Биоэкологический потенциал морского плацентарного коллагена в косметологии

Прогнозируемый рост производства рыбной продукции повлечет за собой увеличение объемов неиспользуемых отходов, белковая часть которых в значительной степени представлена коллагеном. Ожидается двукратный рост общемирового рынка этого белка за 10 лет в финансовом выражении, при этом морской коллаген обладает преимуществом по сравнению с коллагеном наземных животных вследствие его низкой иммуногенности, отсутствия связанных зоонозных заболеваний и религиозных ограничений на его потребление, а также низкой себестоимости. В результате сравнения наиболее широко производимого коллагена I типа с полученным нами коллагеном V типа выдвинуто предположение об уникальных характеристиках надмолекулярной структуры последнего, обусловленных цикличностью развития плацентарных тканей. Приведен обзор различных технологий фибриллообразующих и сетеобразующих морских коллагенов, которые не охватывают переработку вторичного плацентарного сырья. Предложена обобщенная функциональная схема получения растворимого коллагена, при конкретизации которой для частной технологии следует учитывать физико-химические особенности сырья и принадлежность извлекаемого белка к конкретному типу. Рассмотрены существующие направления использования коллагена в косметической промышленности, обусловленные его биосовместимостью, биоразлагаемостью, биомиметическими и кровоостанавливающими свойствами. Среди спектра назначения возможных косметических препаратов отмечены антивозрастная защита, смягчение и увеличение эластичности кожных покровов, анальгезирующее и регенерирующее действие, защита от УФ-излучения, восстановление структуры волос и укрепление ногтевой пластины. Предложены образцы товарных форм косметических средств на основе полученного нами морского плацентарного коллагена и иных нативных компонентов икры, извлекаемых из вторичного сырья. После применения изготовленных нами косметических препаратов у добровольцев отсутствовали какие-либо отрицательные эффекты. Спрогнозирован синергетический эффект при совместном использовании коллагена I и V типов. Отмечен экологический аспект производства морского плацентарного коллагена.

1. Arvanitoyannis I. S., Kassaveti A. Fish industry waste: treatments, environmental impacts, current and potential uses // Int. J. of Food Sci. and Techn. 2008. No. 43. P. 726–745.

2. Seafood processing by-products: collagen and gelatin / C. Wang, T. Chang, L. Shi, H. Yang, M. Cui, L. Tambalu // Seafood processing by-products. Trends and applications / Ed. by S.-K. Kim. New York: Springer. 2014. P. 207–242.

3. Biochemistry of collagens, laminins and elastin. Structure, function and biomarkers / Ed. by M. A. Karsdal. London: Academic Press. 2016. 238 p.

4. Ahmed M., Verma A. K., Patel R. Collagen extraction and recent activities of collagen peptides derived from seafood waste: a review // Sustainable Chemistry and Pharmacy. 2020. Vol. 18. No. 100315. 13 p.

5. Avila Rodriguez M. I., Rodriguez Barroso L. G., Sánchez M. L. Collagen: a review on its sources and potential cosmetic application // J. Cosmet. Dermatol. 2017. No. 00:1-7. 7 p.

6. A. Cosmetic potential of marine fish skin collagen / A. L. Alves, L. P. Marques, E. Martins, T. H. Silva, R. L. Leis // Cosmetics. 2017. Vol. 39. No. 4. 16 p.

7. Brunt E. G., Burgess J. G. The promise of marine molecules as cosmetic active ingredients // Int. J. of Cosmetic Science. 2018. No. 40. 15 p.

8. Marine collagen from alternative and sustainable sources: extraction, processing and applications / D. Coppola, M. Oliviero, G. A. Vitale, C. Lauritano, I. D’Ambra, S. Iannace, D. de Pascale // Marine Drugs. 2020. Vol. 18. No. 214. 23 p.

9. Benjakul S., Nalinanon S., Shahidi F. Fish collagen // Food biochemistry and food processing / Ed. by B. K. Simpson. Ames: Wiley-Blackwell, 2012. P. 365–387.

10. Functional and bioactive properties of collagen and gelatin from alternative sources: a review / M. C. Gómez-Guillén, B. Giménez, M. E. López-Caballero, M. P. Montero // Food Hydrocolloids. 2011. No. 25. P. 1813–1827.

11. Gulevsky A. K., Shcheniavsky I. I. Collagen: structure, metabolism, production and industrial application // Biotechnologia Acta. 2020. Vol. 13. No. 5. P. 42–61.

12. Jeong H.-S., Venkatesan J., Kim S.-K. Isolation and characterization of collagen from marine fish (Thunnus obesus) // Biotechnology and Bioprocess Engineering. 2013. No. 18. P. 1185–1191.

13. Hydrolyzed collagen – sources and applications / A. Léon-López, A. Morales-Peñaloza, V. M. Martínez-Juárez, A. Vargas-Torres, D. I. Zeugolis, G. AguirreÁlvarez // Molecules. 2019. Vol. 24. No. 4031. 16 p.

14. J. Marine origin collagens and its potential application / T. H. Silva, Moreira-Silva, A. L. P. Marques, A. Domingues, Y. Bayon, R. L. Reis // Marine Drugs. 2014, Vol. 12. P. 5881–5901.

15. K. Collagen based materials in cosmetic application: a review / A. Sionkowska, Adamiak, K. Musiał, M. Gadomska // Materials. 2020. Vol. 13. No. 4217. 15 p.

16. Fish and fish side streams are valuable sources of high-value components / A.-L. Välimaa, S. Mäkinen, P. Mattila, P. Marnila, A. Pihlanto, M. Mäki, J. Hiidenhovi // Food Quality and Safety. 2019. No. 3. P. 209–226.

17. Белковые ресурсы рыбного происхождения – источник здоровья и красоты / Л. В. Антипова, С. А. Сторублевцев, М. А. Пискова, Ю. З. Химишев // Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 4. С. 138–144.

18. Болгова С. Б. Рыбные коллагены: получение, свойства и применение: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.18.07. Воронеж, 2015. 20 с.

19. Biochemistry of collagen / Ed. by G. N. Ramachandran, A. H. Reddi. New York: Springer Science+Business Media, 1976. 536 p.

20. Kuwahara J. Extraction of type I collagen from tilapia scales using acetic acid and ultrafine bubbles // Processes. 2021. Vol. 9. No. 288. 11 p.

21. Improving the technology of collagen substance from raw fish materials for obtaining porous materials for cosmetology and medicine / L. V. Antipova, I. V. Sukhov, V. S. Slobodyanik, I. I. Kotov, S. S. Antipov // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021. Vol. 640. 7 p.

22. Hydrolysates of fish skin collagen: an opportunity for valorizing fish industry byproducts / M. Blanco, J. A. Vázquez, R. I. Pérez-Martín, C. G. Sotelo // Marine Drugs. 2017. Vol. 15. No. 131. 15 p.

23. Isolation and characterization of acid-soluble collagen from the skin of Amiurus nebulosus / L. L. Chen, L. Zhao, M. Yuan, W. Su, H. Liu // Advanced Materials Research. 2013. Vol. 781–784. P. 1728–1735.

24. Asterias pectinifera derived collagen peptide-encapsulating elastic nanopolisomes for the cosmetic application / S.-B. Han, B. Won, S.-С. Yang, D.-H. Kim // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2021. Vol. 98. P. 289–297.

25. Collagen extracted from bigeye tuna (Thunnus obesus) skin by isoelectric precipitation: physicochemical properties, proliferation and migration activities / X. Lin, Yi. Chen, H. Jin, Q. Zhao, C. Liu, R. Li, F. Yu, Ya. Chen, F. Huang, Z. Yang, G. Ding, Y. Tang // Marine Drugs. 2019. Vol. 17. 12 p.

26. Characterization of collagen extract from the skins of commercial freshwater fish / A. A. S. Muhammad, R. H. Hamdan, R. Shaari, M. F. M. Nordin,R. A. Saufi, S. J. Mei // Jurnal Teknologi (Sciences & Engineering). 2015. Vol. 77. No. 33. P. 43–48.

27. Nagai T. Collagen from diamondback squid (Thysanoteuthis rhombus) outer skin // Zeitschrift für Naturforschung C. 2004. Vol. 59. Iss. 3–4. P. 271–275.

28. T. Characterization of collagen from sakhalin taimen skin as useful biomass / Nagai, M. Saito, Y. Tanoue, N. Kai, N. Suzuki // Food Technology & Biotechnology. 2020. Vol. 58. No. 4. P. 445–454.

29. Способ получения коллагенового продукта: пат. 2614273 Рос. Федерация. № 2014146938 / Антипова Л. В., Сторублевцев С. А., Болгова С. Б., заявл. 24.11.2014, опубл. 24.03.2017. Бюл. № 9. 6 с.

30. Способ получения коллагеновой дисперсии: пат. 2259779 Рос. Федерация. № 2002126623/13 / Антипова Л. В., Глотова И. А., Дворянинова О. П., заявл. 08.10.2002, опубл. 10.09.2005. Бюл. № 25. 11 с.

31. Способ получения сухого микропорошка коллагена: пат. 2604504 Рос. Федерация. № 2015111757/13 / Гармаева Д. К., Никифоров П. В., заявл. 31.03.2015, опубл. 10.12.2016. Бюл. № 34. 5 с.

32. Способ изготовления сухого рыбного коллагена: пат. 2232515 Рос. Федерация. № 2002113968/13 / Чертова Е. Н., Заметалина Л. Г., Харченко О. А., Истранов Л. П., Абоянц Р. К., заявл. 28.05.2002, опубл. 20.07.2004. Бюл. № 20. 6 с.

33. Способ получения коллагена: пат. 2272808 Рос. Федерация. № 2004106115/13 / Баер Н. А., Неклюдов А. Д., Зиборов В. А., Леонов А. Ю., заявл. 03.03.2004, опубл. 27.03.2006. Бюл. № 9. 5 с.

34. К вопросу необходимости разработки комплексной технологии икры / Н. А. Рачкова, А. В. Строшкова, В. В. Соклаков, Е. С. Вайнерман, Б. Ю. Воротников // Балтийский морской форум: матер. VI Междунар. Балтийского морского форума 3-6 сентября 2018 года: В 6 т. Т. 1. «Инновации в науке, образовании и Предпринимательстве-2018», XVI Междунар. науч. конф. Калининград, 2018. С. 88–95.

35. Способ комплексной переработки икры гидробионтов: пат. 2733896 Рос. Федерация. № 2019128233 / Воротников Б. Ю., Рачкова Н. А., Вайнерман Е. С., Соклаков В. В., заявл. 09.09.2019, опубл. 09.10.2020. Бюл. № 28. 5 с.

36. Biochemical and structural characterization of sturgeon fish skin collagen (Huso huso) / M. Atef, S. M. Ojagh, A. M. Latifi, M. Esmaeili, C. C. Udenigwe // J. Food Biochem. 2020. No. 00:e13256. 10 p.

37. Geanaliu-Nicolae R.-E., Andronescu E. Blended natural support materials – collagen based hydrogels used in biomedicine // Materials. 2020. Vol. 13. 31 p.

38. Дневной крем-гель для сухой и нормальной кожи: пат. 2384322 Рос. Федерация. № 2008116525/15 / Киппер С. Н., заявл. 25.04.2008, опубл. 20.03.2010. Бюл. № 8. 11 с.

39. Крем для кожи: пат. 2090179 Рос. Федерация. № 93039310/14 / Кучумова Л. Я., Сидоркина О. М., Маяцкая Т. В., заявл. 02.08.1993, опубл. 20.09.1997. 9 с.

40. Лечебно-косметическое средство наружного применения: пат. 2643928 Рос. Федерация. № 2016112347 / Аллахвердов Г. Р., Алейников В. А., Дегтярев Ю. Ю., Матковская Т. А., Юрьева Э. А., заявл. 01.04.2016, опубл. 06.02.2018. Бюл. № 4. 9 с.

41. Средство для укрепления волос: пат. 2074705 Рос. Федерация. № 94010087/14 / Сидоркина О. М., Кучумова Л. Я., заявл. 18.03.1994, опубл. 10.03.1997. 9 с.

42. Крем-гель противоугревой: пат. 2405534 Рос. Федерация. № 2009132233/15 / Киппер С. Н., заявл. 26.08.2009, опубл. 10.12.2010. Бюл. № 34. 12 с.

43. Воротников Б. Ю., Мухин М. А. Исследование стабильности эмульсий, используемых для получения икры белковой красной // Технология криля. М.: Информцентр, 1988. С. 48–53.

44. Воротников Б. Ю., Соклаков В. В., Рачкова Н. А. Технологические перспективы выделения биомедицинских продуктов из гидробионтов Мирового океана физико-химическими методами // Балтийский морской форум: матер.VIII Междунар. Балтийского морского форума 5–10 октября 2020 года: В 6 т. Т. 1. «Инновации в науке, образовании и предпринимательстве – 2020», XVIII Междунар. науч. конфе. Калининград, 2020. С. 65–69.