히알루론산에 대해 알아야 할 것은 무엇인가요?

히알루론산, 히알루로난이라고도 한다,은 점 성 다당류 물질의 반복 되는 것에 의해 형성 된 (1-3)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucose 연결 된 β-1을 통해, 4와 β-1, 3 당 결합 (1-4)와 보지-β-D-glucuronic 산 [1]다다다.분자량은 수만~수백만 정도에 이른다.분자 내 글루쿠론산에 대한 n-아세틸글루코사민의 몰비는 1:1 이며, 그 구조는 그림 1에 표시되어 있다 [2].

1937년, 켄델 등 [3]추출하박테리아 균주의 발효 국물에서.이후 의약품의 유통, 물리 · 화학적 성질, 화학구조, 생산공정, 의약품, 화장품, 건강식품 등에 응용되는 등 광범위하고 심도 있는 연구가 진행되어 왔다.

히알루론산의 성질과 분포 1

루 론 산다른 점성 다당류와 공통으로 많은 특성을 가지고 있다:백색이며 상온에서 비정질 고체이며 냄새가 없고 맛이 없으며 흡습성이 강하고 물에 약간 용해되며 유기 용매에 용해되지 않는다.하지만 히알루론산은 다른 당에 비해 독특한 성질을 가지고 있다.이는 히알루론산의 직선 사슬 축에서 글루쿠론산과 n-아세틸글루코사민 사이의 글리코시드 결합, 수소 결합과 수용액과의 상호작용이 히알루론산을 공간상에 반경 200 nm의 단단한 나선형 기둥을 형성하게 하기 때문이다.한편, 컬럼의 내부 표면은 많은 수의 히드록시기로 인해 강한 친수성;반면, 히드록시기 그룹의 연속적이고 방향성 배열은 히알루론산 분자 사슬에 매우 소수성 영역을 만들기도 한다.10-3 이하의 HA 농도에서도 연속적인 3차원 벌집 네트워크 구조를 형성할 수 있는 것은 바로 HA 분자의 친수성과 소수성 특성이다.물 분자는 히알루론산 분자와의 극성 결합과 수소 결합에 의해이 벌집 네트워크 내의 나선형 기둥에 고정되며, 쉽게 손실되지 않습니다.때문에 히알루론산은 분자 스펀지처럼 물 속에서 자기 무게의 약 1000배를 흡수할 수 있으며, [4] 국제적으로 최고의 보습제로 인정받고 있다.

자연계에서 HA는 고등동물의 다양한 조직에 널리 분포되어 있다.HA는 현재 탯줄, 피부, 인간 혈청, 닭 빗, 활액, 뇌 연골, 눈 유리체 유머, 닭 배아, 인간 소변, 동맥 및 정맥 벽에서 분리되었습니다.포유류의 경우 유리체, 활액, 탯줄에서 가장 많은 양의 히알루론산이 발견되는 반면 [5]은HA의 양수탉의 빗속에는 활액속의 그것과 비슷하다 [6].HA는 단백질에 결합되어 있으며 다른 점액 다당류와 공존한다.유리체와 활액에서는 용해된 형태로, 수탉과 탯줄의 빗에서는 겔 형태로 존재한다.히알루론산은 고등동물의 조직뿐만 아니라 일부 박테리아에서도 발견된다.주로 Pseudomonas aeruginosa, Clostridium perfringens, Streptococcus hemolyticus type A, B, C [7] 등 HA 함량이 높은 세균들이 발견되었다.

2. [화학공학] 히알루론산의 응용

2.1 화장품 속의 히알루론산

루 론 산보습 효과가 좋으며 고급 화장품에 함유된 천연 보습 성분 첨가제입니다.사람의 피부조직에 널리 존재하는 천연 인자이고 호환성도 좋기 때문에, 원래의 크림, 로션, 로션부터 현재의 목욕용 소금, 파우더, 립스틱 등 [8] 거의 모든 미용용 화장품에 첨가할 수 있다.우수한 성능으로 국제 화장품 업계의 광범위한 주목을 받고 있다.HA를 함유한 화장품을 피부 표면에 바르면 히알루론산이 피부 표면에 점탄성 수분막을 형성해 피부 각질층을 매끄럽고 촉촉하게하고 외부 세균, 먼지, 자외선의 침입을 차단해 피부를 손상으로부터 보호한다.이와 동시에 히알루론산은 피부의 표피에 침투하여 모세혈관을 약간 확장시키며 혈액순환을 증가시키고 중개대사를 개선하며 피부영양소의 흡수와 노폐물의 배출을 촉진할수 있다.또한, 히알루론산은 강한 주름 감소 효과를 가지고 있으며, 피부 탄력을 높이고, 피부 노화를 지연시킵니다.이것은 히알루론산이 피부 보습과 영양에 주는 이중 효과입니다.

의약품의 히알루론산 2.2

히알루론산과 그 염결합조직의 주성분이 인체 's 세포간 기질, 눈의 유리체, 관절연골, 관절의 활액 [9].히알루론산은 독특한 물리적, 화학적 성질과 생리적 기능으로 인해 의약에 널리 사용되고 있다.관절 질환 치료에서 신체에 외인성 히알루론산을 보충하면 활액의 윤활기능을 회복시켜 병들어 있는 관절이 스스로 회복될 수 있는 시간을 창조하고, 관절 회복과 기능 향상을 촉진할 수 있다;안과 수술에서는 전방으로 주입된 후 전방을 효과적으로 지지할 수 있으며, 눈의 다른 조직 표면과 수술 장비의 표면에 보호막을 형성하여 장비의 기계적 손상을 방지할 수 있습니다;외과 수술에서 히알루론산은 수술 후 유착을 방지하고 피부 상처 치유를 촉진하기 위해 사용될 수 있습니다;매체로는 안약 [10] 에도 HA 가 널리 쓰인다.또한, 히알루론산은 HA 수용체의 표적 효과를 이용하여 표적 및 시간 방출을 달성하기 위해 다른 약물과 함께 사용할 수 있습니다.따라서 의료 기술이 점차 발전함에 따라 의료 현장에서 히알루론산의 응용은 점점 더 넓어질 것이다.

식품산업에서의 히알루론산 활용 2.3

…의 양인체의 히알루론산약 18g 이며, 인체의 생리 활동에 중요한 역할을 합니다.관절강, 혈관, 심장, 눈, 뇌 등 조직과 장기의 히알루론산 함량이 감소하면 관절염, 동맥경화증, 맥박장애, 뇌위축 등 질병을 유발할수 있다.히알루론산을 경구 섭취하면 보온 &을 보충할 수 있다#39;s의 HA 부족 및 체내의 히알루론산 부족으로 인한 조직과 세포의 노화를 방지합니다.특히 독거노인의 건강유지에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.히알루론산은 소화와 흡수를 통해 노화를 지연시켜 피부를 촉촉하고, 매끄럽고, 부드럽고, 탄력 있게 해준다 [11];동시에, 구강 히알루론산은 또한 사람들로 하여금 에너지와 젊은 활력으로 가득 차게 할 수 있습니다.현재 경구 히알루론산 미용 및 건강식품은 점점 더 많은 관심을 받고 있으며 점점 더 많은 사람들이 받아들이고 있다.

히알루론산 3 제조

다음을 위한 두 가지 주요 방법이 있습니다히알루론산 준비 중:하나는 동물 조직에서 추출하는 것이고, 다른 하나는 미생물 발효 [12]를 통해 얻는 것이다.

3.1조직 추출법

HA는 피부, 관절 활액, 연골, 눈 유리체, 수탉 빗, 닭 배아 등과 같은 다양한 동물 조직의 간질 기질에서 널리 발견됩니다.그중 인간의 탯줄, 수탉빗, 관절활액과 눈유리체에는 다음이 있다가장 높은 히알루론산내용이 있습니다.조직에서 HA를 추출하는 일반적인 방법은 다음과 같다:동물 조직을 먼저 균질화한 후 물과 묽은 소금 용액에 녹인다.용액은 헥사 데실 피리 디늄 클로라이드와 침전되고, 그 결과 침전물은 염화나트륨 용액에 용해됩니다.그 다음 원유 생성물을 3 중 에탄올 용액으로 침전시키고, 헥사 데실 피리디늄 클로라이드 및 에탄올을 사용하여 반복적으로 정제하거나 겔 및 이온 교환 크로마토그래피로 정제한다.사람과 동물로부터 얻은 히알루론산은 점도가 더 높고 보습 효과가 좋으며, 상대 분자량은 일반적으로 60만 이상이다.현재 고급 화장품과 메디컬 등급 안과에서 사용되는 히알루론산의 대부분은 여전히이 방법으로 얻는다.하지만 기존의 채취 방식은 비용이 많이 들고, 원료도 한정적이며, 정화 방법도 복잡해 계속 늘어나는 수요를 맞추기가 어렵다 [13].

3.2발효 생산법

1970년대부터 일부 사람들이 사용하고 있다미생물 발효로 히알루론산 생성다.1985년 일본의 시세이도가 연쇄상구균 조에피데미쿠스 (zooepidemicus)를 이용해 히알루론산을 생성한다는 사실을 처음 발표했다.흔히 보고되는 히알루론산 생성 세균은 주로 Berger&에서 Group A와 Group C streptococci이다#39; s 참조하십시오.A 군에는 주로 인간 병원균이므로 생산 균주로 사용해서는 안 되는 표원성 연쇄상구균 등이 포함된다;그룹 C 연쇄상구균은 비인체병원균으로서 공업생산에 더욱 적합하다.현재 Streptococcus pyogenes를 이용한 히알루론산의 공업생산은 근년에 이미 공업화단계에 이르렀다.일반적으로 미생물의 방법으로 생산되는 히알루론산의 수율과 품질은 주로 생산 균주의 성능, 배양액 및 발효 공정의 최적화, 발효 공정의 제어, 발효물의 하류 분리 및 정제 등에 따라 달라진다.

3.2.1 고수익 균주의 선발 및 육종

…의 번식고수익 히알루론산 균주입니다장기간에 걸쳐 수행해야 하는 매우 중요한 과업이다.현재, China's 히알루론산생산균주의 육종은 여전히 주로 전통적인 인공돌연변이에 기초하고있다.돌연변이 발생의 일반적인 방법은 다음과 같다:자연 또는 동물로부터 독창적인 균주를 얻고, Streptococcus zooepidemicus로 확인하고 히알루론산을 생성한 후,이 균주를 NTG, 자외선 또는 두 가지의 조합을 위한 출발균주로 사용한다.유전적으로 안정하고 높은 수준의 히알루론산을 생산하는 균주를 지속적인 돌연변이 발생을 위한 시작 균주로 선정한다.이 과정은 히알루론산의 생성 수준을 높이기 위해 여러 번 반복됩니다.그러나 히알루론산을 생산하는 연쇄상구균 (Streptococcus zooepidemicus)의 메커니즘에 대한 심도 있는 연구가 지속적으로 진행되면서, HA의 생합성을 위한 주요 효소의 클로닝과 HA 생산을 증가시키고 분자량을 조절하기 위한 유전자 조작 박테리아의 제작이 현재 연구 및 개발의 초점이 되고 있다.

문화매체의 일치 3.2.2

히알루론산 생산을 위한 Streptococcus zooepidemicus의 요구사항은 매우 까다롭다.현재, 히알루론산의 공업적 생산을 위한 주요 탄소원은 포도당이고, 질소이다원료는 이스트 파우더입니다, 펩톤, 쇠고기 추출물 또는 복합 유기 질소 소스.그러나 매개체가 적절하게 일치하지 않아 질소와 탄소원의 비율의 불균형이 발생하거나 성장인자가 부족하게 되면 Streptococcus zooepidemicus의 대사경로가 변화하게 되고, 더 많은 기질인 포도당이 젖산이나 아세트산과 같은 부산물로 전환되어 히알루론산의 발효 생산 수준에 영향을 미치게 된다.그러므로 문화매체의 선택은 극히 중요하다.

발효 기술의 최적화 및 발효 공정의 제어 3.2.3

히알루론산을 생산하는 Streptococcus zooepidemicus는 facultative anaerobe 이며, 히알루론산은 Streptococcus zooepidemicus의 캡슐의 주성분이다.발효 국물에 용존 산소가 너무 많으면 세균의 손상을 초래하게 된다.용존산소가 부족하면 연쇄상구균 (Streptococcus zooepidemicus)의 자극이 부족하여 세균이 캡슐을 생성하지 않게 되고 히알루론산의 생성이 감소하게 된다.발효국물 내 용존산소농도에 영향을 미치는 주요 공정인자는 회전속도와 공기유입량이다.또한 온도, 회전속도, pH 값이 다르면 히알루론산의 분자량에 큰 영향을 미친다.히알루론산의 발효 운동을 연구하면 발효 생산 공정의 법칙을 이해하여 발효 공정을 최적화하고 제어하여 생산 수준을 향상시키고히알루론산의 효율.

발효 국물중의 히알루론산의 분리 및 정제3.2.4

하류 분리 및 정제 공정은 고분자량 및 고순도 히알루론산을 얻는 핵심 고리이며, 많은 회사에서 고표준 HA 생산을 제한하는 병목목입니다.이히알루론산 발효broth는 점성이 매우 높고 복잡한 다상체계이다.유체 특성은 뉴턴 (newtonian)이 아니다.발효 국물에 들어 있는 주요 정지된 고형물은 발효 산물인 히알루론산, 세균 세포, 각종 불순물 단백질과 배양액 내 잔류 성분 및 기타 대사산물이다.발효 국물의 다른 성분으로부터 HA를 빠르고 효과적으로 분리하는 것은 어렵습니다.동시에 발효 국물 속의 세균을 자가 분해하면 히알루로니다제를 생성하여 HA를 분해할 수 있으며, 이는 HA의 분자량을 크게 감소시킨다 [14].따라서 적합한 분리 및 정제 공정을 찾는 것은 고표준 히알루론산 제조에 매우 중요합니다.

4 전망

발효는 비용 효율적인 방법이다히알루론산을 생산합니다그리고 추출 과정은 간단합니다.생산을 위해 규모를 키워 시장 전망이 넓다.미용 등급 HA의 국제 시장 가격은 1000에서 2000입니다$/kg인 반면 제약등급 HA의 가격은 6000~20000원이다$/kg이다.1985년 국제시장에서 HA의 총 판매액은 1억 달러였으며, 1990년에는 2억 달러 이상으로 상승하였고, 1995년에는 6억 달러에 이르렀다.통계에 따르면 히알루론산 관련 제품의 세계 시장은 2004년 약 30억 달러 규모였으며, 의약품과 화장품 스킨케어 제품 첨가제, 의료용 제품이 각각 시장의 절반을 차지하고 있다.유럽, 미국, 일본은 히알루론산 제품의 생산 및 사용이 가장 큰 시장이며, 향후 매년 15%의 고성장을 지속할 것으로 예상된다.현재 연간 국내 히알루론산 수요량은 약 5톤이다.

1980년대 이후,의 생산발효에 의한 히알루론산해외에서 달성했으며, 제조업체의 수는 10개 이상에서 수백 개로 증가했으며, 규모 또한 점점 더 커지고 있다.이에 반해 중국에서는 히알루론산의 생산수준과 생산효율이 비교적 낮고 미생물 발효로 HA를 생산하는 제조업체가 거의 없어 중국에서 히알루론산의 개발과 응용을 심각하게 제한하고 있다.현재 중국 히알루론산 생산 발전의 주요 병목점과 해결해야 할 문제는 주로 다음과 같다:

(1) 세균 균주의 낮은 수율:중국 문헌에 따르면 실험실 수준에서의 수율은 약 6~8 g/L에 도달 할 수 있지만 산업에 응용 한 후에는 원료 및 발효 조건 등의 요인으로 인해 수율이 훨씬 낮을 수 있습니다.국제 공장 발효 수준인 8~10 g/L 이상과는 아직 큰 차이가 있다.따라서 전통적인 돌연변이 육종 또는 유전공학적 방법을 이용하여 높은 수율의 박테리아 균주를 얻는 것은 응용을 위한 중요한 연구 방향이다.

(2) 작고 고르지 못한 분자:에 영향을 미치는 요인이 많다히알루론산의 분자 크기다.문헌보고에 의하면 발효과정 중에 용존산소, pH, 온도가 모두 분자크기에 영향을 줄 수 있다고 한다.

(3) 미숙한 발효과정:Kinetics는 현대발효기술을 응용한 기초이다.이를 연구하면 발효 공정의 법칙을 이해하여 생산 공정을 최적화하고 제어하여 높은 기질 전환율과 높은 생산 강도를 얻을 수 있습니다.

(4) 발효 메커니즘은 명확하지 않다:기존 문헌 보고에 따르면, 극소수의 기질만이 히알루론산으로 전환될 수 있다.히알루론산의 합성 경로에 대한 연구가 분자 수준에서 수행되었지만, 이를 크게 증가시킬 수 있는 실현 가능하고 효과적인 이론은 없습니다히알루론산의 생산량.

참조:

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