Кислота, ультразвук или ферменты. Как получают лизаты и почему метод имеет значение
Лизаты - это круто. Но как их делают? Не варят же бактерии в кислоте? К счастью, нет. Существует три основных метода разрушения бактериальных клеток: кислотный гидролиз, физический метод (ультразвук, давление) и ферментативный лизис. От выбора метода зависит, останутся ли полезные молекулы в природной форме или превратятся в бесполезный «фарш». Рассказываем, почему ферментативный лизис - это нож шеф-повара, а кислотный - молоток.
Три метода разрушить бактерию
Чтобы получить лизат - содержимое бактериальной клетки - нужно разрушить клеточную стенку. Это можно сделать тремя способами: кислотным гидролизом, физическим методом или ферментативным лизисом. Результат разный. И стоимость разная. И польза для кожи тоже разная.
Метод первый. Кислотный гидролиз. Быстро, дёшево, бесполезно
Кислотный гидролиз - это когда бактерии заливают кислотой (чаще всего соляной или серной) и нагревают. Клеточные стенки разрушаются. Всё, что было внутри, вываливается наружу. Быстро. Дешево.
Проблема в другом. Кислота не разбирает, что полезно, а что нет. Она разрушает всё. Аминокислоты - главная ценность лизатов - под действием кислоты меняют свою форму. Из природной L-формы, которую организм узнаёт и усваивает, они превращаются в зеркальную D-форму.
D-форма - это как левый ботинок на правую ногу. Вроде ботинок, но не налезает. Организм не узнаёт D-аминокислоты. Пользы от них почти ноль.
Плюсы кислотного гидролиза: дёшево, быстро, можно в промышленных масштабах.
Минусы кислотного гидролиза: аминокислоты разрушаются или рацемизуются (превращаются в D-форму), витамины разрушаются, полезные пептиды расщепляются до бесполезных обломков.
Где применяется: в производстве дешёвых кормовых добавок, удобрений, технических гидролизатов. В косметике - у брендов, которые экономят на всём.
Метод второй. Физический лизис. Ультразвук и высокое давление
Физический лизис - это когда бактерии разрушают механически. Ультразвуком (соникация). Высоким давлением (гомогенизация). Перепадами давления (баролизис).
Как это работает. Ультразвук создаёт микропузырьки, которые схлопываются и микровзрывами разрывают клетки. Или клетки продавливают через узкое отверстие под давлением в сотни атмосфер - они просто разрываются от перепада давления.
Плюсы физического лизиса: нет химии, аминокислоты не рацемизуются (остаются в L-форме), можно обрабатывать большие объёмы.
Минусы физического лизиса: дорогое оборудование, высокое энергопотребление, метод неселективный — разрушается всё подряд, включая крупные молекулы, которые могли бы быть полезны, сложно контролировать степень разрушения.
Где применяется: в лабораториях для получения клеточных экстрактов, в фармацевтике для некоторых субстанций, в пищевой промышленности редко из-за дороговизны.
Метод третий. Ферментативный лизис. Мягко, дорого, эффективно
Ферментативный лизис - это когда клетки бактерий разрушают с помощью ферментов. Тех же самых, которые используют сами бактерии для перестройки своих клеточных стенок, или природных ферментов вроде лизоцима (есть в слюне, яичном белке).
В производстве лизатов для Lysaterica используют ферменты лизоцим и комплекс протеаз. Они аккуратно расщепляют клеточную стенку бактерии, не повреждая содержимое.
Что происходит. Ферменты «откусывают» определённые связи в пептидогликане клеточной стенки. Стенка становится рыхлой, потом разваливается. Всё содержимое выходит наружу. Но аминокислоты остаются в L-форме. Пептиды не расщепляются до бесполезных обломков. Витамины сохраняются.
Плюсы ферментативного лизиса: максимальное сохранение полезных молекул, аминокислоты в L-форме, короткие сигнальные пептиды сохраняются, клеточные фрагменты (антигенная представленность) остаются, процесс контролируемый и воспроизводимый.
Минусы ферментативного лизиса: дороже кислотного, требует времени (часы, а не минуты), нужны высокоочищенные ферменты, сложнее в масштабировании.
Где применяется: в фармацевтике для получения лекарственных субстанций, в производстве гидролизатов белка для спортивного питания, в биотехнологиях для выделения внутриклеточных ферментов. В косметологии начали применять недавно - потому что дорого.
Сравнение трёх методов
Кислотный гидролиз: быстро, дёшево, но аминокислоты превращаются в D-форму, витамины разрушаются, пептиды расщепляются. Результат - бесполезный фарш.
Физический лизис: сохраняет L-аминокислоты, нет химии, но дорогое оборудование, высокое энергопотребление, разрушаются крупные молекулы.
Ферментативный лизис: сохраняет L-аминокислоты, короткие пептиды, витамины, клеточные фрагменты. Дороже, медленнее, но результат стоит того.
Вывод: кислотный гидролиз дешёвый, но результат - «фарш» непригодный для кожи. Физический лизис даёт L-аминокислоты, но разрушает крупные молекулы и дорог. Ферментативный лизис сохраняет максимум полезного, но требует времени и денег.
Аналогия с курицей
Представьте, что вы хотите получить мясо из курицы.
Кислотный гидролиз - это взять молоток и разбить тушку в фарш. Быстро, но кости, кожа, хрящи - всё перемелется. Непонятно, что есть.
Физический лизис - это пропустить тушку через мясорубку. Лучше, чем молоток, но структура потеряна. Кости отдельно не вынуть.
Ферментативный лизис - это взять нож шеф-повара и аккуратно разделить курицу на филе, крылышки, ножки, кости для бульона. Сохранить структуру. Получить максимум полезного.
Кислотный гидролиз - это молоток. Физический лизис - мясорубка. Ферментативный лизис - нож шеф-повара.
Что сохраняется при ферментативном лизисе
При ферментативном лизисе бактерий (именно его использует Lysaterica) сохраняется практически всё полезное.
Короткие пептиды из 2-5 аминокислот. Это самые ценные сигналы для TLR2 и NOD-рецепторов. Именно они «разговаривают» с кожей.
Более длинные пептиды до 20 аминокислот. Они дают дополнительные сигналы и строительный материал.
Свободные аминокислоты в L-форме. Строительный материал для коллагена и эластина. В природной, узнаваемой форме.
Витамины природного происхождения. Не синтетика, а те, что бактерии произвели сами. Биодоступность выше.
Клеточные фрагменты. Антигенная представленность - то, что помогает коже узнавать патогены и правильно на них реагировать.
В сумме: до 80 процентов биоактивных пептидов и 20 процентов свободных аминокислот. Плюс 6 витаминов. Плюс клеточные фрагменты.
Как это делается в Вектор-БиАльгам
В наукограде Кольцово процесс выглядит так.
Каждый из 25 штаммов выращивается отдельно в ферментёре. Температура, кислотность среды, питание - всё под контролем.
Когда бактерии достигают нужной концентрации, в ферментёр добавляют лизоцим и комплекс протеаз. Ферменты разрушают клеточные стенки. Температуру поддерживают оптимальную для работы ферментов (обычно 37-50 градусов).
Процесс идёт несколько часов. Контролируют степень лизиса по помутнению раствора или по высвобождению белка.
Когда лизис завершён, смесь фильтруют, удаляют крупные фрагменты. Остаются пептиды, аминокислоты, витамины, нуклеотиды.
Лизаты разных штаммов смешивают в пропорции, которую вычислили биологи.
Каждая партия тестируется микробиологическими методами - на чистоту, отсутствие патогенов.
Всё это - фармацевтический стандарт GMP. Те же требования, что и для лекарств.
Почему мы выбрали ферментативный лизис
Потому что он даёт результат, которого нет у дешёвых аналогов.
Кислотный гидролиз дешевле в пять-десять раз. Можно сэкономить. Но тогда не будет коротких сигнальных пептидов. Не будет L-аминокислот. Не будет витаминов.
Будет что-то, что юридически можно назвать «лизатом». Но по факту - пустышка.
Мы выбрали сложный путь. Потому что наша цель - работающая косметика, а не дешёвая упаковка с громкими словами.
Что запомнить
Кислотный гидролиз дёшев, но разрушает аминокислоты, превращая их в D-форму. Организм не узнаёт D-форму. Пользы ноль.
Физический лизис сохраняет L-аминокислоты, но дорог и разрушает крупные молекулы.
Ферментативный лизис сохраняет L-аминокислоты, короткие пептиды, витамины, клеточные фрагменты. Дороже, медленнее, но результат стоит того.
Lysaterica использует ферментативный лизис. Потому что мы хотим, чтобы лизаты работали, а не просто красиво звучали.
P.S. В следующий раз, когда увидите сыворотку с «пептидами» за 500 рублей, вспомните про три метода лизиса. Дешёвые пептиды - это почти всегда кислотный гидролиз. А это, как вы теперь знаете, молоток вместо ножа шеф-повара.