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| Bericht aus der Wissenschaft | Energie, Struktur und Hair Repair durch intelligente Proteine | Iris Hütter, Peter Busch, Ute Griesbach, Maya Hohle und Wolf Eisfeld |
Einführung
Das "Land, in dem Milch und Honig fließen ... "(1) ist nicht erst seit Kleopatra und ihren berühmten Schönheitsbädern in Eselsmilch ein feststehender Begriff in der Schönheitspflege. Ein wertgebender Bestandteil der Milch ist dabei das Milchprotein (2). Bereits seit Jahrtausenden setzen Menschen somit auf die bemerkenswerten Wirkungen von Proteinen für die Pflege von Haut und Haar. Moderne wie altbewährte Formulierungen haben daher eines gemeinsam: Sie verzichten nicht auf diese echten Klassiker der Kosmetik, immer aktuell und immer im Trend.
Damals gab es nur die vage Vermutung, dass proteinhaltige Produkte einen positiven Einfluss auf die Schönheit besitzen könnten. Heute allerdings wissen wir, dass diese multifunktionellen Biowirkstoffe aufgrund ihres Aufbaus in der Lage sind, in enge Wechselwirkung zu unserer Haut bzw. unseren Haaren zu treten (3). Daher ist es nicht verwunderlich, dass Proteine und speziell Milchproteine ihren festen Platz in der Kosmetik gefunden haben.
Protein-Wirkstoffe für die Körperpflege werden aus einer Vielzahl von natürlichen Quellen gewonnen - sowohl pflanzlichen als auch tierischen Ursprungs, wie z.B. Weizen, Mandeln, Reis als auch die hier untersuchten Soja- bzw. Milchproteinhydrolysate.* Die zahlreichen kosmetischen Vorzüge der Proteine sind intensiv untersucht und wissenschaftlich anerkannt worden (3-7). Aktuelle Ergebnisse und Erkenntnisse liegen nun zu neuentwickelten Proteinhydrolysaten vor und werden nachfolgend beschrieben.
| Abbildung 1 |
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| Aminosäurezusammensetzung von Gluadin ® Soy (bezogen auf den Aminosäuregehalt) |
Soja - die "heilige Alternative"
Soja ist das Nahrungsmittel des neuen Jahrtausends: Ein Allroundtalent für die tägliche Küche und darüber hinaus noch wirksam bei der Vorbeugung von Zivilisationskrankheiten wie Herzkreislauferkrankungen. Hiervon sind nicht nur die Wissenschaftler überzeugt, die sogar von einer "Soja-Revolution" sprechen (8). Dabei handelt es sich bei Sojabohnen nicht, wie anzunehmen wäre, um eine bahnbrechende Neuentdeckung, ganz im Gegenteil, denn sie haben eine weit zurückgehende und in mancher Hinsicht sagenumwobene Geschichte vorzuweisen (9):
Schon vor ca. 5000 Jahren wurden sie in China als "Ta Teou " (große Bohne) geerntet. Um ihre Entdeckung ranken sich zweifelsohne zahlreiche Legenden. Nach einer Version hatten sich zwei Feldherren in China in der Wüste verirrt und sind dem sicheren Tode nur dadurch entronnen, dass sie diese besonderen Bohnen gefunden haben und durch ihren Verzehr vor dem Verhungern gerettet wurden (10).
Für die Chinesen zählt die Sojapflanze - neben Reis, Weizen, Gerste und Hirse - zu den fünf heiligen Pflanzen (11). Allgemein nimmt der "Shooting-Star" Soja hinsichtlich des Nährstoffgehaltes eine Sonderstellung unter den pflanzlichen Produkten ein. Denn aufgrund der außergewöhnlichen Aminosäurezusammensetzung stellt die Sojabohne eine ausgezeichnete Quelle für hochwertiges Eiweiß dar: Sie versorgt den Körper mit allen acht essentiellen Aminosäuren, noch dazu in einem fast idealen Mengenverhältnis, vergleichbar mit Fleisch- oder Hühnereiweiß, und kann daher zu Recht als vollwertiger Ersatz für tierisches Protein angesehen werden (12).
| Abbildung 2 | |
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| Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen am Haar nach Haarbehandlung mit Gluadin ® Soy (1% AS) | |
"Strength & Energy" für Haut und Haar
Darüber hinaus verfügt das multifunktionale Sojaprotein über bemerkenswerte kosmetische Eigenschaften, die im folgenden erläutert werden. Das hier untersuchte Sojaproteinhydrolysat (INCI: Hydrolyzed Soy Protein - Handelsname: Gluadin® Soy) weist eine spezielle Aminosäurezusammensetzung auf (Abbildung 1). Hierbei ist insbesondere der hohe Gehalt an Arginin, Asparagin- und Glutaminsäure hervorzuheben. Die Vermittlung von Stärke und Energie durch Arginin ist bereits beinahe sprichwörtlich. So stärkt es das Immunsystem, stimuliert das Wachstumshormon und verbessert die Wundheilung der Haut (13,14). Diesem Aspekt der Stärke wurde bei der Untersuchung des Soja-Wirkstoffs nachgegangen. Hauptziel war es zunächst, nachzuweisen, ob und inwieweit das hydrolysierte Sojaprotein zur Stärkung des Haares beitragen kann.
Haarschutz und Stärkung durch einen intelligenten Repair-Effekt
Zum Nachweis dieser Eigenschaften wurde Gluadin® Soy mit einem fluoreszierenden Farbstoff (Fluoresceinisothiocyanat - FITC) markiert, so dass seine Substantivität bzw. sein Penetrationsverhalten am Haar mittels Fluoreszenzmikroskopie sichtbar gemacht werden konnte. Auf diese Weise war es möglich, den folgenden bemerkenswerten Weg des Soja-Wirkstoffs in das Haar nachzuvollziehen (Abbildung 2).
Bereits nach einer Haarbehandlung ist ein signifikantes Aufziehen des markierten Sojahydrolysats aus einer wäßrigen Lösung auf das Haar nachweisbar. Wie eine Art Protein-Schutzmantel legt sich Gluadin ® Soy um die empfindliche Haarfaser und schützt sie. Gegen schädliche Umwelteinflüsse und Schadstoffe kann auf diese Weise eine Art präventive Haarversiegelung aufgebaut werden, ohne das Haar zu belasten. Dabei erfolgt eine bevorzugte Anlagerung insbesondere an den "verwundbaren" Stellen des Haares wie den empfindlichen Rändern der Cuticulaschuppen, anfälligen Haarspitzen und bereits angedeuteten Bruchstellen (Abbildung 2 und 3).
von Gluadin ® Soy festgestellt werden.
| Abbildung 3 | Abbildung 4 |
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| Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme einer Haarbruchstelle nach Behandlung mit Gluadin ® Soy (1% AS) | Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von Haarquerschnitten nach Behandlung mit Gluadin ® Soy (1 % AS) |
Demnach ist durch die Verwendung dieses Soja-Wirkstoffs ein gezielter Repair-Effekt möglich: Intelligente Proteine erkennen die exponierten Schwachstellen des Haares und zeigen Substantivität und eine Stärkung der Haarfaser genau dort, wo sie dringend benötigt werden.
Energizer für die natürliche Schutzschicht des Haares
Gleichzeitig kann Gluadin ® Soy als Energizer für die natürliche Schutzschicht des Haares, die Cuticula, angesehen werden. Denn diese ist Tag für Tag enormen Beanspruchungen ausgesetzt - angefangen von alltäglichen Haarbehandlungen wie Bürsten, Shampoonieren, Haarstyling über UV-Bestrahlung und andere Umwelteinflüsse bis hin zu Dauerwellen oder Blondierungen (15). Die unerwünschte Folge: Glanzloses, brüchiges Haar, das sich schwerer kämmen und schlechter stylen läßt (15). Genau hier setzt das "Strength & Energy"-Konzept des untersuchten Soja-Wirkstoffs an.
Gluadin ® Soy schützt, stärkt und repariert das Haar. Es hält die Cuticula glatt und geschmeidig und übt damit einen positiven Einfluss auf das Haargefühl und den Haarglanz aus. In Sensory Assessments konnte ein strukturierender Effekt und ein stärkeres taktiles Gefühl nach der Anwendung von Gluadin ® Soy festgestellt werden.
| Abbildung 5 |
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| Untersuchung der Biegesteifigkeit von Haarsträhnen - Behandlung mit 0,5 % AS Gluadin ® Soy |
Penetration bis an den äußeren Cortex
Neben der effektiven Schutzfilmbildung auf der Haaroberfläche erfolgt eine Penetration bis zum äußeren Haarcortex (Abbildung 4). Mit anderen Worten: Kleinste naturidentische Bausteine dringen tief in das Haar ein und stärken es.
Verbesserung von Haarvolumen und Haarstyling
Ein weiterer Wirksamkeitsnachweis, der das "Strength and Energy"-Konzept von Gluadin ® Soy unterstützt, ist die Bestimmung der Biegesteifigkeit von Haarsträhnen. Bei dieser Testmethode wird eine Haarsträhne bis zu einem bestimmten Grad gebogen und die Kraft quantitativ bestimmt, die für diesen Vorgang notwendig ist. Diese Methode kann daher Aufschluß geben über die innere Festigkeit bzw. Stabilität der untersuchten Haare und das resultierende Haarvolumen. Denn die Biegesteifigkeit zählt zu den Parametern, die einen maßgeblichen Einfluß auf das Haarvolumen besitzen (16).
Nach nur einer Behandlung mit Gluadin ® Soy konnte auf diese Weise eine signifikante Zunahme der Biegestabilität um mehr als 40 % festgestellt werden (Abbildung 5). Die erhöhte Biegesteifigkeit der Haarsträhnen ist entweder auf eine erhöhte Biegestabilität der einzelnen Haarfasern oder auf eine erhöhte Kohäsion der Fasern untereinander zu erklären. In beiden Fällen läßt sich daraus eine Verbesserung von Frisierbarkeit und Haarstyling ableiten. Außerdem trägt die Erhöhung der Biegesteifigkeit zum Aufbau von Haarvolumen und -body bei. Diese Resultate werden durch die o.g. Penetrationsmessungen und einen kürzlich durchgeführten Wirksamkeitsnachweis zum Haarvolumen gestützt.
Moderne Konzepte
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Insgesamt ist Gluadin ® Soy damit besonders geeignet zur Unterstützung von Konzepten für strapaziertes, dauerwellgeschädigtes, blondiertes, gefärbtes, sprödes, langes Haar bzw. empfindliche Haarspitzen, wie z.B. nachstehende Konzeptansätze zeigen:
ESP-Shampoo - Energy, Strengthening, Protection
ESP-Conditioner - Essential Substances Penetration
MODIC-Repair Balm - Molecular Diagnostic Intelligent Cuticle Repair Balm
Darüber hinaus kann Gluadin ® Soy auch bei allen übrigen Haartypen und Applikationen zur Prävention von Haarschädigungen genutzt werden (Tabelle 1).
Wirkung in der Hautpflege
Bei den aufgeführten Wirksamkeitsnachweisen lag der Schwerpunkt aufgrund des Molekulargewichts hauptsächlich auf der Wirkungsweise von Gluadin ® Soy am Haar. Aus Marktstudien und Produktrecherchen ist allerdings bekannt, dass hydrolysiertes Sojaprotein auch verstärkt in der Hautpflege eingesetzt wird, wie z.B. in hautstrukturierenden, reaktivierenden und Anti-Falten-Produkten.
Milch macht schön
Milch ist nicht nur eines der wertvollsten natürlichen Lebensmittel - besonders reich an Calcium, Vitaminen und Mineralstoffen (2), sondern "Milch macht schön". Dieser Grundsatz wird bereits seit Jahrtausenden von faszinierenden Frauen befolgt, die berühmt waren für Ihre Schönheit und ihre besonderen Schönheitsgeheimnisse: Angefangen von Nofretete über Kleopatra bis hin zu Kaiserin Elisabeth von Österreich, besser bekannt als Sissi. Ein fester Bestandteil ihrer Schönheitspflege war - Milch.
Nutrilan® Milk - Das Beste aus der Milch zum Wohle der Schönheit
Das untersuchte Milch-Proteinhydrolysat (INCI: Hydrolyzed Milk Protein - Handelsname: Nutrilan® Milk) wird aus der wichtigsten Proteinfraktion der Milch, dem Casein (2), gewonnen. Die dominierenden Aminosäuren hierbei sind Glutaminsäure und Prolin (Abbildung 6), wozu es zwei interessante Fakten gibt: Zum einen ist die Aminosäurezusammensetzung von Casein der des Natural Moisturizung Factors (NMF) der menschlichen Haut sehr ähnlich (17). Zum anderen ist diese spezielle Zusammensetzung verantwortlich für die erheblich höhere Hitzestabilität dieser Milchproteine im Vergleich zu anderen Proteinen. Dies ist der Grund dafür, dass Casein beim Kochen von Milch nicht denaturiert, wie z.B. Molkenproteine, die die vertraute - und in den meisten Fällen unbeliebte - Haut auf gekochter Milch bilden (17, 18).
| Abbildung 6 |
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| Aminosäurezusammensetzung von Nutrilan® Milk (bezogen auf den Aminosäuregehalt) |
Die anschauliche Erklärung hierfür kann man sich folgendermaßen vorstellen: In der Casein-Aminosäurekette besetzt Prolin beinahe jede zehnte Stelle. Das häufige Vorkommen dieser (aufgrund des Pyrrolringes) raumgreifenden Aminosäure führt dazu, dass es nicht zur Ausbildung einer übergeordneten Sekundärstruktur kommt, wie z.B. von alpha-Helix- oder beta-Faltblattstrukturen. Dabei fungiert diese Prolin-Position zudem wie ein Drehgelenk, um das sich die restliche Proteinkette beinahe frei bewegen kann. Dadurch erhält das Caseinmolekül eine äußerst flexible Struktur und ist so in der Lage, kinetische Energie, z.B. in Form von Wärme beim Kochprozess von Milch, sehr effektiv abzufangen. Auf diese Weise kann eine Denaturierung des Caseins für eine lange Zeit verhindert werden (2,18).
Flexibilität und Spannkraft für die Haut
Mit Nutrilan® Milk ist es gelungen, diese einzigartige Eigenschaft der Flexibilität des natürlichen Caseins auf die menschliche Haut zu übertragen. Dies kann anhand der Messung der Hautspannkraft (Skin Tonicity) mittels Cutometer veranschaulicht werden (Abbildung 7). Die Skin Tonicity kann hierbei als das Bestreben der Haut angesehen werden, ihren Ausgangszustand nach vertikaler Ausdehnung wiedereinzunehmen. Dabei läßt dieser Parameter u.a. auch Schlüsse auf weitere mechanische Hauteigenschaften zu, wie z.B. Elastizität oder Widerstandsfähigkeit.
Im Vergleich zu einer Placebo-Lotion konnten wir hierdurch nachweisen, dass eine Lotion mit Nutrilan ® Milk in der Lage ist, die Hautelastizität und -textur signifikant zu verbessern - bereits nach einer Anwendung (Abbildung 7). Demnach übt dieser Milch-Wirkstoff also nachgewiesenermaßen einen positiven Einfluss auf die mechanische Widerstandsfähigkeit und Spannkraft der Haut aus. Somit ist Nutrilan ® Milk tatsächlich in der Lage, die Flexibilität des Caseinmoleküls auf die menschliche Haut zu übertragen.
| Abbildung 7 |
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| Messung der Skin Tonicity mittels Cutometer |
Revitalisierung und Schutz für das Haar
Die Wirkung von Nutrilan ® Milk auf das Haar wurde wie bei Gluadin ® Soy ebenfalls mittels Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Auf diese Weise war es möglich, das bemerkenswerte Aufziehverhalten von Nutrilan ® Milk auf die Haarfaser sichtbar zu machen (Abbildung 8).
Bereits nach einer Behandlung mit Nutrilan ® Milk ist auf der Haarfaser ein signifikanter Schutzfilm des Milchhydrolysats nachweisbar. Wie ein Protein-Schutzmantel legt sich auch Nutrilan ® Milk um jede einzelne Haarfaser und schützt sie. Bei diesem Aufziehverhalten ist auffällig, dass nicht nur ein Schutz von außen erfolgt, sondern eine Wirkstoff-Penetration in sämtliche Cuticulaschichten festzustellen ist (Abbildung 8). Mit anderen Worten: Nutrilan ® Milk revitalisiert die natürliche Schutzschicht des Haares, die Cuticula, durch und durch, indem sie sie genau dort unterstützt, wo es dringend benötigt wird. Das Ergebnis: Lebendiges, geschütztes und gesundes Haar.
| Abbildung 8 | |
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| Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen am Haar nach Haarbehandlung mit 1 % AS Nutrilan ® Milk | |
| Abbildung 9 |
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| Sensory Assessment
am Haar (Parameterauswahl) nach Conditioner-Behandlung mit 3 % AS
Nutrilan ® Milk (rot = negative, grün = positive Beurteilung; 0-Linie = Placeborezeptur ohne Nutrilan ® Milk) |
Weichheit und Geschmeidigkeit für das Haar
Neben diesem Aspekt von Schutz und Revitalisierung zeigt Nutrilan ® Milk zudem einen positiven Einfluss auf das haptische Gefühlserlebnis von Haaren. In Sensory Assessments - einer wertvollen Methode, die dem heutigen Wunsch nach sofort spürbaren kosmetischen Wirkungen Rechnung trägt - konnten wir nachweisen, dass Nutrilan ® Milk-behandelte Haare als überaus angenehm beurteilt wurden (Abbildung 9). Sie wurden als weniger trocken und spröde empfunden und vermittelten so den Eindruck von Weichheit, Glätte und Geschmeidigkeit.
Insgesamt wird Nutrilan ® Milk, der Wirkstoff aus dem Besten der Milch, auf diese Weise zu einem wahren Verwöhnerlebnis für Haut und Haar.
Methodenbeschreibung
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Danksagungen
Die Autoren danken dem DWI (Deutsches Wollforschungsinstitut) in Aachen, besonders Prof. Franz-Josef Wortmann and Dr. Karola Schäfer für die Ausführung der Fluoreszenzmessungen und der Messungen der Biegefestigkeit.
Autor
Dr. Iris Hütter
Dr. Iris Hütter ist Staatlich geprüfte Lebensmittelchemikerin. Ihre Promotion im Fachbereich Chemie erfolgte bei der Henkel KGaA in Düsseldorf in Kooperation mit dem Institut für Biochemie und Lebensmittelchemie der Universität Hamburg. Seit Januar 2000 war sie als Product Manager bei Cognis High Care für Wirkstoffe und Additive wie Protein-, Vitamin E- und Phytosterolprodukte zuständig. Als Global Product Manager HBO ist sie seit Januar 2002 für Anwendungen im Haar-, Körper- und Mundpflegebereich, hier speziell für das Marketing von Proteinprodukten verantwortlich.
Literatur
1. Deuteronomium/5 Mose 26, 5-9
2. H.-D. Belitz, W. Grosch: Lehrbuch der Lebensmittelchemie. Springer-Verlag: Berlin, 4. Auflage (1992), S. 451-464
3. A. Berg: Einsatz von Proteinen in Kosmetika. Parfümerie und Kosmetik, 65, 7 (1984), 391-401
4. U. Griesbach, M. Klingels, V. Hörner: Proteins - Classic Additives and Actives for Skin and Hair Care. Cosmetic & Toiletries 113, 11 (1998)
5. U. Griesbach: Gluadin - Proteinprodukte der Zukunft, Henkel High Care Broschüre (1996)
6. J. Kahre, D. Goebels: Influence of surfactants on the effect of permanent waves on hair. Agro-Food-Industry Hi-Tech, March/April (1995)
7. N.I. Challoner, S.P. Chahal, R.T. Jones. Cosmetic Proteins for Skin Care. Cosmetic & Toiletries 112, 12 (1997)
8. S. Holt: The Soy Revolution. Dell Publishing: New York, 1. Ausgabe (1998)
9. T. Hymowitz: Soybeans - The Success Story in J. Janick, J. Simon: Soybeans - The Success Story, Advances in new crops. Timber Press: Portland, Oregon, USA (1990), 159-163
10. http://www.unclechef.com/funfoodfacts.html, 15.04.2001
11. Soya. IFR Communications, Institute of Food Research, Norwich, UK (2001)
12. Die Sojabohne und ihre Anwendung. ASA (American Soybean Association)-Europa, Hamburg (2001)
13. R.-G. Guilhermet, A. Cochard: Arginine - Healing, immune and endocrine functions. Fr. Cah. Nutr. Diet. 33, 1 (1998), 19-24
14. L. Beaumier, L. Castillo, Y.M. Yu, A.M. Ajami, V.R. Young: Arginine - New and exciting developments for an "old" amino acid. Biomedical and Environmental Sciences, 9, 2-3, (1996), 296-315
15. E. Tolgyesi: Weathering of hair. Cosmetic & Toiletries, 98, 10 (1983), 29-33
16. P. Hough, H. Huey, W. Tolgyesi, J. Soc. Cosmet. Chem. 27, 571 (1976)
17. T. Niederauer: Milchproteine - zukunftsträchtige Rohstoffe für die Kosmetik. Parfümerie & Kosmetik, 75, 10 (1994), 666-670
18. J. Koolman, H. Moeller, K.-H. Röhm (Hrsg.): Kaffee, Käse, Karies ... - Biochemie im Alltag. 1. Aufl., Wiley-VCH-Verlag: Weinheim (1998), 205-208
Dieser Beitrag wurde publiziert:
I. Hütter, P. Busch, U. Griesbach, M. Hohle, W. Eisfeld: Energie, Struktur und Hair Repair durch intelligente Proteine. SÖFW-Journal 127, 9 (2001) 53-58
Gluadin® Soy und Nutrilan ® Milk sind Handelsmarken der Cognis Deutschland GmbH & Co. KG.
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