إعداد هيدروليساتي الكيراتين من ريش الدجاج وتطبيقه في مستحضرات التجميل
Summary
وهدف البروتوكول هو إعداد هيدروليساتي الكيراتين من ريش الدجاج بالتحلل المائي القلوي الانزيمية، واختبار ما إذا كانت إضافة هيدروليساتي الكيراتين إلى مستحضرات تجميل مرهم قاعدة يحسن وظيفة حاجز الجلد (زيادة ترطيب و تقليل فقدان المياه الخسارة). ويتم إجراء اختبارات على الرجل والمرأة المتطوعين.
Abstract
الكيراتين البروتينات (خس) هي المكونات القياسية المتبعة في الشعر مستحضرات التجميل. فهم آثار ترطيب خ مفيد للعناية بالبشرة مستحضرات التجميل. وأهداف البروتوكول: (1) لمعالجة ريش الدجاج إلى خ بالتحلل المائي القلوي الانزيمية وتنقية ذلك بالغسيل الكلوي و (2) اختبار ما إذا كانت إضافة خ إلى قاعدة مرهم (OB) يزيد من ترطيب الجلد ويحسن وظيفة حاجز الجلد بتقليص فقدان فقدان الماء (تول). أثناء التحلل القلوي الانزيمية المحتضنة الريش هي أولاً في درجة حرارة أعلى في بيئة قلوية، ومن ثم، تحت ظروف معتدلة، تحلل مع إنزيم proteolytic. هو دياليزيد في حل خ، فراغ المجفف، ويطحن إلى مسحوق ناعم. يتم إعداد مستحضرات التجميل تتألف من النفط في المياه مستحلب (O/W) الذي يحتوي على 2، 4، و 6% من الوزن من خ (استناداً إلى وزن المكشوف). خصائص ترطيب خ هو إجراء الاختبار على 10 رجال و 10 نساء في فترات زمنية من تركيبات اختبار 1، 2، 3، 4، 24، وحاء 48 تنتشر في مواقع الدسم الساعد فولار. ويتم تقييم ترطيب الجلد من الطبقة القرنية (SC) بقياس سعة الجلد، والذي أحد الأساليب المستخدمة وبسيطة أكثر على نطاق العالم. تول يستند إلى قياس كمية المياه التي تنقل الواحدة على منطقة محددة والفترة الزمنية الممتدة من الجلد. كلا الأسلوبين تماما غير الغازية. خ يجعل لانسداد ممتازة؛ اعتماداً على إضافة خ في الحريق المكشوف، أنه يجلب تخفيض 30% في تول بعد التطبيق. خ يعمل أيضا هوميكتانت، كما أنها تربط بين المياه من الطبقات السفلي من البشرة لاتفاقية استكهولم؛ في إضافة خ الأمثل في المكشوف، تصل إلى ارتفاع 19% في الماء في الرجال و 22% ارتفاعا في النساء يحدث.
Introduction
المجازر، وصناعة الأغذية، وصناعة الدباغة سنوياً تنتج كميات هائلة من النفايات الصلبة الكيراتين – الصوف، الريش، شعيرات، والحوافر، ومخالب، الأبواق، وما شابه. ووفقا لأحدث البيانات الإحصائية، يعيش إجمالي وزن الدجاج والديك الرومي والبط وسائر الدواجن المذبوحة في الولايات المتحدة 62.5 بیلیون جنيه استرليني في السنة1؛ وفي الاتحاد الأوروبي من حوالي 28.7 بیلیون جنيه في السنة. وبالنظر إلى أن الريش تصل إلى 8.5 في المائة الوزن الإجمالي الدواجن، تنتج الولايات المتحدة وحدها سنوياً جنيه 5.3 بیلیون تقريبا من النفايات الريش2.
الكيراتين هو بروتين العارضة مقاومة كيميائية عالية لأنها cross-linked بشدة مع ثنائي كبريتيد الجسور التي تجعل معالجة به أمرا صعباً. ويتطلب الحصول على المنتجات القابلة للذوبان ناهضة متقاطعة وربما القيام بالتحلل المائي ل السندات ببتيد3. الانقسام والجسور ثنائي كبريتيد قد المضي قدما من خلال رد فعل شاردة ثيول وفقا للنمط التالي4،5:
S– + – Sبقج– ↔ – Sب– + – ققج–
مع درجة حموضة عالية جداً، التحلل الجسور ثنائي كبريتيد كما يظهر، وفقا لنمط6
[س] –– + يا– ← – S– – سوه
تحت ظروف معتدل (درجة الحموضة 8 تقريبا)، حتى سولفيتوليسيس تجري وفقا للنمط التالي:
– د – + هسو ←3– – ش + – SSO3–
هو الطريقة الأكثر اقتصادا المهينة الكيراتين لانهيار الميكروبية، التي تتسم بظروف رد فعل معتدل أثناء التجهيز وعالية انهيار الكفاءة (حوالي 90%)7،8. كيراتيناسيس تنتجها بعض أنواع البكتيريا المعزولة من التربة والكراتين النفايات9. كيراتيناسيس الميكروبية يتحلل هياكل الكيراتين جامدة و cross-linked بقوة10 وخ الناتجة التي أعدت وغنية بالبروتينات القابلة للذوبان، مع أي خسارة في الأحماض الأمينية الأساسية التي اكتشفت في ذلك11.
بغية إدراج بروتين في مستحضرات التجميل (مثلاًوالمستحلبات والمحاليل والمواد الهلامية)، المتطلبات ضمان أن هذه البروتينات القابلة للذوبان في الماء ونظم معينة تتسم بالشفافية، وهو تجنب أن إعادة التجميع من الببتيدات المقرر أن التفاعلات مسعور. ولذلك، ممارسة شائعة لتطبيق البروتينات البروتينات، مثل تحلل الكولاجين والايلاستين والكيراتين. عند إضافة البروتينات إلى المستحلبات التجميلية، اتخاذ خطوات لضمان أن هيدروليساتي هو أول المذابة في الماء. وفي بعض الحالات، من المستحسن أن البروتين (أو هيدروليساتي) قابل للذوبان في الكحول أو المذيبات العضوية الأخرى12.
خ عادة ظهرت في الشامبو ومكيفات الهواء، والمحاليل والأمصال المغذية للشعر، وكذلك ماسكاراس وطلاء الأظافر ووكلاء المكياج العين. آثار خ أعلن عادة ما تشمل تشكيل فيلم واقية، تنعيم الشعر أو مسمار هيكل، اشتداد اللدونة ومظهر لتشكيل المعالجة، تنظم الاتساق بين المنتجات، والتشجيع على تكوين الرغوة13 , 14-كما ثبت أن خ يقلل من التوتر السطحي، ومن ثم يمكن تيسير مكملات في مستحضرات التجميل تخفيض مبلغ مستحلب إضافة إلى استقرار الكريمات. خ الحد من آثار تهيج تشغيلها عن طريق وكلاء (التوتر السطحي) تنظيف للجلد والعينين، والشعر، وبالتالي تقليل أي آثار جانبية محتملة لتنظيف وكلاء في الأنسجة (مثلاً، جفاف الجلد وصلابة، ووظيفة الحاجز انخفض من الجلد). أيضا هو استغلال القدرة على التخزين المؤقت عالية من البروتينات لتحقيق الاستقرار في درجة الحموضة من مستحضرات التجميل؛ الببتيدات طول أقصر لها تأثير التخزين مؤقت أكبر15،16. على الرغم من أن تصبح مستقرة خس كعناصر قياسية في الشعر ومستحضرات تجميل الأظافر، فضلا عن تستخدم في منتجات للعناية بالبشرة، لا تظهر دراسات عن آثار ترطيب خ في الأدب المعاصر.
وضعت التكنولوجيا الانزيمية القلوية لتجهيز المنتجات الكيراتين إلى خ، واختبار النشط في عملية بشأن آثار عدد من إضافات تجميلية17،18،،من1920 , 21 , 22-استفادة التحلل القلوي الانزيمية مرحلتين باستخدام البروتياز الميكروبي لريش الدجاج يحقق كفاءة عالية في ظروف رد فعل معتدل ونوعية خ مرتفع جداً خلافا للتحلل المستخدمة في الأحماض القوية أو القلويات. وفي المرحلة الأولى، هي المحتضنة الريش في درجة حرارة أعلى في بيئة قلوية، مما يعطل هيكل الكيراتين جزئيا وتتضخم الريش؛ وبعد تعديل درجة الحموضة، هي تحلل الريش مع إنزيم proteolytic تحت ظروف معتدلة في المرحلة الثانية. وتمتلك خ دياليزيد على نسبة عالية من البروتينات.
أغراض الأسلوب الموصوفة هنا هي تجهيز ريش الدواجن في خ عن طريق التحلل المائي القلوي الانزيمية واختبار تأثير خصائص ترطيب من خ المطبقة على مستحلب التجميل O/W. بأساليب غير الغازية دور فعال في فيفوالتحقيق في خصائص ترطيب. وتشمل الأساليب الأكثر شيوعاً لقياس وظيفة ترطيب وحاجز الجلد لاتفاقية استكهولم قياس الخواص الكهربائية للجلد (الموصلية أو السعة). وتشمل أساليب مختلفة للتحقيق في اتفاقية استكهولم ترطيب الأسلوب تخيل متعددة الأطياف تحت الحمراء (نيم)، مطيافية الرنين المغناطيسي النووي، والتصوير المقطعي التماسك البصري، أو نقل الحراري عابر23بالقرب. وظيفة الحاجز لاتفاقية استكهولم يرتبط “تول لاتفاقية استكهولم” ويقاس بأسلوب التهوية الدائرة، والدائرة حبسوا الطريقة و طريقة الدائرة المفتوحة24.
يتم تحديد خصائص الصيغ النموذجية استخدام محول المسبار Multi 5 الآلام والكروب الذهنية مع ثلاثة أنواع من المجسات. كورنيوميتير أول واحد، 825 سم، تدابير البشرة ترطيب بتقييم التغيرات في القدرة الكهربائية لسطح الجلد؛ ويبين مكثف قياس التغيرات في سعة سطح الجلد في وحدات كورنيوميتريك. كورنيوميتير يعطي فقط بتقييم نسبي ل ترطيب الجلد25. لتول، التحقيق الثاني، تيواميتير 300 TM، يستخدم لقياس كثافة التدرج من تبخر الماء (في صك دائرة مفتوحة استناداً إلى قانون فيك للانتشار) من الجلد غير مباشر بأزواج اثنين من أجهزة الاستشعار (درجة الحرارة والرطوبة النسبية) تشير إلى كمية المياه التي يجري نقلها الواحدة على منطقة محددة وفترة زمنية (/h غم/م2). يمكن الكشف عن هذا الأسلوب حتى أدنى اضطراب الجلد الحاجز الدالة26. PH الجلد هو مؤشر واحد من الجدار ووظيفة مضادة للميكروبات من اتفاقية استكهولم27. وتم قياس حموضة عباءة الجلد بتحقيق جلد 905 الأس الهيدروجيني (ثالثة) متصل بمحطة 5 الآلام والكروب الذهنية. هذا المسبار المصممة خصيصا يتكون من قطب كهربائي مسطحة وتصدرت الزجاج لتماس الجلد بالكامل، متصلاً الفولتميتر. يقيس النظام التغييرات المحتملة بسبب نشاط الكاتيونات الهيدروجين المحيطة بطبقة رقيقة جداً من أشكال شبه الصلبة تقاس في الجزء العلوي من التحقيق. يتم عرض التغييرات في الجهد الأس الهيدروجيني28.
نقدم تجارب تنقسم إلى ثلاثة أقسام: (1) إعداد “خ” من الدجاج الريش بمرحلتين القلوية الانزيمية التحلل المائي وتنقية لها بالغسيل الكلوي (إزالة الأملاح والكسور الجزيئية المنخفضة)، (2) إعداد مستحضرات التجميل التركيبات المحتوية على 2 و 4 و 6% خ، و (3) اختبار خصائص خ بقياس البشرة ترطيب، تول، والجلد الأس الهيدروجيني. تم إجراء الاختبار على النساء 10 مع متوسط سن 27.2 والرجل 10 مع متوسط سن 26.2. طريقة اختيار المتطوعين واختبار نفسها أجريت وفقا للمبادئ الأخلاقية الدولية للبحوث الطبية الحيوية استخدام البشر29؛ وأعطى جميع الأشخاص موافقتهم المستنيرة قبل إدراجها في الدراسة. قبل الاختبار، وبدأ طلب المتطوعين لإكمال استبيان عن حالتهم الصحية. المتطوعين ملتزمة بتجنب تطبيق أي منتج مستحضرات التجميل إلى مواقع التجارب والمناطق المحيطة بها خلال 24 ساعة قبل وأثناء فترة الاختبار؛ وعلاوة على ذلك، سمح لهم فقط يغسل مساء قصيرة مع المياه الجارية.
Protocol
Representative Results
Discussion
وميزة التحلل القلوي الانزيمية أنه يمكن تعديلها وفقا للتطبيقات المستقبلية من خ. على سبيل المثال، في التطبيقات مستحضرات التجميل العناية بالشعر حيث لون البنى طفيفة لمنتج لا تشكل عقبة، درجة حرارة أعلى في التحلل المائي يمكن تطبيقها مما أدى إلى ارتفاع عائد من خ. وبالإضافة إلى ذلك، وقت المعالجة…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تمت كتابة هذه المقالة بدعم المشروع إيغا/متر/2017/007 من جامعة توماس باتا في زلين.
Materials
| Material or chemicals | |||
| LIPEX 100T | Novozymes | LJP30020 | Lipex – enzyme produced by submerged fermentation of a genetically-modified microorganism, activity 100 KLU/g |
| Savinase Ultra 16L | Novozymes | PXN40001 | Savinase – enzyme produced by submerged fermentation of a genetically-modified microorganism, activity 16 KNPU-S/g |
| Potassium hydroxide, KOH | Sigma-Aldrich | 302510289 | Potassium hydroxide, KOH, 97,0 %, Mr 56,11 |
| Phosphoric acid solution, H3PO4 | Sigma-Aldrich | W290017 | Phosphoric acid solution, H3PO4, 85 wt. % concentration in water, Mr 98,00 |
| Sodium chloride physiological solution | Sigma-Aldrich | 52455 | Tablets of BioUltra NaCl physiological solution; 1 tablet in 1000 mL of water yields 0.9 % NaCl |
| Sodium hydroxide, NaOH | Penta s.r.o. | 40216 | Sodium hydroxide, NaOH, 97,0 %, Mr 40,00 |
| AmiFarm (Cremor base-A) | Fagron | 608425 | Hydrophilic oil in water (O/W) cream base; the composition: aqua, paraffin, paraffin liquid, cetearyl alkohol, Laureth 4, sodium hydroxide, carbomer, methylparaben, propylparaben. |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| IKA EUROSTAR POWER control-visc stirrers | IKA-labortechnik | Z404020 | Digital laboratory stirrer, for tasks up to the high viscosity range, 230V, 1/cs |
| IKA Propeller stirrer, 3-bladed | IKA-labortechnik | R 1381 | Propeller stirrer, 3-bladed, stirrer Ø: 45 mm, shaft Ø: 8 mm, shaft length: 350 mm |
| Dialysis tubing closures | Sigma-Aldrich | Z371017-10EA | Dialysis tubing closures, red, size 110 mm |
| Dialysis tubing cellulose membrane | Sigma-Aldrich | D9402-100FT | Dialysis tubing cellulose membrane, average flat width 76 mm (3.0 in.) |
| DOMO Pot with stailess, LCD | DOMO Elektronic | DO42325PC | Preserving boiler stainless steel, 2000 W, 27-L container (diameter 37 cm, height 30 cm), temperature control 30-100 ° C, operation LCD display |
| Hettich zentrifugen Universal 32 | Gemini bv | 2770 GS1R | Mid bench centrifuge, speed 18000 rpm |
| LT 3 shaking device | Fischer Scientific | 6470.0002 | Orbital shaking device |
| KERN 440-47N | Kern | 440-47N | Laboratory balance |
| KERN 770 | Kern | 770 -N | Laboratory analytical balance |
| VENTICELL 222 – Komfort | BMT, MMM Group | C 131749 | Drying oven, temperature control 30-100 ° C, air circulation control |
| Vacucell 55 – EVO | BMT, MMM Group | B 050328 | Vacuum drying oven, temperature control 30-100 ° C |
| PULVERISETTE 19 | Fritsch | 19.1030.00 | Universal cutting mill, rotor with V-cutting edges and fixed knives |
| Multi Probe Adapter System MPA 5 | Courage & Kazaka Electronic | 10225237 | MPA 5 Station – equipment for measurement hydratation, TEWL and pH |
| Skin pH-meter PH 905 probe | Courage & Kazaka Electronic | Probe to specifically measure the pH on the skin surface or the scalp | |
| Corneometer CM 825 probe | Courage & Kazaka Electronic | Probe to determine the hydration level of the skin surface (Stratum corneum). | |
| Tewameter TM 300 | Courage & Kazaka Electronic | Probe for the assessment of the transepidermal water loss (TEWL) | |
| Heidolph RZR 2020 | Heidolph | 13-225-007-03-1 | Overhead stirrer, mechanical speed setting and stepless transmission; speed range 40-2000 rpm |
| Heidolph mechanical stirrer BR 10 | Heidolph | Z336688-1EA | Blade impeller crossed stirrer |
| Fagor FS 12 | Fagor | BTT-138 | Laboratory refrigerator with freezer space |
| WTW bench pH/mV meter | WTW | Z313165 | High-performance bench pH and pH/conductivity meters for routine and high precision laboratory measurements in research or quality control laboratories |
| Container | RPC Superfos | 13-L plastic bucket, diameter 26 cm, height 26 cm | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| Microsoft Office 2010 | Microsoft | ||
| C+K software | Courage and Khazaka Electronic GmbH | MPA 5 station operating software | |
Referenzen
- United States Department of Agriculture – National Agricultural Statistics Services. . Poultry Slaughter, 2016 Summary. , (2016).
- McGovern, V. Recycling poultry feathers: more bang for the cluck. Environ.Health Perspect. 108 (8), A336-A339 (2000).
- Gousterova, A., et al. Degradation of keratin and collagen containing wastes by newly isolated thermoactinomycetes or by alkaline hydrolysis. Lett. Appl. Microbiol. 40 (5), 335-340 (2005).
- Yamauchi, K., Yamauchi, A., Kusunoki, T., Khoda, A., Konishi, Y. Preparation of stable aqueous solution of keratins, and physiochemical and biodegradational properties of films. Biomed. Mater. Res. 31 (4), 439-444 (1996).
- Schrooyen, P. M. M., Dijkstra, P. J., Oberthur, R. C., Bantjes, A., Feijen, J. Partially carboxymethylated feather keratins. 2. Thermal and mechanical properties of films. J. Agric. Food Chem. 49 (1), 221-230 (2001).
- Mark, H. F., Gaylord, N. G., Bikales, N. M. . Encyclopedia of Polymer Science Technology: vol. 8: Keratin to Modacrylic Fibers. , (1968).
- Bertsch, A., Cello, N. A biotechnological process for treatment and recycling poultry feathers as a feed ingredient. Bioresour. Technol. 96 (15), 1703-1708 (2005).
- Grazziotin, A., Pimentel, F. A., de Jong, E. V., Brandelli, A. Nutritional improvement of feather protein by treatment with microbial keratinase. Animal Feed Sci. Technol. 126 (1-2), 135-144 (2006).
- Brandelli, A. Bacterial keratinases: useful enzymes for bioprocessing agroindustrial wastes and beyond. Food Bioprocess Technol. 1 (2), 105-116 (2008).
- Gusta, R., Ramnani, P. Microbial keratinases and their prospective applications: an overview. Appl.Microbiol. Biotechnol. 70 (1), 21-33 (2006).
- Vasileva-Tonkova, E., Gousterova, A., Neshev, G. Ecologically safe method for improved feather wastes biodegradation. International Biodeterior & Biodegradation. 63 (8), 1008-1012 (2009).
- Lodén, M., Barel, A. O., Paye, M., Maibach, H. I. Hydrating Substance. Handbook of Cosmetic Science and Technology. , 107-119 (2009).
- Teglia, A., Secchi, G., Goddard, E. D., Gruber, J. V. Chapter 9: Proteins in Cosmetics. Principles of Polymer Science and Technology in Cosmetics and Personal Care. , (1999).
- Magdassi, S. Delivery systems in cosmetics. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Engin. Aspects. 123-124, 671-679 (1997).
- Dahms, G., Jung, A. Method for producing a protein hydrolysate. U.S. Patent. , (2014).
- Pons, R., Carrera, I., Erra, P., Kunieda, G., Solans, C. Novel preparation methods for highly concentrated water-in-oil emulsions. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Engin. Aspects. 91 (3), 259-266 (1994).
- Mokrejs, P., Hrncirik, J., Janacova, D., Svoboda, P. Processing of keratin waste of meat industry. Asian J. Chem. 24 (4), 1489-1494 (2012).
- Mokrejs, P., Svoboda, P., Hrncirik, J. Processing poultry feathers into keratin hydrolysate through alkaline-enzymatic hydrolysis. Waste Manage. Res. 29 (3), 260-267 (2011).
- Mokrejs, P., Krejci, O., Svoboda, P. Producing keratin hydrolysates from sheep wool. Orient. J. Chem. 27 (4), 1303-1309 (2011).
- Mokrejs, P., Krejci, O., Svoboda, P., Vasek, V. Modeling technological conditions for breakdown of waste sheep wool. Rasayan J. Chem. 4 (4), 728-735 (2011).
- Polaskova, J., Pavlackova, J., Vltavska, P., Mokrejs, P., Janis, R. Moisturizing effect of topical cosmetic products applied to dry skin. J. Cosmet. Sci. 64 (5), 329-340 (2013).
- Polaskova, J., Pavlackova, J., Egner, P. Effect of vehicle on the performance of active moisturizing substances. Skin Res. Technol. 21 (4), 403-412 (2015).
- Verdier-Sévrain, S., Bonté, F. Skin hydration: a review on its molecular mechanisms. J. Cosmet. Dermatol. 6 (2), 75-82 (2007).
- Darlenski, R., Sassning, S., Tsankov, N., Fluhr, J. W. Non-invasive in vivo methods for investigation of the skin barrier physical properties. Eur. J. Pharm. Biopharm. 72 (2), 295-303 (2009).
- Berardesca, E. EEMCO guidance for assessment of stratum corneum hydration: electrical methods. Skin Res. Technol. 3 (2), 126-132 (1997).
- Rogiers, V. EEMCO guidance for the assessment of transepidermal water loss in cosmetic sciences. Skin Pharmacol. Appl. Skin Physiol. 14 (2), 117-128 (2001).
- Ali, S. M., Yosipovitch, G. Skin pH: from basic science to basic skin care. Acta Derm. Venereol. 93 (3), 261-267 (2013).
- Agache, P., Humbert, P. . Measuring the Skin. , (2004).
- Council for International Organizations of Medical Sciences. . International Ethical Guidelines for Biomedical Research Involving Human Subjects. , (2002).
- Ruland, J. K. Transdermal permeability and skin accumulation of amino acids. Int. J. Pharm. 72 (2), 149-155 (1991).
- Draelos, Z. D. Therapeutic moisturizers. Dermatol. Clin. 18 (4), 597-607 (2000).
- Courage and Khazaka Electronic GmbH, Technical Charges. . Information and Operating Instructions for the Multi probe Adapter MPA and its Probe. , (2013).
