den biokatalytiske bruker for enzymer har vokst enormt de siste årene siden de er økologisk korrekt, har en høy spesifisitet, presentere chemo-regio-enantio-selektivitet og presentere et bredt mangfold av reaksjoner. Videre er betingelsene for å oppnå og optimalisere produksjonen av enzymer når det gjelder næringsstoffer, pH, temperatur og lufting lett kontrollert i bioreaktorer. Mikroorganismer kan også manipuleres genetisk for å forbedre de ønskelige egenskapene til en biokatalysator. Disse egenskapene har oppmuntret det stadig voksende søket etter biokatalytiske prosesser . Målet med vår studie var å bruke en enzymatisk prosess for å skaffe keratinhydrolysater til hårpleieprodukter. For tiden oppnås de kommersielle keratinhydrolysatene ved kjemisk hydrolyse. Den foreslåtte metoden er miljøvennlig og produserer et klart hydrolysat. I kontrast har de kommersielle hydrolysatene en mørk farge på grunn av tilstedeværelsen av syre. Den klare fargen er en fordel når man inkorporerer keratinhydrolysat i produkter for hår-eller hudkosmetikk. Whey proteiner med en molekylmasse lavere enn 10 kDa er preget av redusert allergenicitet. Derfor er det ønskelig å oppnå fraksjoner med molekylmasser under 5 kDa i hydrolyseprosessen . I tillegg eremeev et al demonstrert antioksidant aktivitet av keratin hydrolysater. Det første trinnet i dette arbeidet involverte å omdanne fjær til keratinpeptider og aminosyrer av peptidaser og keratinaser produsert Av Bacillus subtilis. Figur 3 viser at fjærene ble degradert (90-95%) av mikroorganismen etter fem dager med vekst i mediet. Keratinaser og peptidaser kan virke på andre keratinrester, inkludert ull og hornpulver. Keratinaser blir brukt i mat, gjødsel, vaskemiddel, lær og farmasøytisk industri .
A Kontroll: Bacillus subtilis i fjær som inneholder medium (tid 0) Og B etter 5 dager med vekst i fjærmedium.
noen rapporter har beskrevet produksjon av keratinaser Av Bacillus arter Som B. subtilis KD-N2; B. pumilus KS12, B. megaterium SN1 . Men disse verkene beskriver isoleringen av nye stammer, mutantproduksjon og karakterisering av keratinaser som tyder på potensielle anvendelser. I vår studie var fokuset på fjærkeratinhydrolysatet produsert Av b. subtilis, spesielt peptidene, og målet med vårt arbeid var å analysere effekten av hydrolysatet på hårfiber. Ulike metoder for keratinaseanalyse har blitt brukt av andre forfattere, og denne store variabiliteten gjør det vanskelig å sammenligne resultater. Imidlertid viste Den innfødte stammen Av Bacillus subtilis som ble brukt i det nåværende manuskriptet en utmerket proteolytisk (gelatinase) aktivitet med en produksjon på henholdsvis 350 E/ml og 400 E/ml keratinaser og proteaser.
keratinpeptidene dannet ved enzymatisk nedbrytning ble analysert Ved Matrix-assistert laser desorpsjon / ionisering –time of flight (MALDI-TOF) massespektrometri. Først av alt ved å sammenligne de to spektrene kan vi observere de forskjellige profilene til de to hydrolysatene. De flere toppene som svarer til peptidene med lav molekylvekt overveiende i området 800 til 1079 m / z ble produsert Av Bacillus subtilis(Figur 4a). Vi kan også observere noen ioner med m / z i området 1171,57 til 1758,96. Mens for det kommersielle keratinhydrolysatpreparatet KH1 ble toppene konsentrert i området 900 til 1400 m / z som vist I Figur 4 (B). Flere topper mellom 1400 og 2100 kan også ses i samme Figur. Således inneholder hydrolysatet produsert Av b. subtilis peptider med lavere molekylære masser. Disse lavmolekylære peptidene kan trenge inn i hårfibrene mer effektivt, og denne egenskapen er en positiv forskjell sammenlignet med de kommersielle hydrolysatene. Et tidligere arbeid av vår gruppe med menneskehår som substrat viste flere topper fra 816 til 2080 m⁄z etter 4 dager med kultur . Den molekylære masseanalyse av kulturen supernatant produsert Av B.subtilis stamme SLC ved hjelp av fjær som substrat viste at de fleste peptider, avledet fra kyllingfjær, presenterte en molekylmasse i området 500-3000 Dalton . I en termofil Meiothermus ruber H328 oppdaget MALDI TOF-analysen av løseliggjorte produkter etter vekst på fjærmedium bare oligopeptider med mindre enn 1000 Dalton . Disse resultatene bekrefter at mikrobielle enzymer produserer peptider med lavere molekylvekt.
MALDI-TOF MS analyse av enzymatiske keratin hydrolysater fra fjær keratin Av Bacillus subitilis (A) og en kommersiell hydrolysat (KH1) (B). For detaljer Se Materialer og Metoder.
en foreløpig analyse av de enzymatiske keratinhydrolysatene ble gjort ved bruk av tynnlagskromatografi (HPTLC) og peptider og aminosyrer med lavere molekylvekt ble observert som vist i Figur 5, lane 2, sammenlignet med det kommersielle hydrolysatet (KH1) i lane 3. Aminosyren glycin i lane 1 ble brukt som standard.
hptlc-analyse av keratinpeptider etter filtrering ved ultrafiltrering I Amicon-systemet(Millipore, 1000 Daltons). 1-Aminosyre glycin. 2-Fjærkeratinpeptider oppnådd ved enzymatisk hydrolyse. 3-Kommersielt hydrolysat (KH1).
etter gjæring hadde det enzymatiske hydrolysatet en proteinkonsentrasjon på 3,5 mg / ml. Etter filtrering gikk proteininnholdet til1, 5 mg / ml, tilsvarende en prosentandel på 42, 8% i forhold til det totale proteinet. Det enzymatiske hydrolysatet ble påført hårlokkene i en konsentrasjon på 10% som beskrevet I Materialer og Metoder og I Figur 2.
hydrolysatet ble påført ved bruk av en mild sjampo og en skyllebalsam fremstilt I Henhold Til Tabell 1 og 2. Tabell 3 viser at det er en økning i hydrering for alt hår behandlet med de enzymatiske hydrolysatene og med rettetang ved 180°C. Uten anvendelse av varme prosessen var ikke effektiv, noe som tyder på at oppvarming er viktig å innlemme hydrolysater i håret.
Proteinhydrolysater, spesielt de med lav molekylvekt-dvs. < 1000 Dalton er kjent for å gi effektiv beskyttelse og pleie til håret. Ulike kilder til proteiner har blitt brukt til å produsere hydrolysater. Hveteprotein, ullkeratin og kollagenholdige hydrolysater er eksempler som har blitt brukt i hud-og personlig hårpleieprodukter og er kjent for å gi forbedret kompatibilitet, følelse, fuktighet og bidra til å opprettholde den naturlige strukturen . I hårpleieprodukter har peptidene med lavere molekylvekt to effekter: 1) de er i stand til å trenge inn i hårfiberens cortex og 2) de kan fremme overflatebelegg. Penetrasjonen ser ut til å være dypere med lengre behandlinger. Dessuten viser bleket hår et høyere nivå av penetrasjon av hydrolysater sammenlignet med ikke-skadet kontrollhår . Disse egenskapene har gunstige effekter på hårstrukturen som erstatter tapt keratin og har også en antiaging effekt . Effekten av ullkeratinpeptid på huden i en vandig eller i liposomformulering ble undersøkt av, og en økning i hydrering og elastisitet som følge av keratinpeptidapplikasjonen ble observert.
effekten av å anvende det enzymatiske hydrolysatet på hårfiber ble evaluert AV SEM (Figur 6, 7 og 8). Alle Tall viser mikrografer av hårfibre behandlet og ubehandlet med det enzymatiske hydrolysatet. En økning i lysstyrke og mykhet ble observert ved sensorisk analyse (data ikke vist). Men i mikrografene ble forekomster av fjærkeratinhydrolysater observert i krysset mellom kutiklene av alle hårtyper. Dette innskuddet samarbeider sannsynligvis med tetningen av kutiklene. Også varme er viktig for fullstendig tetting av kutiklene. Farget fiber ble dratt nytte av hydrolysatene når de ble påført med varme(Figur 6c, D). Hydrolysater festet mer til de tidligere fargede og rettede hårfibrene (Figur 7C, D) som indikerer at kombinasjonen av farging og retting favoriserer virkningen av keratinpeptidene. Figur 8 (A, b) viser at blekebehandlingen fremmet fremhevet skade på hårfibrene. Utseendet til forkanten av kutikulaskalaene indikerer en oppbrytning av skalaene (B). Anvendelsen av de enzymatiske hydrolysater med varme samarbeidet for tetting av neglebåndene, men deres kanter forble brutt (C, D).
Scanning elektronmikroskopi (SEM) analyse av farget hår A, B-Kontroll; C, D – etter behandling med de enzymatiske hydrolysater og rettetang på 180°; E, F – etter behandling med de enzymatiske hydrolysater uten varme. Piler indikerer fjær enzymatiske hydrolysatavsetninger.
SEM Mikrografi analyse av farget og rettet hår etter enzymatisk hydrolysat behandling. Behandlet hår A, B-Kontroll; C, D – etter behandling med de enzymatiske hydrolysater og rettetang på 180°; E, F – Etter behandling med de enzymatiske hydrolysater uten varme, Legg merke til innskudd av de enzymatiske hydrolysater på skalaene (pil).
Elektronisk skanning mikroskop bilder hentet fra en ubehandlet bleket hår (A, B) og behandlet med de enzymatiske hydrolysater med varme (C,D) eller uten varme (E,F). Svart pil indikerer innskudd av peptider fra de enzymatiske hydrolysatene og hvit pil viser de ødelagte kantene på kutikula.
når hårkjemi er modifisert, blir noen av de naturlige egenskapene til håret kompromittert. Flere mekanismer kan forårsake skade på hårfibre. For eksempel oksiderer miljøbelastninger og UV-stråling proteiner. Protein foto-oksidasjon fører til spaltning av disulfidbindinger som krysser proteinene, og brudd på tioesterbindinger, noe som resulterer i frigjøring av bundet overflate lipider og tap av hårstruktur. Disse reaksjonene fører til forringelse av håregenskapene, merkbar for forbrukerne i form av dårlig håndterbarhet, tørrhet og brittleness, tap av glans og i ekstreme tilfeller redusert styrke . Noen kosmetiske behandlinger som permanent curling, permanent farging, bleking og avslappende / rette er kjent for å endre hår egenskaper . Selv kosmetisk håndtering som daglig kaming og børsting kan skade håret . Nylig brukte Cao et al forskjellige konsentrasjoner av gjæringsbuljongen (kyllingfjær) oppnådd Fra Stenotrophomonas maltophilia, i håret. Supernatanten ble inkubert i 30 min. Kjøttkraft ble funnet å være beskyttende for håret, noe som fremgår av forbedret fleksibilitet og styrke for både normalt og skadet hår.
Sionkowska, et al ved HJELP AV UV-Vis spektroskopi, Fourier transform, infrarød spektroskopi (FTIR) og fluorescens spektroskopi, evaluert påvirkning AV UV-bestråling på keratin hydrolysater. Nye fotoprodukter ble dannet UNDER UV-bestråling av keratinhydrolysater, og en liten økning i oksyderte svovelarter ble også observert. Forfatterne foreslo at fotodegradering av keratinhydrolysater kunne være en nyttig metode for fremstilling av hydrolysater med lavere molekylvekt. I dette arbeidet ble det observert en økning i hydrering, lysstyrke og mykhet i de forskjellige hårtyper etter behandling med 10% keratinpeptider oppnådd ved den enzymatiske hydrolyseprosessen. Bruken av fjær, et industriavfall generert av fjærfe som biomassekilde for prosessen, er veldig interessant fordi dette råmaterialet er billig og det er bio omdannet til et nytt produkt med en samlet verdi. For tiden fremstilles keratinhydrolysater vanligvis fra keratinholdige dyredeler, som fjær, horn, hoveder, hår og ull. Aromatiske aminosyrer (tryptofan, tyrosin og fenylalanin) og cystin (aminosyre som inneholder svovel) spiller en sentral rolle i fotokjemi av keratin . Noen bransjer har utviklet produkter som bruker et kompleks av 18 frie aminosyrer avledet fra hvete, mais og soyaproteiner for å etterligne den naturlige sammensetningen av keratin. Det høye svovelaminosyreinnholdet i soya ligner på menneskehår og ull . Imidlertid er keratin et uerstattelig protein i forhold til dets mekaniske og beskyttende egenskaper.
den enzymatiske metoden beskrevet i det nåværende arbeidet kan brukes til industrielt avfall / rester generelt for å produsere verdiskapende produkter. Tidligere studier i litteraturen har beskrevet bruk av keratinaser / peptidaser for gjenvinning av fjærkeratin kassert av fjærfeindustrien . Nåværende arbeid rapporterer for første gang om bruk av keratinpeptider i kosmetikkindustrien, spesielt fokusert på hårpleie segmentet. Med tanke på alle disse faktorene er den enzymatiske metoden for keratinpeptidproduksjon for hårpleieprodukter en attraktiv og miljøvennlig metode med stort potensial innen kosmetikkindustrien.
