Preparación de hidrolizado de queratina de plumas de pollo y su aplicación en cosméticos

Los mataderos, la industria alimentaria y la industria del curtido producen anualmente enormes cantidades de subproductos sólidos queratina – lana, plumas, cerdas, pezuñas, garras, cuernos y similares. Según los últimos datos estadísticos, el peso vivo total de pollos, pavos, patos y otras aves de corral sacrificadas en los E.e.u.u. es 62,5 billones de libras por año¹; en la UE es aproximadamente 28,7 billones de libras al año. Teniendo en cuenta que plumas hacen hasta el 8.5% del peso total de las aves de corral, los Estados Unidos solo produce anualmente aprox. 5,3 billones de libras de residuos plumas².

La queratina es una proteína exhibe alta resistencia química debido a que es fuertemente reticulado con puentes disulfuro que hacen difícil su tratamiento. Obtención de productos solubles requiere hendiendo enlaces cruzados y posiblemente realizar la hidrólisis de los enlaces peptídicos³. Ruptura de los puentes de disulfuro se puede proceder a través de una reacción del anión tiol según el siguiente patrón^4,5:

S_una^– + – S_bS_c-↔ – S_b^– + – S_aS_c^–

Con un nivel de pH muy alto, hidrólisis de los puentes de disulfuro también aparece, según el patrón⁶

SS –^– + → OH^– – S^– – SOH

Condiciones suaves (pH aprox. 8), incluso sulfitolysis tiene lugar según el siguiente patrón:

SS – – + HSO₃^– → – SH – SSO₃^–

La forma más económica de degradar queratina es descomposición microbiana, que se caracteriza por las condiciones de reacción suaves durante el proceso y alta avería eficiencia (aprox. 90%)^7,8. Keratinases son producidas por algunas bacterias aisladas del suelo y la queratina residuos⁹. Keratinases microbianas hidrolizar queratina rígidas y fuertemente reticulado estructuras¹⁰ y el KH resultante preparado es rico en proteínas solubles, sin pérdida de aminoácidos detectados en ella¹¹.

Para incorporar proteínas en preparaciones cosméticas (por ejemplo, emulsiones, lociones y geles), los requisitos de aseguran que estas proteínas son solubles en agua, los sistemas dados son transparentes, y la agregación de los péptidos se evita debido a interacciones hidrofóbicas. Por lo tanto, una práctica común es aplicar hidrolizados de proteínas, como el hidrolizado de colágeno, elastina y queratina. Al agregar hidrolizados en emulsiones cosméticas, son pasos para asegurar que el hidrolizado primero se disuelve en agua. En algunos casos, es deseable que las proteínas (hidrolizado) es soluble en alcohol u otros solventes orgánicos¹².

KH normalmente aparece en champús, acondicionadores, lociones y sueros nutritivos para el cabello, así como máscaras, esmalte de uñas y agentes del maquillaje del ojo. Los efectos KH declarados generalmente incluyen formando una película protectora, alisa el cabello o uñas de estructura, una mayor plasticidad y aspecto de la formación tratada, regulación de la consistencia de los productos y alentar la formación de espuma^{13 , 14}. también se ha demostrado que KH reduce la tensión superficial, por lo tanto, la suplementación en cosméticos puede facilitar la reducción en la cantidad de emulsionante agregado para estabilizar cremas. KH limitar los efectos de la irritación provocada por detergentes (surfactantes) a la piel, ojos y cabello, reduciendo así los efectos secundarios potenciales de limpieza sobre el tejido (p. ej., deshidratación de la piel, la dureza y la función de barrera disminuida de la piel). La alta capacidad de almacenamiento en búfer de hidrolizados es explotada también para estabilizar el pH de los cosméticos; péptidos de longitud más corta tienen un efecto tampón mayor^15,16. Aunque KHs se han establecido como componentes estándar en el cabello y cosméticos de uñas como se utiliza en productos para el cuidado de la piel, estudios sobre los efectos hidratantes de KH no aparecen en la literatura contemporánea.

Tecnología alcalina enzimática ha sido desarrollada para el procesamiento de productos derivados de queratina en KH, y activa la prueba es en proceso sobre los efectos de una serie de aditivos cosméticos^{17,18,19,20 , 21 , 22}. la ventaja de dos etapas hidrólisis alcalina enzimática utilizando proteasas microbianas de plumas de pollo logra alta eficiencia bajo condiciones suaves de reacción y la calidad de KH es muy alta en contraste con hidrólisis en ácidos fuertes o álcalis. En la primera etapa, las plumas se incuban a una temperatura mayor en un ambiente alcalino, que altera la estructura de queratina parcialmente y se hincha las plumas; después de ajustar el pH, las plumas son hidrolizadas con una enzima proteolítica condiciones suaves en la segunda etapa. El KH dializado posee un alto contenido de proteínas.

Los propósitos del método descrito aquí son procesar plumas de aves en un KH mediante hidrólisis alcalina enzimática y prueba el efecto de las propiedades hidratantes de KH aplicado en emulsión cosmética O/W. Las propiedades hidratantes son investigadas por métodos no invasivos instrumental en vivo. Los métodos más frecuentes para medir la función de la hidratación y la barrera de la piel de SC incluyen medición de propiedades eléctricas de la piel (conductancia o capacitancia). Diferentes métodos para la investigación de hidratación SC incluyen cerca de método imaginando multiespectral infrarrojo (NIM), espectroscopia de resonancia magnética nuclear, tomografía de coherencia óptica o transferencia térmica transitorio²³. Función de barrera de SC correlaciona a la urea de SC y se mide por el método de cámara ventilada, método de ventilación de la cámara y cámara abierta método²⁴.

Propiedades de las formulaciones del modelo se determinan usando el adaptador de sonda Multi 5 MPA con tres tipos de sondas. El primero de ellos, corneometer CM 825, hidratación de la piel de medidas mediante la evaluación de cambios en la capacidad eléctrica de la superficie de la piel; el condensador mide muestra cambios en la capacitancia de la superficie de la piel en las corneometric unidades. El corneometer da sólo una evaluación relativa de la piel hidratación²⁵. De urea, la segunda sonda, el tewameter TM 300, se utiliza para medir el gradiente de densidad de la evaporación del agua (en un instrumento de cámara abierta basada en el derecho de difusión de Fick) de la piel indirectamente por los dos pares de sensores (temperatura y humedad relativa) indicando la cantidad de agua transportada por un área definida y un período de tiempo (g/m2/h). Este método puede detectar incluso la más leve alteración de piel barrera función²⁶. PH de la piel es un indicador de barrera y función anti-microbiana de la SC²⁷. La acidez de la capa de piel fue medida por un sensor de piel PH 905 (tercero) conectado a la estación de 5 MPA. Esta sonda especialmente diseñada consta de un electrodo de vidrio plana para contacto de la piel completo, conectado a un voltímetro. El sistema mide los cambios de potencial debido a la actividad de los cationes de hidrógeno que rodea la capa muy delgada de formas semi-sólidas medido en la parte superior de la sonda. Los cambios en el voltaje se muestran como pH²⁸.

Presentamos experimentos divididos en tres secciones: (1) preparación de KH de pollo plumas por hidrólisis alcalina enzimática de dos etapas y su purificación por diálisis (eliminación de sales y las fracciones de peso molecular bajo), (2) preparación de cosméticos formulaciones que contienen 2, 4 y 6% KH y (3) pruebas de las propiedades de KH midiendo TEWL, hidratación de la piel y pH de la piel. La prueba se realizó en 10 mujeres con edad media de 27,2 años y 10 hombres con la edad media de 26,2 años. El método de selección de los voluntarios y las pruebas se realizaron con arreglo a los principios éticos internacionales de investigación bio-médica utilizando seres humanos²⁹; todas las personas que dieron su consentimiento informado antes de la inclusión en el estudio. Antes del ensayo comenzó, los voluntarios debían completar un cuestionario sobre su estado de salud. Los voluntarios comprometidos para evitar aplicar cualquier producto cosmético a los sitios de prueba y las regiones circundantes durante las 24 h antes y durante el período de prueba; Además, sólo se les permitió la noche breve lavados con agua corriente.