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生物发酵法生产透明质酸

发布时间:2013-11-15

天津康婷生物工程有限公司  瑞倪维儿美容连锁加盟有限公司

一谈到“奇迹”,我们总会不由自主地想到中国的万里长城、埃及的金字塔等等。他们之所以能被称为人类文明创造 的奇迹,我想第一是因为它的独创性,因为它们都是这世界上独一无二的。第二是因为它凝结了大量的人类智慧的结晶。

那么发酵法生产透明质酸又为什么能被称为是一大奇迹呢?

首先,我们先来看看什么的透明质酸,透明质酸(简称HA)是一种酸性粘多糖,广泛地存在于人和动物体内的各个部 分。它和蛋白质、核酸一样,都是生命过程中的基本物质。但是随着年龄的增长,透明质酸在人体内的含量逐年减少。所以 科学家一直致力于工业化生产大批量与人体内透明质酸高度同源的透明质酸,以补充人体所需。

一、动物组织提取HA

1934年美国Meyer和Palmer首先从牛眼玻璃体中分离出HA。善于联想的你一下就会想到,是不是从动物器官内能提 取HA?你很内行,说对了!HA最早就一直是从人和动物一些器官内提取获得。它广泛的存在于人或动物的各种组织中,已 从结缔组织、脐带、皮肤、鸡冠、关节滑液、脑、软骨、眼玻璃体、鸡胚、兔卵细胞、动脉和静脉壁等中成功分离。要想大 量提取HA,首先要有合适的原料,即HA含量丰富并且利于提取,其中公鸡冠就是物美价廉的好材料,大多厂家提取都是以 此为原料的。提取工艺也大同小异,但不外乎提取、除蛋白质、沉淀、干燥得粗品,粗品再酶解、沉淀等几个关键步骤。提取获得的产品广泛用于医药、保健食品、化妆品等各领域。但是提取法存在着一定的不足。首先,原材料不易获得。大家可 以想象一下,一只公鸡只张了一个鸡冠子,而鸡冠子的重量不足鸡总体重量的千分之一。其次,原材料的品质不好保证,因 为它要受材料本身,也就是鸡本身质量的影响。有些鸡喂的比较好,饲料的营养丰富,鸡冠子中就含有丰富的透明质酸。有 些鸡生长状况不好,鸡冠子很小,透明质酸的含量也相对较低。另外提取法生产透明质酸产率很低,1公斤雄鸡冠最终只能 得到4.7g的HA成品。而且这样生产出来的透明质酸品质得不到保障。有没有更好的方法呢?

二、微生物发酵法生产HA

康婷人几经努力终于发现某些链球菌也可产生透明质酸。链球菌是一种肉眼看不见,只有用显微镜才能看见的细菌。在 显微镜下观察,它长的圆圆的,常见多个细菌连在一起,成链状,故称链球菌。链球菌的外面有一层厚厚的荚膜,这层荚 膜中就含有丰富的透明质酸。发酵法生产透明质酸是利用微生物这个小工厂,由微生物将廉价的葡萄糖转化为大分子的透 明质酸。就象机器的制造需要钢材和电力一样,这个转化过程也需要必要的营养物质和能量。营养物质就是我们提供的 碳源、氮源、与生长有关的因子等,需要的能量是由微生物氧化分解营养物质提供的。碳源主要是各种单糖、蔗糖和淀粉 水解物,最常用的是葡萄糖。氮源主要为蛋白胨、酪蛋白水解液、酵母膏或浸出液、牛肉浸膏、大豆蛋白水解液、尿素、 无机铵盐等。其它营养物质还有磷酸盐、硫酸盐,钠、钙、镁等无机盐,铁、锰、铜、锌等微量元素。 用于透明质酸发酵 的设备主要是发酵罐,它配有搅拌、通气管道、 pH电极、溶氧电极、温度探头等。透明质酸的合成需要合适的pH、温度, pH一般为6.0~8.5,温度在30-38℃之间。菌体利用氧气氧化营养物质,产生的能量保证了其生长及产透明质酸的需要。

  发酵法生产透明质酸与传统的动物组织提取法相比 , 具有生产规模不受动物原料限制, 发酵液中透明质酸以游离状态存在,   易于分离纯化, 成本低, 易于形成规模化工业生产, 无动物来源的致病病毒污染的危险等优点。发酵生产的透明质酸比动物 组织提取的在化学本质和分子结构上更接近于人体内所含有的透明质酸,具有更高的同源性。

经过1080多个日日夜夜的艰苦工作,在康婷技术人员、技术工人的齐心协力下,我们经过一次次试验,一次次摸索,   一次次设备改造……取得了最终的成功。康婷人付出的不仅仅是几百万元的资金投入,更有我们的汗水、泪水、血水甚至生 命的代价。但是以我们的百折不挠的毅力,开掘了国内发酵法生产HA的先河!我们生产HA不再依赖动物原料,而通过取之 不尽、用之不竭的细胞的传代过程来完成。目前,我们生产的HA不仅仅满足于在美商尚赫、泰达及我们的瑞倪维儿产品的生 产,且有剩余产量出口到美国和日本,打开了通向世界的窗口。

那康婷人付出如此心血生产出的透明质酸对人体究竟有怎样的功效,在人体中又发挥了怎样的作用呢?

三、透明质酸在人体中的作用

HA在皮肤中的作用:

大家都知道,儿童的皮肤水盈透亮、饱满而富有弹性。随着年龄的增长,肤质每况逾下,20多岁以后下滑开始明显。

什么原因呢?研究证明,儿童体内的HA含量是成年人的20倍,20岁人是60岁人的4倍。皮肤中的HA存在于细胞间的胞外基 质中,是细胞间的填充物。表皮和真皮中均含有HA,HA在皮肤组织中最重要的生理功能之一就是保水作用,其理论保水值 高达500ml/g以上。HA在较高浓度时,其长的分子链相互交织成网状,加之与水的氢链结合,从而起到很强的保水作用。

HA在皮肤中与其它粘多糖类物质和胶原蛋白、弹性蛋白等纤维状蛋白质,共同组成含大量水分的胞外胶状基质,成为细胞代 谢的物质介质。这种含水的胶状基层,使皮肤柔韧、富有弹性;充足的水分使肌肤光滑细嫩。当皮肤的湿润感消失,出现皱 纹时,说明机体的HA在减少,HA不足,皮肤中的水分就无法保留,胶原蛋白、弹性蛋白等胞外基质成分就会失水变性,无法

起到支撑皮肤的作用,这也正是单纯补充胶原蛋白无法解决皱纹问题的原因。就像孩子爱吃的果冻,新鲜的果冻,水盈盈的、  富有弹性,但打开后放置一段时间,尽管其主要成分没有发生改变,但由于水分的消失,也会变得干瘪起来。因此,HA对皮肤 的质量和皮肤的老化、干燥、皱纹有着直接的关联。肌肤中的水分只有在60%以上,看起来才会水润,没有皱纹。如果水分在

30%以下,肌肤就会出现“水荒”,而水分含量的多少,完全由皮肤中HA的含量所决定。

HA对细胞的保护作用:

我们人体的最小单位就是细胞。研究人员发现有一些细胞的表面包裹了一层含有大量H外壳,通常厚度为几微米,  大约是头发厚度的十分之一。这层HA外壳将细胞包裹起来,可以发挥屏蔽作用,在细胞表面形成的屏障,保护细胞免受侵袭。

例如HA外壳可防止体内的氧自由基、自介素—1、植物凝集素和病毒等对细胞的破坏和侵袭。因此,HA具有细胞保护作用。

HA在眼中的作用:

人的眼中也含有大量的HA。HA的大分子网状结构产生的保水和维持渗透作用,一方面保持眼睛湿润,另一方面维持角膜 形态。HA在泪液中发挥保湿和润滑作用。使得人们在作眨眼、转动眼球等眼部动作时,眼睛运动自如,毫无晦涩的感觉。疾 病、衰老等原因会造成眼睛酸胀及眼部干涩、痒、痛等不适症状,可通过眼部补充含HA的滴眼液来缓解,这也是一些滴眼液 中加入HA的原因。

HA在关节中的作用:

经研究发现,人的关节内也存在大量的HA,它首先是关节滑液的主要成分,赋予滑液良好粘弹性。当我们在正常行走时,  滑液成粘性溶液,可减少组织间的摩擦;在跑步时滑液呈弹性体,可缓冲力量对关节的撞击,就像机器的润滑油一样,在 人类关节腔内起润滑作用,使人类关节得以运转自如。另外,关节软骨也含有大量的HA,它可在软骨细胞周围形成厚度不同的  HA外壳,对软骨细胞起屏蔽作用。老年人多发腰腿病,这与老年人体内HA减少有很大关系。

透明质酸在人体中有如此重要的作用,那我们康婷公司是如何充分地利用它的作用,以使我们的产品发挥神气的功效呢?

四、透明质酸在产品中的应用

HA在保健食品中的应用

人在胚胎时期体内的HA含量最高,出生后逐渐减少。如果把20岁的人体内的HA相对含量定为100%,30、50、60岁时 分别下降为65%、45%、25%。相同年龄的人群所含HA的量也不同。早老症患者的HA含量明显减少,显示衰老的诸多症状。

HA可以通过口服来补充体内的不足。20世纪80年代末,口服HA美容保健食品首先出现于日本。其理论依据是:HA通过口服经  消化吸收,增加体内HA合成的前体,使皮肤和其他组织中的HA合成量增加,从而补充人体HA的不足。

食品添加HA有多种方法,可以添加到奶制品、饮料中,可以制成胶囊。我公司生产的胶原、娇颜、韵彩、大豆异黄酮等胶  囊产品中都是以HA为重要成分,坚持口服一个月以上,均可明显改善因体内HA不足产生的诸多影响。

HA在化妆品中的应用

大家知道,含有HA的化妆品被公认为“仿生化妆品”,在国内外都备受推崇。同时,HA是国际公认的最理想的天然养肤保 湿因子,具有保湿营养和修复多重作用。前面对HA的保水作用已经做了介绍。下面,着重介绍HA在化妆品中的其他作用。

1、HA防晒及晒后修复的作用

HA具有消除自由基的作用。其在表皮中可消除阳光中的紫外线照射所产生的活性氧自由基,保护皮肤免受其害,被称为高 效的自由基清道夫。氧自由基可导致脂质过氧化破坏细胞膜,并产生脂褐素。脂褐素在皮肤中堆积形成色素沉着。HA与氧自由 基发生反应,HA被降解的同时自由基也被消除。

保护皮肤免疫能力比传统抗紫外线更为重要。也就是说除了考虑紫外线的急性损害,如红斑、和日晒伤等,更应考虑慢性 的长期接触紫外线等引起的不良反应。如自由基形成、DNA损伤、胶原的异常交联、皮肤老化和皮肤癌等。HA通过促进皮肤 细胞的增生和分化,以及消除氧自由基的作用,可促进皮肤再生。HA具有的防晒作用其作用机制与紫外线吸收剂不同,在防晒

护肤品中与紫外线吸收剂混合使用,具有协同作用。可同时减少紫外线的透过并对透过的紫外线造成的皮肤损伤进行修复,起 到双重保护。我们有一款产品叫天然防护隔离乳就是依据这一原理研发生产的,同时我们建议,大家在一年四季最好都要使用。

2、HA在美白、祛斑产品中的增效作用

HA用于皮肤表面,大分子部分可迅速在皮肤上形成一层透气的水化粘膜,既可以阻隔外来的病菌、灰尘的侵入,又可 保持皮肤表面的润滑。低分子则渗入皮肤,具有轻微扩张毛细血管、增加血液循环、改善中间代谢、促进皮肤营养吸收,发挥 其在表皮组织中的作用。它具有较强的消皱功能,增加皮肤弹性,延缓衰老。

美白、祛斑护肤品不再是单纯的抑制黑色素生成或防止晒黑,而是将美白与皮肤抗衰老、促进皮肤新陈代谢、促进皮肤色 素细胞更新、增强皮肤免疫功能及对皮肤的保湿、修护等目的结合起来,起到协同增效作用。

3、HA对创伤愈合的作用:

当我们的表皮细胞发生损伤后,一般会出现炎症反应、伤口收缩、疤痕形成、表皮和组织的再生等几个过程,创伤才能愈 合。科学家发现当皮肤出现创伤后,局部HA含量立刻明显升高。那么在这些过程中HA又发挥了怎样的作用呢?

经过实验、研究,结果证实了HA确实参与了创伤愈合的过程。HA参与调节炎症反应,同时促进血管生成,从而促使表皮和 其它组织再生。因此HA对创伤愈合有着重要的作用。但HA这一作用在婴幼儿及成人的皮肤创伤愈合的过程中表现不同,是因为 两者皮肤中HA的含量及分子量的不同所致。前面提到婴幼儿皮肤的HA含量及分子量均比成年人高。因此婴幼儿的创伤可出现再 生性愈合(不出现疤痕);而成年人的创伤则出现纤维性愈合,再生组织含大量的纤维组织和毛细血管(出现疤痕)。我们有  一款产品叫“HA修复凝胶”,其主要成分就是高分子量的HA。

HA在妇科产品中的应用

我们知道70%的女性在不同的程度上患有生殖道疾病。这主要是由于女性生殖道的生理特性及不恰当生活和洗护方式  造成的。比如有些人经常使用消毒、杀菌剂清洗阴部,经常口服抗生素等,都会杀灭大量阴道中的益生菌,造成生殖道微 生态失衡,致病菌乘虚而入,炎症就更加严重。

如前所述,HA具有良好的成膜性、优异的保水性、高度的润滑性及促进上皮细胞再生、修复受伤组织的能力。同时,   生物制取的HA同人体中的HA分子结构完全一致,所以又是最完全的功效成分。因此,国内外尖端的妇科药物制剂中,大都以  HA作为药物载体。其成膜性可以在阴道粘膜表面形成一层透气保护膜,保护粘模细胞免受有害物质的侵袭;保水性可养护外阴 使阴道壁光滑、舒爽、富有弹性。润滑性可有效地起到由于阴道粘膜极易因摩擦、冲撞而受到损伤引起病原微生物感染的保护 作用。我们的润妮仿生人体润滑剂就是依据上述的原理研发生产的。

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