Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Усовершенствование технологии производства дисперсий фибриллярных белков и их использование в качестве активного компонента биопрепаратов

ВАК РФ 03.01.06, Биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Автореферат диссертации по теме "Усовершенствование технологии производства дисперсий фибриллярных белков и их использование в качестве активного компонента биопрепаратов"

ЩУКИНА Елена Васильевна

Усовершенствование технологии производства дисперсий фибриллярных белков и их использование в качестве активного компонента биопрепаратов

03.01.06. - биотехнология (в том числе бионанотехнологии)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 2 МДР Ш1

Москва-2012

005012369

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» (ФГБОУ ВПО МГАВМиБ).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой товароведения и технологии сырья животного происхождения ФГБОУ ВПО МГАВМиБ

Сапожникова Алла Ионовна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор, заведующий научно-исследовательской лабораторией инфекционной патологии и биотехнологии ФГБОУ ВПО МГАВМиБ

Мирзаев Микаиль Нурбагандович;

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории безопасности кормов и кормовых добавок. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Всероссийский государственный Центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов» (ФГБУ «ВГНКИ»)

Телишевская Любовь Яковлевна

Ведущая организация: ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт биологической промышленности»

Защита состоится «Ж» г. в /Гч. на заседании

диссертационного совета Д.220.042?Л)1 при ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина», по адресу: 109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, 23. Тел. (495) 377-93-83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина».

Автореферат разослан У» 012 года и размещен на

сайте http://www.vak.ed.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор Грязнева Т.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время в Росси появляются новые виды сырья и современные технологии, позволяющих выпускать косметические товары на основе натуральных ингредиентов с улучшенными потребительскими свойствами. В этом плане определенный интерес вызывают дисперсии коллагена, эластина и кератина, получаемые из белоксо-держащих отходов сырья животного происхождения. При этом как к качеству сырья, так и к готовым косметическим средствам, содержащим фибриллярные белки, предъявляются достаточно жестокие требования с точки зрения их безопасности для потребителя. Над решением данной проблемы активно работали известные отечественные и зарубежные ученые (Каспа-рьянц С.А. (1999), Вилкова С.А. (2000), Андреев С.М. (2001- 2002), Гор-диенко И.М. (1997-2003), Деев А.И. (2006), Сапожникова А.И. (1999 -2010), Olsen B.R. (1987), Shaw L.M. (2008)).

Цель и задачи исследования. Цель работы - усовершенствовать технологии получения и научно обосновать целесообразность включения дисперсий фибриллярных белков в косметические композиции по уходу за кожей лица и волосами человека, а также за шерстью домашних животных.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать способы получения высокоочищенных дисперсий фибриллярных белков косметического назначения.

2. Исследовать свойства дисперсий фибриллярных белков как биологически активных компонентов для создания модельных инновационных косметических композиций, дающих целевой результат.

3. Изучить с помощью современных методов влияние инновационных косметических композиций, содержащих фибриллярные белки, на гидро-липидную мантию кожи и текстуру волос людей, а также на шерсть домашних животных.

■Л

4. Провести на клинически здоровых добровольцах апробацию модельных композиций, созданных для ухода за кожей лица и волосами, и дать объективную комплексную оценку эффективности их действия.

5. С помощью экспертных, социологических и расчетных методов разработать систему оценки качества и охарактеризовать потребительские свойства полученных модельных косметических композиций.

6. Предложить и обосновать оптимальную номенклатуру потребительских свойств разработанных косметических композиций, содержащих фибриллярные белки.

Научная новизна. Впервые в России предложены технологические приемы, позволяющие получать высокоочищенные дисперсии коллагена, эластина и кератина косметического назначения.

Научно обоснована целесообразность использования дисперсий коллагена в качестве увлажняющего фактора в косметических масках по уходу за кожей лица.

Установлено позитивное влияние дисперсий эластина в составе косметической серии, используемой для трехступенчатого ухода за жирной увядающей кожей лица.

Получены новые данные о воздействии дисперсий кератина на различные типы волос человека и шерсть домашних животных. С помощью современных инструментальных методов исследования гидролипидной мантии кожи и текстуры волос подтверждена целевая эффективность полученных модельных косметических композиций. На основе мнений про-бантов и экспертов предложена методика оценки качества косметических композиций, содержащих фибриллярные белки, и разработаны балловые шкалы для количественной оценки потребительских свойств косметических композиций по уходу за кожей лица и волос.

Практическая значимость работы. Предложены способы целенаправленной модификации белоксодержащих отходов сырья животного

происхождения, дающие возможность получать высокоочищенные препараты коллагена, эластина и кератина косметического назначения. Проведены клинические испытания модельных косметических композиций содержащих фибриллярные белки (по уходу за кожей лица и волосами человека, а также за шерстью домашних животных). Результаты исследований подтверждены соответствующими актами. Подтверждена целевая эффективность рецептур косметических средств, содержащих дисперсии фибриллярных белков. Предложена номенклатура потребительских свойств для косметических товаров содержащих фибриллярные белки. Разработана система оценки качества косметических средств, содержащих фибриллярные белки. Разработана Инструкция по применению кератина косметического, для восстановления, разрушенных и поврежденных структур шерсти домашних животных.

Личный вклад соискателя. Автор в течение пяти лет (2006-2011гг.) лично выполнила существенный объем научно-исследовательских работ на базе кафедры товароведения и технологии ФГБОУ ВПО МГАВМиБ, а также в ЗАО «KJI» Институт Красоты». Автор в соответствии с предлагаемыми методиками оценки качества, непосредственно учувствовал в изготовлении опытных образцов косметических средств, в ЗАО «KJI» Институт Красоты».

Апробация результатов диссертации. В соответствии с предлагаемыми методиками оценки качества, работа была апробирована в ЗАО «KJI» Институт Красоты», (Москва 2004-2009) при изготовлении опытных образцов косметических средств.

Основные положения диссертации доложены и обсуждены: на VIII международной конференции «Современные технологии восстановительной медицины», (Сочи, 2005), на Всероссийском форуме «Актуальные проблемы восстановительной медицины курортологии и физиотерапии», (Москва, 2005), на V Международном конгрессе «KOSMETIK international

им. Евгения Лапутина», (Москва, 2006), на IX международной конференции «Высокие технологии восстановительной медицины: профессиональное долголетие и качество жизни», (Сочи, 2006), на ежегодных научных конференциях факультета товароведения и экспертизы сырья животного происхождения ФГБОУ ВПО МГАВМиБ (Москва, 2007, 2009).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 167 страницах машинописного текста, в.т.ч. 32 страницы приложений и включает следующие разделы: введение, обзор литературы, собственные исследования, обсуждение результатов, выводы, практическое использование полученных научных результатов, рекомендации по использованию научных выводов, список использованной литературы (289 источника, в т.ч. 139 иностранных). Материалы диссертации иллюстрированы 21 рисунком и 34 таблицами.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

1. Способы целенаправленной модификации белоксодержащих отходов сырья животного происхождения, позволяющие получать высокоочи-щенные дисперсии фибриллярных белков косметического назначения.

2. Повышение целевой эффективности косметических композиций по уходу за кожей и волосами человека, а также за шерстью собак декоративных пород, за счет включения в их состав дисперсий фибриллярных белков.

3. Методика комплексной оценки качества косметических композиций по уходу за кожей и волосами, содержащими фибриллярные белки.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа выполнена в период с 2006 по 2010 гг. на кафедре товароведения и технологии сырья животного происхождения им. С.А. Каспарьянца ФГБОУ ВПО МГАВМиБ.

Объектами исследования служили: дисперсии коллагена, эластина и кератина, полученные по запатентованным методикам, модельные косметические композиции на их основе, а также человеческие волосы трех различных типов (сухие, нормальные, жирные) и шерсть 10 сук йоркширских терьеров.

Определение показателей химического состава включало определение влаги - гравиметрическим методом; жировых веществ - по Сокслету, минеральных веществ - сжиганием, общего азота - фотометрическим методом с реактивом Несслера и последующим подсчетом содержания белковых веществ. Определение оксипролина проводили колориметрическим методом, основанным на цветной реакции продуктов его окисления с парадиме-тиламинобензальгидом, тирозина - колориметрическим методом, основанным на цветной реакции продуктов его разрушения в кислой среде с а-нитрозо-Р-нафтолом.

Микробную обсемененность образцов оценивали методом посева вытяжек из исследуемых образцов на плотную питательную среду - мясо-пептонный агар, рН определяли потенциометрическим методом.

Лабораторную оценку качества дисперсий коллагена и эластина in vivo проводили с использованием диагностического прибора Скин-О-Мат» немецкой фирмы «Cosmomed», с помощью которого было определено их влияние на влажность, сальность и рН кожи лица пациентов.

Сканирующую электронную микроскопию волос проводили на микроскопе HITACHI S - 405А. Физико-механические испытания (определение прочности пучка) выполняли на динамометр ДШ-ЗМ. Диаметр волос определяли методом проекционной микроскопии.

Клинические испытания модельных косметических композиций проводили в ЗАО «KJI» Институт красоты».

Кожно-раздражающее и сенсибилизирующее действие косметических средств оценивали клиническим методом in vivo путем постановки кожных

тестов, согласно приложению 3 Санитарных правил и норм СанПиН 1268197.

Для оценки качества использованных в работе модельных косметических композиций были разработаны опросные листы для пробантов и экспертов, позволяющие оценивать функциональные, эргономические и эстетические свойства по пятибалльной системе. При выборе оптимальной номенклатуры показателей качества разработанных косметических средств использовали метод группового опроса экспертов и пробантов с последующей обработкой и анализом полученной информации. Статистическую обработку экспериментальных и клинических данных проводили на IBM -совместимом компьютере с помощью пакета программ Microsoft Office 2000 Professional, с учетом особенностей исследуемых биологических объектов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Разработка технологии получения высокоочищенных дисперсий фибриллярных белков косметического назначения

Нами была проведена модификация существующих технологических схем получения коллагенового золя, эластина и кератина, разработанных и запатентованных на кафедре товароведения ФГБОУ ВПО МГАВМиБ.

Для производства косметических средств, содержащих фибриллярные белки в качестве ключевого активного компонента, требуется максимальная очистка основного белка каждого конкретного вида исходного сырья от сопутствующих ему белково-углеводных соединений, являющихся нежелательным балластом (рисунки 1-3).

Рис. 1. Технологическая схема способа получения высокоочищенной дисперсии коллагена

Рис. 2. Технологическая схема способа получения высокоочищенной дисперсии эластина

Рис. 3. Технологическая схема способа получения высокоочищенной дисперсии кератина

Полученные нами после дополнительной очистки препараты были подвергнуты исследованиям в соответствии с требованиями, предъявляемыми косметической промышленностью к белковым косметическим полупродуктам.

Оценка качества дисперсий фибриллярных белков как компонентов косметических композиций

В процессе получения дисперсий фибриллярных белков исходное сырье подвергается воздействию различных химических реагентов. Структурные изменения, происходящие при этом с использованными разновидностями соединительной ткани, сопровождаются характерными изменениями химического состава. Результаты опытов по определению химического состава дисперсий фибриллярных белков, полученных из отходов сырья животного происхождения, представлены в таблицах 1-3.

Таблица 1. Показатели химического состава коллагенсодержащих

материалов

Анализируемый образец Влага % Содержание, % от абс. сух. в-ва

Жировые вещества Минеральные вещества Коллаген по окси-пролину Неколла-геновые белки

Гольевая спилковая об-резь шкур крупного рогатого скота 68,86 ±4,89 2,92 ±0,18 3,83 ±0,13 88,03 ±3,48 9,58 ±5,01

Дисперсия коллагена очистка I 90,17± 3,21 0,170 ±0,005 1,23 ±0,02 96,12 ±1,05 2,09 ±0,13

Дисперсия коллагена очистка П 95,77 ±2,04 0,080 ±0,003 0,71 ±0,01 97,85 ±0,19 0,47 ±0,10

Дисперсия коллагена очистка Ш 98,82 ±1,09 0,020 ±0,003 0,65 ±0,008 99,0 ±0,13 0,340 ±0,001

Дисперсия коллагена очистка IV 98,90 ±1,33 0,010 ±0,002 0,65 ±0,007 99,05 ±0,12 0,340 ±0,001

Таблица 2. Показатели химического состава эластинсодержащих

материалов

Содержание, % от абс. сух. в-ва

Анализируемый образец Влага, % Жировые вещества Минеральные вещества Эластин, по общему азоту

Выйная связка крупного рогатого скота 68,86 ±4,89 2,92 ±0,18 3,83 ±0,13 88,03 ±3,48

Дисперсия эластина I очистка 89,47 ±1,66 2,85 ±0,15 1,99 ±0,14 95,56 ±1,33

Дисперсия эластина П очистка 92,63 ±1,28 1,41 ±0,05 1,03 ±0,10 97,04 ±0,87

Дисперсия эластина III очистка 93,97 ±1,03 0,45 ±0,03 0,60 ±0,01 98,00 ±0,13

Дисперсия эластина IV очистка 93,97 ±1,13 0,45 ±0,02 0,6 ±0,01 98,05 ±0,11

Таблица 3. Показатели химического состава кератинсодержащих

материалов

Исследуемый материал Влага, % Содержание, % от абсолютно сухого вещества (средние значения, п=5)

зола жир белок

Шерстяной очес 10,3±0,7 3,7±0,4 1,6±0,2 90,2±2,3

Дисперсия кератина, полученная из шерстяного очеса I очистка 90,8±1,6 1,30±0,05 0,70±0,09 94,3+1,9

Дисперсия кератина, полученная из шерстяного очеса П очистка 93,9±1,5 1,06+0,07 0,3+0,02 97,1±1,5

Дисперсия кератина, полученная из шерстяного очеса Ш очистка 95,5±1Д 0,84±0,05 0,1±0,01 98,1±08

Дисперсия кератина, полученная из шерстяного очеса IV очистка 95,48±1,2 0,84±0,05 0,1 ±0,01 98,1±0,8

Как видно из таблиц 1-3, химический состав исходных видов сырья, использованных для получения дисперсий коллагена, эластина и кератина, представлен различными компонентами, причем в процентном отношении преобладают белковые вещества. Показатели химического состава дисперсий коллагена, коллагена, эластина и кератина косметического назначения, получаемых путем включения в технологические схемы дополнительной четырехкратной очистки готовых продуктов от низкомолекулярных примесей, свидетельствуют о достаточно высокой степени их чистоты уже после трех циклов очистки, что указывает на нецелесообразность использования четвертого цикла.

Результаты опытов по определению степени микробиологического загрязнения исходного сырья и готовых продуктов показали, что в дисперсии

коллагена, роста микроорганизмов выявлено не было. Установленный факт объясняется высокой кислотностью дисперсии (рН 4,0) за счет содержания в ней уксусной кислоты. Что касается дисперсии эластина и кератина являются стерильными в результате добавления в них консерванта Katon CG.

Несмотря на то, что препараты коллагена, эластина и кератина относятся, как известно, к 4 классу малоопасных веществ, была выборочно проведена оценка такого показателя токсичности как повреждающее действие дисперсии на слизистую оболочку глаза и роговицу кроликов. При этом установлено, что однократное внесение в конъюнктивальный мешок глаза кроликов 1-2 капель неразведенной дисперсии фибриллярного белка вызывало слабое раздражение слизистой оболочки, проходящее в течение 10-15 минут. При использовании метода лоскутных проб in vivo кожно-раздражающего и сенсибилизирующего действия дисперсии на людей также не было выявлено.

Проведенные эксперименты послужили основанием для включения его в модельные композиции по уходу за кожей лица и волосистой части головы.

Для домашнего ухода за зрелой кожей лица в ЗАО «Косметическая Лечебница «Институт Красоты» были изготовлены тканевые маски, пропитанные дисперсией коллагена и термальной водой. Результаты опытов по оценке гидратантных свойств масок, полученные методом корнеометрии, представлены в таблице 4.

Как видно из таблицы 4, через 20 дней после начала эксперимента показатели влажности кожи пробантов из опытной группы превышали исходные в среднем на 20%. Достоверных различий между значениями данного показателя в контрольной группе, полученными для тех же участков кожи лица через 5,10,15 и 20 дней после начала опыта, выявлено не было.

Таблица 4. Динамика изменений показателей влажности кожи у пациентов в ходе эксперимента

Зона тести- сти- рова- ния Влажность, геи

Исх эдная Контрольные сроки тестирования в ходе эксперимента, сутки

5 10 15 20

Г руппы

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Лоб 45,5 ±1,2 47,5 ±1Д 45,9 ±3,44 49,29 ±2,14 47,53 ±1,80 54,85 ±2,68 46,29 ±1,76 56,07 ±2,81 46,95 ±1,80 60,46 ±4,34

Щека 47,2 ±1,4 45,2 ±1,2 45,66 ±6,16 50,23 ±8,97 49,27 ±5,73 55,48 ±1,31 45,64 ±1,07 56,69 ±9,50 47,12 ±5,07 56,30 ±7,02

Висок 50,2 ±1,0 51,2 ±1,5 47,97 ±1,39 55,02 ±6,25 52,66 ±4,01 60,91 ±9,83 51,41 ±5,63 63,71 ±6,53 52,75 ±4,54 64,42 ±8,72

Примечание: 1- контроль, 2 - опытная группа.

Полученные результаты подтверждают целесообразность использования коллагена как гидратантной добавки в составе косметических средств.

Для увлажнения кожи лица нами были также разработаны гидрогеле-вые пластины на основе поливинилового спирта (ПВС), на которых, методом включения в гель, иммобилизовали солюбилизированный фибриллярный эластин.

Биодоступность эластина была усилена за счет введения в состав гидрогеля бутилен- и пропиленгликоля, выполняющих роль энхансеров. Эластин вводили в матрицу-аппликатор в концентрациях 5 и 10%, а энхансеры - в количестве 10% от массы композиции. Соотношение основного компонента и энхансеров составляло 1:1. Контролем служил раствор чистого ПВС в воде, а также образцы матриц с иммобилизованным эластином без добавления энхансеров.

Результаты опытов по оценке эффекта увлажнения от краткосрочного использования матриц-аппликаторов через 0,5 и 4 часа после однократного 30-минутного применения и долгосрочного использования в течение 28 суток ежедневного двукратного применения по 30 минут, а также через 2 дня

14

после окончания применения средств, т.е. на 30-й день эксперимента представлены в таблице 5.

Таблица 5. Эффект от краткосрочного и долгосрочного применения матриц-аппликаторов

Группа Влажность, reu

пробантов исходная через 0,5 часа через 4 часа через 28 дней через 30 дней

1 38,5±3,1 50,5±0,9 38,0±0,1 37,8±0,2 37,7+0,4

2 38,5±2,1 68,8±0,5 42,1±0,2 39,б±0,4 39,0+1,0

3 38,5+1,5 71,1±1,1 55,8±1,3 42,1±0,3 40,9±0,8

4 38,5±2,1 51,0±0,2 40,3±0,1 39,0±0,6 38,0±0,5

5 38,7±1,1 52,2±0,5 43,0±0,2 39,1±0,3 38,7+0,4

Примечание: 1- ПВС; 2- ПВС+5%эластина+10% энхансера; 3- ПВС+ 10% эластина+10% энхансера; 4- ПВС+5%эластина; 5- ПВС+ 10% эластина

Согласно полученным данным, через 30 минут после применения гид-рогелевых масок наблюдается существенное возрастание увлажненности кожи волонтеров во всех испытуемых группах, вероятно, за счет так называемого "парникового" эффекта, возникающего в результате аппликации. Максимальное увлажнение - 71,1 reu имело место при использовании пластин, содержащих 10% эластина и энхансеры. Через 4 часа увлажненность кожи у пробантов данной группы снизилась до 55,83 ±1,3 reu. В остальных группах показатели увлажненности изменялись не столь существенно. Через 28 дней применения образцов, содержащих 10% эластина и энхансеры, увлажненность кожи увеличилось 12,13%, а через два дня после прекращения применения средства эта величина несколько снизилась, однако, превышала исходные показатели на 8,67 %. Применение в течение 4 недель аппликантов, содержащих 5% эластина в сочетании с энхансерами, превысив по окончании опыта значения исходных показателей на 5,19%. При отсутствии в гидрогелевой системе маски-аппликанта энхансеров статистически достоверной разницы в степени увлажнения кожи до начала опыта и

после его окончания выявлено не было. В ходе эксперимента значения рН во всех группах соответствовали уровню, присущему здоровой человеческой коже (4,5-5,5).

Помимо гидрогелевых масок при изучении целесообразности использования эластина в составе косметических средств мы применили этот продукт в качестве увлажняющего фактора в системе комплексного домашнего ухода за увядающей жирной кожей лица.

При изучении влияния косметической серии с эластином, состоящей из очищающего геля, увлажняющего крема и защитного крема, на микрорельеф кожи, ее тургор, эластичность, влажность, сальность и рН установлено, что влажность кожи пациентов опытной группы достоверно увеличилась на всех протестированных зонах лица в среднем на 18%, в контрольной группе - всего на 9%. Сальность кожи с учетом всех зон тестирования после использования геля для умывания снижается в среднем примерно в 3,5 раза, и практически полностью восстанавливается через 4 часа, возвращаясь к физиологическим нормам. Значения показателя рН кожи сразу после использования геля для умывания незначительно повышаются за счет частичного удаления жирных кислот, входящих в состав кожного сала (с 5,1±0,1 до 5,7±0,2). Через 4 часа после окончания опыта значение показателя снизилось до величин, характерных для начала эксперимента (5,2±0,3). Полученные результаты дают основания считать серию композиций с эластином для домашнего ухода за увядающей жирной кожей эффективной и комфортной.

Опытные партии шампуня и бальзама, содержащие кератин, были апробированы на сухих, нормальных и жирных волосах. Контролем служили шампунь и бальзам аналогичной рецептуры, но без добавления кератина. Оценку моющего эффекта осуществляли по состоянию чешуйчатого слоя методом электронной сканирующей микроскопии. Электронная сканирующая микроскопия (увеличение Х5000) чешуйчатого слоя сухих, нор-

мальных и жирных волос до начала опытов позволила выявить существенные различия в их исходном состоянии.

Обработка волос разных типов моющими средствами, не содержащими кератин, привела к тому, что чешуйки кутикулы волос сухого типа стали плотнее прилегать к поверхности, однако эффект «взъерошенности» чешуек полностью устранить не удалось. На кутикуле нормального волоса после промывки моющими средствами, не содержащими кератин, заметно отсутствие загрязнений по краям чешуек, прилегание их к поверхности волоса осталось прежним. Поверхность кутикулы волос жирного типа после использования обычного шампуня и бальзама стала более четко выраженной. Использование кератинсодержащих моющих средств на сухих волосах способствовало полному выравниванию поверхности чешуйчатого слоя. Аналогичная тенденция характерна для кутикулы нормальных и жирных волос. Однако в последнем случае на поверхности имеет место переизбыток адсорбировавшихся частиц. Применение шампуня, не содержащего кератин, на сухих волосах, приводит к их сильному обезжириванию и не дает используемому после него бальзаму в полной мере адсорбироваться на поверхности поврежденного волоса, т.к. наряду с удалением жировой пленкой, вероятно, происходит повреждение верхнего слоя кутикулы, отвечающего за адсорбцию. Максимально сухая масса сухих волос в данном случае уменьшается в среднем на 3,1 % по сравнению с необработанным сухим волосом. В случае применения кератинсодержащих моющих средств абсолютно сухая масса сухих волос уменьшается только на 2,2%, что свидетельствует в пользу адсорбции кератина на поверхности волоса. Для нормальных волос этот показатель составляет, соответственно, 2,9% и 2,6%. При обработке жирных волос шампунем и бальзамом с кератином разница в максимально сухой массе волос до и после мытья практически отсутствует, что говорит об отсутствии моющего эффекта.

Таблица б. Влияние кератина в составе моющих средств на прочность различных типов волос

Вариант обработки Разрывная нагрузка, сН/Текс (ср. значения)

Тип волос

нормальные сухие жирные

До мытья 10,3 10,1 10,1

Шампунь и бальзам без кератина 10,2 9,7 9,8

Шампунь и бальзам с кератином 10,7 13,0 10,3

Результаты физико-механических испытаний разных типов волос, обработанных моющими средствами, содержащими кератин, дают основание утверждать, что использование кератинсодержащих препаратов в большей степени приводит к увеличению прочностных характеристик волос.

Дисперсия кератина в количестве 10% от общей массы готовых моющих средств была также введена в рецептуру опытных партий шампуня для собак и апробирована на шерсти 10 сук йоркширских терьеров. Контролем служил шампунь аналогичной рецептуры, но без добавления кератина. Физико-механические испытания шерсти собак, обработанных кератинсодер-жащими моющими средствами (таблица 7), дают основание утверждать, что использование шампуня с кератином в большей степени приводит к увеличению прочностных характеристик шерсти.

Таблица 7. Влияние кератинсодержащего шампуня на прочность шерсти собак (п=10)

Вариант обработки Разрывная нагрузка, сН/Текс (ср. значения)

До мытья 8,1

Шампунь без кератина 7,8

Шампунь с кератином 9,0

При этом установлено, что применение шампуня, не содержащего кератин, приводит к более сильному обезжириванию шерсти.

Обобщая результаты проведенных лабораторных исследований, следует отметить, что шампунь содержащие солюбилизированный кератин,

подходит для профессионального и домашнего ухода за шерстью собак.

Разработка оптимальной номенклатуры показателей качества косметических средств, содержащих дисперсии фибриллярных

белков

Нами предложены карты опроса для экспертов и пробантов, содержащие 5-балловые шкалы, позволяющие оценить функциональные, эргономические и эстетические свойства продуктов. При опросе экспертов и пробантов коэффициенты весомости были назначены для каждого из выбранных показателей с учетом их значимости в общем восприятии. Согласно рекомендациям, сумма коэффициентов весомости была равна 20, при этом максимальный комплексный показатель качества составлял 100 баллов. Результаты анализа значимости пунктов опросных карт отражены в виде лепестковых диаграмм. Все показатели имеют собственные оси координат, расходящиеся лучами из начала координат. Линиями соединяются значения, относящиеся к одному ряду. Лепестковая диаграмма позволяет сравнивать совокупные значения нескольких рядов данных.

Лепестковые диаграммы однозначно свидетельствуют о том, что совокупные значения показателей, характеризующих косметические средства, содержащие фибриллярные белки, с учетом мнений пробантов и экспертов, имеют максимальную площадь охвата с самыми высокими значениями показателей в отличие от аналогичных средств без такого рода добавок. Нами выявлены наиболее значимые для пробантов и экспертов показатели. Для пробантов - это заживляемость травм кожи, консистенция, быстрая впиты-ваемость, косметический эффект. Эксперты сочли наиболее значимыми показателями качества косметических средств их влияние на эластичность, тургор и микрорельеф кожи, а так же расчесываемость волос.

Полученные результаты свидетельствуют о качественном бесспорном преимуществе разработанных модельных композиций, содержащих фибриллярные белки.

выводы

1. Усовершенствованы технологические схемы получения солюбилизи-рованных высокоочшценных субстанций фибриллярных белков (коллагена, эластина и кератина) косметического назначения. Для получения дисперсий фибриллярных белков косметического назначения необходимо включать в технологические циклы троекратную очистку основных продуктов.

2. Дисперсия коллагена, полученная по усовершенствованной технологии, обладает высокой степенью химической и микробиологической чистоты - содержание основного компонента составляет 99,2 %, микроорганизмы не выявлены.

3. Использование коллагена в составе косметических средств повышает показатель влажности кожи человека примерно на 20%.

4. Дисперсии эластина обладает высокой степенью химической и микробиологической чистоты - содержание основного компонента составляет 98,01 % , микроорганизмов не обнаружено.

5. Применение в течение 4 недель гидрогелевых масок - аппликантов, содержащих 10% эластина и энхансеры, дает достоверное увеличение влажности кожи на 12,13%. Подтверждена эффективность трехкомпонент-ной косметической серии с эластином для ухода за увядающей кожей лица по таким показателям как влажность (увеличение в среднем на 18%), сальность (снижается примерно в 3,5 раза), рН (нормализуется через 4 часа).

6. Дисперсия кератина, полученная по усовершенствованной схеме, обладает высокой степенью химической и микробиологической чистоты - содержание основного компонента составляет 98,4%, микроорганизмы не обнаружены.

7. Методом электронной сканирующей микроскопии выявлены различия в состоянии чешуйчатого слоя сухих, жирных, нормальных волос и установлена различная степень адсорбции моющих средств, содержащих кератин, на разных типах волос. Показано, наличие выраженного моющего

эффекта от применения кератинсодержащего шампуня и бальзама только на сухих и нормальных волосах и отсутствие его на жирных волосах. Установлено, что наибольший эффект увеличения относительной разрывной нагрузки от применения шампуня и бальзама с кератином можно получить на волосах сухого типа. Полученные новые данные показали, что наибольший эффект от применения шампуня и бальзама с кератином можно получить на волосах сухого типа. Шампунь и бальзам, содержащие дисперсию кератина, не пригодны для жирного типа волос, в связи с отсутствием выраженного моющего эффекта.

8. Шампунь, содержащий солюбилизированный кератин, подходит для профессионального и домашнего ухода за шерстью собак.

9. Предложена номенклатура потребительских свойств для косметических продуктов на основе фибриллярных белков, в которую включены такие показатели, как консистенция, влияние на заживляемость травм кожи, быстрая впитываемость, косметический эффект, влияние на эластичность, тургор и микрорельеф кожи, расчесываемость волос (для шампуня и бальзама).

10. Предложена поэтапная система оценки качества косметических средств, содержащих фибриллярные белки, включающая, такие показатели как, химический и микробиологический контроль сырья, клинические испытания готовых косметических средств и социологический метод анкетирования пробантов и экспертов.

СВЕДЕНИЯ О ПРАКТИЧЕСКОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Предложены способы целенаправленной модификации белоксодержа-щих отходов сырья животного происхождения, дающие возможность с учетом их вида, состава и свойств, получать высокоочищенные препараты коллагена, эластина и кератина косметического назначения.

2. Подтверждена целевая эффективность рецептур косметических средств,

содержащих дисперсии фибриллярных белков. На базе ЗАО «КЛ» Инсти-

21

тут Красоты» разработаны модельные композиции косметических средств, содержащие модифицированные дисперсии фибриллярных белков.

3. Предложена номенклатура потребительских свойств для косметических товаров на основе фибриллярных белков;

4. Разработана система оценки качества косметических средств, содержащих фибриллярные белки.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ НАУЧНЫХ ВЫВОДОВ

1. Рекомендуется производителям зоокосметики и косметических средств для людей, шире использовать в рецептурах биологически активные, высокоочищенные добавки и препараты на основе коллагена, эластина и кератина, получаемые из белоксодержащих отходов сырья животного происхождения.

2. Рекомендуется производителям биопрепаратов использовать разработанные балловые шкалы по оценки свойств косметических композиций, содержащих фибриллярные белки.

3. Рекомендуется использовать разработанные балловые шкалы по оценке свойств косметических композиций в учебном процессе по дисциплинам «Биотехнология» и «Товароведение сырья животного происхождения».

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сапожникова А.И., Щукина Е.В. Об увлажняющем действии коллагена косметического назначения //Сырье и упаковка для парфюмерии, косметики и бытовой химии. -2004.- № 9.- С. 28.

2. Щукина Е.В. Определение функционального состояния кожи с помощи аппарата « СКИН-О-МАТ» //Натуральная фармакология и косметология. -2005. - № 2. С. 38-39.

3. Щукина Е.В., Сапожникова А.И. Коллаген в медицине и косметологии

22

//Натуральная фармакология и косметология. - 2005. - № 4. С. 29-35.

4. Сапожникова А.И., Щукина Е.В. Косметические средства на основе кератина в системе ухода за разным типом волос //Сырье и упаковка для парфюмерии, косметики и бытовой химии. - 2008. - № 3 - С. 40-42.

5. Сапожникова А.И., Пехташева E.JI., Щукина Е.В. Оценка потребительских свойств косметических масок с коллагеном //Вестник российской экономической академии имени Г.В. Плеханова - 2010 - № 1 (31) - С. 118-124.

6. Щукина Е.В., Сапожникова А.И. Эластин как биологическиактивный компонент в средствах по уходу за кожей лица //Товаровед продовольственных товаров - 2011-№ 5 С. 31-34.

7. Щукина Е.В. Использование кератинсодержащего шампуня для мытья собак //Ветеринарная медицина - 2011 - № 2 С. 48-50.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 26.09.2000 г. Подписано в печать 20.02.2012 г. Тираж 100 экз. Усл. п.л. 1,0 Печать авторефератов (495)730-47-74,778-45-60

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Щукина, Елена Васильевна, Москва

61 12-3/675

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И БИОТЕХНОЛОГИ им. К.И. СКРЯБИНА»

На правах рукописи

ЩУКИНА ЕЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ДИСПЕРСИЙ ФИБРИЛЛЯРНЫХ БЕЛКОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В КАЧЕСТВЕ АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА БИОПРЕПАРАТОВ

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Сапожникова А.И.

Москва

-2012

СОДЕРЖАНИЕ

стр

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1 БЕЛОКСОДЕРЖАЩИЕ ОТХОДЫ СЫРЬЯ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ: ПУТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОСМЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ 10

1.1 Общие сведения о белоксодержащих отходах сырья животного происхождения

1.2 Современные представления о строении и свойствах фибриллярных белков

1.3 Использование продуктов растворения фибриллярных белков для получения технических и медицинских изделий

1.4 Использование продуктов растворения фибриллярных белков в косметологии

10

12

19

24

1.5 Проблемы отсутствия нормативной документации, стандартизованных методов контроля и оценки качества косметических средств

содержащих дисперсии фибриллярных белков. 29

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 37

2.1 Объекты исследования 37

2.2 Методы исследования 3 8

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСО-КООЧИЕЦЕННЫХ ДИСПЕРСИЙ ФИБРИЛЛЯРНЫХ БЕЛКОВ

КОСМЕТИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 44

3.1. Получение дисперсии коллагена из спилка шкур крупного рогатого скота

3.2 Получение дисперсии эластина из выйной связки крупного рогатого скота

3.3 Получение дисперсии кератина из очеса шерсти тонкорунных овец

ГЛАВА 4 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ДИСПЕРСИЙ ФИБРИЛЛЯРНЫХ БЕЛКОВ КАК КОМПОНЕНТОВ КОСМЕТИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ

4.1. Оценка качества дисперсий коллагена как биологически активной добавки в составе косметических средств, в лабораторных и клинических условиях

4.1.1 Химический состав и токсико-гигиенические свойства дисперсии коллагена

49

51

51

51

55

57

4.1.2 Лабораторно-клинические испытания масок, содержащих дисперсии коллагена, in vivo

4.2 Оценка качества дисперсий эластина, как биологически активной добавки в составе косметических средств, в лабораторных и клинических условиях

4.2.1 Химический состав и токсико-гигиенические свойства дисперсии эластина

4.2.2 Лабораторно-клинические испытания модельных косметических средств, содержащих дисперсии эластина, in vivo

4.3 Оценка качества дисперсий кератина, как биологически активной добавки в составе косметических средств, в лабораторных и клинических условиях 67

4.3.1 Оценка качества дисперсии кератина по показателям химического состава и токсико-гигиеническим показателям

57

60

73

4.3.2. Влияние косметических средств, содержащих кератин, на состояние различных типов волос

4.3.3 Влияние дисперсий кератина в составе косметических средств на физико-механические показатели волос

4.3.4.Использование кератинсодержащего шампуня для мытья собак 74

ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНОЙ НОМЕНКЛАТУРЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И ОЦЕНКА ДЕЙСТВЕННОСТИ КОСМЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИСПЕРСИИ ФИБРИЛЛЯРНЫХ БЕЖОВ 77

5.1.Сравнительная оценка качества масок с коллагеном in vivo про- 78 бантами и экспертами

5.2. Сравнительная оценка качества модельной косметической серии

83

средств с эластином in vivo пробантами и экспертами

5.3. Сравнительная оценка качества модельных моющих средств с кератином in vivo пробантами и экспертами ^

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 101

ВЫВОДЫ 102

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИС- 105 ТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ 136

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В настоящее время российский рынок косметических товаров считается одним из крупнейших в Европе. Он развивается стремительно и динамично, причем лидирующее положение по объему продаж среди косметических товаров занимают средства по уходу за кожей лица и волосами.

Данная тенденция рынка напрямую связана с появлением новых видов сырья и созданием современных технологий, позволяющих выпускать косметические товары с улучшенными потребительскими свойствами на основе натуральных ингредиентов.

В производстве современных косметических средств все больше внимания уделяется активным добавкам - компонентам, которые, будучи включенными в рецептуру в относительно небольшом количестве, могут существенно влиять на такие свойства готового продукта, как его эффективность, стабильность, внешний вид и др. показатели.

В этом плане определенный интерес вызывают дисперсии коллагена, эластина и кератина, получаемые из белоксодержащих отходов сырья животного происхождения и активно востребованные на сырьевом косметическом рынке.

При этом как к качеству сырья, так и к готовым косметическим средствам, содержащим фибриллярные белки, предъявляются достаточно жестокие требования с точки зрения их безопасности для потребителя.

Ввиду того, что фибриллярные белки (коллаген, эластин и кератин), получаемые из белоксодержащих отходов, обладают определенными свойствами, обуславливающими их ценность как для производителей, так и для конечного потребителя, исследование этих свойств является весьма актуальным

Над решением данной проблемы активно работают известные отечественные и зарубежные ученые (Каспарьянц С.А. (1999г.), Вилкова С.А. (2000г.), Андреев СМ. (2001г.), Свекольникова О.Ю. (2002г.), Горди-

енко И.М. (1997-2003г.), Деев А. И. (2006г.), Сапожникова А.И., (1999, 2005, 2006, 2009, 2010гг.), Olsen B.R. (1987г.), Shaw L.M. (2008г.).

Цель и задачи исследования. Цель работы - усовершенствовать технологии получения и научно обосновать целесообразность включения дисперсий фибриллярных белков в косметические композиции по уходу за кожей лица и волосами человека, а также за шерстью домашних животных.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- усовершенствовать способы получения высокоочищенных дисперсий фибриллярных белков косметического назначения;

- исследовать свойства дисперсий фибриллярных белков как биологически активных компонентов для создания модельных инновационных косметических композиций, дающих целевой результат;

- изучить с помощью современных методов их влияние на гидроли-пидную мантию кожи и текстуру волос;

- провести на клинически здоровых добровольцах апробацию модельных композиций, созданных для ухода за кожей лица и волосами человека, а также за шерстью домашних животных, и дать объективную комплексную оценку эффективности их действия;

- с помощью экспертных, социологических и расчетных методов разработать систему оценки качества и охарактеризовать потребительские свойства полученных модельных косметических композиций;

- предложить и обосновать оптимальную номенклатуру потребительских свойств разработанных косметических композиций, содержащих фибриллярные белки;

Научная новизна. В ходе выполнения диссертационной работы получены следующие новые результаты:

- предложены технологические приемы, позволяющие получать вы-сокоочищенные дисперсии коллагена, эластина и кератина косметического назначения;

- научно обоснована целесообразность использования дисперсий коллагена в качестве увлажняющего фактора в косметических масках по уходу за кожей лица;

- установлено позитивное влияние дисперсий эластина в составе косметической серии, используемой для трехступенчатого ухода за жирной увядающей кожей лица;

- получены новые данные о воздействии дисперсий кератина на различные типы волос людей и шерсти животных;

- с помощью современных инструментальных методов исследования гидролипидной мантии кожи и текстуры волос подтверждена целевая эффективность полученных модельных косметических композиций;

- на основе мнений пробантов и экспертов предложена методика оценки качества косметических композиций, содержащих фибриллярные белки, и разработаны балловые шкалы для количественной оценки потребительских свойств косметических композиций по уходу за кожей лица и волос;

Практическая значимость работы:

- предложены способы целенаправленной модификации белоксодер-жащих отходов сырья животного происхождения, дающие возможность с учетом их вида, состава и свойств, получать высокоочищенные препараты коллагена, эластина и кератина косметического назначения;

- проведены клинические испытания модельных композиций, содержащих фибриллярные белки, по уходу за кожей лица и волосами;

- подтверждена целевая эффективность рецептур косметических средств, содержащих дисперсии фибриллярных белков;

- предложена номенклатура потребительских свойств для косметических товаров на основе фибриллярных белков;

- разработана система оценки качества косметических средств, содержащих фибриллярные белки.

Апробация работы. Результаты исследований дисперсий фибриллярных белков и содержащих их косметических средств прошли апробацию в ходе клинических испытаний в ЗАО «KJI «Институт Красоты» и подтверждены соответствующими актами (клинические испытания модельных косметических масок, содержащих дисперсии коллагена, клинические испытания модельных косметических средств, содержащих дисперсии эластина, клинические испытания опытных партий шампуня и бальзама, содержащих дисперсии кератина).

Основные положения диссертации доложены и обсуждены:

- на VIII международной конференции «Современные технологии восстановительной медицины», Сочи, 2005 г.,

- на Всероссийском форуме «Актуальные проблемы восстановительной медицины курортологии и физиотерапии», Москва, 2005г.,

- на V Международном конгрессе «KOSMETIK international им. Евгения Лапутина», 2006 г.,

- на IX международной конференции «Высокие технологии восстановительной медицины: профессиональное долголетие и качество жизни», Сочи, 2006 г.

- на ежегодных научных конференциях факультета товароведения и экспертизы сырья животного происхождения ФГБОУ ВПО МГАВМиБ (2007, 2009 гг.)

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рецензируемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 155 страницах компьютерного текста, в.т.ч. 19 страниц приложений. Включает 34 таблицы, 21 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, 4-х глав экспериментальной части, выводов, списка литературы (289 источников, в том числе 139 иностранных).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. способы целенаправленной модификации белоксодержащих отходов сырья животного происхождения, позволяющие получать высокоочи-щенные дисперсии фибриллярных белков косметического назначения;

2. повышение целевой эффективности косметических композиций по уходу за кожей, волосами человека и шерсти собак декоративных пород за счет включения в их состав дисперсий фибриллярных белков

3. методика комплексной оценки качества косметических композиций по уходу за кожей и волосами, содержащими фибриллярные белки.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ГЛАВА 1 БЕЛОКСОДЕРЖАЩИЕ ОТХОДЫ СЫРЬЯ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ: ПУТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

1.1 Общие сведения о белоксодержащих отходах сырья животного происхождения

Белоксодержащие отходы сырья животного происхождения, представляют для исследователей огромный научно-практический интерес. Создание и внедрение в производство современных технологий переработки белоксодержащих отходов сырья животного происхождения, основанное на глубоком знании особенностей их структуры, химического состава, а также вопросов, связанных с оценкой показателей безопасности, надежности, функционального назначения, открывает широкие возможности для получения нового поколения препаратов и биоматериалов ветеринарного, зоотехнического, биотехнологического и косметического назначения, содержащих в качестве основы особые белки, называемые фибриллярными.

К ним относятся коллаген, эластин и кератин, выполняющие в организме, главным образом, структурные функции и играющие огромную роль в образовании покровных тканей и скелета животных [65, 85, 114, 115, 155, 156, 157, 186, 246, 277].

Коллаген является одним из наиболее распространенных в природе высокомолекулярных соединений. Он составляет более 30 % общей массы белков тела млекопитающих. В некоторых тканях коллаген является преобладающим органическим веществом, причем до 50 % коллагена находится в тканях скелета, 10 % в строме внутренних органов и около 40 % его находится в коже. Коллаген является основным структурным компонентом дермы (около 90% от массы соединительной ткани) [1, 46, 96, 187, 191,202, 256].

Наиболее часто коллаген получают в процессе переработки спилка со шкур крупного рогатого скота. В основном используют телячью кожу,

полученную от здоровых животных, выращенных в районах, где не известны случаи бешенства. Также коллаген получают из однородной мясокостной массы птиц, содержащей низкомолекулярные компоненты. Некоторые фирмы подчеркивают, что их коллаген выделен из морских животных. Хотя физико-химические и биологические свойства такого препарата вряд ли отличаются от "сухопутного" коллагена [2, 93, 203, 259, 260, 262, 263, 264, 265, 274, 275].

Эластин в структуре дермы занимает всего 2 - 5%. В тканях эластические компоненты встречаются в виде волокон (легкие, дерма, склера, вены, эластические связки, хрящ) и мембран (артерии). Например, в дерме эластические волокна содержатся в количестве 1-3% от массы всех волокнистых компонентов. Для получения дисперсии данного фибриллярного белка разработан способ обработки эластинсодержащих тканей (вый-ной связки крупного рогатого скота), позволяющий перевести в растворенное состояние 78,6 - 96,2 % белка и получить целевой продукт, представляющий собой высокомолекулярную фракцию, сохраняющую все свойства нативного, солюбилизированного до макромолекул и их ассо-циатов эластина, называемую альфа-эластином, в частности, способность к осаждению трихлоруксусной кислотой, и имеющую молекулярную массу 60—84 тыс. [14,190, 258, 266, 267, 268, 271, 272, 273, 251].

Кератин содержится в тканях эпидермального происхождения, к которым относятся шерсть, волос, а также рога, когти, перья, копыта, китовый ус и др. Для получения растворов кератина чаще всего используют скотоволос, щетину, шерсть или очес шерстяных волокон. Несмотря на определённые видовые и другие особенности все они представляют собой роговые образования эпителиального происхождения, состоящие в основном, из кератиновых белков, определяющих структуру, химический состав и свойства волоса. Практически все отходы волоса и шерсти используются в настоящее время с крайне низкой экономической эффективностью. Они находят применение, главным образом, в фетровом и войлочно-валяльном

производстве, в строительстве как утеплители, а также, после полного гидролиза, в качестве кормовых добавок для животных и иногда в виде биоминеральных удобрений. Нередки случаи, когда их просто сжигают, загрязняя тем самым окружающую среду. Однако все чаще кератинсодер-жащие отходы используют более эффективно, например, в качестве исходного сырья для получения молекулярно-диспергированных растворов, которые служат добавкой в фармацевтические и косметические изделия. Обычно для выделения кератина используют продукты растворения шерстяного очеса овец тонкорунных пород [61, 64, 66, 79, 94, 95, 99, 119, 123, 125, 150,151,152, 158, 159, 204, 205, 206, 207, 248, 249, 250, 261, 269, 270].

1.2 Современные представления о строении и свойствах фибриллярных белков

Белки - высокомолекулярные природные органические вещества, играющие фундаментальную роль в структуре и жизнедеятельности организмов. Белки присутствуют во всех живых организмах, определяя многие жизненно важные функцию. Белки выполняют структурную (построение тканей и клеточных компонентов) и функциональную (ферменты, гормоны, пигменты и т. д.) роль. Необходимость их постоянного обновления лежит в основе обмена веществ. В основном, белки состоят из остатков 20 аминокислот. В зависимости от формы белковой молекулы различают глобулярные и фибриллярные белки. Коллаген, эластин и кератин, представляющие собой предмет данного исследования, являются фибриллярными белками склеропротеинами - выполняющими в организме, главным образом, структурные функции и играющими огромную роль в образовании покровных тканей и скелета животных [47]. Все фибриллярные белки - образованы полипептидными цепями, которые расположены параллельно друг другу вдоль одной оси и образуют длинные волокна (фибриллы) или слой. По крайней мере, в природных условиях на них совершенно не действует вода, разбавленные кислоты, щелочи или протеолитические ферменты. Фибриллярные белки имеют как специфические различия в амино-

кислотном составе отдельных белков (таблица 1), так и общие особенности строения.

Таблица 1 - Особенности аминокислотного состава фибриллярных белков

Аминокислота Количество аминокислоты, г на 100 г белка

К