Name: preparation of keratin hydrolysate from chicken feathers and its application in cosmetics
Uploaded: 2017-11-27T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Keratin Hydrolysate from Chicken Feathers and Its Application in Cosmetics at JoVE.com

Este artigo foi escrito com o apoio do projeto IGA/FT/2017/007 de Tomas Bata Universidade em Zlin.

Voluntários foram recrutados entre os funcionários e estudantes da nossa Universidade. O método de seleção foi conduzido de acordo com "as diretrizes éticas internacionais para biomédica pesquisa envolvente cobaias humanas. Conselho para organizações internacionais de ciências médicas, Genebra (2002)." KH é um ingrediente cosmético comum usado em produtos para cabelos (xampus, condicionadores, etc.) e, portanto, não é necessária a aprovação do Conselho de revisão institucional.
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A vantagem de hidrólise alcalina-enzimática é que ele pode ser modificado de acordo com as aplicações futuras do KH. Por exemplo, em aplicações de cosméticos capilares onde uma cor levemente acastanhada de um produto não é um obstáculo, uma temperatura mais elevada na hidrólise pode ser aplicada levando a um maior rendimento de KH. Além disso, o tempo de processamento durante as duas fases do processo tecnológico significativamente afeta o processo global de eficiência – rendimento de KH sobe para 85%.</...

A indústria de curtumes, indústria alimentar e matadouros anualmente produzem imensas quantidades de subprodutos sólidos queratina – lã, penas, cerdas, cascos, garras, chifres e afins. De acordo com dados estatísticos mais recentes, o peso total de galinhas, perus, patos e outras aves abatidas nos EUA é 62,5 bilhões de libras por ano1; na União Europeia é aproximadamente 28,7 bilhões libras por ano. Considerando que as penas fazem até 8,5% do peso total das aves domésticas, os EUA sozinho produz anualmente aproximadamente 5,3 bilhões quilos de resíduos penas2.
Queratina é uma proteína que exibem alta resistência química, porque é fortemente reticulado com pontes dissulfeto que processam seu processamento difícil. Obtenção de produtos solúveis requer a clivagem de ligações cruzadas e possivelmente realizando a hidrólise das ligações peptídicas3. Clivagem das pontes dissulfeto pode proceder por meio de uma reação do ânion tiol de acordo com o seguinte padrão de4,5:
Sum– + – SbSc– ↔ – Sb– + – SaSc–
Com um nível muito elevado de pH, hidrólise das pontes dissulfeto também aparece, em conformidade com o padrão6
-SS– + → de OH– –– S + -SOH
Sob condições suaves (pH aproximadamente 8), até mesmo sulfitolysis se realiza de acordo com o seguinte padrão:
– SS – + HSO3– → – SH + SSO –3–
A forma mais econômica de degradar queratina é degradação microbiana, que se caracteriza por condições de reação suave durante processamento e alta repartição eficiência (ca. 90%)7,8. Keratinases são produzidas por algumas bactérias isoladas de solo e queratina resíduos9. Keratinases microbianas da hidrolise de estruturas rígidas e fortemente reticulado queratina10 e o KH resultante preparado é rico em proteínas solúveis, sem perda de aminoácidos essenciais detectado nele11.
A fim de incorporar uma proteína em preparações cosméticas (por exemplo, emulsões, loções e géis), os requisitos assegurem que tais proteínas são solúveis em água, os sistemas determinados são transparentes e que re-agregação dos peptides é evitada devido a interações hidrofóbicas. Portanto, uma prática comum é aplicar hidrolisados de proteínas, como colágeno hidrolisado, elastina e queratina. Ao adicionar hidrolisados em emulsões cosméticas, sejam tomadas medidas para assegurar que o hidrolisado primeiro é dissolvido em água. Em alguns casos, é desejável que a proteína (ou hidrolisado) é solúvel em álcool ou outros solventes orgânicos12.
KH é normalmente caracterizado em xampus, condicionadores, loções e soros nutritivos para o cabelo, bem como mascaras, unha polonês e agentes de maquiagem do olho. Os efeitos KH declarados geralmente incluem formando uma película protetora, alisando o cabelo ou unha estrutura, elevada plasticidade e aparência da formação tratada, regulando a consistência dos produtos e incentivando a formação de espuma13 , 14. também tem sido demonstrado que o KH reduz a tensão superficial, portanto, suplementação em cosméticos pode facilitar a redução na quantidade de emulsificante adicionado para estabilizar os cremes. KH limitar os efeitos da irritação provocada por detergentes (surfactantes) para a pele, olhos e cabelos, reduzindo assim os efeitos colaterais potenciais de detergente sobre o tecido (por exemplo, a desidratação da pele, dureza e função de diminuição da barreira de a pele). A alta capacidade de armazenamento em buffer de hidrolisados também é explorada para estabilizar o pH dos produtos cosméticos; peptídeos de menor comprimento têm um maior buffer efeito15,16. KHs se estabeleceram como componentes padrão no cabelo e cosméticos de unhas bem como sendo utilizado em produtos para cuidados com a pele, estudos sobre os efeitos hidratantes do KH não aparecem na literatura contemporânea.
Alcalino-enzimático tecnologia foi desenvolvida para o processamento de subprodutos de queratina em KH, e teste ativo está em processo sobre os efeitos de uma série de aditivos cosméticos17,18,19,20 , 21 , 22. a vantagem de dois estágios de hidrólise alcalina-enzimática usando proteases microbianas para penas de galinha atinge alta eficiência sob condições de reação suave e a qualidade do KH é muito elevada em contraste com a hidrólise empregada em ácidos fortes ou alcalinos. Na primeira fase, as penas são incubadas a uma temperatura mais elevada em um ambiente alcalino, que parcialmente interrompe a estrutura de queratina e incha as penas; Depois de ajustar o pH, as penas são hidrolisadas com uma enzima proteolítica em condições suaves na segunda fase. O KH dializado possui um alto teor de proteínas.
Efeitos do método descrito aqui são penas de aves de capoeira de processamento em um KH através de hidrólise alcalina-enzimática e testar o efeito das propriedades hidratantes de KH aplicada à cosmética emulsão O/W. As propriedades hidratantes são investigadas por métodos não-invasivos instrumental na vivo. Os métodos mais frequentes para medir a função de hidratação e barreira de pele de SC incluem medição de propriedades elétricas da pele (condutância ou capacitância). Diferentes métodos para investigar hidratação SC incluem perto método imaginando multiespectral infravermelho (NIM), espectroscopia de ressonância magnética nuclear, tomografia de coerência óptica ou transferência térmica transiente23. Função de barreira de SC se correlaciona com a TEWL de SC e é medido pelo método de câmara ventilada, método de câmara sem ventilação e câmara aberta método24.
Propriedades das formulações modelo são determinadas usando o sonda Multi adaptador 5 MPA com três tipos de sondas. A primeira coisa, corneometer CM 825, medidas da pele hidratação avaliando alterações na capacidade elétrica da superfície da pele; o capacitor de medição mostra alterações na capacidade da superfície da pele em unidades de corneometric. O corneometer dá apenas uma avaliação relativa da pele hidratação25. Para TEWL, a segunda sonda, tewameter TM 300, é usada para medir o gradiente de densidade de evaporação de água (em um instrumento de câmara aberta com base na lei de Fick difusão) da pele indiretamente por dois pares de sensores (temperatura e umidade relativa) indicando a quantidade de água transportada por uma área definida e o período de tempo (g/m2/h). Este método pode detectar até mesmo a menor perturbação do de função de barreira da pele26. O pH da pele é um indicador da barreira e função antimicrobiana do SC27. A acidez do manto da pele foi medida por uma sonda de pele PH 905 (terceira) conectada à estação 5 MPA. Esta sonda especialmente projetada consiste de um eletrodo de vidro achatadas para contacto com a pele cheia, ligado a um voltímetro. O sistema de medidas possíveis alterações devido à atividade de cátions hidrogênio em torno da camada muito fina de formas semi-sólidas medido no topo da sonda. As alterações na tensão são exibidas como pH28.
Apresentamos experiências divididas em três seções: (1) preparação do KH de galinha penas por duas etapas hidrólise alcalina-enzimática e sua purificação pela diálise (remoção de sais e frações low-molecular), (2) preparação de cosméticos formulações contendo 2, 4 e 6% KH e (3) testar as propriedades de KH medindo pele, TEWL e a hidratação da pele pH. Testes foi realizado em 10 mulheres com idade média de 27,2 anos e em 10 homens com idade média de 26,2 anos. O método de seleção dos voluntários e os testes em si foram conduzidos em conformidade com os princípios éticos internacionais de investigação biomédica utilizando cobaias humanas29; todas as pessoas que deram seu consentimento antes da inclusão no estudo. Antes de testar iniciou, os voluntários foram convidados a preencher um questionário sobre seu estado de saúde. Os voluntários comprometidos com a Evite aplicar qualquer produto cosmético para os sites de teste e regiões circundantes, durante as 24 horas antes e durante o período de teste; Além disso, foram permitidos somente breve noite lavagens com água corrente.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Material or chemicals</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LIPEX 100T</td>
			<td>Novozymes</td>
			<td>LJP30020</td>
			<td>Lipex - enzyme produced by submerged fermentation of a genetically-modified microorganism, activity 100 KLU/g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Savinase Ultra 16L</td>
			<td>Novozymes</td>
			<td>PXN40001</td>
			<td>Savinase - enzyme produced by submerged fermentation of a genetically-modified microorganism, activity 16 KNPU-S/g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hydroxide, KOH</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>302510289</td>
			<td>Potassium hydroxide, KOH, 97,0 %, Mr 56,11</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphoric acid solution, H3PO4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>W290017</td>
			<td>Phosphoric acid solution, H3PO4, 85 wt. % concentration in water, Mr 98,00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride physiological solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>52455</td>
			<td>Tablets of BioUltra NaCl physiological solution; 1 tablet in 1000 mL of water yields 0.9 % NaCl</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide, NaOH</td>
			<td>Penta s.r.o.</td>
			<td>40216</td>
			<td>Sodium hydroxide, NaOH, 97,0 %, Mr 40,00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AmiFarm (Cremor base-A)</td>
			<td>Fagron</td>
			<td>608425</td>
			<td>Hydrophilic oil in water (O/W) cream base; the composition: aqua, paraffin, paraffin liquid, cetearyl alkohol, Laureth 4, sodium hydroxide, carbomer, methylparaben, propylparaben.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IKA EUROSTAR POWER control-visc stirrers</td>
			<td>IKA-labortechnik</td>
			<td>Z404020</td>
			<td>Digital laboratory stirrer, for tasks up to the high viscosity range, 230V, 1/cs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IKA Propeller stirrer, 3-bladed</td>
			<td>IKA-labortechnik</td>
			<td>R 1381</td>
			<td>Propeller stirrer, 3-bladed, stirrer &#216;: 45 mm, shaft &#216;: 8 mm, shaft length: 350 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dialysis tubing closures</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Z371017-10EA</td>
			<td>Dialysis tubing closures, red, size 110 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dialysis tubing cellulose membrane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>D9402-100FT</td>
			<td>Dialysis tubing cellulose membrane, average flat width 76 mm (3.0 in.)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DOMO Pot with stailess, LCD</td>
			<td>DOMO Elektronic</td>
			<td>DO42325PC</td>
			<td>Preserving boiler stainless steel, 2000 W, 27-L container (diameter 37 cm, height 30 cm), temperature control 30-100 &#176; C, operation LCD display</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hettich zentrifugen Universal 32</td>
			<td>Gemini bv</td>
			<td>2770 GS1R</td>
			<td>Mid bench centrifuge, speed 18000 rpm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LT 3 shaking device</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>6470.0002</td>
			<td>Orbital shaking device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KERN 440-47N</td>
			<td>Kern</td>
			<td>440-47N</td>
			<td>Laboratory balance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KERN 770</td>
			<td>Kern</td>
			<td>770 -N</td>
			<td>Laboratory analytical balance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VENTICELL 222 - Komfort</td>
			<td>BMT, MMM Group</td>
			<td>C 131749</td>
			<td>Drying oven, temperature control 30-100 &#176; C, air circulation control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacucell 55 - EVO</td>
			<td>BMT, MMM Group</td>
			<td>B 050328</td>
			<td>Vacuum drying oven, temperature control 30-100 &#176; C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PULVERISETTE 19</td>
			<td>Fritsch</td>
			<td>19.1030.00</td>
			<td>Universal cutting mill, rotor with V-cutting edges and fixed knives</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi Probe Adapter System MPA 5</td>
			<td>Courage &#38; Kazaka Electronic</td>
			<td>10225237</td>
			<td>MPA 5 Station - equipment for measurement hydratation, TEWL and pH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Skin pH-meter PH 905 probe</td>
			<td>Courage &#38; Kazaka Electronic</td>
			<td></td>
			<td>Probe to specifically measure the pH on the skin surface or the scalp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corneometer CM 825 probe</td>
			<td>Courage &#38; Kazaka Electronic</td>
			<td></td>
			<td>Probe to determine the hydration level of the skin surface (Stratum corneum).</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tewameter TM 300</td>
			<td>Courage &#38; Kazaka Electronic</td>
			<td></td>
			<td>Probe for the assessment of the transepidermal water loss (TEWL)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heidolph RZR 2020</td>
			<td>Heidolph</td>
			<td>13-225-007-03-1</td>
			<td>Overhead stirrer, mechanical speed setting and stepless transmission; speed range 40-2000 rpm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heidolph mechanical stirrer BR 10</td>
			<td>Heidolph</td>
			<td>Z336688-1EA</td>
			<td>Blade impeller crossed stirrer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fagor FS 12</td>
			<td>Fagor</td>
			<td>BTT-138</td>
			<td>Laboratory refrigerator with freezer space</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>WTW bench pH/mV meter</td>
			<td>WTW</td>
			<td>Z313165</td>
			<td>High-performance bench pH and pH/conductivity meters for routine and high precision laboratory measurements in research or quality control laboratories</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Container</td>
			<td>RPC Superfos</td>
			<td></td>
			<td>13-L plastic bucket, diameter 26 cm, height 26 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Office 2010</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C+K software</td>
			<td colspan="2">Courage and Khazaka Electronic GmbH</td>
			<td>MPA 5 station operating software</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of keratin hydrolysate from chicken feathers and its application in cosmetics

Hidrolisado de queratina (KHs) é componentes padrão estabelecido em cosméticos de cabelo. Entender os efeitos hidratantes do KH é vantajoso para cosméticos de cuidados com a pele. Os objetivos do protocolo são: (1) para processar o penas de galinha em KH por hidrólise alcalina-enzimática e purificá-la pela diálise e (2) para testar se adicionar KH em uma base de pomada (OB) aumenta a hidratação da pele e melhora a função de barreira da pele, diminuindo perda de água transepidermal (TEWL). Durante a hidrólise alcalina enzimáticos penas primeiro são incubadas a uma temperatura mais elevada em um ambiente alcalino e em seguida, sob condições suaves, hidrolisadas com enzima proteolítica. A solução de KH é diálise, vácuo seco e moído a um pó fino. Formulações cosméticas, compreendendo de óleo em emulsão de água (O/W) contendo 2, 4 e 6% do peso de KH (com base no peso do OB) estão preparados. Testar as propriedades hidratantes do KH é efectuado em 10 homens e 10 mulheres em intervalos de 1, 2, 3, 4, 24 e 48 h. testado formulações estão distribuídas em locais de antebraço volar desengordurados. A hidratação do estrato córneo (SC) é avaliada pela medição da capacidade da pele, que é um dos métodos usados e simples mais todo o mundo. TEWL baseia-se na medição da quantidade de água transportada por uma área definida e o período de tempo da pele. Ambos os métodos são totalmente não-invasiva. KH faz para uma excelente oclusiva; dependendo a adição de KH no OB, ela traz uma redução de 30% em TEWL após a aplicação. KH também funciona como um umectante, como liga-se água de camadas inferiores da epiderme para a SC; com a adição de KH ideal no OB, se para 19% aumento da hidratação em homens e 22% ascensão nas mulheres ocorre.

O KH preparado de acordo com o procedimento aqui apresentado (ver Figura 2) é amarelo na cor, facilmente solúvel em água com teor elevado de proteínas (sólidos inorgânicos representam < 2.0%); o pH da solução 1,0% de KH é 5.3 e preenche os requisitos para hidrolisados de grau cosmético. O rendimento do KH de 50 g de matéria-prima é aproximadamente 30%. A distribuição de peso molecular de KH foi determinada por SDS-PAGE e é mostrada na <strong c...

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Preparation of Keratin Hydrolysate from Chicken Feathers and Its Application in Cosmetics

Preparação de hidrolisado de queratina de penas de galinha e sua aplicação em cosméticos

O objetivo do protocolo é preparar o hidrolisado de queratina de penas de galinha por hidrólise alcalina-enzimática e testar se adicionando hidrolisado de queratina em uma base de pomada de cosméticos melhora a função de barreira da pele (aumentando a hidratação e diminuindo a perda de água transepidermal). Os testes são realizados em homens e mulheres voluntários.

Keratin hydrolysates (KHs) are established standard components in hair cosmetics. Understanding the moisturizing effects of KH is advantageous for ...

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Preparation and Delivery of Protein Microcrystals in Lipidic Cubic Phase for Serial Femtosecond Crystallography

Preparação e entrega de microcristais de proteína na fase cúbica lipídico para Serial Femtosecond Cristalografia

Membrane proteins (MPs) are essential components of cellular membranes and primary drug targets. Rational drug design relies on precise structural ...

Bioquímica

Sample Preparation for Mass Spectrometry-based Identification of RNA-binding Regions

Preparação da amostra para identificação de espectrometria de massa-baseada das regiões de ligação de RNA

Noncoding RNAs play important roles in several nuclear processes, including regulating gene expression, chromatin structure, and DNA repair. In most ...

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolation and Respiratory Measurements of Mitochondria from Arabidopsis thaliana

Isolamento e medições respiratória de mitocôndrias de Arabidopsis thaliana

Mitochondria are essential organelles involved in numerous metabolic pathways in plants, most notably the production of adenosine triphosphate (ATP) from ...

Genetic Incorporation of Biosynthesized L-dihydroxyphenylalanine (DOPA) and Its Application to Protein Conjugation

Genetic Incorporation of Biosynthesized L-dihydroxyphenylalanine DOPA and Its Application to Protein Conjugation

Incorporação de genética de biossintetizados L-dihidroxifenilalanina (DOPA) e sua aplicação à conjugação de proteína

L-dihydroxyphenylalanine (DOPA) is an amino acid found in the biosynthesis of catecholamines in animals and plants. Because of its particular biochemical ...

Preparation of Chloroplast Sub-compartments from Arabidopsis for the Analysis of Protein Localization by Immunoblotting or Proteomics

Preparação de cloroplasto sub compartimentos de Arabidopsis para a análise da localização da proteína pelo Immunoblotting ou Proteomics

Chloroplasts are major components of plant cells. Such plastids fulfill many crucial functions, such as assimilation of carbon, sulfur and nitrogen as ...

Isolation of Lipoprotein Particles from Chicken Egg Yolk for the Study of Bacterial Pathogen Fatty Acid Incorporation into Membrane Phospholipids

Isolação de partículas da lipoproteína da gema de ovo da galinha para o estudo da incorporação do ácido gordo do micróbio patogénico bacteriano em phospholipids da membrana

Staphylococcus aureus and other Gram-positive pathogens incorporate fatty acids from the environment into membrane phospholipids. During infection, the ...

Application of Biolayer Interferometry (BLI) for Studying Protein-Protein Interactions in Transcription

Application of Biolayer Interferometry BLI for Studying Protein-Protein Interactions in Transcription

Aplicação de interferometria Biolayer (BLI) para o estudo de interações proteína-proteína em transcrição

A transcription factor&#160;(TF) is a protein that regulates gene expression by interacting with the RNA polymerase, another TF, and/or template DNA. GrgA ...

Preparation of High-Quality Fermented Fish Product

Preparação de produtos de peixe fermentado de alta qualidade

This protocol provides a method for preparation of industrialized fermented fish product with sturgeon (Aquilaria sinensis) meat product. The procedures ...

JUMPn: A Streamlined Application for Protein Co-Expression Clustering and Network Analysis in Proteomics

JUMPn: Uma aplicação simplificada para agrupamento de co-expressão de proteínas e análise de rede em proteômica

With recent advances in mass spectrometry-based proteomics technologies, deep profiling of hundreds of proteomes has become increasingly feasible. ...

Exploring Biomolecular Interaction Between the Molecular Chaperone Hsp90 and Its Client Protein Kinase Cdc37 using Field-Effect Biosensing Technology

Explorando a interação biomolecular entre a acompanhante molecular Hsp90 e sua proteína cliente Kinase Cdc37 usando tecnologia de biosensão de efeito de campo

Biomolecular interactions play versatile roles in numerous cellular processes&#160;by regulating and coordinating functionally relevant biological events. ...