tương lai của enzyme trong công nghiệp mỹ phẩm

Tất cả các thành phần tế bào đều dễ bị tổn thương bởi các gốc tự do, làm giảm chức năng hoạt động của chúng.. Một trong những hệ thống bảo vệ được nghiên cứu rộng rãi nhất là các enzyme

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC & KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN

CÔNG NGHỆ ENZYME

Đề tài: TƯƠNG LAI CỦA ENZYME TRONG CÔNG NGHIỆP MỸ PHẨM

GVHD: Đỗ Thị Hiền

Thực hiện: nhóm 5

TP Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 5 năm 2017

Lời mở đầu

Chúng ta đang sống trong một thế giới nơi có nguy cơ gây ảnh hưởng xấu cho da

từ nhiều nguồn Sự ô nhiễm có mặt quanh ta – khói thuốc lá, khí thải ô tô, khói bụi làm tăng sự phá hoại của các gốc tự do trong cơ thể Từ đó làm tổn thương các tế bào

da, phá hủy cấu trúc da, giảm tế bào da, giảm collagen và khả năng phục hồi của da

Sự hoạt động của các gốc tự do làm quá trình lão hóa diễn ra nhanh hơn Chúng ta đã

và đang hiểu những cơ chế của những mối nguy hiểm đang tấn công chúng ta Da, cơ quan lớn nhất của chúng ta, là dòng đầu tiên bảo vệ chúng ta khỏi thế giới bên ngoài Oxy, rất cần thiết cho hầu hết các quá trình của tế bào, nhưng đồng thời chúng cũng rất nguy hiểm Tuy nhiên, các tế bào có vô số các hệ thống bảo vệ tự nhiên để đảm bảo rằng những nguy hiểm có thể gây ra bởi oxy, được kiểm soát chặt chẽ Quá trình lão hóa có thể được định nghĩa là bị 'oxy hoá'

Các tế bào sử dụng rất nhiều cơ chế tự bảo vệ chống lại stress oxy hóa Tất cả các thành phần tế bào đều dễ bị tổn thương bởi các gốc tự do, làm giảm chức năng hoạt động của chúng Một trong những hệ thống bảo vệ được nghiên cứu rộng rãi nhất

là các enzyme tiêu diệt gốc tự do - superoxide dismutase (SOD) và peroxidases (catalase, glutathione peroxidases, lactoperoxidases, vv) Trong nghiên cứu này, khả năng của các enzyme này để giảm tia UV gây ra khi áp dụng trên bề mặt da và đã được kiểm tra Đây có thể được coi là một cách thực tế để chứng minh tầm quan trọng của khả năng loại gốc tự do của các công thức mỹ phẩm Phần lớn các nghiên cứu đã công bố đã chỉ ra rằng SOD và peroxidases cùng được kết hợp với nhau

Enzyme, gần đây đã được quan tâm rất lớn bởi các nhà sản xuất mỹ phẩm, đã thu hút được người tiêu dùng, từ việc sử dụng chúng để cải thiện chất lượng làn da Liệu người tiêu dùng có thể yêu cầu tới ngành công nghiệp mỹ phẩm, cung cấp các mỹ phẩm chất lượng cao để đáp ứng nhu cầu tìm kiếm tuổi thanh xuân của người dân trên toàn cầu?

Về mặt kỹ thuật, các enzyme được hiểu một cách không rõ ràng trong lĩnh vực của mỹ phẩm Các nhà phát triển và nhà tiếp thị chưa nhận thức đầy đủ về những khó khăn trong việc sản xuất mỹ phẩm có chứa hàm lượng enzym an toàn mặc dù có tác dụng tích cực Cho đến gần đây, thực sự không có enzym nào được phát triển cho chức năng, an toàn và ổn định trong một hệ thống thẩm mỹ Nhưng bây giờ có thể sử dụng một số enzyme, để cung cấp sự bảo vệ cho da Chúng tồn tại dưới dạng vật liệu

tự nhiên và không yêu cầu nguồn tài nguyên không tái tạo được để sản xuất chúng

I. Tóm tắt

Da sử dụng một loạt các cơ chế bảo vệ để tự chống lại sự tàn phá của môi trường Một trong những cơ chế bảo vệ được nghiên cứu rộng rãi nhất là hệ thống các chất loại gốc tự do Gốc tự do (free radical) là bất cứ phân tử hóa học nào có một điện

tử duy nhất (electron mang điện tích âm) hay một số lẻ điện tử Do đó, nó không cân bằng về điện tử mà vốn dĩ nó là số chẵn nên rất bất ổn, dễ tạo ra phản ứng để chiếm đoạt điện tử nó thiếu từ các phân tử khác và lần lượt liên tiếp tạo ra chuỗi gốc tự do mới, gây rối loạn hoạt động bình thường của tế bào Các chất giúp bảo vệ da bằng cách trung hòa điện tích các chất gây nguy hiểm đó

Hai chất bảo vệ : - superoxide dismutase và peroxidase - đã được kiểm tra về khả năng làm giảm erythemal do tia cực tím gây ra Khả năng giảm erythemal là một cách đo khả năng chống kích ứng, cũng có thể được coi là khả năng lấy gốc tự do Đã

có một số nghiên cứu cho thấy superoxide dismutase (SOD) và peroxidase hoạt động đồng thời Tác dụng của SOD vô hiệu hóa anion superoxide, đôi khi có thể tạo ra hydrogen peroxide, gây bất lợi lên các hàng rào lipid của da Khi peroxidase có mặt,

nó có thể hoạt động để trung hòa hydrogen peroxide, do đó cung cấp đầy đủ các cơ chế bảo vệ gốc tự do

Nghiên cứu hiện nay sử dụng một chất dismutase superoxide được chiết xuất từ men Peroxidase được tìm thấy trong một chất chiết xuất nước có chứa Thì là

( Foeniculum vulgare ) Liều erythemal tối thiểu (MED) được xác định dựa trên các

nghiên cứu của các nhà nghiên cứu Các hợp chất thử nghiệm đã được áp dụng , chúng được tiếp xúc với các thiết bị mô phỏng năng lượng mặt trời tương đương với liều MED tương ứng Sự phát triển của erythemal sau đó được đo bằng sắc tố, và xác định cách làm giảm sự phát triển erythemal

II. Nội dung

II.1. Cơ sở của enzyme

Enzyme là chất xúc tác tế bào có hiệu quả, kiểm soát hàng nghìn phản ứng xuất hiện trong tế bào Các hóa chất này lần đầu tiên được phát hiện trước năm 1833 bởi Payen và Persoz và được gọi là enzyme vào năm 1878 bởi Wilhelm Kuhne Sau đó, vào năm 1926, nó được xác lập rằng chúng là các protein đặc biệt có hoạt động cụ thể (1 Bảng 1)

Bảng 1 Enzyme là chất xúc tác

Enzyme là các chất xúc tác protein đặc hiệu và phức tạp cao làm tăng tỷ lệ phản ứng xảy ra Với nhiệt độ và pH trong tế bào và các chất nền ngoại bào, hầu hết các phản ứng hóa học sẽ không tiến triển đủ nhanh để duy trì khả năng sống sót của tế bào mà không có enzyme Enzyme có thể tăng tỷ lệ phản ứng bất cứ nơi nào từ 100 đến 1000 lần, và chúng đặc hiệu cho chất nền mà chúng sử dụng, do đó không có sản phẩm phụ và không có phản ứng phụ Enzyme lớn hơn nhiều so với chất nền mà chúng hoạt động Một phân tử chất nền điển hình có trọng lượng phân tử là 250 và một enzym kích thước trung bình có trọng lượng phân tử là 100 000 Vị trí hoạt động chỉ chiếm một phần nhỏ trong phân tử enzyme (Hình 1)

Hình 1 Kích thước tương đối của enzyme lên cơ chất Enzyme hoạt động theo phương pháp nhận dạng hình dạng, chất nền phải tạo thành phức hợp với enzyme Hai cơ chế đã được đề xuất: Ổ khóa và chìa khóa, và 'cảm ứng phù hợp', nơi bề mặt tạo ra vị trí riêng của nó trên một phần thích hợp của enzyme

(Hình 2)

Hình 2 Cơ chế cảm ứng enzyme cơ chất.

Đã xác định được sáu lớp enzyme (Bảng II) SOD và peroxidases thuộc loại oxidoreductase loại 1

Bảng 2

II.2. Các enzyme bảo vệ

Việc sử dụng các enzyme trong mỹ phẩm đã được ủng hộ trong nhiều năm Proteolytic enzyme (bromelaine, papain, vv) đã được sử dụng để làm tróc da và làm mịn

Có những vấn đề liên quan đến việc áp dụng chung protease vào bề mặt da, vì việc này khó kiểm soát và enzym sẽ gây ra kích ứng Một lĩnh vực mà ứng dụng chuyên đề về enzym đã được chứng minh có những lợi ích đáng kể là bảo vệ da Enzyme có thể tồn tại

ổn định trong mỹ phẩm Các enzyme này có khả năng bắt được các gốc tự do trong môi trường, do ô nhiễm môi trường, vi khuẩn, khói, ánh sáng mặt trời Ở đây các enzyme có thể hoạt động tốt trên bề mặt da

II.3. Superoxide dismutase (SOD)

Có lẽ một trong những enzyme bảo vệ phổ biến nhất là superoxide dismutase (SOD) Mann và Leilin lần đầu tiên phát hiện ra nó như là một protein xanh / xanh lá cây, vào năm 1938 Tuy nhiên, chức năng của nó như là một enzyme, trong đó nó có thể loại

bỏ các gốc tự do, được xác định bởi McCord và Fridovitch năm 1968 Phức hợp Cu-Zn-SOD là các enzyme ổn định cao và do đó dễ dàng cô lập Chúng được tìm thấy trong tất

cả các tế bào nhân chuẩn, như nấm men, thực vật và động vật Tất cả các CuZnSOD cô lập cho đến nay từ các tế bào nhân chuẩn có chứa hai đơn vị phụ protein và có trọng lượng phân tử khoảng 32 000 Một cấu trúc β-barrel đã được làm sáng tỏ bằng tinh thể học X-quang Mỗi đơn vị con bao gồm chủ yếu là tám sợi thẳng của cấu trúc tấm β-phôi hình thành một xi lanh phẳng, cộng với ba vòng ngoài [1] (Hình 3)

Hình 3 Cấu trúc của CuZnSOD

CuZnSOD hoạt động bằng cách phản ứng phân tách, một quá trình mà một gốc tự do có nguồn gốc từ oxy nguy hiểm cao được chuyển thành một dạng đơn giản, dễ kiểm soát hơn Trong quá trình hô hấp tế bào, điều quan trọng là phân tử oxy bị khử và nhường 4 điện tử cho hai phân tử nước Nếu oxy chỉ được giảm một phần, sản phẩm sẽ là gốc tự do superoxít (hình 4 và 5) Các gốc tự do superoxide cực kỳ độc hại đối với tế bào khi chúng tấn công các axit béo không no trong màng lipid, làm phá vỡ cấu trúc màng tế bào và gây tổn thương tế bào Các ion đồng hoạt động trong phản ứng phân tách bằng cách thay đổi

và giảm oxy hóa Các ion kẽm cung cấp cấu trúc và sự ổn định cho enzyme

Hình 4 Hình 5

Ngoài CuZnSOD, các loại SOD khác nhau đã được mô tả bao gồm các loại vi khuẩn

và ty thể dựa trên mangan và sắt (Ferrienzyme)

Fridovitch đề xuất rằng gốc tự do superoxide là chất độc chính và SOD là một biện pháp phòng vệ cần thiết chống lại nó Kể từ đó, nhiều bài báo đã được xuất bản về SOD nhiều hơn bất kỳ loại enzyme khác Trong những năm 1980, SOD được mô tả trong báo chí nổi tiếng như là "thuốc trị bệnh hiểm nghèo", khi nó được ủng hộ để điều trị các bệnh nhân đau tim Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, cùng một lứa tuổi, mức SOD trong các mô giảm đi Một bài báo khoa học gần đây cho thấy khi trái cây có nhiều SOD kết hợp với catalase (để làm giảm sản phẩm phụ của việc loại bỏ, hydrogen peroxide), họ sống lâu hơn 33% và cuộc sống của họ tốt hơn, được đo bằng khả năng đi bộ Các protein của quả lựu được bảo vệ khỏi quá trình oxy hóa (William C Orr and Rajindar S Sohal 1994)

Dựa trên kết quả nghiên cứu về hiệu quả của SOD, nó có thể được thực hiện để sử dụng trong tất cả các công thức mỹ phẩm để làn da trẻ trung hơn Trên thực tế, L'Oreal đã nhanh chóng nhận ra tầm quan trọng của enzyme này và nhận được bằng sáng chế vào năm 1973 để sử dụng chung cho mỹ phẩm (bằng sáng chế của Châu Âu số 2 287 899) Một CuZnSOD có nguồn gốc từ men đã được công nghiệp Brooks phát triển vào năm 1987 (Biocell SOD-YeastCuZnSOD-bột với hoạt động SOD 600 đơn vị) Chất này được làm từ men, đã được lên men trong môi trường giàu chất đồng / kẽm Các CuZnSOD đã được tìm thấy trong các protein được phân lập cụ thể từ các tế bào men, được tinh chế để cung cấp một mức độ hoạt động ổn định Các xét nghiệm đã chỉ ra rằng dạng "protein nấm liên kết SOD" này có độ ổn định tuyệt vời ở 45 ° C trong dung dịch nước, khi so sánh với các dạng tinh khiết của SOD, cho thấy sự ổn định rất kém Các thử nghiệm an toàn trên YeastCuZnSOD chỉ ra rằng nó không gây kích ứng và không nhạy cảm ở dạng bột và như là một liposome YeastCuZnSOD hoạt động 1% (tên của Brookosome SOD-INCI: phospholipids và superoxide dismutase-liposome với ≈6 đơn vị hoạt động SOD) Đã có các báo cáo về kích ứng bằng cách sử dụng dạng tinh khiết của SOD Người ta tin rằng các protein ma trận nấm men giúp ổn định enzyme trong các điều kiện sử dụng mỹ phẩm điển hình và đóng một vai trò bảo vệ quan trọng trong việc giảm khả năng kích ứng

Gần đây, các thử nghiệm đã được tiến hành trên YeastCuZnSOD dưới dạng liposomal, chứng tỏ nó có hoạt tính chống oxy hoá trong ống nghiệm, tốt hơn là các chất chống oxy hoá phổ biến khác như tocopherol (Vitamin E) và polyphenol từ trà xanh

II.3.1.Ảnh hưởng của SOD lên hoạt tính dehydrogenase lactate

(LDH)

Lactate dehydrogenase (LDH) là một enzyme cytosolic có trong nhiều loại tế bào khác nhau, đặc biệt có nhiều ở gan, tim, cơ xương, Khi màng tế bào bị hư hỏng, LDH được thải ra môi trường nuôi cấy tế bào, tức khi có sự xuất hiện LDH là một dấu hiệu báo rằng tế bào đã bị phá vỡ và hoại tử (Brian S Cummings và cộng sự 2004) LDH xúc tác chuyển đổi lactat sang axit

lại Một dehydrogenase là một enzyme chuyển một hydrua từ một phân

tử này sang một phân tử khác Nồng độ LDH càng cao tức lượng tế bào

bị phá hủy càng nhiều, có thể cơ thể đang mắc bệnh

Để đo lượng LDH giải phóng ra khỏi tế bào có rất nhiều phương pháp, như phương pháp quang phổ quang NADH liên kết với NADH ( Schnellmann và Mandel, 1986) hay kiểm tra LDH liên kết với NADH sử dụng một đầu đọc đĩa huỳnh quang (Moran và Schnellmann, 1996) Ở đây là thử nghiệm in vitro do Stephens & Associates, Carlton, TX, U.S.A thực hiện bằng cách sử dụng da người để đo hoạt tính của LDH, là một enzyme làm giảm NADH bằng pyruvate đến NAD + và lactate Hoạt động này được loại bỏ bởi ánh sáng cực tím Sau khi chiếu xạ với 3,0 MED, YeastCuZnSOD giữ hầu hết các đơn vị của LDH tồn tại trong tế bào, tức tế bào đã được bảo vệ tốt (Hình 6)

• Magnesium ascorbyl phosphate: là một dẫn xuất của Vitamin C nên MAP có đầy đủ các tính chất của Vitamin C tác động lên làn da bạn như: tăng sản xuất collagen, trị nám, giảm oxy hóa, giảm lão hóa, làm sáng da và mờ vết thâm

• Green tea extract: chiết xuất trà xanh

• Delta tocopherol: được xem như là vitamin E

• Biocell SOD-SOD dưới dạng tế bào-liposomal-1 bào quan trong tế bào:giúp da mịn màng, chống oxy hóa.

Hình 4 Hoạt tính dehydrogenase lactate.

Sinh tổng hợp prostaglandin Microsomal E 1 (MPGES1) cấu tạo thành một protein màng tế bào tích phân tích hợp phụ thuộc glutathione tạo ra sự xúc tác oxy hóa của cyclooxygenase dẫn đến PGH2 thành PGE2

II.3.2.SOD giảm làm tổng hợp prostaglandin E2 (PGE2)

Đây là thí nghiệm invitro, sử dụng da người để đo hoạt tính của enzyme PGE2, 1 loại acid béo hoà tan thiết yếu ( chứa 1 nhóm vòng 5 ), làm trung gian phản ứng viêm, gây

ra ban đỏ Sự chiếu xạ bằng cách sử dụng các MED 3.0 làm cho sản xuất PGE2 có ý nghĩa YeastCuZnSOD được tìm thấy có khả năng ức chế tổng hợp PGE2, giảm tình trạng ban đỏ ( Hình 7 )

Hình 5 Protaglandin E2 tổng hợp

• Magnesium Ascorbyl Phosphate (MAP): là một dẫn chất hòa tan trong

nước của Vitamin C, có công dụng làm sáng da

• Green tea extract: chiết xuất trà xanh

• Delta tocopherol: được xem như là vitamin E

• Biocell SOD: giúp da mịn màng, chống oxy hóa

II.3.3.Ức chế tình trạng erythemal bằng quang phổ phát xạ

Đây là một thử nghiệm in vivo chạy trên hai công thức khác nhau, là gel và nhũ tương Sử dụng ánh sáng khả kiến (400-700 nm) YeastCuZnSOD hoạt động tốt hơn trong nhũ tương so với gel Nó tốt hơn tocopherol và ascorbyl palmitate để ngăn ngừa chứng đỏ

da

Hình 6 Ức chế Erytheman trên cơ thể

• Tocopheryl acetate ( vitamin E acetate ): không bị oxy hoá và có

thể xâm nhập qua da đến các tế bào sống, trong đó khoảng 5% được chuyển thành tocopherol tự

do và mang lại hiệu quả chống oxy hoá

• Ascorbyl palmitate: là một ester

được hình thành từ axit ascorbic

và axit palmitic tạo ra một dạng vitamin tan trong chất béo, như một nguồn vitamin C , nó còn được sử dụng làm chất chống oxy hóa

Tóm lại, người ta tin rằng enzym này có vai trò quan trọng trong các công thức mỹ phẩm, vì nó có khả năng bảo vệ chống lại những tác hại của tia cực tím bằng cách ngăn ngừa sự lão hóa Ngoài ra, nó sẽ giúp bảo vệ chống lại các tác hại của các chất gây ô nhiễm môi trường Thành phần protein sẽ cung cấp cho làn da mịn màng, dưỡng ẩm và cung cấp một ái lực tự nhiên cho da, sẽ giúp chống lại sự tẩy da do rửa, bơi lội, vv

II.4. Peroxidase (HRP) chiết xuất từ hạt cây Thì là

Peroxidase (HRP) là một chất dẫn xuất hemoprotein làm oxy hóa bởi hydrogen peroxide của một số chất nền như ascorbate, ferrocyanide, cytochrome C và dạng thuốc nhuộm của leuco (A Bindoli and MP Rigobello 2013)