Préparation d’hydrolysat de kératine des plumes de poulet et son Application dans les produits cosmétiques
Summary
L’objectif du protocole est de préparer les hydrolysat de kératine des plumes de poulet par hydrolyse alcaline enzymatique et pour tester si l’ajout d’hydrolysat de kératine dans une base de pommade cosmétique améliore la fonction barrière de la peau (hydratation de rehauts et réduisant ainsi la perte insensible en eau). Essais sont réalisés sur des hommes et femme bénévoles.
Abstract
Hydrolysats de kératine (KHs) sont des composants standards établis dans les produits cosmétiques cheveux. Comprendre les effets hydratants des KH est avantageuse pour les produits cosmétiques de soins de la peau. Les objectifs du protocole sont : (1) pour traiter des plumes de poulet au KH à l’hydrolyse alcaline enzymatique et de le purifier par la dialyse et (2) pour tester si l’ajout de KH dans une base de pommade (OB) augmente l’hydratation de la peau et améliore la fonction barrière de la peau en diminuant la perte insensible en eau (Pie). Au cours de l’hydrolyse alcaline enzymatique les plumes sont tout d’abord incubés à une température plus élevée en milieu alcalin, puis, dans des conditions douces, hydrolysées par une enzyme protéolytique. La solution de KH est dialysée, vide séché et broyé en une fine poudre. Préparations cosmétiques contenant de l’huile en émulsion aqueuse (O/W) contenant du 2, 4 et 6 % en poids de KH (basée sur le poids de l’OB) sont préparés. Contrôle les propriétés hydratantes de KH est réalisé sur 10 hommes et 10 femmes de 1, 2, 3, 4, 24 et 48 h. formulations testé à des intervalles de temps sont réparties sur les sites de l’avant-bras volar dégraissés. L’hydratation de la peau du stratum corneum (SC) est évaluée en mesurant la capacité de la peau, qui est l’une des méthodes utilisées et simples plus dans le monde entier. Pie est basée sur la mesure de la quantité d’eau transportée par une zone définie et la durée de la peau. Les deux méthodes sont totalement non invasive. KH en fait pour un excellent occlusif ; Selon l’addition de KH dans OB, elle entraîne une réduction de 30 % de Pie après l’application. KH fonctionne aussi comme un agent mouillant, qu’il lie l’eau des couches inférieures de l’épiderme à la SC ; à l’ajout de KH optimal dans l’OB, en hausse de 19 % dans l’hydratation chez les hommes et 22 % hausse chez les femmes se produit.
Introduction
Abattoirs, l’industrie alimentaire et l’industrie de la tannerie produisent annuellement les immenses quantités de sous-produits solides kératine – laine, plumes, poils, sabots, griffes, cornes et autres. Selon les dernières statistiques, le poids vif total de poulets, dindes, canards et autres volailles abattues aux USA est de 62,5 milliards de livres par an1; dans l’Union européenne, c’est environ 28,7 milliards de livres par an. Considérant que les plumes font jusqu’à 8,5 % du poids total de volaille, le USA seul produit chaque année environ 5,3 milliards de livres de déchets de plumes2.
La kératine est une protéine présentant une résistance chimique élevée parce qu’elle est fortement réticulé avec ponts disulfures qui rendent son traitement difficile. Obtention de produits solubles exige clivant les liaisons transversales et éventuellement effectuer l’hydrolyse des liaisons peptidiques3. Clivage des ponts disulfure peut procéder par une réaction de l’anion thiol selon le modèle suivant4,5:
Sun– + – SbSc– ↔ – Sb– + – SaSc–
Avec un pH très élevé, hydrolyse des ponts disulfure apparaît également, selon le modèle6
SS –– + → OH– – S– + – SOH
Dans des conditions douces (pH 8 environ), même de sulfitolyse se déroule selon la répartition suivante :
– SS – + HSO3– → – SH + SSO –3–
La façon la plus économique de dégrader la kératine est la décomposition microbienne, qui se caractérise par des conditions douces au cours de la transformation et haute ventilation rendement (env. 90 %)7,8. Kératinases sont produites par certaines bactéries isolées du sol et la kératine des déchets9. Kératinases microbiennes hydrolysent de structures rigides et fortement réticulé de kératine10 et la résultante KH préparé est riche en protéines solubles, sans perte en acides aminés essentiels détectés dedans11.
Afin d’y incorporer une protéine dans les produits cosmétiques, produits (p. ex., émulsions, lotions et gels), les prescriptions assurent que ces protéines sont solubles dans l’eau, les systèmes de donnée sont transparents, et cette re-agrégation des peptides se produise due à interactions hydrophobes. Par conséquent, une pratique courante consiste à appliquer des hydrolysats de protéines, telles que l’élastine, collagène hydrolysé et de la kératine. Lorsque vous ajoutez des hydrolysats en émulsions cosmétiques, les mesures sont prises pour faire en sorte que l’hydrolysat est tout d’abord dissous dans l’eau. Dans certains cas, il est souhaitable que la protéine (ou l’hydrolysat) est soluble dans l’alcool ou d’autres solvants organiques12.
KH est normalement décrit dans les shampooings, revitalisants, lotions et sérums nutritives pour cheveux, comme mascara, vernis à ongles et agents de maquillage des yeux. Les effets KH déclarés généralement incluent formant un film protecteur, lissant les cheveux ou ongles structure, plasticité accrue et l’aspect de la formation de traités réglementant la consistance des produits et en encourageant la formation de mousse13 , 14. on a également démontré que KH réduit la tension superficielle, d’où la supplémentation dans les cosmétiques peut faciliter la réduction de la quantité d’émulsifiant ajouté pour stabiliser les crèmes. KH limiter les effets de l’irritation provoquée par les détergents (tensioactifs) à la peau, des yeux et cheveux, réduisant ainsi les effets secondaires potentiels de produits désinfectants sur les tissus (p. ex., déshydratation de la peau, la dureté et la fonction de barrière une diminution de la peau). La haute capacité de mise en mémoire tampon des hydrolysats est aussi exploitée pour stabiliser le pH des produits cosmétiques ; peptides de longueur plus courte ont une plus grande mise en mémoire tampon effet15,16. Bien que KHs sont sont établis en tant que composants standards dans les cheveux et ongles cosmétiques mais aussi utilisées dans les produits pour soins de la peau, des études sur les effets hydratants des KH n’apparaissent pas dans la littérature contemporaine.
La technologie enzymatique alcaline a été développée pour le traitement des sous-produits de la kératine dans KH et tests active est en cours sur les effets d’un certain nombre d’additifs cosmétiques17,18,19,20 , 21 , 22. l’avantage d’hydrolyse alcaline enzymatique deux étapes à l’aide de protéases microbiennes de plumes de poulet assure un rendement élevé dans des conditions douces de réaction et la qualité de KH est très élevée contrairement à l’hydrolyse employée dans les acides forts ou alcalis. Dans un premier temps, les plumes sont incubés à une température plus élevée dans un milieu alcalin, partiellement perturbe la structure de la kératine et gonfle les plumes ; Après avoir réglé le pH, les plumes sont hydrolysés avec une enzyme protéolytique dans des conditions douces dans la deuxième étape. Le KH dialysée possède une teneur élevée en protéines.
L’application de la méthode décrite ici est traitement plumes de volaille dans un KH par hydrolyse alcaline enzymatique et l’analyse de l’effet des propriétés hydratantes de KH appliquée à émulsion cosmétique O/W. Les propriétés hydratantes sont étudiées par des méthodes non invasives instrumental in vivo. Les méthodes plus fréquemment pour mesurer la fonction barrière et hydratation peau du SC comprennent la mesure des propriétés électriques de la peau (conductance ou capacité). Différentes méthodes pour étudier hydratation SC comprennent près de méthode imaginant multispectrale infrarouge (NIM), la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, tomographie à cohérence optique ou transfert thermique transitoire23. Fonction de barrière de SC correspond à la Pie de SC et elle est mesurée par la méthode étuve ventilée, méthode de la chambre non aérée et méthode de la chambre ouverte24.
Propriétés des formulations modèle sont déterminées à l’aide de l’adaptateur de sonde Multi 5 MPA avec trois types de sondes. Le premier one, cornéomètre CM 825, mesures peau hydratation en évaluant les changements dans la capacité électrique de la surface de la peau ; le condensateur de mesure montre les changements dans la capacité de la surface de la peau à corneometric unités. Le cornéomètre ne donne qu’une évaluation relative de peau hydratation25. Pour la Pie, la deuxième sonde, tewameter TM 300, est utilisée pour mesurer le gradient de densité de l’évaporation de l’eau (dans une chambre ouverte instrument fondé sur le droit de diffusion de Fick) de la peau indirectement par les deux paires de capteurs (température et humidité relative) indiquant la quantité d’eau transportée par une zone définie et le laps de temps (g/m2/h). Cette méthode permet de détecter même la moindre perturbation de peau barrière fonction26. PH de la peau est un indicateur de barrière et de la fonction anti-microbienne des SC27. L’acidité du manteau peau a été mesurée par une sonde de peau PH 905 (troisième) connectée à la station de 5 MPA. Cette sonde spécialement conçue est constituée d’une électrode de verre plat pour le contact cutané complet, relié à un voltmètre. Le système de mesure des changements potentiels en raison de l’activité des cations hydrogène entourant la couche très mince de formes semi-solides, mesurée au sommet de la sonde. Les variations de tension sont affichées comme pH28.
Nous présentons les expériences divisés en trois sections : (1) préparation de KH de poulet de plumes biétage alcaline-hydrolyse enzymatique et sa purification par dialyse (enlever les sels et les fractions de faible poids moléculaire), (2) préparation de cosmétiques formulations contenant du 2, 4 et 6 % KH et (3) essais des propriétés de KH en mesurant la peau hydratation, Pie et pH de la peau. Essais ont été menés sur 10 femmes dont l’âge moyen de 27,2 ans et sur 10 hommes avec l’âge moyen de 26,2 ans. La méthode de sélection des bénévoles et le test lui-même ont été menées conformément aux principes éthiques internationaux de recherche bio-médicale utilisant des sujets humains,29; toutes les personnes ont donné leur consentement éclairé avant l’inclusion dans l’étude. Avant l’essai a commencé, les volontaires ont été invités à remplir un questionnaire sur leur état de santé. Les volontaires s’est engagés à éviter d’appliquer tout produit cosmétique aux sites d’essai et aux régions environnantes pendant les 24 h avant et Pendant la période d’essai ; en outre, ils étaient seulement autorisés brève soirée lavages à l’eau courante.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’avantage de l’hydrolyse alcaline-enzymatique est qu’il peut être modifié selon les futures applications de KH. Par exemple, dans les applications de produits cosmétiques capillaires où une couleur légèrement brunâtre d’un produit n’est pas un obstacle, une température plus élevée lors de l’hydrolyse peut être appliquée menant à un rendement supérieur de KH. En outre, le temps de traitement plus long durant les deux phases de la procédure technologique affecte de manière significative le proc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cet article a été rédigé avec l’appui du projet IGA/FT/2017/007 de l’Université Tomas Bata à Zlin.
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 | |
References
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