Proteiny roślinne

Rosnące zainteresowanie produktami wegańskimi powoduje, że coraz chętniej surowce zwierzęce są zastępowane ich roślinnymi odpowiednikami. Na ogół są to hydrolizaty białek na bazie pszenicy, kukurydzy, soi, ryżu i migdałów.

Proteiny w recepturach kosmetycznych mają postać zarówno makrocząsteczek, jak i produktów ich częściowej lub całkowitej hydrolizy (enzymatycznej, alkalicznej lub kwasowej). Ponieważ proces ten polega na cięciu wiązań peptydowych w łańcuchach białek z wytworzeniem mniejszych cząsteczek, uzyskane komponenty zawierają te same aminokwasy, co macierzyste białka. Na tej właśnie drodze można otrzymać wiele zróżnicowanych surowców, w tym układy hydrofilowe, stosowane w produkcji kosmetyków recepturowanych na bazie wody.

Optymalny przebieg wytwarzania

Hydroliza enzymatyczna, przy odpowiednim doborze enzymów, umożliwia kontrolowane rozszczepienie białek, a w konsekwencji pozyskanie surowców o określonej funkcjonalności. Co istotne, proces ten przebiega:

• w łagodnych warunkach, 
• przy prawie neutralnych wartościach pH,
• w stosunkowo niskich temperaturach, 
• w ograniczonej możliwości degradacji aminokwasów, 
• nie generując niekorzystnych substancji ubocznych. 

Surowce pozyskane tą metodą (szczególnie białka pochodzenia roślinnego) są na ogół jasne, bez zapachu i stosunkowo stabilne. 

W zależności od stopnia zaawansowania procesu hydrolizy można wytwarzać:

• proteiny o dużym ciężarze cząsteczkowym, 
• ich częściowe hydrolizaty 
• lub aminokwasy. 

Bezcenne właściwości

1. Poszczególne surowce proteinowe różnią się zdolnością wchłaniania i zatrzymywania wody, właściwościami filmotwórczymi oraz powinowactwem do keratyny naskórka, które zapewnia trwałość powstającego filmu. 
2. To związki wielkocząsteczkowe o działaniu błonotwórczym.  
3. Aminokwasy, których ciężar cząsteczkowy waha się od 100 do 150 Da (produkty całkowitej hydrolizy białek) cechują silne właściwości higroskopijne. Związki te nie tylko same nawilżają, lecz także zwiększają działanie nawilżające innych składników receptur kosmetycznych. 
4. Hydrolizaty protein o ciężarze cząsteczkowym od tysiąca do dziesięciu tysięcy Da charakteryzują się zdolnością do tworzenia błonek, zachowując przy tym właściwości higroskopijne, charakterystyczne dla aminokwasów. 
5. Wszystkie wymienione komponenty zapobiegają wysychaniu kosmetyków oraz poprawiają ich właściwości dermatologiczne.  

Dlaczego roślinne  

W kosmetyce przez długi okres stosowane były przede wszystkim hydrolizaty naturalnych białek zwierzęcych: kolagenu, elastyny, keratyny. Wydawało się to o tyle zrozumiałe, że w preparatach tego segmentu chętniej wykorzystuje się surowce, które są biogenne dla naszego organizmu i występują w sposób naturalny w skórze, włosach czy paznokciach. 

Nieobojętny dla tego zjawiska był również fakt, iż większość białek pochodzenia zwierzęcego pozyskuje się z ich źródeł w stosunkowo czystej formie, wolnej od większej liczby innych składników, w tym węglowodanów. Zapewnia to wytworzonym surowcom stosunkowo dużą stabilność.

Jednak systematycznie rosnące zainteresowanie produktami wegańskimi sprawiło, że surowce zwierzęce są zastępowane w preparatach kosmetycznych roślinnymi odpowiednikami, dlatego coraz częściej wykorzystuje się hydrolizaty białek wytwarzanych na bazie pszenicy, kukurydzy, soi, ryżu oraz migdałów. 

Jako że proteiny są „zbudowane” z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi, właściwości komponentów charakteryzujące się podobnym ciężarem cząsteczkowym i składem chemicznym, niezależnie od źródła ich pochodzenia, są porównywalne. 

Są zatem składnikami wyrobów pielęgnacyjnych przeznaczonych do skóry i włosów, i to zarówno ogólnie dostępnych, jak i profesjonalnych. Można je znaleźć w recepturach kosmetyków myjących, w farbach do włosów, preparatach do trwałej ondulacji, produktach do makijażu. Zapotrzebowanie na proteiny roślinne systematycznie rośnie. Biorąc to pod uwagę, można przyjąć, że lista protein roślinnych jest nadal otwarta i będzie poszerzana o nowe surowce. 

Trudniejsze pozyskiwanie

Teoretycznie białka można wydzielić z większości surowców roślinnych. W praktyce jednak operacja ta nie jest tak prosta, jak w przypadku białek zwierzęcych. Szczególnie dotyczy to roślin, w których zawartość protein jest niska, a towarzyszące im węglowodany, zarówno rozpuszczalne, jak i nierozpuszczalne, występują w znacznych ilościach. 

W procesie pozyskiwania protein roślinnych, który zazwyczaj jest oparty na ekstrakcji, do wytwarzanego komponenta „przechodzą” także cukry. W rezultacie prowadzi do jego szybkiego ciemnienia, któremu towarzyszy wydzielanie ostrego zapachu. To efekt procesu zachodzącego pomiędzy białkami i cukrami określanego mianem tzw. reakcji Millarda, czyli tzw. nieenzymatycznego brunatnienia. 

To właśnie z powodu tego zjawiska proteiny roślinne wykorzystywane w kosmetyce muszą mieć tzw. postać wyizolowaną, to znaczy taką, z której zostały usunięte towarzyszące im w roślinie węglowodany. Biorąc pod uwagę odpowiednią dla celów kosmetycznych czystość preparatów, zapewniającą im określoną stabilność, tylko te formy białek są użyteczne. 

Ładunek jonowy

Charakterystyczną cechą protein jest fakt, iż komponenty te podobnie jak aminokwasy, należą do tzw. związków amfolitycznych, czyli takich, które w zależności od pH roztworu mogą występować w nim w postaci kationu lub anionu. Dla każdego z tych surowców istnieje charakterystyczny punkt izoelektryczny – przy którym jego cząsteczka zawiera tyle samo ładunków dodatnich co ujemnych, a jej ładunek całkowity równy jest zeru. 

Ponieważ wiele interakcji zachodzących pomiędzy zewnętrznymi warstwami skóry i włosów a składnikami wykorzystywanymi w produktach kosmetycznych ma charakter jonowy, ważne jest to, że komponenty białkowe, przy określonych wartościach pH (z reguły poniżej 7, charakterystycznych dla większości kosmetyków) przybierają postać kationową, która zapewnia im wysoką substantywność. 

Substantywny, czyli…

Parametr ten szacuje stopień powinowactwa składnika do powierzchni, na którą został zastosowany i najczęściej wyrażany jest w mg osadzonej substancji na określonej powierzchni lub masie włókna włosowego. 

Proteiny roślinne, nawet w niskich stężeniach, charakteryzują się wysoką substantywnością. Generalnie uznawane są za wyjątkowo skuteczne środki kondycjonujące, nadające włosom połysk, miękkość, ułatwiające ich rozczesywanie i to zarówno na sucho, jak i na mokro. Ze względu na substantywność, właściwości amfoteryczne i buforujące można je wykorzystać również w zabiegach trwałej ondulacji, podczas których – wprowadzone na odpowiednim etapie – zapobiegają uszkodzeniom struktury włókien włosowych.  

Na szczególną uwagę zasługują tu hydrolizaty białka pszenicznego, które zawierają cysteinę, aminokwas tzw. siarkowy, stanowiący element składowy keratyny zwierzęcej. Z tego powodu mogą być stosowane w profesjonalnych środkach kondycjonujących do włosów, jak również w preparatach do trwałej ondulacji.

W ofercie surowców roślinnych można także spotkać białka m.in. wytwarzane z pszenicy, o wysokim ciężarze cząsteczkowym oscylującym w granicach 200 tysięcy Da, które wykazują doskonałe własności błonotwórcze. W pielęgnacji skóry mogą one zastąpić rozpuszczalny kolagen, a w pielęgnacji włosów odpowiednie preparaty keratynowe. 

Bariera ochronna

Z uwagi na charakter amfoteryczny proteiny, niezależnie od pochodzenia, stanowią skuteczną barierę ochronną dla skóry i włosów przed, powszechnie wykorzystywanymi w preparatach myjących, anionowymi związkami powierzchniowo czynnymi (ZPC), takimi jak SLES czy SLS. Ich działanie wynika z łatwości wiązania się protein z ZPC w sposób niezmieniający ich aktywności powierzchniowej, odpowiadającej za działanie myjące. Hydrolizaty protein są zdolne do oddziaływania z tymi środkami. 

Anionowa część związku powierzchniowo czynnego łączy się z bocznym łańcuchem proteiny, dzięki czemu skóra i włosy nie są z nim w bezpośrednim kontakcie, lecz sąsiadują z kompleksem tego ostatniego z proteiną. 

W następstwie tego grupa anionowa środka powierzchniowo czynnego jest osłonięta przez hydrolizat proteinowy, a jego potencjał drażniący jest w widoczny sposób obniżony, co zostało potwierdzone w wielu testach dermatologicznych. Skompleksowane detergenty stają się bardziej biozgodne, tracą zdolność wywoływania podrażnień i nadmiernego odtłuszczania skóry. Ochronne działanie hydrolizatów białkowych jest niezwykle cenne przy komponowaniu nowoczesnych środków myjących, przeznaczonych dla osób o skórze delikatnej, wrażliwej, podatnej na działanie nieprzyjaznych czynników zewnętrznych. 

W segmencie hydrolizatów białek, surowce pochodzenia roślinnego są również porównywalne w stosunku do swoich odpowiedników pochodzenia zwierzęcego pod względem innych właściwości. Na rynku kosmetycznym jest oferowanych wiele niskocząsteczkowych, rozpuszczalnych w wodzie hydrolizatów protein z pszenicy i kukurydzy, które są bardzo konkurencyjne, m.in. pod względem właściwości nawilżających, w stosunku do analogicznych hydrolizatów kolagenu. 

Bioaktywne peptydy

W odróżnieniu od tak modnych i obecnie chętnie wykorzystywanych peptydów syntetycznych komponenty te to nie pojedyncze związki, ale mieszaniny synergicznie działających składników. Hydrolizaty otrzymywane z różnych roślin strączkowych, takich jak ciecierzyca, soja, groch, soczewica czy fasola mung, ze względu na różnorodną aktywność biologiczną stanowią coraz bardziej popularne składniki preparatów, zarówno ogólnie dostępnych, jak i profesjonalnych, wykorzystywanych w pielęgnacji skóry. 

Stosowane w aplikacji zewnętrznej, łatwo pokonują barierę warstwy rogowej naskórka, docierając do głębszych jej struktur. Wybierając konkretne białko do hydrolizy, modulując zakres i warunki tego procesu, można otrzymać bioaktywne peptydy w różnym stężeniu i o zmiennym składzie, dostosowane do określonych potrzeb skóry. 

Odpowiednio dobrane, działają przeciwutleniająco, zmniejszają uszkodzenia komórek wywołane stresem oksydacyjnym czy promieniowaniem UV. Cechuje je również wyraźnie zaznaczona aktywność proliferacyjna, przeciwzapalna, przeciwpigmentacyjna. Są zaliczane do efektywnych środków przeciwstarzeniowych.