Methoden zur Herstellung von Natriumhyaluronat: Bakterienfermentation oder Hahnenkämme?

Einführung

Natriumhyaluronat, die Salzform der Hyaluronsäure, ist ein natürlich vorkommendes Polysaccharid. Dieses natürliche Material ist im Glaskörper, in der Dermis, in der Gelenkflüssigkeit und in anderen Teilen des menschlichen Körpers zu finden und wirkt feuchtigkeitsspendend und polsternd. In der kosmetischen und medizinischen Industrie wird er häufig verwendet, um die Hautfeuchtigkeit, die Hautstruktur und das allgemeine Erscheinungsbild zu verbessern.

Für die Herstellung von Natriumhyaluronat gibt es verschiedene Ansätze, darunter die Gewinnung aus Bakterienfermentation und Hahnenkämmen. In diesem Artikel werden wir diese beiden Herstellungsmethoden und ihre Vor- und Nachteile erörtern. Wir hoffen, dass Sie dadurch ein besseres Verständnis erlangen und die perfekten Natriumhyaluronatprodukte für Ihr Unternehmen oder Ihre Forschung auswählen können.

Abbildung 1. Chemische Struktur von HA

Gewinnung aus Bakterien Fermentation

--Der Fermentationsprozess

Die bakterielle Fermentation ist eine der gängigsten Methoden zur Herstellung von Natriumhyaluronat. Bei diesem Verfahren werden Bakterienstämme wie Streptococcus equi oder Streptococcus zooepidemicus in einer nährstoffreichen Umgebung gezüchtet. Während die Bakterien wachsen, produzieren sie Natriumhyaluronat, das anschließend extrahiert und gereinigt wird.

Der Prozess der mikrobiellen Fermentation kann in die folgenden Schritte unterteilt werden.

1. Das Rohprodukt: Nach der Fermentation werden die Bakterien abgetötet, und es folgt eine Ausfällung mit einem organischen Lösungsmittel, um das rohe HA zu erhalten.
2. Aufreinigung: Das Rohprodukt wird in Salzlake eingelegt und weiter gereinigt.
3. Das fertige Produkt: Anschließend wird die Lösung mit einem organischen Lösungsmittel ausgefällt und getrocknet, um das fertige HA-Produkt zu erhalten.

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Abbildung 2. Produktionsmethoden für Natriumhyaluronat

Weiterführende Lektüre: Wird Hyaluronsäure aus Tieren gewonnen?

--Die Vorteile der bakteriellen Fermentation

Die Fermentationsmethode bringt mehrere Vorteile mit sich.

• Bessere Anpassung: Einer der Hauptvorteile der Bakterienfermentation ist die Möglichkeit, das Natriumhyaluronat-Produkt an spezifische Anforderungen anzupassen. Durch Anpassung der Fermentationsbedingungen, wie pH-Wert, Temperatur und Nährstoffzusammensetzung, können Molekulargewicht und Viskosität auf die gewünschten Spezifikationen zugeschnitten werden.
• Höhere Effizienz: Durch die bakterielle Fermentation werden neue Nährstoffe gewonnen und die Produktionskosten gesenkt. Außerdem werden höhere Extraktionsraten erzielt, da Cellulasen und andere Enzyme das Aufbrechen der Zellen und die Extraktion von HA fördern.
• Höhere Qualität: Der Reinheitsgrad von Natriumhyaluronatprodukten ist wesentlich höher. Es werden auch leichter absorbierbare kleine Moleküle in Nanogröße wie Polypeptide und Polysaccharide erzeugt.
• Umweltfreundlicher: Die bakterielle Fermentation bietet auch ein zuverlässiges und konsistentes Natriumhyaluronat. Im Gegensatz zu anderen Quellen, z. B. aus Tieren, müssen für diesen Ansatz keine Tiere geopfert werden, was ihn zu einer ethischeren und nachhaltigeren Option macht.

Weiterführende Lektüre: Wie analysiert man den HA-Gehalt in der Fermentationsbrühe?

Beschaffung aus Hahnenkämmen

--Der Extraktionsprozess

Hahnenkämme, oder die roten Kämme auf dem Kopf eines Hahns, sind eine weitere natürliche Quelle für Natriumhyaluronat. Die Kämme sind reich an Bindegewebe, das eine hohe Konzentration dieser Substanz enthält.

Diese Extraktionsmethode wurde zunächst für Laboruntersuchungen verwendet. Später wurde sie wegen der geringen Extraktionsrate, der hohen Kosten und des komplizierten Verfahrens aufgegeben.

--Die Nachteile der Extraktion aus tierischen Geweben

Die Verwendung von Hahnenkämmen als Quelle für Natriumhyaluronat ist vorteilhaft, da man damit eine hohe Ausbeute erzielen kann. Außerdem sind die Kämme leicht verfügbar und können geerntet werden, ohne den Hahn zu verletzen.

Allerdings hat diese Zubereitungsmethode auch ihre Nachteile.

• Eines der Hauptprobleme bei der Verwendung von Hahnenkämmen ist die mögliche Übertragung von Krankheiten, wie z. B. der Vogelgrippe, vom Tier auf den Menschen.
• Ein weiterer Nachteil ist der unvermeidliche Abbau von Natriumhyaluronat. Das liegt daran, dass verschiedene Enzyme in tierischen Geweben die Polymerketten während des Extraktionsprozesses unkontrolliert abbauen.
• Außerdem ist die Verwendung von aus Tieren gewonnenem Natriumhyaluronat für Personen mit bestimmten Ernährungseinschränkungen, wie Veganer und Vegetarier, nicht geeignet.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl die bakterielle Fermentation als auch die Hahnenkronen einzigartige Vor- und Nachteile bieten, und dass die Wahl der Quelle von den spezifischen Anforderungen des Produkts und den ethischen Überlegungen des Herstellers abhängt. Durch die Auswahl der geeigneten Natriumhyaluronatquelle und die Anpassung des Produktionsprozesses können Gesundheitsdienstleister und Verbraucher von den vielen Vorteilen dieses vielseitigen und wirksamen Polysaccharids profitieren.

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Referenz:

[1] Carmen G. Boeriu, Jan Springer, Floor K. Kooy, Lambertus A. M. van den Broek, Gerrit Eggink, "Production Methods for Hyaluronan", International Journal of Carbohydrate Chemistry, vol. 2013, Article ID 624967, 14 pages, 2013. https://doi.org/10.1155/2013/624967