محصولات جانبی زیتون : کاربرد در صنعت آرایشی

درخت زیتون، گیاهی سنتی است که از میوه های آن برای تولید روغن زیتون به ویژه در کشورهای مدیترانه ای استفاده می شود. استخراج روغن زیتون محصولات جانبی تولید می کند که می تواند به یک مسئله مهم زیست محیطی تبدیل شود. اخیراً مطالعاتی بر روی این بقایا در خصوص شناسایی فیتوشیمیایی و ارزیابی بیولوژیکی و سم شناسی انجام شده است.

ترکیبات زیست فعال موجود در محصولات جانبی زیتون دارای فعالیت آنتی اکسیدانی بالا (به ویژه اولئوروپئین (oleuropein))،  اسیدهای چرب مشخص و ترکیب معدنی جالبی هستند. در واقع، با در نظر گرفتن ترکیب و مسائل پایداری آن، استفاده مجدد از این پسماندها توصیه می شود. محصولات جانبی زیتون کشت و صنعت پتانسیل استفاده برای اهداف مختلف را دارند و مزیت اقتصادی را به همراه دارند.

به طور خاص، حوزه محصولات مراقبت از پوست و لوازم آرایشی ممکن است از این مواد باقیمانده بهره مند شوند، زیرا آن ترکیبات زیست فعال می توانند عملکرد و فعالیت زیبایی واقعی را انجام دهند. این مقاله ترکیب محصولات جانبی مختلف زیتون و ترکیبات زیست فعال آنها را ارائه می‌کند. کاربرد احتمالی این مواد زائد به عنوان اجزای سازنده محصولات آرایش و بهداشتی مورد بررسی انتقادی قرار گرفت.

مقدمه

درختان زیتون معمولاً بومی کشورهای مدیترانه ای هستند، اما رشد آنها در دو دهه گذشته به دلیل مزایای سلامتی ناشی از مصرف روغن زیتون در سطح جهانی گسترش یافته است. خواص ارتقا دهنده سلامت با حضور اسیدهای چرب تک غیراشباع (MUFA) و ترکیبات زیست فعال مانند توکوفرول ها، کاروتنوئیدها، فسفولیپیدها و فنولیک ها در ارتباط است.

میوه زیتون را می توان از نظر ساختاری به سه قسمت زیر تقسیم کرد:

1.   پوست میوه زیتون، به نام اپیکارپ (epicarp) (1-3٪ از وزن دروپ)، که حاوی کلروفیل، کاروتنوئیدها و آنتوسیانین ها است که رنگ را تشکیل می دهند.
2.   گوشت میوه زیتون، به نام مزوکارپ (mesocarp) (70-80٪ کل میوه)، بخش عمده زیتون است و ذخیره تمام اجزای تشکیل دهنده آن است.
3.  بخش سخت مرکزی به نام اندوکارپ چوبی (woody endocarp) (18 تا 22 درصد وزن زیتون) که حاوی هسته است.

محصولات جانبی زیتون تصفیه نشده که در محیط زیست تخلیه می شوند، به دلیل وجود مواد آلی بسیار سمی و pH پایین، یک مسئله مهم زیست محیطی برای کشورهای تولید کننده روغن زیتون هستند. در حال حاضر هیچ قانون اروپایی برای تنظیم ترشحات کارخانه زیتون وجود ندارد، زیرا این موضوع وظیفه هر کشور است.

اقداماتی که در حال حاضر اعمال می شود شامل دفع زمین، تخلیه به رودخانه ها، دریاچه ها یا دریاهای مجاور و ذخیره/تبخیر در تالاب ها می شود. بنابراین، مطالعات تحقیقاتی اخیر رویکردهای درمانی برای مقابله با محصولات جانبی زیتون را برجسته می‌کنند، عمدتاً آن‌هایی که امکان بازیابی پایدار اجزای طبیعی ارزشمند را فراهم می‌کنند.

کاربرد آرایشی ضایعات زیتون می‌تواند راه جدیدی برای استفاده مجدد از این محصولات باشد. همانطور که به خوبی شناخته شده است، پوست انسان اندام پیچیده ای است که گرما و آب بدن را تنظیم می کند و در عین حال از ورود مواد سمی و میکروارگانیسم ها جلوگیری می کند. مدت‌ها تصور می‌شد که مواد طبیعی، ریزمغذی های گیاهی (phytonutrients)، متابولیت‌های میکروبی (microbial metabolites)، مواد فعال مشتق از لبنیات، مواد معدنی و اجزای پروتئین حیوانی به پیری پوست کمک می‌کنند.

روغن زیتون هزاران سال است که روی پوست استفاده می شود، اما بیشتر مکانیسم های زیربنایی این اثرات مفید نامشخص است. به گفته بدیو و همکاران (Badiu et al.) (2010) روغن زیتون دارای خواص آنتی اکسیدانی است و حاوی چندین اسید چرب ضروری مورد نیاز برای تولید فسفولیپیدها است که از جمله آنها می توان به آلفا لینولنیک اسید و گاما لینولنیک اسید اشاره کرد.

برای محصولات جانبی زیتون، مطالعات مختلفی در رابطه با ترکیب آنها انجام شده است، اما هر بررسی، کاربرد احتمالی آنها را به عنوان مواد فعال در زمینه آرایشی ارزیابی می کند. در مقاله پیش رو، کاربردهای چالش برانگیز محصولات جانبی زیتون به عنوان مواد فعال برای محصولات مراقبت از پوست مورد بحث قرار گرفت و ترکیبات اصلی مسئول فعالیت آنها را تجزیه و تحلیل کرد و اثرات آنها را بر روی پوست برجسته کرد.

فرآورده های جانبی زیتون

استخراج روغن زیتون شامل فرآیندهای مختلفی مانند شستن زیتون، آسیاب کردن، کوبیدن و خود استخراج است که مرحله اساسی کل فرآیند را تشکیل می دهد. تعدادی از محصولات جانبی مختلف در طول تولید روغن زیتون، مانند بقایای تفاله با سنگ زیتون، فاضلاب و برگ‌ها منشأ می‌گیرند که استفاده از آنها می‌تواند کانون ارزش‌گذاری پایدار در محصولات نوآورانه باشد.

استخراج روغن زیتون را می توان از طریق یک فرآیند ناپیوسته (همچنین به عنوان پرس سنتی شناخته می شود)، که برای قرن ها با تغییرات جزئی استفاده می شود، و یک فرآیند مداوم (که سانتریفیوژ نیز نامیده می شود) به دست آورد. هر دو سیستم باقیمانده هایی با ویژگی های متفاوت تولید می کنند.

فرآیند استخراج روغن به دلیل تولید پساب های بسیار آلوده و/یا پسماندهای جامد، تأثیر زیست محیطی بسیار زیادی دارد. تأسیساتی که روغن زیتون را از طریق «سیستم سه فاز» بازیابی می‌کنند، سه باقیمانده اصلی تولید می‌کنند:

• یک کیک جامد (همچنین به عنوان تفاله زیتون شناخته می‌شود)
• مقادیر زیادی از دو فاز مایع (روغن زیتون و یک مایع آبی به نام فاضلاب آسیاب زیتون)

در سیستم “دو فاز” حجم تولید شده کاهش می یابد زیرا آب کمتری مصرف می شود و مقداری آب و مواد سمی در کیک جامد زیتون نگهداری می شود و در نتیجه یک پسماند نیمه جامد تولید می شود. سمیت این فاضلاب ها کاهش می یابد. در مقایسه با سمیت فاضلاب در سیستم سه فاز، هر دو محصول فرعی می توانند برای محیط زیست مضر باشند و اثرات منفی آنها بر جمعیت میکروبی خاک نشان داده شده است.

به گفته نویسندگان مختلف، یک هکتار از درخت زیتون حدود 2500 کیلوگرم زیتون تولید می کند، تخمین زده می شود که برای 100 کیلوگرم زیتون تصفیه شده، 35 کیلوگرم زباله جامد (کیک زیتون) و 55 تا 200 لیتر زباله مایع تولید می شود. فرآیند استخراج برگ ها حدود 5 درصد وزن زیتون را تشکیل می دهند.

واضح است که این فعالیت کشت و صنعت مقادیر قابل توجهی محصولات جانبی تولید می کند. در بیشتر موارد، آنها کمتر از ارزش گذاری شده اند، حتی اگر می توانند به منبعی با ارزش افزوده بالا از ترکیبات طبیعی تبدیل شوند.

بنابراین، یافتن راه‌های جدید برای درمان فرآورده‌های جانبی روغن زیتون ضروری است. استفاده از تکنیک‌های استخراج سازگار با محیط‌ زیست ممکن است فرصت‌های نوآورانه‌ای را برای رویارویی پایدار با چنین چالشی نشان دهد. علاوه بر این، زمانی که افزودنی‌های طبیعی به وضوح نسبت به همتایان مصنوعی خود ترجیح داده می‌شوند، این می‌تواند به خواسته‌های مصرف‌کنندگان پاسخ دهد.

ترکیب  شیمیایی محصولات جانبی زیتون

برگ ها محصولات جانبی زیتون در نظر گرفته می شوند که نشان دهنده مواد قابل توجهی است که به آسیاب زیتون می رسد.

قرن هاست که برگ زیتون یا عصاره های آن با سلامتی و نگهداری همراه بوده است. در طب سنتی از آنها برای درمان دیابت، فشار خون بالا یا حتی کلسترول بالا استفاده می شود.

برگ های زیتون همچنین علاقه جامعه علمی و صنایع در سراسر جهان را به خود جلب می کند، زیرا فواید آنها برای ارتقای سلامت دائماً توسط تعداد روزافزون داده های علمی نشان داده می شود. به گفته لوک دو کاسترو و جاپون-لوژان (2006)، برگ‌ها قوی‌ترین قدرت مهار رادیکال را در میان قسمت‌های مختلف درختان زیتون دارند.

مطالعات متعددی تنوع زیادی از فنل‌های زیتون از جمله فلاون‌ها (لوتئولین-7-گلوکوزید، آپیژنین-7-گلوکوزید، دیوسمتین-7-گلوکوزید، لوتئولین و دیوسمتین)، فلاونول‌ها (روتین)، فلاون-3-اول‌ها (کاتچین) را نشان دادند.  فراوان ترین فنل اولئوروپئین است که توسط اسید النولیک، گلوکز و هیدروکسی تیروزول تشکیل می شود که به عنوان یک پاک کننده رادیکال های آزاد در سطح پوست عمل می کند.

اولئوروپئین یکی از ترکیبات فیتوشیمیایی است که به دلیل نتایج / اثرات امیدوارکننده آن بر سلامت انسان و پتانسیل پزشکی آن به شدت مورد مطالعه قرار گرفته است. این ترکیب متعلق به گروه بسیار خاصی از ترکیبات کومارین مانند به نام secoiridoids است که در Oleaceas، Gentianales، Cornales و بسیاری از گیاهان دیگر به وفور یافت می شود. برگها حاوی مقادیر زیادی اولئوروپئین هستند، اگرچه در سایر قسمتهای میوه مانند پوست، گوشته و هسته نیز یافت شده است.

علاوه بر خواص آنتی اکسیدانی، اولئوروپئین (oleuropein) اغلب به عنوان دارای اثرات متابولیکی مثبت در دیابت، قند خون و اختلال چربی های خون گزارش شده است. خواصی همچون خواص ضد التهابی، ضد فشار خون، خواص محافظت عصبی، اثرات محافظتی و ضد پیری پوست؛ فعالیت ضد ویروسی و ضد میکروبی در برابر باکتری ها، به ویژه در برابر Helicobacter pylori و Campylobacter jejuni، مایکوباکتری ها  (mycobacteria) و قارچ ها برای اولئوروپئین ذکر شده است.

چندین محقق به بازده استخراج خوبی از فنل ها از برگ زیتون دست یافته اند. هررو و همکاران (Herrero et al) (2011) با ترکیب استخراج مایع تحت فشار با دما و مقادیر کم حلال های مناسب آرایشی (آب و اتانول) بازده راندمان خوبی از هیدروکسی تیروزول (hydroxytyrosol) به دست آوردند. ترکیبی از حلال‌های غیر سمی یا نسبتاً سمی، مانند مخلوط‌های آب یا اتانول-آب با شرایط دما و فشار کنترل‌شده، به طور موثر برای استخراج پلی فنل‌ها از برگ‌های زیتون استفاده شده است.

هسته زیتون

هسته زیتون در فرآیند استخراج روغن زیتون پس از جداسازی روغن بازیابی می شود. صنعت زیتون رومیزی همچنین می‌تواند منبع قابل توجهی از هسته های زیتون باشد، زیرا کل گودال‌ها به طور منظم قبل از فراروی بیشتر حذف می‌شوند. اما در مورد هسته های زیتون که از فرآیندهای تولید روغن زیتون به دست می آیند، معمولاً خرد شده و به صورت ذرات کوچک بازیابی می شوند.

بر اساس گزارش های متعدد، اجزای اصلی هسته زیتون سلولز (28.1-40.4٪)، همی سلولز (18.5-32.2٪) و لیگنین (25.3-27.2٪) است. هسته های زیتون تقریباً 10 درصد وزن میوه زیتون را تشکیل می دهند و چربی و پروتئین در مقادیر قابل توجهی موجود است. روغن هسته سرشار از اسیدهای چرب چند غیراشباع (PUFA) یعنی غنی از  لینولئیک اسید است. با توجه به بخش پروتئین، تمام اسیدهای آمینه ضروری وجود دارد.

میوه زیتون حاوی طیف گسترده ای از ترکیبات فنلی است که آنتی اکسیدان های قوی هستند، مانند تیروسول (tyrosol)، هیدروکسی تیروزول (hydroxytyrosol)، اولئوروپئین (oleuropein) و فرم دی آلدهیدی دکربوکسی متیل اولئوروپئین (decarboxymethyl oleuropein)، و در تمام بافت های زیتون مورد بررسی، از جمله پالپ (pulp) و هسته، وجود دارد.

پساب کارخانه زیتون

پسماند زیتون یک پسماند آلی غنی از C با محتوای بالای فنل های سمی و مواد مغذی با ارزش است که به نام alpechin نیز شناخته می شود و غنی از مواد آلی، نیتروژن (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K) و منیزیم (Mg) است.

پسماند زیتون یک عامل آلودگی بزرگ برای مناطق تولید روغن زیتون است اما همچنین یک مساله جدی جهت حل کردن برای صنعت کشاورزی است. استفاده از پسماند زیتون تصفیه نشده بر روی خاک و محصولات کشاورزی به عنوان کود یک روش معمول است که تا حدی مشکل را حل می کند. همچنین، دیگر استراتژی‌های ارزش‌گذاری اخیر برایمحصولات جانبی زیتون مربوط به تبدیل بیوتکنولوژیکی آن به سوخت زیستی، بیوگاز یا حتی به عنوان منبع بالقوه رنگ‌های طبیعی برای رنگرزی نساجی است.

با این حال، پسماند زیتون یک مایع اسیدی ملایم با رسانایی بالا است و ترکیب آن از نظر کیفی و کمی با توجه به نوع زیتون، شرایط آب و هوایی، شیوه‌های کشت، زمان نگهداری زیتون و فرآیند استخراج روغن زیتون متفاوت است. به غیر از آب (92-83%)، اجزای اصلی ترکیبات فنلی، قندها و اسیدهای آلی و همچنین حاوی منابع ارزشمند مواد مغذی معدنی به ویژه پتاسیم است.

تفاله زیتون

تفاله آسیاب زیتون (Olive mill pomace) (OMP) یک محصول جانبی نیمه جامد تا نیمه مایع با خواص فیتوتوکسیک (phytotoxic) و ضد میکروبی، pH پایین، شوری نسبتا بالا و بار آلی، و غنی از ترکیبات فنلی است. بالقوه مضر برای محیط زیست، از آنجایی که میانگین محتوای روغن میوه های زیتون حدود 20 درصد وزنی است، 80 درصد باقیمانده میوه همراه با آب اضافه شده تفاله زیتون را تشکیل می دهد که همچنان شامل مقدار کمی و متغیر روغن باقی مانده است. این روغن باقیمانده معمولاً پس از خشک کردن تفاله زیتون با استخراج با حلال بازیابی می شود و در این فرآیند زباله دیگری به نام کیک زیتون خشک تولید می شود که می تواند به عنوان سوخت استفاده شود.

ترکیب شیمیایی تفاله زیتون نیز با توجه به نوع زیتون، شرایط کشت، منشاء زیتون و فرآیند استخراج در نوسان است. با این حال، ترکیب نهایی نسبتا مشابه است. طبق گفته Lama-Mu˜noz و همکاران (2012) می توان مقادیر قابل توجهی از سلولز (30%)، پلی ساکارید پکتیک (39%) و پلیمرهای همی سلولزی غنی از زایلان  (xylans) و گلوکورونوکسیلان (glucuronoxylans) (14%)، زایلوگلوکان (xyloglucans) (15%) و مانان (2%) را در این بخش یافت.

به دلیل ساختار شیمیایی، این ترکیبات ممکن است با بهبود خواص فیزیکی و ساختاری هیدراتاسیون، ظرفیت نگهداری روغن، پایداری امولسیونی و اکسیداتیو، ویسکوزیته، بافت، ویژگی‌های حسی و ماندگاری محصولات، به عنوان ترکیبات کاربردی در فرمولاسیون‌های آرایشی عمل کنند.

تفاله زیتون همچنین حاوی اسکوالن (squalene) است که مزایای متعددی را برای بافت های پوست از جمله خواص آنتی اکسیدانی در سطح پوست در برابر اشعه های خورشیدی نشان می دهد، بنابراین به عنوان فیلتر بیولوژیکی اکسیژن یکتایی (singlet oxygen) عمل می کند. علاوه بر این، اسکوالن ممکن است باعث عوامل خارجی بسیار چربی دوست از ارگانیسم شود.

با توجه به دیگر ویژگی‌های جالب اسکوالن، آن را دارای خواص نرم‌کنندگی توصیف کرده‌اند که از امکان استفاده از آن به عنوان یک ماده در لوازم آرایشی و کرم‌های پوستی و سایر فرمولاسیون‌های آرایشی به عنوان عامل مرطوب‌کننده یا نرم‌کننده حمایت می‌کند.

آنالیز مواد معدنی نشان می دهد که عناصر اصلی کیک زیتون پتاسیم و پس از آن کلسیم و سدیم هستند. کیک زیتون سرشار از آب (۷۰ تا ۸۰ درصد آب)، حاوی ۲ تا ۳ درصد روغن زیتون باقیمانده و بسیاری از فیتوکمیکال‌ها (phytochemicals) (آنتی اکسیدان‌های طبیعی از جمله توکوفرول‌ها (tocopherols)، فلاونوئیدها (flavonoids)، کورستین (quercetin)، سینامیک اسید (cinnamic acid)، پپتیدها و ترکیبات فنلی (phenolic compounds)) است.

جدول زیر ترکیبات مختلف زیست فعال موجود در فرآورده های جانبی زیتون را خلاصه می کند و شکل زیر ساختار شیمیایی مهمترین ترکیبات موجود در این پسماندها را نشان می دهد.

استفاده از فرآورده های جانبی زیتون در لوازم آرایشی

اثربخشی مواد فعال به انتشار آنها از طریق سد و غلظت آنها در فرمول مربوط است. مولکول های کوچک محلول با خواص چربی دوست و آب دوست نسبت به ذرات، پلیمرها یا مواد بسیار چربی دوست (lipophilic substances)، توانایی بیشتری برای عبور از لایه شاخی (stratum corneum) دارند.

فعالیت آنتی اکسیدانی

فعالیت آنتی اکسیدانی نمونه ای عالی از مزایای عملکردی است که عصاره های گیاهی می توانند ارائه دهند. گیاهان دارای انواع مختلفی از آنتی اکسیدان های طبیعی هستند که از خود محافظت و حفظ می کنند. بسیاری از این ترکیبات و عصاره های گیاهان به عنوان کاندیدایی برای تعدیل اثرات فرآیند پیری بر روی پوست با محدود کردن پیامدهای بیوشیمیایی اکسیداسیون ظاهر می شوند. با توجه به ترکیبی که قبلا برای همه محصولات جانبی زیتون گزارش شده بود، از نظر زیست محیطی و اقتصادی، می توان آنها را یک منبع مواد آرایشی امیدوارکننده در نظر گرفت. با این وجود، برای تضمین ایمنی این ترکیبات جدید، باید سنجش سمیت و پایداری را انجام داد تا از حضور ترکیبات محرک جلوگیری شود. سمیت سیتوتوکسیک این ترکیبات را می توان با استفاده از سنجش MTS و LDH در رده های سلولی تک لایه مختلف پوست ارزیابی کرد. همچنین، تعدادی از آزمایش‌های مدل‌های سه‌بعدی آزمایشگاهی برای ارزیابی محرک‌های بالقوه پوست یا چشم توسط صنایع آرایشی، مانند آزمایش اپیدرم انسانی بازسازی‌شده (EpiSkinTM) یا مدل اپیتلیال قرنیه انسان (SkinEthicTM HCE) توسعه یافته‌اند.

پوست محافظی است که از ما در برابر قرار گرفتن در معرض مضر اشعه ماوراء بنفش خورشیدی (UV) و آلاینده های هوا محافظت می کند. این قرار گرفتن منجر به آسیب مستقیم به هسته خود سلول و تشکیل گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) و دیگر رادیکال‌های آزاد می‌شود که متعاقباً با مولکول‌های مهم در بافت همبند و غشای سلولی واکنش می‌دهند. در غلظت‌های پایین، ROS عملکردهای ضروری درون سلولی را به‌عنوان پیام‌رسان دوم، تنظیم‌کننده ژن و واسطه‌ای برای فعال‌سازی سلول (کینازها (kinases) و فاکتورهای رونویسی (transcription factors)) انجام می‌دهد و همچنین می‌تواند نقش کلیدی در دفاع بدن در برابر ارگانیسم‌های عفونی داشته باشد. در زمینه آرایشی و بهداشتی، محصولات ضد پیری یکی از اهداف اصلی است. پیری فرآیندی طبیعی است که در آن پیری ذاتی، که به عنوان پیری بیولوژیکی نیز توصیف می‌شود، و پیری نوری به تدریج منجر به از دست دادن یکپارچگی ساختاری و عملکرد فیزیولوژیکی پوست می‌شود. امروزه همه مصرف کنندگان بدون فراموش کردن ظاهر، روی سلامتی خود تمرکز می کنند و تقاضای زیادی برای محصولات آرایشی ضد پیری ایجاد می کنند.

در زمینه درمان های آرایشی، آنتی اکسیدان ها ترکیبات خلاقانه ای برای کاربردهای موضعی هستند. استرس اکسیداتیو با عدم تعادل بین ROS و آنتی اکسیدان ها، با ROS بیش از حد تعریف می شود. پوست به طور طبیعی از آنتی اکسیدان ها برای محافظت از خود در برابر آسیب نور استفاده می کند. از سه نوع اشعه ماوراء بنفش، پرتوهای UVB متوسط ​​(280-320 نانومتر) و UVA موج بلند (320-400 نانومتر) به طور گسترده به عنوان عوامل اصلی پیری زودرس، اختلال عملکرد سیستم ایمنی و برخی سرطان های پوست شناخته شده اند.

پرتوهای UVB (290-320 نانومتر) توسط کروموفورهای اپیدرمی (epidermal chromophores) مانند ملانین (melanin) و اسید اوروکانیک (urocanic acid) جذب می‌شوند و منجر به آسیب مستقیم مولکولی می‌شوند و در عین حال ROS را نیز تولید می‌کنند. اشعه UVA (320 تا 400 نانومتر) عمیق تر در درم نفوذ می کند، تولید ROS را افزایش می دهد و به آسیب اکتینیک طولانی مدت کمک می کند. هر دو UVA و UVB باعث فعال شدن طیف وسیعی از فاکتورهای رونویسی در سلول های پوست می شوند که به نوبه خود ممکن است تولید متالوپروتئینازهای ماتریکس (matrix metalloproteinases) (MMPs) را افزایش دهد، خانواده ای از آنزیم هایی که کلاژن و الاستین را تجزیه می کنند. این واکنش‌های فتوشیمیایی می‌تواند منجر به آسیب DNA، از جمله اکسیداسیون اسیدهای نوکلئیک، با واکنش‌های اکسیداتیو، پروتئین‌ها و لیپیدها را نیز تغییر دهد، که منجر به تغییر در عملکرد آن و بی‌ثباتی غشای کراتینوسیت‌ها می‌شود.

بدن انسان برای مقابله با استرس اکسیداتیو به خوبی مجهز است و از آنتی اکسیدان های آنزیمی و غیر آنزیمی برای کاهش این تغییرات استفاده می کند. بسیاری از آنتی اکسیدان ها برای متعادل نگه داشتن ROS تولید شده در داخل بدن به یک مکانیسم کنترلی وارد می شوند، که درون زا (مانند سوپراکسید دیسموتاز (superoxide dismutase)، سوپراکسید ردوکتاز (superoxide reductase)، کاتالاز (catalase) و گلوتاتیون پراکسیداز (glutathione peroxidase)) و آنتی اکسیدان های اگزوژن (exogenous antioxidants) (ویتامین ها، عناصر کمیاب و آنتی اکسیدان های گیاهی) درگیر هستند.

از آنجایی که آنتی اکسیدان های با وزن مولکولی پایین از پوست در برابر استرس اکسیداتیو محافظت می کنند و در این فرآیند کاهش می یابند، بهتر است که آنتی اکسیدان ها را مستقیماً روی پوست به عنوان منبعی در دسترس برای محافظت اعمال کنید. رژیم غذایی و مکمل های خوراکی می توانند آنتی اکسیدان های پوست را تامین کنند. با این حال، فرآیند متابولیک، مقداری را که می‌توان وارد پوست کرد، محدود می‌کند. پوست به طور فزاینده ای برای تجویز موضعی مواد استفاده می شود. بنابراین، استفاده از آنتی اکسیدان های اگزوژن ممکن است در کاهش اثرات رادیکال های آزاد مفید باشد. استفاده موضعی از آنتی اکسیدان ها می تواند محافظت بیشتری برای خنثی کردن ROS از منابع درون زا و برون زا ایجاد کند. از آنجایی که بسیاری از سنجش‌های زیستی نسبتاً ساده برای ارزیابی فعالیت آنتی‌اکسیدانی به آسانی در دسترس هستند، تعداد زیادی از ترکیبات و عصاره‌های گیاهی به عنوان آنتی‌اکسیدان در شرایط آزمایشگاهی عمل می‌کنند و بسیاری نیز توانایی کاهش استرس اکسیداتیو در پوست را در داخل بدن و همچنین نشان داده‌اند. در سلول های پوست در شرایط آزمایشگاهی همانطور که قبلاً گزارش شده است، از زمان های دور، روغن زیتون به عنوان یک ماده آرایشی و محافظ پوست استفاده می شده است. شباهت ترکیب روغن زیتون بکر به سبوم، به دلیل محتوای بالای اسکوالن و بتا سیتوسترول (-sitosterol)، پروفایل اسیدهای چرب بهینه (غنی از اسید اولئیک، نرم کننده پوست)، باعث می شود که به ویژه قادر به محافظت مستقیم از پوست باشد. با این حال، مطالعات بسیار کمی استفاده از محصولات جانبی را به عنوان منابع آنتی اکسیدانی در زمینه آرایشی گزارش کردند. بر اساس این تحقیقات، اکثریت این آنتی اکسیدان ها پلی فنول ها (polyphenols) و ایزوفلاون ها  (isoflavones) هستند.

علائم آسیب پوستی، از جمله چین و چروک و رنگدانه، در پوست در معرض آفتاب زودتر از پوستی که در معرض نور خورشید قرار نگرفته است، ایجاد می شود، پدیده ای که به آن پیری نوری گفته می شود. Kimura و Sumiyoshi (2009) با استفاده از موش‌های بدون مو، اثرات بر آسیب مزمن پوستی ناشی از UVB و سرطان‌زایی عصاره برگ زیتون و جزء اصلی آن، اولئوروپئین (oleuropein) را بررسی کردند. عصاره و اولئوروپئین از افزایش ضخامت پوست و کاهش خاصیت ارتجاعی ناشی از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض UVB جلوگیری کردند. علاوه بر این، آنها بروز و رشد تومورها را در پوست در معرض کاهش دادند.

به گفته ال و کاراکایا  (El and Karakaya) (2009) دو منبع اصلی پلی فنول های زیتون برگ زیتون و تفاله زیتون هستند. چندین مطالعه در شرایط آزمایشگاهی با این فرض انجام شده است که فعالیت آنتی اکسیدانی عصاره میوه زیتون، مانند خواص مهار رادیکال آن، مسئول بخش عمده ای از اثر بیولوژیکی منتسب به پلی فنول های زیتون است. برگ های زیتون دارای بالاترین قدرت آنتی اکسیدانی و مهارکنندگی در میان قسمت های مختلف درخت زیتون هستند (به عنوان مثال، مقدار اولئوروپئین در روغن زیتون بین 0.005٪ تا 0.12٪ و در برگ زیتون بین 1٪ تا 14٪ است).

ترکیبات فنلی زیر عمدتاً در برگ زیتون وجود دارد:

• اولئوروپئوزیدها (oleuropeosides)
• اولئوروپئین (oleuropein)
• ورباسکوزید (verbascoside)
• فلاون ها  (flavones)
• لوتئولین-7-گلوکوزید (luteolin-7-glucoside)
• آپیژنین-7-گلوکوزید (apigenin-7-glucoside)
• دیوسمتین-7-گلوکوزید (diosmetin-7-glucoside)
• لوتئولین  (luteolin)
• دیوسمتین (diosmetin))
• فلاونول ها (flavonols)
• روتین
• فلاوان-3-اول ها (flavan-3-ols)
• کاتچین (catechin))
•   فنل های جایگزین (تیروسول (tyrosol)
• هیدروکسی تیروزول (hydroxytyrosol)
• وانیلین (vanillin)
• وانیلیک اسید (vanillic acid)
• کافئیک اسید (caffeic acid)

فراوان ترین ترکیب در برگ زیتون اولئوروپئین است و پس از آن هیدروکسی تیروزول (hydroxytyrosol)، فلاون-7-گلوکوزیدهای (flavone-7-glucosides) لوتئولین (luteolin) و آپیژنین (apigenin) و ورباسکوزید (verbascoside) قرار دارند. هیدروکسی تیروزول پیش ساز اولئوروپئین است و ورباسکوزید یک گلوکزید مزدوج هیدروکسی تیروزول و کافئیک اسید است. با توجه به کاربردهای آرایشی، اولئوروپین فعالیت های دارویی بسیار جالبی مانند آنتی اکسیدان، ضد ویروسی، ضد میکروبی و ضد التهابی، محافظت از پوست و خواص ضد پیری ارائه می دهد.

به گفته کاتسیکی و همکاران. (2007) فیبروبلاست های طبیعی انسان به دلیل عوامل ژنتیکی و محیطی دچار پیری همانندسازی می شوند. پیری را می توان با قرار گرفتن سلول ها در معرض انواع عوامل اکسیداتیو تسریع کرد که در میان اثرات دیگر در تجمع پروتئین های آسیب دیده نقش دارند. در طول پیری، پروتئازوم عملکرد خود را مختل می کند. به گفته نویسندگان، اولئوروپئین فعالیت پروتئازوم را افزایش می دهد و خواص ضد پیری را نشان می دهد، احتمالاً از طریق تغییرات ساختاری پروتئازوم. علاوه بر این، درمان مداوم فیبروبلاست‌های جنینی انسان با اولئوروپئین سطوح درون سلولی ROS را کاهش می‌دهد، میزان پروتئین‌های اکسید شده را از طریق افزایش نرخ‌های تخریب با واسطه پروتئازوم کاهش می‌دهد و عملکرد پروتئازوم را در طول پیری همانندسازی حفظ می‌کند.

هیدروکسی تیروزول (HT)، یا 3،4-دی هیدروکسی فنیل اتانول (3,4-dihydroxyphenylethanol)، یکی از اجزای هیدروکسی آروماتیک (hydroxyaromatic components) سکوئیریدوئیدها (secoiridoids) است. این یک ارتو دیفنول الکلی (alcoholic ortho-diphenol) بسیار فعال زیستی است.

در چندین مطالعه نشان داده شده است که HT دارای اثرات آنتی اکسیدانی و ضد میکروبی است که 92 درصد از کل فنل عصاره های نهایی را تشکیل می دهد و دارای اثرات سیتوتوکسیک و خواص ضد التهابی است.

قبلاً یک رابطه خطی بین محتوای oleuropean و ظرفیت آنتی اکسیدانی عصاره های برگ گزارش شده است. در برگهای زیتون، 11 تا 40 گرم کل فنولیک در کیلوگرم یافت شده است که در برگهای خشک مقدار کمی بالاتر است.

در مورد سایر فرآورده های فرعی روغن زیتون، ترکیبات فنلی از نظر کمی و کیفی فراوان است. خانواده‌های اصلی ترکیبات فنلی که توسط نویسندگان در ضایعات کارخانه زیتون شناسایی شده‌اند، انواع فنولیک  اسید (phenolic acids)، سکوئیریدوئیدها (secoiridoids) و فلاونوئیدها (flavonoids) هستند.

به دلیل فعالیت متابولیک بالا، پوست انسان در معرض خطر بالایی از استرس اکسیداتیو است که می تواند توسط شرایط داخلی و خارجی ایجاد شود. اهمیت فزاینده ای به تشکیل ROS در داخل سلول اپیدرمی داده می شود، نه تنها توسط پرتوهای خورشیدی، بلکه همچنین به دلیل واکنش های اکسیداسیونی که در داخل سلول اتفاق می افتد. این امر فسفولیپیدهای غشاء را با پراکسیداسیون اسیدهای چرب چند غیراشباع آنها تغییر می دهد.

حساسیت پوست به پراکسیداسیون به شدت به وجود یا عدم وجود یک سیستم آنتی اکسیدانی کافی مرتبط است که توسط: آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز نشان داده می‌شود. توکوفرول، کاروتن و اسکوالن و ترکیبات فنلی پراکسیداسیون رادیکال های آزاد نظریه ای است که پیری را توضیح می دهد. رادیکال‌های آزاد اکسیژن باعث آسیب تدریجی به غشاهای بیولوژیکی و اندامک‌های درون سلولی می‌شوند، عملکرد آن‌ها را مختل می‌کنند و همانندسازی DNA را اصلاح می‌کنند.

با توجه به مقاله Viola (2009) حساسیت غشاء بیولوژیکی به پدیده های پراکسیداتیو با افزایش سن افزایش می یابد. از دست دادن پیشرونده عملکرد، با افزایش فعالیت آنزیم فسفولیپاز A2، که فسفولیپیدها را هیدرولیز می کند و اسید آراشیدونیک آزاد می کند، شرح داده شده است.

با عمل سیکلواکسیژناز، این منجر به افزایش سنتز ترومبوکسان و در نتیجه انقباض عروق، افزایش تجمع پلاکتی و فشار خون بالا و متعاقب آن کاهش مواد مغذی و اکسیژن در بافت ها می شود. پس از لیپوپراکسیداسیون، پوست لیپوفوسسین (شاخص پیری پوست) تشکیل می‌دهد و خطر ابتلا به سرطان افزایش می‌یابد به دلیل خاصیت لایه‌برداری سنگ زیتون، محصولات زیادی در بازار وجود دارد که شامل این ماده به عنوان یک جزء برای کمک به لایه‌برداری پوست می‌شود.

پروفایل اسیدهای چرب

با توجه به مشخصات اسیدهای چرب (FA)، به دلیل محتوای بالای اسیدهای چرب تک غیراشباع (مشابه روغن زیتون)، فرآورده‌های جانبی زیتون می‌تواند یک عنصر امیدوارکننده جدید برای محصولات آرایشی و بهداشتی و دارویی باشد. چربی ها نه تنها به عنوان منبع انرژی بلکه به دلیل نقش ساختاری آنها در پوست، شبکیه چشم، سیستم عصبی، لیپوپروتئین ها (lipoproteins) و غشاهای بیولوژیکی برای زندگی ضروری هستند. به ویژه در پوست، که در لیپیدهای پیچیده یا به شکل آزاد ترکیب شده اند، برای عملکرد مناسب اپیدرم و غدد چربی بسیار مهم هستند. با توجه به Lin and Khnykin (2014) اسیدهای چرب عملکردهای متعددی در اپیدرم دارد: سد نفوذپذیری. بلوک برای لیپیدهای پیچیده در سبوم تولید شده توسط غدد چربی. سیگنال دهی کراتینوسیت ها (keratinocytes) برای تنظیم هموستاز اپیدرمی (epidermal homeostasis) و در نهایت باعث افزایش اسیدی شدن لایه شاخی می شود.

همچنین، اسیدهای چرب به عنوان اجزای تشکیل دهنده لایه چربی در سطح پوست تأثیر خاصی دارد و باعث حفظ رطوبت، نرمی و کشش و همچنین مانع محافظتی می شود. در طول زندگی، محتوای اسیدهای چرب کاهش می یابد و پوستی کمتر مرطوب و نرم کننده باقی می گذارد. استفاده موضعی از مخلوط اسیدهای چرب راه حل است، زیرا این ترکیبات طبیعی به خوبی در لایه های اپیدرمی و پوستی بافت جذب می شوند. پوست حاوی desaturase نیست و بنابراین نمی تواند اسید چرب ضروری را تولید کند، که باید مستقیماً به صورت پیش ساخته مصرف شود.

این اسیدهای چرب ضروری پوست را به خوبی هیدراته نگه می دارد و از بیماری های مختلف مانند درماتیت آتوپیک (atopic dermatitis)، پسوریازیس، آکنه و اگزما جلوگیری می کند. شکی نیست که در کمبود جدی و طولانی مدت، تغییرات قابل توجهی رخ می دهد، به عنوان مثال، لکه های خونریزی دهنده، اریتم، و افزایش “عرق غیرحساسیت (perspiration insensibilis)” با پوست هیپوالاستیک (hypoelastic)، خشک و کم آب. همچنین افزایش سنتز DNA با تکثیر اپیدرم و در نتیجه پوسته پوسته شدن توضیح داده شده است. اسیدهای چرب یکی از مواد فعالی هستند که می توانند با اثر آنتی اکسیدانی مورد استفاده قرار گیرند و یکی دیگر از کاربردهای احتمالی آن است.

اسیدهای چرب چند غیراشباع باید در مقادیر صحیح تهیه شوند و از زیاده روی در آنها اجتناب شود زیرا بسیار مستعد پراکسیداسیون هستند که می تواند اثرات مخرب پرتوهای خورشیدی را بهبود بخشد. پراکسیداسیون اسیدهای چرب ضروری منجر به تشکیل کمپوست پلیمری و حلقوی می شود که باعث ایجاد ضایعات اولسراتیو می شود که رنگدانه های لیپوفوسسین و سروئیدها (لکه های قهوه ای) را جمع می کند و تمایل به سرطان دارد.

قرار گرفتن در معرض اشعه های خورشیدی باعث از بین رفتن جدی عوامل آنتی اکسیدانی در پوست می شود. ثابت شده است که ترکیبات فنل روغن زیتون دارای اثر آنتی اکسیدانی مستقیم بر روی پوست هستند، به ویژه اولئوروپئین که به عنوان یک پاک کننده رادیکال های آزاد در سطح پوست عمل می کند. توجه ویژه ای باید به اسکوالن معطوف شود، که در غلظت قابل توجهی از کسر غیر صابونی پذیر در روغن زیتون بکر وجود دارد، که آن را شبیه به ترکیب سبوم می کند. اسکوالن به مقدار زیاد در سبوم یافت می شود (تقریباً 12%) و به عنوان یک جاذب کننده قوی اکسیژن منفرد عمل می کند و لیپوپراکسیداسیون ناشی از UVA را مهار می کند.

ترکیب معدنی

یکی از ویژگی های جالب فرآورده های جانبی زیتون، غنی بودن آنها از نظر مواد معدنی است، همانطور که قبلاً ذکر شد. ترکیب و غلظت مواد معدنی بسته به محصول فرعی متفاوت است و در همه آنها مقادیر زیادی وجود دارد. مواد معدنی یکی از اجزای اصلی عامل مرطوب کننده طبیعی (NMF) هستند که به طور قابل توجهی با وضعیت هیدراتاسیون، سفتی و pH در لایه شاخی مرتبط است. NMF تا 10٪ از توده قرنیه را تشکیل می دهد و نیروی اسمزی ایجاد می کند که آب را در قرنیه جذب می کند.

طبق نظر Rawlings و Matts (2005)، اجزای اصلی NMF اسیدهای آمینه (40٪)، یون های معدنی (به عنوان مثال، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم؛ ≈18٪)، پیرولیدون-5- کربوکسیلیک اسید (≈12) هستند. ٪، لاکتات (≈12٪)، قندها (به عنوان مثال، گلوکز؛ ≈8٪)، اوره (≈7٪)، و سایر یون های محلول در آب (≈8.5٪). از آنجایی که محصولات جانبی زیتون سرشار از ترکیبات معدنی هستند، توصیه می شود ترکیب آنها در محصولات آرایشی و بهداشتی با هدف هیدراتاسیون مطالعه شود.

جدول 2 اجزای اصلی فرآورده های جانبی زیتون و عملکرد آنها در پوست را خلاصه می کند.

چشم انداز آینده

با توجه به تطبیق پذیری محصولات جانبی زیتون، ترکیب آنها به عنوان مواد موثره، چه به صورت کامل و چه به صورت عصاره، در صنایع دارویی و آرایشی به چالشی تبدیل شد. با این حال، توسعه مواد فعال از این محصولات جانبی به علاقه صنایع بستگی دارد. در واقع، تحریک تحقیقات از مناطق مختلف برای افزایش محتوای ترکیبات مورد علاقه و همچنین توضیح توانایی های آنها برای کشاورزان زیتون ضروری است.

علاوه بر این، روش های استخراج خاص بر اساس مفاهیم پایدار باید توسعه یابد. جداسازی ترکیبات از محصولات جانبی زیتون شامل جمع آوری محصولات جانبی زیتون، نگهداری در شرایط ایده آل و استخراج است. پیش تصفیه اهمیت فزاینده ای برای دستیابی به راندمان استخراج خوب دارد، همیشه سمیت حلال ها و حفاظت از محیط زیست را در نظر می گیرد و در یک پایه شیمی سبز کار می کند.

جدول زیر نقاط قوت-ضعف-فرصت-تهدید را ارائه می دهد که مدیریت منابع فرآورده های جانبی زیتون را خلاصه می کند. پایداری فعال‌های زیستی تهدید و ضعف اصلی است، در حالی که افزایش تقاضای مصرف‌کننده برای محصولات طبیعی همراه با ایمنی عصاره‌های فرعی زیتون و فعالیت‌های بیولوژیکی آن بیانگر نقاط قوت و فرصت‌ها است.

تامین تضمینی و منظم منابع محصولات جانبی تهدید اصلی است، در حالی که پایداری و شیمی سبز نشان دهنده نقاط قوت و فرصت ها است. مقادیر بالاتر فرآورده های جانبی زیتون گزارش شده در قسمت قبل به راحتی عرضه تضمینی و منظم را توضیح می دهد. با این حال، همچنین لازم است که صنایع آرایشی و بهداشتی تجهیزات و ظرفیت مورد نیاز را برای استفاده مجدد از کلیه زباله های عرضه شده ارائه دهد.

با توجه به ضعف، در حال حاضر باید کاهش بازار برای برخی از فعال‌های زیستی در نظر گرفته شود. با این حال، با افزایش جذابیت در این ضایعات، این نقطه به وضوح می تواند به عنوان نقطه قوت برای صنایع مختلف تغییر کند.

نتیجه گیری

صنعت روغن زیتون مقادیر زیادی فرآورده های جانبی زیتون تولید می کند. بسیاری از آنها هنوز کمتر ارزش گذاری شده اند، حتی اگر ترکیب شیمیایی آنها پتانسیل بالایی را به عنوان منبع ترکیبات طبیعی، از جمله آنتی اکسیدان ها، اسیدهای چرب و اجزای فیبر که می توانند به عنوان مواد کاربردی و فنی مورد استفاده قرار گیرند، نشان می دهد.

تکنیک های استخراج پایدار و سازگار با محیط زیست با موفقیت برای بازیابی چنین ترکیباتی استفاده شده است که می توانند به مواد طبیعی با ارزش افزوده بالا برای فرمولاسیون های آرایشی تبدیل شوند.

اهمیت لوازم آرایشی و بهداشتی ضد پیری در واقع به خوبی ثابت شده است. بسیاری از مولکول ها مواد “فعال” را برای کاهش علائم مختلف نوید می دهند. اگرچه، تعداد فزاینده ای از مقالات علمی با مطالعات بالینی ضد پیری سر و کار دارد، هنوز نیاز به تحقیقات بیشتر برای نشان دادن اثربخشی این مواد مختلف در فرمولاسیون های محصولات موضعی وجود دارد.

به نظر می رسد همکاری ترکیب استفاده موضعی از کرم های ضد پیری با مکمل های غذایی خوراکی رویکرد جالبی در آینده باشد. در حال حاضر، بهترین روش مقابله با پیری، محدود کردن آسیب DNA با آنتی اکسیدان ها، ویتامین ها و مواد معدنی است.

همانطور که در سراسر این مقاله مستند شده است، محصولات جانبی زیتون بسیار غنی از ترکیبات فعال زیستی مانند آنتی اکسیدان ها، اسیدهای چرب و مواد معدنی هستند. در واقع، آنها می توانند منبعی از مواد فعال احتمالی برای محصولات آرایشی با ادعاهای مختلف مانند ضد پیری یا هیدراتاسیون شوند. بنابراین، تقویت استفاده مجدد و ارزش گذاری آنها در زمینه آرایشی و بهداشتی الزامی است.

محصولات جانبی زیتون نظیر برگ زیتون و هسته زیتون در ساخت صابون گیاهی قابل استفاده هستند. دوره آموزش صابون سازی تک ایده بهترین دوره آموزشی برای ساخت صابون ارگانیک است.

مراجع:

 .Francisca Rodrigues,Olive by-products: Challenge application in cosmetic industry, Industrial Crops and Products 70 (2015) 116–124