DE3633453A1 - Zusammensetzungen auf der basis von lysin- und argininsalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft neue Zusammensetzungen auf der Basis von Lysin- und Argininsalzen, in denen diese basischen Aminosäuren mit Fettsäuren assoziiert sind, wodurch gleichzeitig antioxidierende, emulgierende und weichmachende Eigenschaften erzielt werden. Diese Fettsäure-Lysin- und Fettsäure-Arginin-Verbindungen werden vorteilhafterweise in kosmetischen und dermatologischen Zusammensetzungen sowie in Nahrungsmittelzusammensetzungen aufgrund ihrer Schutzwirkung gegen die Bildung von Lipoperoxiden und aufgrund ihrer biologischen Natur verwendet.

Die erfindungsgemässen Verbindungen besitzen die folgende allgemeine Formel: worin
- R einen geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder einfach ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet und
- R′ im Fall von Lysin -CH₂- und im Fall von Arginin den Teil des Guanidylrests bedeutet.

Gegenstand der Erfindung sind nur die Verbindungen von Lysin und Arginin mit gesättigten und einfach ungesättigten Fettsäuren, da Untersuchungen ergeben haben, dass die Verwendung von mehrfach ungesättigten Fettsäuren zu Zusammensetzungen führt, die von der Haut schlecht vertragen werden.

Die Herstellung der Fettsäure-Aminosäure-Verbindungen erfolgt durch molekulare Neutralisation der Fettsäure mit der basischen Aminosäure in der Weise, dass eine wässrig-alkoholische Lösung mit einem Gehalt an 10 Prozent einer der Verbindungen einen pH-Wert zwischen 6,5 und 7,5 aufweist.

Beispielsweise wird 1 Mol Ölsäure, d. h. 282 g, in 500 bis 750 ml Äthanol unter Rühren in einem Wasserbad von 50°C gelöst. Anschliessend wird langsam 1 Mol einer Aminosäure, d. h. 146 g Lysin oder 174 g Arginin, zugesetzt.

Bei einer Temperatur nicht über 55°C - um Verfärbungserscheinungen zu vermeiden - und unter stark vermindertem Druck werden der Alkohol und ggf. das Wasser der Lysinbase entfernt. Im Fall von ungesättigten Fettsäuren, wie Ölsäure und Linolsäure erhält man Gele von unterschiedlicher Konsistenz, während bei gesättigten Fettsäuren feste Massen entstehen, die zerkleinert und pulverisiert werden können und deren Farbe zwischen weiss und beige variiert.

In Tabelle 1 sind verschiedene Beispiele für Salze aufgeführt, wobei die berechneten (theoretischen) und gefundenen Werte für die Verhältnisse von Fettsäure/Aminosäure sowie die Werte für den Gesamtstickstoffgehalt, die für den Reinheitsgrad des erhaltenen Produkts bestimmend sind, angegeben sind.

Die Derivate von einfach ungesättigten Fettsäuren ergeben mit Wasser in der Kälte Gele, die sich beim Erwärmen verflüssigen. Sie sind löslich in reinem und wässrigem Äthanol, Propylenglykol und Chloroform und unlöslich in Aceton und Essigsäureäthylester.

Die Derivate von gesättigten Fettsäuren liegen in Pulverform vor und sind nach Erwärmen in Propylenglykol und Glycerin löslich. Sie bilden mit Wasser Gele. Sie sind teilweise löslich in Chloroform und schwer löslich in Fettbestandteilen, wie Stearin, polyoxyäthylierten Fettalkoholen, Cetylalkohol und dergl.

Tabelle I

Identifizierung a) Schmelzpunkte (Maquenne-Block)Lysinoleat150 ± 5°CArgininoleat170 ± 5°CLysinpalmitat185 ± 5°CArgininpalmitat135 ± 5°CLysinstearat190 ± 5°CArgininstearat170 ± 5°CLysinmyristat180 ± 5°C b) Farbreaktionen 1) 2 ml einer wässrig-alkoholischen Lösung werden mit einigen Tropfen Ninhydrinlösung versetzt. Nach einigen Minuten im siedenden Wasserbad erhält man in sämtlichen Fällen eine braun-violette Färbung. 2) 2 ml einer wässrig-alkoholischen Lösung werden mit einigen Tropfen einer Schwefelsäurelösung von p-Dimethylbenzaldehyd versetzt. Es entsteht ein weisser Niederschlag. Nach einigen Minuten auf dem Wasserbad verschwindet der Niederschlag und es entsteht eine rosa gefärbte Lösung. c) Dünnschichtchromatographische Untersuchungen Zur Charakterisierung der Aminosäure wird folgendes Laufmittelgemisch verwendet: Chloroform/Methanol/Ammoniak = 20/20/10. Laufzeit: Etwa 30 min Entiwcklungsmittel: Ninhydrinlösung, Methylrot oder Bromcresolpurpur.  R_f-WertLysin0,35Lysinoleat0,24Lysinpalmitat0,23Lysinstearat0,23Lysincaprylat0,23  R_f-WertArginin0,38Argininoleat0,33Argininpalmitat0,33Argininstearat0,33 Zur Charakterisierung der Fettsäure wird folgendes Laufmittelgemisch verwendet: Petroläther/Diäthyläther = 50/50. Entwicklungsmittel: 2,7-Dichlorfluorescein oder Methylrot. Nach Verdampfen mit einer Methylrotlösung setzt man die vorher erwärmte Platte Ammoniakdämpfen aus. Die Fettsäuren und ihre Aminosäurederivate bleiben rot gefärbt, während der Plattenhintergrund gelb wird. Bei Verwendung von Dichlorfluorescein wird die Platte mit UV-Licht von 366 nm belichtet.  R_f-WertÖlsäure0,88Stearinsäure0,66Palmitinsäure0,63Lysinpalmitat0,61Lysinoleat0,72Lysinstearat0,55 R_f-WertArgininoleat0,71Argininpalmitat0,61Argininstearat0,52 d) Dosierungen Durch Ansäuern einer Lösung eines der vorerwähnten Derivate, beispielsweise mit Salzsäure, läßt sich leicht die Fettsäure von der Aminosäure trennen. Die Fettsäure befindet sich im Überstand, während die Aminosäure in Form des Hydrochlorids in der wässrigen Phase verbleibt. Für die Fettsäure genügt zur Identifizierung die Bestimmung der Säurezahl. Für die Bestimmung der Aminosäure kann man eine Stickstoffbestimmung in der Lösung durchführen oder man kann sich der Formolfiltration bedienen. Die Fettsäure-Aminosäure-Verbindungen werden vorteilhafterweise zur Herstellung von Emulsionen verwendet, die für kosmetische oder pharmazeutische Zwecke bestimmt sind. Sie können allein als Emulgiermittel und als weichmachende Mittel oder zusammen mit anderen ionischen oder nicht-ionogenen Emulgiermitteln je nach den gewünschten Endeigenschaften eingesetzt werden. Diese Substanzen können vorteilhafterweise den zum Aufbringen auf die Haut bestimmten Zusammensetzungen einverleibt werden, um einem Mangel an Lipiden, wie er z. B. in wässrigen Präparaten gegeben ist, abzuhelfen. Sie führen dazu, dass sich die Präparate besonders salbenartig anfühlen, ohne dass ansonsten die Nachteile eines "fetten" Charakters vorliegen. Neben diesen emulgierenden und weichmachenden Eigenschaften besteht die Haupteigenschaft dieser Gruppe von Substanzen in ihrem Antioxidationsverhalten. Es ist bekannt, dass Peroxide einen nicht zu vernachlässigenden toxischen Charakter aufweisen und dass die im Verlauf von Peroxidationsvorgängen gebildeten freien Radikale (Peroxide und Hydroperoxide) antiphysiologische Produkte darstellen. Andererseits haben mehrere Autoren nachgewiesen, dass der in vivo ablaufenden radikalischen Peroxidation und Oxidation eine wichtige Rolle beim Determinismus des Alterungsverlaufs zukommt (D. Harmann, Free radical theory of aging, J. Geront., Bd. 23 (1968), S. 476; Prolongation of life, Role of the free radical reaction in aging, J. Amer. Geront. Soc., Bd. 17 (1969), S. 721; R. Hochschild, Lysosomes membranes and aging, Exp. Geront., Bd. 6 (1971), S. 153; A. L. Tappel, Free radical lipid peroxydation damm and its inhibition by vitamin E and selenium, Fed. Proc., Bd. 24 (1965), S. 73). Es ist ebenfalls bekannt, dass UV-Strahlen zur Bildung von Peroxiden führen (E. R. Shervin, Oxidation and antioxidants in fats and oil processing, J.A.O.C.S., Bd. 55 (1978), S. 809; M. Vigneron, Autooxydation, Mesures de preention, 1956, Soci´t´ d'´ditions pharmaceutiques et scientifiques, Paris), die Alterungsfaktoren für die Haut darstellen, was sich in einem Elastizitätsverlust unter Bildung von mehr oder weniger starken Falten bemerkbar macht. Es besteht somit ein Interesse daran, sich gegen Peroxidationserscheinungen zu schützen, insbesondere im Sommer, wenn die Intensität der ionisierenden Strahlen besonders stark ist. Durch Einverleibung von Schutzstoffen mit physiologischen Charakter, z. B. von Lipidderivaten von Lysin und Arginin, die bekannterweise Aminosäuren von hohem biologischem Interesse darstellen, lässt sich ein derartiger Schutz erzielen. Ferner ergibt sich aus den folgenden Tabellen, dass Fettsäuren, wie Ölsäure, zwar gegenüber einer Autooxidation empfindlich sind, wenn sie nicht geschützt sind, jedoch zu Antioxidationsmitteln werden, wenn sie mit den angegebenen Aminosäuren kombiniert werden. Dies stellt im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine besonders interessante Eigenschaft dar. Jedoch ist die Erfindung nicht auf mehrfach ungesättigte Säuren, wie Linolsäure, anwendbar. Die Bestimmung der antioxidierenden Eigenschaften der Lipidderivate von Lysin und Arginin erfolgte mit zahlreichen Dosierungen von Peroxiden nach Einleiten von Luft und Sauerstoff und insbesondere nach UV-Bestrahlung. Es wurden Messungen an Emulsionen, die nur mit den Fettsäure-Aminosäure-Verbindungen hergestellt waren, durchgeführt, da bei der Herstellung von kosmetischen Zusammensetzungen insbesondere Emulsionen in Betracht kommen. Die Kontrollemulsionen ohne einen Gehalt an den zu untersuchenden Substanzen enthielten lediglich einen polyoxyäthylierten Fettalkohol in Gegenwart von Öl. Die nachstehenden Tabellen geben die mit verschiedenen Ölen sowie mit Ölen, die mit den Fettsäure-Aminosäure- Verbindungen emulgiert worden sind, erhaltenen Ergebnisse wieder. Vergleiche wurden mit herkömmlichen Antioxidationsmitteln durchgeführt, z. B. mit Butylhydroxytoluol (BHT) oder Butylhydroxyanisol (BHA). Oxidation von Ölen durch 1-stündige Einleitung von Luft bei 50°C in Gegenwart von 2 bzw. 4 Prozent Lysinoleat im Vergleich zu einem nicht behandelten, aber erwärmten Öl und zu einem Öl mit einem Gehalt an 0,1 Prozent BHT. a) Nach der Lufteinleitung; b) nach 6 Stunden; c) nach 21 Stunden. Die Zahlenwerte entsprechen der Anzahl an ml n/200 Natriumhyposulfit pro 1 g Öl. Oxidation von Öl durch 1-stündige Einleitung von Sauerstoff bei 50°C. Messungen unmittelbar nach der Behandlung. Bei der Kontrollprobe erfolgt keine Einleitung von O₂. Oxidation von Ölen durch UV-Bestrahlung bei 50°C. A) 8 Stunden; B) 12 Stunden. Vergleich der Schutzwirkung von 2% Lysinoleat und 0,1% BHT. Oxidation von Ölen durch 10-stündige UV-Bestrahlung. Vergleich der Schutzwirkung zwischen 4 Prozent Lysinstearat und 0,1 Prozent BHT. Vergleich der Antioxidationseigenschaften von 0,1 Prozent BHT und 5 Prozent Lysinoleat und Lysinstearat in Form einer Emulsion. Kontrollprobe: 5 Prozent des zu untersuchenden Öls, 5 Prozent polyoxyäthylierter Fettalkohol. BHT-Gehalt 0,1 Prozent in der Emulsion. Oleat und Stearat 5 Prozent, zu untersuchendes Öl 5 Prozent. Vergleich der Antioxidationseigenschaften von unterschiedlichen Lysin- und Argininderivaten mit BHT in unterschiedlichen emulgierten Ölen. Kontrollprobe: Polyoxyäthylierter Alkohol 5 Prozent; Öl 5 Prozent; Wasser 90 Prozent. BHT: 0,1 Prozent in der Kontrollemulsion Aminosäurederivate: 5 Prozent; Öl 5 Prozent; Wasser 90 Prozent. UV-Bestrahlung: 12 Stunden bei 50°C. Vergleich der Antioxidationseigenschaften von unterschiedlichen Fettsäure-Aminosäure-Verbindungen mit BHT, je nachdem ob sie der Fettphase oder der wässrigen Phase einer Emulsion zugesetzt werden. UV-Bestrahlungsdauer: 18 Stunden bei 22°C. Emulsion gemäss Tabelle VI. Wässrige Phase: (1); Fettphase (2). Das BHT wird nur der Fettphase zugesetzt. Die erfindungsgemässen Fettsäure-Aminosäure-Verbindungen können nicht direkt mit den klassischen chemischen Antioxidationsmitteln, die in geringen Dosen eingesetzt werden, wie BHT und BHA, verglichen werden. Die erfindungsgemässen Verbindungen sind keine Antioxidationsmittel im eigentlichen Sinne. Sie werden vorwiegend als Emulgiermittel mit interessanten weichmachenden Eigenschaften verwendet und zeichnen sich durch ihre Antioxidationseigenschaft aus, so dass man nicht auf chemische Antioxidationsmittel zurückgreifen muss. Aufgrund der zahlreichen, in den Tabellen zusammengestellten Bestimmungen der Peroxidwerte ergibt sich folgendes: 1) Bei 1-stündigem Einleiten von Luft oder Sauerstoff bei 50°C lässt sich feststellen, dass Lysinoleat je nach der Art der untersuchten Öle im Vergleich zu BHT eine ähnliche oder teilweise überlegene Antioxidationsschutzwirkung ergibt (Tabellen I und II). 2) Bei UV-Bestrahlung von 8- bis 18-stündiger Dauer erweisen sich sowohl Lysinoleat als auch Lysinstearat als wirksame Antioxidationsmittel (Tabellen III und IV). 3) Im Fall von Emulsionen von unterschiedlichen Ölen, die 18 Stunden einer UV-Bestrahlung ausgesetzt werden, führt Lysinstearat zu besseren Ergebnissen als Lysinoleat (Tabelle V). 4) Sämtliche Verbindungen von gesättigten oder einfach ungesättigten Fettsäuren mit Lysin oder Arginin weisen Antiperoxidationseigenschaften auf. 5) Die Antioxidationsschutzwirkung ist beim Einbringen der Aminosäurederivate in die Fettphase einer Emulsion stärker als beim Einbringen in die wässrige Phase. Aufgrund der Bedeutung, die einem Schutz gegen UV-Strahlen zukommt, ist es besonders vorteilhaft, sich derartiger Substanzen von rein biologischem Charakter zu bedienen, die mit Fettsäuren sowie mit Lysin oder Arginin in freiem oder kombiniertem Zustand, wie sie normalerweise in Geweben, insbesondere im Bereich des Stratum corneum, vorkommen, identisch sind. Dies gestattet es, die störende Wirkung von Sonnenstrahlen, soweit sie mit der schädlichen Wirkung von Peroxiden im Zusammenhang steht, zu verhindern. Verwendung der Fettsäure-Lysin- oder Arginin-Verbindungen Wie bereits ausgeführt, ist es einerseits von Interesse, die erfindungsgemässen Verbindungen zur Erzielung eines Schutzes gegen eine Autooxidation in fette Bestandteile einzubringen, andererseits ist es aber aufgrund der hohen Schmelzpunkte schwierig, ein homogenes und klares Gemisch herzustellen, ohne eine Modifikation der Färbung der Fettsubstanzen hervorzurufen. Daher werden die erfindungsgemässen Verbindungen vorzugsweise in mehrwertigen Alkoholen, wie Propylenglykol oder Glycerin, gelöst und in dieser Form mit den Fettsubstanzen vermischt. Auf diese Weise erhält man eine klare Masse, die nach Zugabe von Wasser zu der gewünschten Emulsion führt. Man erhält Emulsionen, deren pH-Wert sich im Bereich von 7 befindet und die durch eine beträchtliche weichmachende Wirkung gekennzeichnet sind. Nachstehend sind Beispiele für Emulsionen aufgeführt. 1) Lysinoleat5Propylenglykol10Cetylalkohol5Stearin10Wasserad 100 Konservierungsmittel2) Lysinstearat5Propylenglykol10Stearin10 polyoxyäthylierter Fettalkohol5Süßmandelöl5Wasserad 100 Konservierungsmittel3) Argininoleat5Glycerin10Sonnenblumenöl10polyoxyäthylierter Cetylalkohol10Stearin8Lipoaminosäure3Wasserad 100 Konservierungsmittel Vorteilhafterweise kann man die erfindungsgemässen Verbindungen auch in Hygieneartikeln, wie Seifen und Shampoos, aufgrund ihrer weichmachenden und überfettenden Eigenschaften verwenden. Ausserdem können sie zur Herstellung von Lösungen für Dauerwellen eingesetzt werden, in denen derartige Verbindungen eine Erhöhung der Aktivität der reduzierenden Verbindungen bewirken, was einerseits auf ihre oberflächenaktive Wirkung und andererseits auf ihrer biologische Natur zurückzuführen ist. Nachstehend sind Beispiele für derartige Produkte aufgeführt. 1) ToilettenseifeKokos-Palmkernseife95Lysinoleat5Talk-Kokos-Seife95Lysinstearat5 2) ShampoosNatriumlaurylsulfat30Lysinoleat5Wasser65Laurylsulfatäther20Natriumlaurylkollagenat10Lysinoleat5Wasser65 3) Lotion für DauerwellenAmmoniumthiolactat15Lysinoleat2Ammoniak10Wasser73

Claims (5)

1. Zusammensetzungen für kosmetische, dermatologische und Nahrungsmittelzwecke, dadurch gekennzeichnet, dass sie Salze von Fettsäuren mit Lysin oder Arginin der allgemeinen Formel enthalten,
worin
- R einen geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder einfach ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen bedeutet und
- R′ im Fall von Lysin -CH₂- oder im Fall von Arginin den Teil des Guanidylrests bedeutet.

2. Kosmetische und dermatologische Zusammensetzungen mit einem Gehalt an Salzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein erhöhtes Erweichungsvermögen aufweisen.

3. Kosmetische und dermatologische Zusammensetzungen, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Salzen nach Anspruch 1, die die Emulgierung von Fetten und Ölen ermöglichen und allein oder im Gemisch mit anderen Emulgiermitteln verwendet werden.

4. Kosmetische und dermatologische Zusammensetzungen, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Salzen nach Anspruch 1, die den Schutz von Fettbestandteilen gegen Peroxidationserscheinungen ermöglichen.

5. Nahrungsmittelzusammensetzungen, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Salzen nach Anspruch 1, die einen Schutz von Fetten von Ölen gegen Peroxidation ermöglichen.