Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Ksylitol – coś słodkiego w kosmetykach
Ksylitol – coś słodkiego w kosmetykach

Ksylitol, czyli 1,2,3,4,5-pentahydroksypentan, zwany cukrem brzozowym, w przemyśle spożywczym stosowany jest jako środek słodzący. A jakie ma właściwości w produktach kosmetycznych? Jest substancją prozdrowotną czy to tylko chwyt reklamowy?

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.

 

Autor:
Łucja Pijarczyk, ACC Chemicals

 

 

--------------------------------

 

 

 

 

 

Artykuł pochodzi z najnowszego wydania kwartalnika Biotechnologia.pl nr 2-3/2019.
Cały kwartalnik dostępny jest TUTAJ

 

 

 

 

 

 

 

Źródła

1. Arct J., Pytkowska K., Ratz-Łyko A., Barska K., Kifert K., Pauwels A., Leksykon surowcow kosmetycznych, Warszawa 2014, s. 383.

2. WHO/FAO: Expert Committee on Food Additives, Summary of Toxicological Data of Certain Food Additives Series 18: Xylitol, 87- 99-0, 1983).

3. Horecker B.L., Stoffwechselwege der Kohlenhydrate: Regulierung und physiologische Bedeutung. III Stoffwechsel und physiologische Wirkungen von Xylit, Med Ernahrung. 1969;10:66–69, 95–98, 127–129.

4. Rafqul I.S., Sakinah A.M., Processes for the Production of Xylitol - A Review, Food Reviews International., 2013;29(2):127–156.

5. Jain H., Mulay S., A review on different modes and methods for yielding a pentose sugar: xylitol, Int J Food Sci Nutr. 2014;65(2):135–43.

6. Perez-Bibbins B., Torrado-Agrasar A., Salgado J.M. et al., Xylitol production in immobilized cultures: a recent review, Critical Reviews in Biotechnology 2016; 36(4):691–704.

7. Lee Y., Choi Y., Jeong S., et al., Morphological changes in Streptoccus mutans afer chewing gum containing xylitol for twelve months, Current Microbiology 2008;58:332–337

8. Nayak P.A., Nayak U.A., Khandelwal V., Te effect of xylitol on dental caries and oral flora, Clin Cosmet Investig Dent. 2014; 6:89–94.

9. Azarpazhooh A,, Lawrence H.P,. Shah P.S., Xylitol for preventing acute otitis media in children up to 12 years of age, Cochrane Database Syst Rev. 2016;(8):1–59.

10. de Cock P., Makinen K., Honkala E. et al., Erythritol Is More Effective Tan Xylitol and Sorbitol in Managing Oral Health Endpoints, Int J Dent. 2016;2016:9868421:1-15.

11. Ortiz M.E., Bleckwedel J., Raya R.R., Mozzi F., Nr 3 343 Ksylitol – rola w diecie oraz profilaktyce i terapii chorob człowieka Biotechnological and in situ food production of polyols by lactic acid bacteria, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2013; 97(11): 4713-4726.

12. Grembecka M., Sugar alcohols – their role in the modern world of sweeteners – a review, Eur. Food Res. Technol. 2015; 241: 1-14.

13. Chattopadhyay S., Raychaudhuri U., Chakraborty R.: Artificial sweeteners – a review, J. Food Sci. Technol. 2014; 51(4): 611–621.

14. Makinen K.K., Sugar alcohol sweeteners as alternatives to sugar with special consideration of xylitol, Med. Princ. Pract. 2011; 20: 303–320.

15. Ly K.A., Milgrom P., Rothen M., Xylitol, sweeteners, and dental caries, Pediatr. Dent. 2006; 28(2):154-163.

16. Lee B.D., Park M.K., Effects and safety of xylitol on middle ear epithelial cells, Int. Adv. Otol. 2014; 10(1): 19-24.

17. Vernacchio L., Vezina R.M., Mitchell A.A., Tolerability of oral xylitol solution in young children: implications for otitis media prophylaxis, Int. J. Pediatr. Otorhinolaryngol. 2007; 71(1): 89–94.

18. Kozłowska A., Ziołkowska A., Ksylitol i sorbitol w prewencji prochnicy – stan wiedzy w 2013 roku, „Magazyn Stomatologiczny”.

19. Katsuyama M., Ichikawa H., Ogawa S. i wsp., A novel method to control the balance of skin microflora. Part 1. Attack on bioflm of Staphylococcus aureus without antibiotics, J. Dermatol. Sci. 2005; 38: 197–205.

20. Akiyama H., Oono T., Huh W.K. i wsp., Actions of farnesol and xylitol against Staphylococcus aureus, Chemotherapy 2002; 48: 122–128.

21. Ikezawa Z., Komori J., Ikezawa Y. i wsp., A role of Staphyococcus aureus, interleukin-18, nerve growth factor and semaphorin 3A, an axon guidance molecule, in pathogenesis and treatment of atopic dermatitis, Allergy Asthma Immunol. Res. 2010; 2: 235–246.

22. Black C.E., Costerton J.W., Current concepts regarding the effect of wound microbial ecology and bioflms on wound healing, Surg. Clin. North Am. 2010; 90: 1147–1160.

23. Szabo-Papp J., Sos K., Olah A. i wsp., Differential effects of common moisturizer polyols on normal human epidermal keratinocytes, J. Invest. Dermatol. 2012; 132: S58.

24. Szel E., Polyanka H., Szabo K., i wsp., Anti-irritant and anti-inflammatory effects of glycerol and xylitol in sodium lauryl sulphate-induced acute irritation, J. Eur. Acad. Dermatol. Venereol. 2015; 29: 2333–2341.

25. Katsuyama M., Kobayashi Y., Ichikawa H. i wsp., A novel method to control the balance of skin microflora. Part 2. A study to assess the effect of a cream containing farnesol and xylitol on atopic dry skin, J. Dermatol. Sci. 2005; 38: 207–213.

26. Leite e Silva V.R., Schulman M.A., Ferelli C. i wsp., Hydrating effects of moisturizer active compounds incorporated into hydrogels: in vivo assessment and comparison between devices, J. Cosmet. Dermatol. 2009; 8: 32–39.

KOMENTARZE
news

<Wrzesień 2019>

pnwtśrczptsbnd
26
27
28
29
30
31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
12
13
14
15
17
Biznes w Genach
2019-09-17 do 2019-09-17
18
Cancer Prevention 2020
2019-09-18 do 2019-09-18
21
22
27
28
29
2
Business Insider Trends Festival
2019-10-02 do 2019-10-03
4
BioNinja Challenge 2019
2019-10-04 do 2019-10-06
5
6
Newsletter