Na początku XIX wieku świat oczarowany był chemią nieorganiczną. Substancje wytwarzane z ropy naftowej i produkty przetwórstwa chemicznego chętnie wykorzystywano w kosmetyce. Z biegiem czasu część z nich okazała się rzeczywiście bezpieczna i skuteczna – niestety nie wszystkie. Dziś szukamy dla nich bezpiecznych alternatyw, aktywnych biologicznie, biodegradowalnych, których produkcja nie obciąży środowiska i pozostawi niewielki ślad węglowy. Zamiast pozyskiwać półprodukty w drodze syntezy chemicznej, zatrudniamy pracowite mikroorganizmy: bakterie i grzyby. Tak jak nasi przodkowie.
- Czytaj również: Marek Tomków: Przyszłością farmacji są świadczenia zdrowotne
Ludzkość niemal od zawsze fermentowała żywność, aby wydłużyć jej trwałość, przetworzyć ją w lepiej strawną lub bardziej odżywczą. W wyniku fermentacji otrzymujemy szereg produktów żywnościowych: od wina poprzez sery, do kiszonych warzyw i jogurtów. W Polsce tradycyjnie kisimy mąkę żytnią na żurek, kapustę, ogórki. Z kolei Japonii kisi się glony, cebulę, śliwki i nasiona soi na pastę miso. Kiszone cytryny to tradycyjny składnik kuchni marokańskiej, a w Meksyku popularny jest napój z kiszonych ananasów, zwany tepache.
Fermentacja… czyli?
Proces fermentacji może zachodzić w warunkach beztlenowych lub w obecności tlenu. Dawniej sądzono, iż procesy fermentacyjne wynikają z aktywności pojedynczych szczepów bakterii – dziś wiemy, iż w warunkach naturalnych są one efektem symbiotycznej współpracy wielu mikroorganizmów, w tym w dużej mierze różnorodnych grzybów. Dla przykładu do produkcji wina ryżowego, sake i pasty miso wykorzystuje się kropidlaka Aspergillus oryzae. Popularny w Azji i coraz bardziej doceniany w Europie kefiran, podstawowa struktura potrzebna do fermentacji mlekowo-alkoholowej przy produkcji kefiru, jest tworzony przy udziale choćby 30 różnorodnych gatunków bakterii i grzybów.
W procesie samego kiszenia kapusty uczestniczą przynajmniej trzy gatunki: Lactobacillus plantarum, Pediococcus cerevisiae i Leuconostoc mesenteroides. Wynik fermentacji jest silnie zależny od warunków środowiskowych – temperatury, wilgotności, jakości surowca i jego pochodzenia. Stąd zauważalne różnice w smaku pieczywa z zakwasów pochodzących z różnych miejsc, różne smaki wina zależnie od temperatur w danym roku. Trudne do przewidzenie komplikacje w fermentacji to między innymi nadkażania mikroorganizmami niepożądanymi czy też porost kiszonek pleśnią.
Przemysłowa biofermentacja
Te wszystkie kwestie przemysł biotechnologiczny musi brać pod uwagę przy planowaniu biofermentacji surowców roślinnych. Zanim otrzymamy półprodukt, który może być użyty w formulacji kosmetycznej, musi on zostać odpowiednio przygotowany i przebadany. Podstawą jest dobranie mikroorganizmów do fermentowanego materiału roślinnego oraz parametrów środowiskowych samego procesu. Zwykle hodowle takie prowadzi się w izolowanych, aseptycznych bioreaktorach z udziałem starannie wybranych, czystych szczepów mikroorganizmów. Kontroluje się wszystko: natlenowanie, ciśnienie, gęstość masy, pH, zawartość cukrów w surowcu oraz ilość i rodzaj wytwarzanych w trakcie fermentacji gazów.
Podstawowe założenie samego procesu to zmiana związków wielkocząsteczkowych w struktury znacznie mniejsze, łatwiej przyswajalne. Końcowy produkt jest oceniany pod względem zawartości substancji aktywnych, ich działania na fibroblasty in vitro, testuje się również potencjalną cytotoksyczność.
Choć fermentacja towarzyszy nam od wieków, to wiele procesów zachodzących w bioreaktorach stanowi wyzwanie i swoistą biochemiczną zagadkę dla naukowców. Dlatego przed wprowadzeniem na rynek kosmetyczny każdy bioferment jest wielokrotnie skrupulatnie badany i oceniany. Warunki fermentacji muszą być tak dobrane, aby każda partia produkcyjna miała powtarzalne adekwatności i identyczny profil bezpieczeństwa. Ze względu na pewną chaotyczność i nieprzewidywalność procesów biologicznych jest to trudne, ale możliwe.
Biofermenty w kosmetykach
Jednym z częściej spotykanych w składach INCI kosmetyków bioferment wytwarzany jest z wodnego ekstraktu z soi w obecności Lactobacillus plantarum, Streptococcus thermophilus lub Bifidobacterium breve. In vitro udowodniono, iż tak przygotowany bioferment zwiększa produkcję kwasu hialauronowego przez fibroblasty. Bifidobakterie przekształcają glikozydy flawonoidowe w aktywne aglikony. Pałeczki kwasu mlekowego, oprócz oczywistej produkcji kwasu mlekowego, zwiększają również znacząco potencjał antyoksydacyjny półproduktu. Zauważono przy tym, iż dodatek odtłuszczonego mleka lub sacharozy do mieszaniny ma wpływ na pH produktu końcowego, nie poprawia jednak adekwatności pielęgnacyjnych biofermentu. To udowadnia, iż jego adekwatności nie wynikają z samego namnażania bakterii, ale z aktywnego rozkładu ekstraktu z nasion soi.
W pewnych badaniach porównano fermentowany i niefermentowany wodny ekstrakt soi z użyciem bakterii Bacillus subtilis. Badano w szczególności ich działanie wybielające i antyoksydacyjne. Bioferment miał o 20 proc. większą zdolność wymiatania wolnych rodników niż ekstrakt niefermentowany oraz porównywalny lub wyższy niż wzorcowy roztwór kwasu askorbinowego. Był on również skuteczniejszy w hamowaniu działania tyrozynazy, enzymu istotnego w procesie melanogenezy. Tym samym udowodniono, iż stosowanie biofermentu z soi stanowi bezpieczną i skuteczną alternatywę dla kwasów owocowych AHA.
…
Przeczytałeś tylko 40% artykułu.
Całość dostępna bezpłatnie w najnowszym numerze magazynu MGR.FARM
