Ksylitol – coś słodkiego w kosmetykach - Artykuły - Biotechnologia.pl

W powszechnie dostępnych informacjach pojawia się opinia, że ksylitol wykazuje działanie przeciwpróchnicze, bakteriobójcze, grzybobójcze oraz zasadotwórcze. W naturze występuje w wielu owocach i warzywach, takich jak śliwki, truskawki, kalafior, maliny, a także w grzybach. Przegląd danych z piśmiennictwa pozwolił na weryfikację zasadności, czy faktycznie wykazuje takie działanie i czy jest naturalnym związkiem.

Chemia

Pod względem chemicznym ksylitol jest alkoholem cukrowym (polialkohol) o wzorze C5 H12 O5, nazwa INCI Xylitol [1]. Posiada taki sam poziom słodkości oraz wygląd jak sacharoza, czyli cukier krystaliczny – popularnie stosowany cukier buraczany bądź cukier trzcinowy. Ksylitol wykazuje niższą kaloryczność niż cukier, stąd jest zalecany do stosowania diabetykom, a różnica w kaloryczności wynika z powodu ograniczonego wchłaniania z układu pokarmowego ksylitolu [2]. W cząsteczce jest pięć atomów węgla, w przeciwieństwie do cukrów 6- i 12-węglowych – nie fermentuje w przewodzie pokarmowym. Z przeprowadzonych badań biochemicznych wynika, że 1 cząsteczka ksylitolu dostarcza 35 cząsteczek ATP, podczas gdy 1 cząsteczka glukozy tylko 32 – teoretycznie można mówić, że ksylitol może dostarczyć większą dawkę energii niż glukoza [3].

Otrzymywanie

Ksylitol występuje naturalnie w drewnie i korze brzozy, gdzie obecne są ksylany, czyli polisacharydy złożone z podjednostek β-D-ksylopiranozy. Z ksylanów konieczna jest hydroliza wielocukrów do pojedynczych cząsteczek ksylozy, aldopentozy, zwanych cukrem drzewnym, następnie redukcja do ksylitolu. Końcowym etapem jest oczyszczanie ksylitolu na kolumnie oraz jego krystalizacja. Chemiczne metody pozyskiwania ksylitolu posiadają wiele wad: duże zużycie energii, rozbudowany proces oczyszczania produktu oraz wysoki koszt. Alternatywną metodą pozyskiwania ksylitolu jest fermentacja mikrobiologiczna hemiceluloz. Hydroliza ksylanów jest prowadzona przez mikroorganizmy, jak również są wykorzystywane w tym procesie odpady z rolnictwa – np. słoma zbożowa, wióry. Metody z udziałem mikroorganizmów uznawane są za tańszy i łatwiejszy sposób uzyskiwania ksylitolu niż metody chemiczne, m.in. ze względu na zagospodarowanie odpadów biologicznych [4,5,6].

Właściwości – wpływ na mikroorganizmy

Z badań wynika, że ksylitol hamuje wzrost paciorkowców, m.in. Streptococcus mutans, Streptococcus sanguinis, Streptococcus sorbinus – bytujące na płytce nazębnej. Wzrost patogenów układu oddechowego – Pneumococcus i Haemophilus influenzae – odpowiedzialnych za rozwój zapalenia ucha środkowego jest również hamowany przez ksylitol [7-10]. Ksylitol jest również prebiotykiem, który w przeciwieństwie do cukru, wspomaga rozwój korzystnej flory bakteryjnej jelit [11,12].

Jama ustna

Cała gama badań klinicznych wykazała skuteczność działania ksylitolu w zmniejszaniu występowania próchnicy. W badaniach tych analizowano preparaty w postaci gum do żucia, syropów, past do zębów oraz płynów do płukania ust. Ksylitol nie ulega fermentacji w jamie ustnej, dlatego nie ma możliwości przekształcania go do kwasów przez bakterie bytujące w jamie ustnej, m.in. Streptococcus mutans. Mechanizm ochrony szkliwa polega zarówno na zmniejszaniu adhezji bakterii do powierzchni zębów, jak i na zahamowaniu wzrostu bakterii odpowiedzialnych za formowanie płytki nazębnej. Dodatkowo przywraca właściwą równowagę zasadowo-kwasową w jamie ustnej, a takie środowisko nie sprzyja rozwojowi S. mutans w ślinie oraz płytce nazębnej. Bierze również udział w utrzymaniu równowagi wapniowo-fosforanowej w ślinie, gdzie pozytywnie wpływa na mineralizację szkliwa, równolegle odwzorowując rolę naturalnych peptydów obecnych w ślinie, takich jak stateryna, których jedną z głównych funkcji jest zachowanie prawidłowej gospodarki wapniowej w ślinie. Ponadto ksylitol stymuluje produkcję śliny, co ma ogromne znaczenie dla starszych osób, jak również osób po chemioterapii i przy leczeniu kserostomii. Ksylitol pełni również funkcję higieniczną, likwidując niemiły zapach z ust, i działa odświeżająco [7,8,13,14,15,18].

Jama nosowa, zatoki, ucho

Wykazano, iż ksylitol jako naturalny środek działa przeciwgrzybiczo oraz przeciwbakteryjnie i może być stosowany przeciwko grzybicy, infekcjom, a także stanom zapalnym, m.in. ucha środkowego. Płukanie jamy nosowej 5% roztworem ksylitolu inhibuje wzrost bakterii Streptococcus pneumoniae, a aerozole do nosa z tą substancją działają przeciwbakteryjnie w stosunku do innych szczepów, m.in. Haemophilus influenzae. Dodatkowo stosowanie aerozoli z ksylitolem zapobiega przyłączaniu się bakterii do nabłonka jamy nosowej, oczyszcza ją i w efekcie zmniejsza możliwość infekcji zatok, alergii oraz astmy [14,16,17].

Skóra

Mikrobiom pełni w ludzkim ciele kluczowe funkcje, które wiążą go ze wszystkimi innymi narządami. Posiadamy około 106 mikroorganizmów/cm2 powierzchni skóry. Choroby skórne i wiele innych dolegliwości przypisuje się obecnie zaburzeniom równowagi między bakteriami a ludzkim organizmem. Niektóre bakterie komensalne spełniają funkcje regulacyjne, wytwarzając antybakteryjne peptydy oraz bakteriocyny, które hamują kolonizację przez patogeny. W zapobieganiu nawrotom Atopowego Zapalenia Skóry podkreśla się rolę fizjologicznej flory bakteryjnej oraz działaniu emolientów w redukcji biofilmu tworzonego przez bakterie patogenne Staphylococcus aureus. W przebiegu AZS bardzo ważne jest zachowanie równowagi mikrobiologicznej – redukcji patologicznego biofilmu bakteryjnego i jednocześnie rozwoju fizjologicznej mikroflory skóry. Ksylitol jest naturalną substancją hamującą tworzenie biofilmu bakteryjnego poprzez uniemożliwienie powstawania glikokaliksu [19,20,21,22].

W produktach kosmetycznych ksylitol stosowany jest jako humektant, ze względu na możliwość zwiększenia ekspresji flagryny. Wykazuje dodatkowo działanie przeciwzapalne, zmniejszając ekspresję cytokin prozapalnych, a także pełni funkcję ochronną przed podrażnieniami. Wykazano, że ksylitol ma zdolność do wiązania wody w naskórku, zmniejszając przeznaskórkową utratę wody (TEWL), dając efekt nawilżenia skóry podobny do mocznika [23,24,25,26].

Ksylitol jako składnik emolientów ma korzystny wpływ na mikroflorę skóry, działa przeciwzapalnie i wspomaga nawilżenie naskórka.

W przemyśle spożywczym i kosmetycznym znajduje on zastosowanie jako niskokaloryczny środek słodzący, ale także jako emulgator, stabilizator, substancja pochłaniająca wilgoć oraz środek zagęszczający, humektant. Ksylitol jest stosowany w produktach określanych jako „sugar free” lub „light” – ciastka, napoje, gumy do żucia, a także w produktach przeznaczonych do pielęgnacji i higieny jamy ustnej takich jak: pasty do zębów, płyny do płukania ust, ze względu na właściwości przeciwpróchnicze, również w produktach kosmetycznych używanych do pielęgnacji skóry suchej ze skłonnościami do stanów zapalnych.

Substancja ta charakteryzuje się wieloma pożądanymi właściwościami przez producentów i konsumentów, dlatego znajduje zastosowanie zarówno w przemyśle spożywczym, kosmetycznym, jak i farmaceutycznym.