită, dar și
influența prezenței lor în formulările recepturilor asupra gradului de fotoprotecție (SPF) și asupra
proprietăților antioxidante.
S-a mai studiat influența procesului de uscare/condiționare prin liofilizare sau atomizare a
hidrolizatelor HO, asupra gradului de hidratare și solubilității lor.
Tehnologia de obținere a hidrolizatelor proteice colagenice cuprinde următoarele operații
principale, figura 2.1.
Procesul tehnologic a fost experimentat în fază laborator și s-au prelucrat 2 șarje a 20 kg
piele de vițel din care s-au obținut
 12 kg de hidrolizat HO 2 și respectiv
 15 kg hidrolizat HO8.
Din cantitățile obținute s-au obținut probe de hidroliozate colagenice prin uscare prin atomizare

și prin liofilizare.
S- a constatat că procesul de uscare prin atomizare este mai rapid, 10 kg/oră față de 30 kg
/ 48 de ore prin liofilizare, dar sunt multe avantaje și dezavantaje,
Astfel prin liofilizare pierderile tehnologice sunt de max. 0,2 % în timp ce la atomizare pot
ajunge până la 2 – 5%.

Analizând procesul de hidroliză aplicat asupra de
vederea obț inerii hidrolizatelor colagenice rezultă câteva observa
 Uniformitatea granulației produsului final este mai bună în cazul atomizării, decât
bîn cazul liofilizării;
Derma pielii de vi ț
(piele gelatină)
Alcalinizare
15 % var ,Ca(OH)
Tratament enzimatic
1,2% Tripsină 30oC, 1 oră
Neutralizare
6 % sulfat de amoniu
Spălare
HO2
Uscarea soluției de
hidrolizat
Atomizare
micropulverizare
Uscare în aer
cald
HO pulbere
HO8
Spălarea constatat că procesul de uscare prin atomizare este mai rapid, 10 kg/oră față de 30 kg
/ 48 de ore prin liofilizare, dar sunt multe avantaje și dezavantaje, la ambele tipuri de uscare.
Astfel prin liofilizare pierderile tehnologice sunt de max. 0,2 % în timp ce la atomizare pot
Analizând procesul de hidroliză aplicat asupra de șeurilor de piele din industria de pielărie, în
inerii hidrolizatelor colagenice rezultă câteva observa ții:
Uniformitatea granulației produsului final este mai bună în cazul atomizării, decât
bîn cazul liofilizării;
țel
15 % var ,Ca(OH)2
Tratament enzimatic
C, 1 oră
6 % sulfat de amoniu
Hidroliză 120 ℃
2 at
durată 2 ore/8 ore
Uscarea soluției de
hidrolizat
Atomizare
micropulverizare
Uscare în aer
cald
HO pulbere
HO2
Uscarea soluției de
hidrolizat
Liofilizare, congelare
70 0C sublimarea, 5 x10
HO –liofilizat (HL)
HO8
HO8a constatat că procesul de uscare prin atomizare este mai rapid, 10 kg/oră față de 30 kg
la ambele tipuri de uscare.
Astfel prin liofilizare pierderile tehnologice sunt de max. 0,2 % în timp ce la atomizare pot

șeurilor de piele din industria de pielărie, în
Uniformitatea granulației produsului final este mai bună în cazul atomizării, decât
Uscarea soluției de
Liofilizare, congelare –la
C sublimarea, 5 x10-2torr
liofilizat (HL)

33 Gradul de solubilitate în apă a pulberii de hidrolizat prin atomizare este mai
redus, decât cel liofilizat și este dependent de masa moleculară medie
Hidrolizatele colagenice obținute prin liofilizare prezintă un grad de solubilizare
mai mare în apă, iar acest fapt se datorește porozității ridicate, oferite de cristalele
de gheață, care s-au sublimat direct în faza de vapori, în vid înaitat.
 Liofilizarea este un procedeu de uscare mai costisitor, folosit în special pentru
uscarea / conservarea enzimelor, proteinelor, vaccinurilor, în general se aplică în
cazul compușilor chimici ce prezintă o stabilitate termică redusă etc


34Capitolul 3
Caracterizarea formelor proteice obținute
Procesul de denaturare a colagenului în gelatină reprezintă o tranziție de gradul III a
structurii fibrilare elicoidale ( triplu helix ) în ghem statistic (gelatina). Această transformare se
referă mai mult, la forma macromoleculelor din soluție și mai puțin la greutatea moleculară,
deoarece se distrug, în special legăturile de hidrogen, care mențin forma moleculei. Dacă se
schimbă condițiile procesului de hidroliză prin creșterea temperaturii, structura de ghem statistic,
se modifică, o parte din legăturile chimice, în special legăturile peptidice se rup, iar lanțurile
polipeptidice se fragmentează.
Gradul de polidispersie al macromoleculelor polipeptidice este foarte mare, deoarece
scindarea lanțului polipeptidic se produce în punctele slabe de legătură. Natura chimică diferită a
legăturilor din structura colagenului cât și numărul lor foarte mare, nu permit o distrugere
selectivă a lor, ceea ce face ca procesul de hidroliză să aibă un caracter statistic.
Hidrolizatele de colagen se prezintă sub formă de soluții apoase, transparente de culoare
galben – brun, formate din polipeptide cu greutăți moleculare diferite, corespunzătoare
următoarei formule generale:
H2N – CH – ( CO – NH – CH ) x – COOH
l l
R1 R 2
În care:
c) R 1 și R2 – lanțuri laterale ale aminoacizilor, din compoziția polipeptidelor.
d) X – mărime, care depinde de gradul de hidroliză al colagenului.

Hidrolizatele de colagen HO sunt stabile în mediu alcalin și neutru, în anumite condiții,
În schimb la pH-ul izoelectric prezintă un aspect tulbure.

Hidrolizatele de colagen, soluțiile de colagen și de gelatină și în general soluțiile de
proteină sunt soluții de polielectroliți, amfoliți. Forma macromoleculară din soluție depinde de
pH și de tăria ionică, care dirijează forțele electrostatice dintre grupele polare cu sarcină pozitivă
sau negativă.
La pH acid sau alcalin predomină forțele de repulsie electrostatice dintre sarcinile
pozitive (-NH+
3), respectiv negative (-COO-) ce au ca efect întinderea (expansiunea)
macromoleculei, efectul polielectrolitic. În același sens acționează și o tărie ionică mică
(concentrația mică de electroliți), care nu reușește să ecraneze sarcinile electrice și prin urmare să

35împiedice expansiunea macromoleculei. În această situație vâscozitatea soluției crește cu
diluarea ei, iar măsurătorile vâscozimetrice sunt neconcludente, incorecte.
La pH-ul izoelectric, sarcinile electrice se compensează reciproc, forțele de atracție
electrostatice fiind maxime au ca efect ghemuirea macromoleculelor. În același fel acționează și
o tărie ionică mare. Concentrația mare de electroliți ecranează sarcinile electrice, iar
macromoleculele iau forma termodinamică, cea mai stabilă, de ghem statistic. În aceste condiții
vâscozitatea soluțiilor de polielectroliți, variază normal, scade cu diluarea soluției. Prin
exploatarea dreptei sp/c funcție de C spre concentrație zero, se determină valoarea vâscozității
intrinseci , mărime ce intră în relația de calcul a greutății moleculare.

KM, în care K = 7,04 x 10-4 și  = 0,52

Cu cât crește gradul de hidroliză, atomizarea nu mai influențează asupra vâscozității
intrinseci a hidrolizatelor și implicit asupra greutății moleculare (Tabel nr. 1).
Hidrolizatele, sub formă de pulbere albă, se caracterizează printr-un înalt grad de puritate:
– substanța dermică este de 97,8 – 98,35 %
– cenușă sub 1 %
Gradul de hidroliză se mai poate aprecia și prin conținutul de azot aminic (- NH 2).
Pe măsură ce hidroliza lanțurilor polipeptidice avansează apar tot mai multe grupe
aminice libere, ca urmare a deblocării lor din legăturile peptidice, pe care le formează împreună
cu grupele carboxilice.
Procesul de hidroliză se poate reprezenta schematic astfel:

  OC  NH  CH  CO  NH  CH  CO  NH  CH  CO  NH  CH 
legătură peptidic ă  
R 1 R 2 R 3 R4
rest de aminoacid

  OC  NH  CH  COOH  H2N  CH  CO  NH  CH  COOH  H2N  CH 
   
R1 R 2 R 3 R 4
polipeptidă dipeptidă polipeptidă

36Hidrolizatele de colagen reprezintă un amestec polidispers format din:
 polipeptide: numărul de amino acizi din catenă este mai mare de 10
 peptide : numărul de amino acizi din catenă este cuprins între 4 – 10
 oligopeptide: numărul maxim al amino acizilor din catenă este 3 (dipeptide  tripeptide)
 aminoacizi liberi, într-un anumit procent determinat de gradul de hidroliză.

Raportul dintre azotul total și azotul aminic arată gradul de transformare a azotului total
în grupe aminice libere; din câte grame (procente) de azot total se obține un gram (procent) de
azot aminic.
Valoarea raportului N t / NH2 scade pe măsură ce gradul de hidroliză crește.
Azotul aminic (conținutul de grupe aminice libere – NH 2) s-a determinat prin titrare în
prezența formaldehidei. Prin interacțiunea amino acizilor și a peptidelor din hidrolizatul de
colagen, cu formaldehida, în mediu neutru, grupele aminice libere reacționează cu formaldehida,
formând baze Schiff. Grupele carboxilice libere ale hidrolizatului se titrează cu o substanță
alcalină (NaOH) cantitatea de azot aminic este echivalentă cu cantitatea de NaOH fixată.
Hidrolizatele de colagen HO sunt solubile în apă 100%, în amestec apă/alcool
solubilitatea scade cu creșterea procentului de alcool în special la hidrolizatul cu masă
moleculară mare HO2.
Capacitatea de agregare a polipeptidelor colagenice este influențată atât de dimensiunile
lor cât și de gradul de hidratare. Aceasta este influențată de pH-ul soluției de hidrolizat și de tăria
ionică. Vâscozitatea soluțiilor de hidrolizat este un indiciu al transformărilor conformaționale
care apar sub influența factorilor menționați.
Parametri de compatibilitate între hidrolizatele colagenice și compușii nanostructurați
care vor fi luați în considerare sunt următorii:
– solubilitate în: apă, amestec apă/alcool, gliceroli și poliglicoli;
– masa moleculară în corelație cu efectul dorit: peliculă ecran sau transportor percutant;
– reactivitatea chimică a grupelor polare predominante în funcție de domeniul de pH și de
capacitatea chelatoare a substanțelor bioactive, săruri metalice (TiO 2, ZnO2), sau polifenoli ;
– vâscozitatea soluțiilor de hidrolizat HO va fi reglată în funcție de sistemul reologic de
obținere a complecșilor nanostructurați; emulsii, microemulsii, nanoparticule, lipide solide

373.1. Iradierea formelor proteice obținute din hidrolizate de colagen

Studiile experimentale obtinute prin iradierea soluțiilor de colagen , arata o diferentiere a
efectelor obtinute, functie de concentratia dozei:
– La doze de iradiere de până la 105 rad se constată o crestere a viscozitatii in solutiile
degazate, iradiate, cit si a modulului de elasticitate, ceea ce arata ca are loc un proces de
reticulare intermoleculara a colagenului.
– Doza de iradiere de 1,2 x 105 rad, pentru solutia de colagen de 2 % in prezenta
aerului, s-a dovedit a fi critica. La aceasta doza incepe separarea solventului din gel
(sinereza), iar produsii de iradiere ai colagenului isi pierd din capacitatea de dizolvare si de
formare a peliculelor.
Iradierea peliculelor de colagen s-a realizat in aceleasi conditii ca si iradierea
solutiilor si a dus la modificari fizico-mecanice: se micsoreaza rezistenta la tractiune si
alungire la rupere.
Deși doza de iradiere in acest caz s-a situat in domeniul in care solutiile apoase de
colagen se reticuleaza, efectul asupra colagenului uscat este numai de distructie.
Efectele opuse ale radiatiilor  asupra colagenului uscat (peliculelor) si sub forma
de solutie apoasa rezida in interventia produsilor de radioliză a apei, in cazul solutiilor
apoase, capabili sa produca reticularea. Lipsa acestora in pelicule face sa se manifeste doar
efectul distructiv al radiatiilor, care produc scindari atat ale catenelor principale ale
colegenului, cit si ale gruparilor functionale.

In concluzie, iradierea UV actioneaza prin fotoliza asupra proteinelor prin absorbtia
ei la grupele cromofore ale aminoacizilor aromatici (triptofan, tirozina, fenilalanina) sau
grupelor bisulfidice. Energia este transferata legaturilor peptidice, care prin ruperea lor
cauzează scindarea moleculelor.

3.2. Văscozitatea soluțiilor de hidrolizate de colagen
În soluții diluate de hidrolizate colagenice HO variația vâscozității reduse sp/c* în funcție
de concentrația soluțiilor este diferită pentru HO2 și HO8.
Hidrolizatul HO8 în apa distilată are o dependență a vâscozității cu concentrația, masa
moleculară a HO8 este prea mică pentru ghemul macromolecular ca să se poată strânge prea
mult (figura 3.1.)
Soluția de hidrolizat HO2 în apă distilată nu mai are o dependență liniară a vâscozității

38reduse de concentrație datorită respingerii electrostatice în diluții mari și apoi în creșterea
concentrației peste 0,6%. Comportarea vâscozimetrică este normală liniară (figura 3.2)
Introducerea de sare neutră (0,5 M KCl), mărește tăria ionică și are ca efect ecranarea
grupelor polare și eliminarea respingerii electrolitice. Comportarea vâscozității devine liniară și
la diluții mici.
0.090.10.110.120.13
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
concentratie g/dlvascozitate redusa, dl/g

Fig 3.1. Dependența vâscozității reduse de concentrație pentru hidrolizatul HO 8

Fig 3.2. Dependența vâscozității reduse de concentrație pentru hidrolizatul HO2

0.20.210.220.230.240.25
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
concentratie g/dlvascozitate redusa dl/g

393.3. Caracterizarea fizico-chimică a hirolizatelor de colagen

Valorile indicilor fizico-chimice a celor două HO2 și HO8 sunt trecute în tabelul 3.1.

Tabelul nr. 3.1: Caracterizarea fizico – chimică a hidrolizatelor de colagen neutre HO
Caracteristici Tipul de hidrolizat
HO 2 HO 8
Umiditate, % 5,2 5,6
Azot proteic, % 17,30 17,50
Substanță proteică, % 97,22 98,33
Cenușă, % 0,37 0,15
Azot aminic, % 0,30 0,67
Masa moleculară determinată prin:-
vâscozimetrie cromatografie pe gel 100.000 21.000
Masa molară determinată prin metoda de
gel permeație pe bază dextran (Sephadex) 92.000 18.000

Proprietățile fizico-chimice ale hidrolizatelor HO2 și HO8 atomizate sau liofilizate, nu
diferă foarte mult. Scăderea cantității de substanțe anorganice odată cu creșterea timpului de
hidroliză, explică creșterea randamentului în colagen solubilizat, determinat prin conținutul
proteic, metoda TKN (total Kjeldahl azot proteic).

3.4. Formularea recepturilor pe bază de hidrolizate colagenice și principii
active cu rol fotoprotector și antioxidant și evaluarea performațelor obținute
În vederea testării eficacității probelor de hidrolizate de colagen în combinație cu principiile
bioactive s-au utilizat:
a. structuri de bază de hidrolizate de colagenice notate ELMI, VT;
c. extractele vegetale în solvenți adecvați (propilenglicol și gliceroalcoolic) ale unor plante
bogate în principii active;
d. uleiuri provenite din plante și fructe;
e. extractele unor fructe de pădure (măr pădureț, măceșe);
f. pulberi bogate în polifenoli;
g. proteine vegetale provenite din grâu și alge;
h. produse organice de sinteză utilizate ca agenți de condiționare, antimicrobieni, de
conservare, anti-UV etc;
i. emulsii cu adaosuri de principii active în cantități variabile;

40Structurile de bază utilizate sunt de tip emulsii și microemulsii, care conțin în principal
următoarele :
– baza ELMI: stearați, glicerină, alcooli grași esterificați, emulgatori, emolienți,
conservanți și un antioxidant (BHA);
– baza VT – stearină, lanolină, ulei parafinic, ceară de albine, alcool cetilic și conservant
fenolic și hidrolizat de colagen.
Caracterizarea compozițiilor complexe obținute prin procedee chimice și spectrale s-au
efectuat pornind de la structurile de bază, de la componentele individuale care se adaugă. Scopul
tuturor determinărilor este evaluarea și compararea proprietăților fizico – chimice (activitatea
antioxidantă, rezistență la radiația UV, temperatura, bacterii etc.)
Recepturile preparate s-au analizat în vederea evaluării efectelor antioxidante și fotoprotectoare
Tehnicile instrumentale și materiale folosite pentru investigare:
• Spectroscopia în infraroșu (aparat FT – IR 620, Jasco, Japonia); pentru IR: KBr spectrală,
Merck, Germania
• Spectroscopia UV – VIS – NIR (aparat UV – VIS 570, Jasco, Japonia) cu dispozitiv de
reflexie difuză; MgO (Merck, Germania);
• Chemiluminescență (chemiluminometrul TD 20/20, USA) pentru CL s-a utilizat sistemul
generator de chemiluminescență: luminol – H 2O2, în on TRIS – HCl 0,2 M la pH = 8,6.

3.4.1. Determinarea activității antioxidante a recepturilor formulate
Cu baza de hidrolizate de colagen (VT) și ELMI s-au pregătit câteva compoziții
conținând adaosuri de măr și măceșe s-a analizat activitatea antioxidantă prin conținutul total de
polifenoli. A fost determinată activitatea antioxidantă a bazelor, ca probe martor de referință:
 Baza ELMI =AA% = 51,8
 Baza VT+ hidrolizat de colagen AA% =56,4
Compușii albaștrii formați între fenolați și reactivul Folin-Ciocâlteu sunt independenți de
structura compușilor fenolici, dezvoltând astfel complexe între centrul metalic și compușii
fenolici. Absorbția a fost înregistrată la lungimea de undă 765 nm. Conținutul total de fenoli a
fost exprimat în echivalenți de acid galic (tabelul 3.2).
Activitatea antioxidantă a mărului sălbatic este superioară cu cca. 30% față de cea a
măceșului, iar cea a amestecului se situează la nivelul măceșului; aceasta este încă o dovadă că
măceșul este excedentar față de mărul pădureț.
O posibilă explicație a activității antioxidante superioare a mărului pădureț este faptul că
în compoziția sa se găsesc vitamina C, acidul citric, acidul uric, flavonoide, toate structuri cu
capacitate antioxidantă dovedită, care interacționează dând un efect sinergetic.

41

Tabelul 3.2. Activitatea antioxidantă a recepturii pe bază de hidrolizate colagenice și extractele
unor fructe de pădure (măr pădureț, măceșe)

Proba AA%
VT 56,4
VT + H 2O 61,4
VT + măceșe 84,6
VT + mere pădurețe 91,8
VT + măceșe + mere 93,0
VT + gelatină 0,5% 86,3

Creșterea activității antioxidante se atribuie vitaminelor din măr și măceș, polifenolilor.

Figura nr.3.3. Activitatea antioxidantă a recepturilor pe bază de hidrolizate colagenice și extracte
de mere pădurețe și măceșe
Cu baza de hidrolizate de colagen (VT) s-au pregătit câteva compoziții conținând 020406080100 AA %
Mar salb.
Macese
Mar –
macese
Tip pulbere
020406080100AA %
VT
VT + apa
VT + macese
VT + mere
VT + mar+ macese
VT + gelatina

42următoarele extracte ( tabelul 3.3.)

Tabelul.3.3. Activitatea antioxidantă a extractelor de plante
Tip extract AA %
Extract sunătoare în ulei de floarea soarelui 48,5
Extract gălbenele în ulei de măsline 64,5
Extract frunze nuc în ulei de floarea soarelui 43,0
Extract aloe vera în propilen-glicol 66,5
Extract castan în propilen-glicol 72,9
Extract gliceroalcoolic de cimbrișor 94,7
Extract gliceroalcoolic de mentă 93,9
Extract gliceroalcoolic de pelin 86,7

Figura 3.4. Activitatea antioxidantă a unor extracte conținând principii active

Cu baza de hidrolizate de colagen (VT) s-au pregătit câteva compoziții conținând
următoarele uleiuri (tabelul 3.4.)
020406080100AA %
Sunatoare
Galbenele
F. nuc
Aloe vera
Castan
Cimbrisor
Menta
Pelin

43

3.4.2. Analiza spectrală FT-IR ȘI UV VIS

3.4.2.1. Analiza structurilor de bază
Structurile de bază utilizate emulsii și microemulsii, care conțin în principal următoarele baze:
– baza ELMI: stearați, glicerină, alcooli grași esterificați, emulgatori, emolienți,
conservanți și un antioxidant (BHA);
– baza VT – stearină, lanolină, ulei parafinic, ceară de albine, alcool cetilic și conservant
fenolic.
Caracteristicile spectrale ale acestora sunt prezentate în tabelul 3.5.
În domeniile IR și UV – VIS – NIR diferențele dintre cele două tipuri de baze nu sunt
semnificative. (tabelul 3.4.)

Figura nr.3.5. Activitatea antioxidantă a recepturilor pe bază de hidrolizate colagenice și extracte
de mere pădurețe și măceșe 01020304050607080AA %
Avogado
Catina
Caisa
Jojoba
F. soare
Masline
Migdale
Unt shea
Tip ulei

44Tabelul 3.4. Caracteristicile spectrale a bazelor analizate
Tip bază Caracteristici IR ,
𝜈෤(cm-1) Caracteristici UV – VIS –NIR
, (nm)
ELMI 3435; 2921; 2852; 1734;
1637; 1466; 1376; 1259;
1179 2278; 1932; 1448; 1194; 658;
296
Bază grasă
(VT + hidrolizat
de colagen) 3450; 2958; 2951, 2851;
1640; 1463; 1377; 1171;
1025; 1926; 1720; 1446; 1202; 662;
284

3.4.2.2. Analiza uleiurilor
Uleiurile investigate conțin atât acizi grași nesaturați (mono și polinesaturați) cât și
saturați
După gradul de nesaturare al acestora, apreciat din valoarea indicelui de iod, uleiurile
conțin acizi grași:
 cu nesaturare mare: 90-112;
 cu nesaturare medie: 80-95;
 cu nesaturare scăzută: 53-73.
Gradul de nesaturare al acizilor grași, în principal, dar și prezența altor componente
(vitamine, aminoacizi,etc.) determină activitatea antioxidantă a acestora. Activitatea antioxidantă
acestora nu s-a putut corela cu indicele de iod decât calitativ, remarcând că valori mai ridicate
prezintă untul de shea (indice de iod scăzut) și mai scăzute uleiurile cu indice de iod mai ridicat.
Deși uleiurile au structuri complexe, investigarea lor prin spectroscopie IR poate furniza
informații privind unele grupe funcționale active .

Tabelul 3.5. Caracteristici FT – IR ale uleiurilor analizate
Tip ulei ν, [cm-1] Atribuiri ν, [cm-1] Atribuiri
Avogado 3465
3008
2925
2854
1745
1462 ν OH
ν C = C
ν CH
ν CH2
ν C=O (COOH)
δCH2 1376
1163
723 δ CH3
δ C – O – alifatic
δ (CH 2)n  4
Cătină 3424
3007
2925
2854
1745 ν OH
ν C = C
ν CH
ν CH2
ν C=O (COOH) 1461
1377
1260
1163
800
722 δ CH2
δ CH3
δ C – O – aromatic
δ C – O – alifatic
C = C
δ (CH 2)n  4
Caise 3467
3006
2925
2854
1746 ν OH
ν C = C
ν CH
ν CH2
ν C=O (COOH) 1462
1376
1164
723 δ CH2
δ CH3
δ C – O – alifatic
δ (CH 2)n  4
Jojoba 3454
3005 ν OH
ν C = C 1463
1352 δ CH2
δ CH + δ OH

452925
2854
1739 ν CH
ν CH2
ν C=O (COOH) 1172
721 δ C – O – alifatic
δ (CH 2)n  4
Floarea soarelui 3465
3008
2925
2854
1745
1462 ν OH
ν C = C
ν CH
ν CH2
ν C=O (COOH)
δCH2 1376
1163
967
917
723 δ CH3
δ C – O – alifatic
C = C
C = C
δ (CH 2)n  4
Măsline 3465
3006
2925
2854
1745 ν OH
ν C = C
ν CH
ν CH2
ν C=O (COOH) 1462
1163
967
722 δ CH2
δ C – O – alifatic
C = C
δ (CH 2)n  4
Migdale 3465
3006
2925
2854
1745 ν OH
ν C = C
ν CH
ν CH2
ν C=O (COOH) 1462
1164
722 δ CH2
δ C – O – alifatic
δ (CH 2)n  4
Unt shea 3391
2920
2851
1736
1468 ν OH
ν CH
ν CH2
ν C=O (COOH)
δCH2 1376
1243
1174
1113
965
890
720 δ CH3
δ C – O – aromatic
δ C – O – alifatic
δ C – OH
C = C
C = C
δ (CH 2)n 4

Figura 3.6. Spectrele IR ale uleiurilor de cătină

2080
4060
4000 400 1000 2000 3000%T
Wavenumber[cm- 1]

cătină 2005
cătina 2004

46
Figura 3.7. Spectrele IR ale uleiurilor investigate (avocado, caise,cătină)

Figura 3.8. Spectrele IR ale uleiurilor investigate

Pentru toate tipurile de ulei s-au evidențiat benzi caracteristice în anumite regiuni
spectrale fig. 3.6, și 3.7.

20 80
40 60
4000 400 1000 2000 3000%T
Wavenumber[cm- 1]

migdale
Fl. soarelui

090
20 40 60 80
4000 400 1000 2000 3000%T
Wavenumber[cm-1]

avocado
caise

47Astfel:
 în regiunea 3465-3390 cm-1 absorb grupele –OH provenite din structuri acide de tipul R-
COOH;
 în regiunea 3010-2850 cm1 absorb grupele CH/CH 2 provenite din structuri saturate și
nesaturate;
 în regiunea 1745-1735 cm-1 se evidențiază gruparea C=O provenită din acizi de tipul R-
COOH.
 în regiunea 1475-1350 cm-1 absorb grupări CH 2 și CH 3 care produc vibrații de deformare;
 vibrația de deformare de la 1260 cm-1 este dată de o structură aromatică de tip fenolic
prezentă numai în cătină și care ar putea proveni din flavonele conținute;
 vibrația de deformare din regiunea 1163±5 cm-1 se atribuie grupării –OH din R-COOH și
care este proprie acizilor alifatici;
 banda de la 722 ± 1 cm-1 provine din catena acizilor grași care conțin un număr mare de
grupe CH 2 distribuite succesiv. Poziția benzii indică structura amorfă a acizilor grași din
compoziție.

După poziția benzii de absorbție sse observă că acizii prezenți provin din structuri libere,
ceea ce este în acord cu valoarea relativ mare a indicelui de saponificare:

Câteva dintre probele de ulei prezintă benzi indicând grupurile nesaturate de tip etilenic
(C=C); astfel uleiul de floarea soarelui, de măsline și untul shea prezintă o bandă la 966 ±1 cm-1
tipică pentru structura (C=C) trans. De asemenea uleiul de floarea soarelui și untul shea prezintă
absorbție la 917, respectiv 890 cm-1, specifice pentru structuri nesaturate substituite.

Analiza UV – VIS – NIR –IR a extractelor unor plante bogate în principii active în
solvenți organici (aloe vera, castan, cimbrișor, mentă, pelin) și uleiuri vegetale (sunătoare,
gălbenele, frunze nuc) arată că datorită raportului solvent – plantă în toate cazurile s-au
evidențiat caracteristicile solventului sau ale uleiului gazdă.
Caracteristicile chemiluminescente obținute indică proprietățile antioxidante superioare
ale cimbrișorului, mentei, pelinului și castanului și medii ale celorlalte plante.
Diferențele de activitate pot fi generate de natura solventului gazdă pentru plantele
respective (ulei, propilenglicol și amestec gliceroalcoolic), ca și de raportul suport – plantă, și nu
în ultimul rând de prezența unor polifenoli, flavone, acizilor rozmarinic, ursolic și oleanoic în
extractele cu activitate superioară.

48În domeniul UV-VIZ-NIR (tabelul 3.6. ) și fig. (3.9-3.11) toate uleiurile prezintă spectre
relativ comparabile, atribuirile fiind făcute de asemenea pentru anumite regiuni, cu mențiunea că
benzile din domeniul NIR (800-2300 nm, respectiv 12500-4000 cm-1) provin din armonice și
însumarea unor benzi fundamentale din IR – mediu.

Tabelul 3.6. Caracteristici UV-VIS-NIR ale uleiurilor analizate
Tip ulei λ,nm
Avogado 1928 1722 1400 1200 890 666 = 270
Cătină 1924 1722 1400 1196 – 660 474 284
Caise 1978
1948
1924 1724
1398

1198 902 666 422 270
Jojoba 1980
1928 1732 1396 1196 886 668 = 384
Floarea soarelui 1930 1718 1400 1198 930 = = 274
Măsline 2274
1936 1724 1400 1196 910 666 = 246
Migdale 1944 1728 1394 1198 900 664 = 292
Unt shea 1934 1728 1398 1200 860 662 = 274

Figura 3.9 Spectrele UV – VIS – NIR ale extractelor de cătină și unt de shea

0 80
20 40 60
240 2300 1000 2000%R
Wavelength[nm]
cătină
unt shea

49
Figura 3.10 Spectrele UV – VIS – NIR ale uleiruilor de avocado și caise

Figura 3.11. Spectrele UV – VIS – NIR ale uleiruilor de migdale și floarea soarelui

Din spectrele înregistrate se pot observa picurile caracteristice diferitelor benzi de absorbție
caracteristice vibrațiilor unor legături chimice:
Astfel:

0120
50100
240 2300 1000 2000%R
Wavelength[nm]
migdale
Fl. soarelui

2080
4060
250 2300 1000 2000%R
Wavelength[nm]

avocado
caise

50 benzile din regiunea 245 – 385 nm se atribuie tranzițiilor π – π * și n – π * din structura
acidă, respectiv cromoforilor –C = O și –C = C– și auxocromului –OH; deplasările față
de o absorbție tipică pentru o structură R-COOH situată la 270 nm, indică prezența unor
structuri proprii fiecărui ulei, respectiv un număr mai mare sau mai mic de grupări
nesaturate în moleculă. Atrage atenția uleiul de jojoba care prezintă o absorbție la 384
nm, respectiv o deplasare de cca 100 nm, ceea ce se poate atribui unor structuri nesaturate
conjugate prezente alături de acizii din compoziție. De altfel este singurul dintre uleiuri
care are un indice de saponificare de două ori mai mic, ceea ce indică un anumit grad de
substituire și/sau saturare a acizilor;
 în domeniul 400 – 475 nm uleiul de cătină și caise prezintă benzi care pot proveni din
structuri flavonice și ale unor vitamine din compoziție;
 benzile din domeniul 660 – 670 nm provin din structuri aromatice cu inele condensate,
probabil de tip flavonoidic;

În domeniul NIR s-au evidențiat benzi la:
 800-900 nm (12500-11000 cm1) date de grupe CH și NH din structuri complexe;
 1190-1200 nm (8300-8500 cm1) – νCH din –CH 3;
 1400 nm (7150 cm1) – νCH + δCH;
 1720 ± 8 nm (5780 cm1) – νCH din –CH 2-;
 1900 – 1980 nm (5260 – 5050 cm1) – νOH + δOH;
 2274 nm (4390 cm1) – νOH+δOH.

Caracteristici ale extractelor unor fructe de pădure

Extractele de măr pădureț și măceșe sub formă de pulberi au fost caracterizate spectral în
domeniile IR-UV-VIS-NIR și prin chemiluminiscență (tab. 3.8. și fig. 10 – 12).

Tabelul 3.8. Caracteristici ale pulberilor de măr pădureț și măceș

Tip pulbere Caracteristici IR , cm-1 Caracteristici UV – VIS – NIR,
nm AA
Măr sălbatic 3416; 2911; 1735; 1641; 1511;
1057; 800; 466 2250; 1924; 1434; 868; 276 87, 6
Măceșe 3406; 2932; 1736; 1614; 1445;
1237; 1073; 818; 776 1932; 1460; 1188; 460; 276; 67,1
Măr –
măceșe 3405; 2932; 1736; 1641; 1443; 1238;
1074; 818; 776; 2144; 1926; 1466; 1196; 444;
282; 68,8

51 În domeniul IR, atât mărul cât și măceșul prezintă benzi provenite din structuri acide
(3410, 1735 și 1060 ± 10 cm1), alături de structuri aromatice de tip fenolic (1237 cm1 în
măceșe) și grupări etilenice (818 – 776 cm-1). Amestecul măr – măceș prezintă benzi identice cu
ale măceșului ceea ce confirmă determinarea acestuia în cantitate mai mare în compoziție.

Caracteristicile UV-VIS indică benzi tipice structurii acide la 276 nm, iar în măceș o
bandă la 460 nm atribuită unei structuri cu conjugare extinsă probabil provenită din vitamine
(vitamina C în principal).

Figura 3.12 Spectrele IR ale fructelor de pădure

Figura 3.13. Spectrele UV – VIS – NIR ale fructelor de pădure

080
204060
250 2250 1000 2000%R
Wavelength[nm]

măr – măceșe
măceșe
0 65
204060
4000 400 1000 2000 3000%T
Wavenumber[cm- 1]

măr – măceșe
măceșe

523.5. Caracteristici de hidratare și fotoprotecție ale unor compoziții formulate sub
formă de emulsii pe bază de hidrolizate colagenice și principii active naturale

Protecția împotriva fotodegradării se poate realiza pe câteva căi și anume:
 ecranarea absorbției sau reducerea ei de către substrat prin folosirea unor absorberi UV
(TiO2, ZnO, etc.);
 reducerea vitezei de inițiere prin dezactivarea stărilor excitate singlet/triplet ale grupărilor
complexe utilizând dezactivatori;
 descompunerea hidroxiperoxizilor în produși neradicalici;
 captarea radicalilor liberi în etapa de formare (inițierea procesului scavenger).
Pentru acoperirea acestor cerințe se folosesc substanțe organice cu structură
fenolică/polifenolică, conținând legături de hidrogen intramoleculare, capabile de rearanjări
structurale (hidroxibenzofenone, salicilați, benzimidazoli, cinamați, camfor, derivați ai acidului
p-aminobenzoic.
În prezentul studiu materialele utilizate ca fotostabilizatori trebuie să asigure protecția pe
intervalul 290-400 nm specific radiațiilor UVA și UVB prezente în atmosferă.
Testarea în laborator a compozițiilor cu adaosuri fotoprotectoare se poate realiza prin
procedeul in vitro prin aplicarea produsului finit pe un suport de piele sintetică și examinarea
comportării în domeniul UV (290 – 400 nm) cu ajutorul dispozitivului de reflexie cuplat la
spectrometrul UV – VIS.
În prezenta lucrare au fost efectuate teste preliminare pentru stabilirea formulei de bază
grasă, care să nu fie absorbită de suportul de piele sintetică.
Introducerea de extracte vegetale polifenolice în baza VT conduce la creșterea cu 10% a
SPF. Efectul este comparativ cu cel al substanțelor chimice de sinteză utilizate curent
(oxicinamat, benzofenone). Rezultatele sunt prezentate în tabelul 3.9.
Cremele aditivate au indicat următoarele aspecte:
– crema numai pe bază de hidrolizat de colagen VT nu prezintă caracteristici de protecție
la UV (SPF = 1,2), în schimb adaosul de oxicinamat și benzofenole conduc la o creștere
substanțială a factorului de protecție solară ;
– compozițiile complexe cu benzofenone, cinamat și extract de stejar prezintă un factor
SPF deosebit de ridicat, dovadă activitatea sinergetică a componentelor.

53 Tabelul 3.9. Caracteristici SPF ale unor emulsii
Proba Indice SPF
baza Elmi 1,0
bază VT-hidrolizat colagnic 1,2
bază VT-hidrolizat colagenic- măr –măceșe 10,2
bază VT –hidroliozat colagenic 10% oxicinamat 15,2
bază VT – hidrolizat colagenic 10% oxicinamat – 5% benzofenona – 3% măr –măceșe 22,3
bază VT – hidrolizat colagenic 10% oxicinamat – 5% benzofenona – 4 % măr –măceșe 23,9
bază VT – hidrolizat colagenic 10% oxicinamat -5% benzofenona – 3 – 5% benzofenona – 4
măr –măceșe 33,6
bază VT – hidrolizat colagenic 10% oxicinamat – 5% benzofenona –3- 5% benzofenona – 4 –
extract de stejar 46,5

54Concluzii

Pentru creșterea rezistenței la procese fotodistructive, în compoziții se introduc diferite
produse organice (de sinteză sau vegetale) rezistente la radiația UV și/sau cupluri formate din
antioxidanți și fotostabilizatori care pot acționa sinergetic în scopul inhibării unor reacții de
oxidare/autooxidare. Acest tip de reacții se declanșează la nivelul dublelor legături prezente în
biomolecule (în principal acizi grași nesaturați) depinzând de temperatură, doza radiațiilor UV
acumulate, de prezența enzimelor și a unor metale tranziționale în sistem.

În concluzie prezentul studiu abordează obținerea și includerea unor forme proteice în
formulările cremelor cosmetice cu rol fotoprotector și antioxidant. Caracterizarea fizico-chimică
și prin tehnici spectrale FT-IR, UV –VIS a componentelor bioactive, a capacității antioxidante și
fotoprotectoare prin determinarea factorului SPF pentru un număr însemnat de probe conținând:
 structuri de bază ale unor compoziții utilizate în industria cosmetică (ELMI, VT;
 extracte în solvenți și uleiuri ale unor principii active obținute din diferite plante;
 extractele unor fructe de pădure și pulberi cu conținut ridicat în polifenoli obținute din
diferite sortimente de lemn;
 proteine vegetale;
 produse organice de sinteză utilizate ca adausuri cu destinații specifice:
 emulsii conținând adaosuri cu principii active în cantități variabile.

Au condus la următoarele rezultate:
 Hidrolizatul HO2, forma atomizată, datorită masei moleculare mai mari este capabil de a
forma film, astfel el poate juca rolul unui produs peliculogen, și astfel poate participa la
formarea ecranului fizic de către cremele ce conțin compuși nanostructurați.
 Hidrolizatul HO8, în schimb are proprietăți de coloid protector și de agent de vehiculare
polipeptidic pentru oligoelemente și substanțe bioactive, ce prezintă un grad de
solubilitate mai redus în formulările apoase.
 Ambele produse au fost folosite ca suport carrier, pentru extractele vegetale cu efect
fotoprotector și antioxidant, ambele având proprietăți remarcabile din punctul de vedere a
capacității de difuzie profunde în pielea umană.
 Cu hidrolizatele HO2 și HO8 atomizate s-au realizat 2 baze grase pe bază de
microemulsii, după o formulă bază VT și martor baza grasă ELMI cu adaosuri de
extracte de măr și măceșe;

55 În domeniile IR și UV – VIS – NIR diferențele dintre cele două tipuri de baze nu sunt
semnificative, în schimb caracteristicile chemiluminescente, respectiv activitatea
antioxidantă (AA %) a acestora este diferită. Activitatea superioară a bazei VT se poate
atribui prezenței în compoziție a hidrolizatului de collagen, dar și ceara de albine este
considerată un produs cu capacitate antioxidantă ridicată;
 Introducerea de extracte vegetale polifenolice în baza VT conduce la creșterea cu 10% a
SPF. Efectul este comparativ cu cel al substanțelor chimice de sinteză utilizate curent
(oxicinamat, benzofenone);
 crema numai pe bază de hidrolizat de colagen VT nu prezintă caracteristici de protecție
la UV (SPF = 1,2), în schimb adaosul de oxicinamat și benzofenole conduc la o creștere
substanțială a factorului de protecție solară ;
 compozițiile complexe cu benzofenone, cinamat și extract de stejar prezintă un factor
SPF deosebit de ridicat, dovadă activitatea sinergetică a componentelor.

56Bibliografie

1. Sies, H. – “ Oxidative stress ”, Academic Press, New York, 1985;
2. Sohal, R. S., Slater, T. F. – “ Free radicals in molecular biology and aging ”, New York,
Raven Press, 1985
3. Olinescu, R. – “ Peroxidarea în chimie, biologie și medicină ”, Ed. Științifică, 1982;
4. Herdan, J. M., Giurginca, M., Meghea, A., -“ Antioxidanți ”, Ed. Tehnică, 1985, București
5. Goda, K., Kimura, T., – Biochem. Biophys Res. Comm., 58, 660 (1974);
6. Alexa, G., – “ Materii prime și auxiliare din industria pielăriei ”, Ed. Didactică și
Pedagogică, București, 1963;
7. Diffey, B. I., Robson, J., – J. Soc. Cosmet. Chem ., 40, 127-133 (1989)
8. Avram, M., Mateescu, G. D., – “ Spectroscopia în IR. Aplicații în chimia organică ”, Ed.
Tehnică, București (1966).
9. Balaban, A.T., Banciu, M., Pogany, I., – “ Aplicații ale metodelor fizice în chimia
organică”, Editura științifică și Eniclopedică, București, 1983
10. Bacq ZM, Alexander P. – Fundamentals of Radiobiology – Ed.Academic Press. New
York, 1962.
11. 11. Cogle JE. – Biological Effects of Radiation- Ed. Taylor & Francis. London. 1983.
12. De Hevesy GC, editor. – Advances in Radiobiology- Ed. Oliver and Boyd. London 1957.
13. Kamal-Aldin A Appelqvist L-A. The chemistry and antioxidant properties of tocopherols
and toctrienols. Lipids 1996.
14. May J M , Qu ZC, Whitesell RR, Cobb CE. Ascorbate recycling in human erythrocytes:
role of GSH in reducing dehydroascorbate. Free Rad Biol Med 1996.
15. Packer L, Witt E, Tritschler HJ. Alpha- lipoic acid as a biological antioxidant. Free Rad Biol
Med 1995.

57