Hydrolizowana keratyna a masa cząsteczkowa. Co profil MW mówi o działaniu surowca?

Hydrolyzed Keratin na liście INCI mówi technologowi, z jaką kategorią składnika ma do czynienia, ale nie wyjaśnia jeszcze, jak surowiec będzie oddziaływał z włóknem włosa. O tym, czy większy będzie jego potencjał penetracji, czy znaczenie oddziaływania powierzchniowego, współdecyduje profil masy cząsteczkowej. Dobór hydrolizowanej keratyny to układanka kilku powiązanych  parametrów: rozkładu mas cząsteczkowych (MW, ang. molecular weight), składu peptydowego, stopnia hydrolizy oraz kondycji włosa. Pokazujemy, jak czytać te dane, co rzeczywiście pokazują badania i jak wykorzystać tę wiedzę przy projektowaniu formulacji hair care.

Ta sama nazwa INCI, inna charakterystyka surowca

Hydrolyzed Keratin opisuje kategorię składnika, ale nie jego pełny profil technologiczny. Dwa surowce o tym samym INCI mogą pochodzić z różnych źródeł białka, być otrzymywane inną metodą hydrolizy i zawierać odmienne proporcje wolnych aminokwasów oraz peptydów. Różnić może się także rozkład ich mas cząsteczkowych.

Te parametry mogą wpływać na to, czy po aplikacji hydrolizat przenika w głąb włosa, osadza się przede wszystkim na kutykuli, czy oddziałuje z włóknem na obu poziomach. Mniejsze frakcje mogą wykazywać większy potencjał penetracji, natomiast większe częściej pozostają w zewnętrznych obszarach włókna lub oddziałują na jego powierzchni. Nie jest to jednak sztywny podział. Ten sam hydrolizat może częściowo wnikać do włókna, a częściowo osadzać się na kutykuli [1,3,4].

Przy doborze surowców w hair care sama nazwa INCI to za mało. Należy jeszcze sprawdzić profil  MW, w tym rozkład poszczególnych frakcji oraz określić, czy w danym projekcie ważniejsza jest penetracja, oddziaływanie powierzchniowe, czy połączenie obu mechanizmów. 

Przydatność wybranego surowca potwierdzają dopiero testy w docelowej formulacji.

Chcesz zamówić próbkę surowca?

Prześlemy aktualną specyfikację oraz informacje o dostępności produktu. Możesz również otrzymać próbkę do wstępnych testów formulacyjnych.

Zamów próbkę surowca

Co profil MW mówi o zachowaniu hydrolizatu we włosie?

Zależność między masą cząsteczkową a lokalizacją hydrolizatu dobrze pokazuje badanie Malinauskyte i wsp. Porównano w nim trzy hydrolizaty keratynowe pochodzące z wełny: low MW o średniej masie 221 Da, mid MW o masie około 2577 Da oraz high MW o średniej masie około 75 440 Da [1].

Badanie przeprowadzono na włosach teksturowanych o silnym skręcie poddanych wcześniej chemicznemu prostowaniu preparatem na bazie wodorotlenku sodu. Sprawdzano, gdzie lokalizują się poszczególne frakcje oraz jak wpływają na właściwości mechaniczne i termiczne włókien.

Istotne różnice dotyczyły lokalizacji hydrolizatów względem włókna. W przypadku  low MW znaczącą penetrację sugerowały zmiany wymiarowe włókna. Dla mid MW w analizie mikroskopowej wykazano penetrację do kory. Hydrolizat high MW pozostawał natomiast głównie na powierzchni i tylko w ograniczonym stopniu docierał do wewnętrznych obszarów włosa [1].

Tabela 1. Lokalizacja i wybrane efekty hydrolizatów keratynowych o różnej średniej masie cząsteczkowej [1]

Źródło: opracowanie własne na podstawie [1].

Wartości MW dotyczą konkretnych hydrolizatów oraz warunków zastosowanych w badaniu i nie stanowią uniwersalnych granic funkcjonalnych. Wyniki wskazują jednak, że profil MW może wpływać na lokalizację hydrolizowanej keratyny względem włókna [1].

Czy głębsza penetracja oznacza lepszy efekt?

Niekoniecznie. Sama lokalizacja hydrolizatu nie przesądza o uzyskanym efekcie. Gdyby o funkcjonalności decydowała wyłącznie głębokość penetracji, najmniejsze peptydy powinny zapewniać największą poprawę ocenianych parametrów . W badaniu Malinauskyte zależność nie była jednak tak prosta.

Frakcje mid i high MW zwiększały moduł Younga, czyli miarę sztywności włókna, oraz ograniczały łamanie włosów przy 20% i 80% wilgotności względnej. Hydrolizat low MW, mimo wskazywanej w badaniu większej penetracji, nie poprawiał w podobnym stopniu wszystkich analizowanych parametrów mechanicznych. Na oceniane właściwości termiczne wpłynęła natomiast tylko frakcja mid MW [1].

Podobny wniosek wynika z badań peptydów i większych protein keratynowych pochodzących z wełny. Oba rodzaje składników korzystnie wpływały na zawartość wilgoci oraz wybrane właściwości mechaniczne włosów poddanych wcześniej zabiegom chemicznym [2]. 

Większa masa cząsteczkowa i pozostawanie bliżej powierzchni nie przekreślają więc funkcjonalności hydrolizatu.

Dla formulanta wniosek jest praktyczny: penetracja nie jest samodzielną miarą ani jakości ani działania surowca. Mniejsze peptydy obecne w korze i większe fragmenty oddziałujące z kutykulą mogą wnosić odmienne, potencjalnie uzupełniające się właściwości. .Wybór powinien wynikać z efektu, który ma zostać uzyskany i zmierzony.

Czy penetracja i działanie powierzchniowe się wykluczają?

Nie. W praktyce trudno sprowadzić zachowanie hydrolizowanej keratyny do wyboru: wnętrze albo powierzchnia. Dostępne badania pokazują, że oba mechanizmy mogą występować równocześnie.

Villa i wsp. badali hydrolizat otrzymany przez enzymatyczną degradację keratyny z piór, którego dominujące peptydy miały masę około 800–1079 Da [3]. Po zastosowaniu w formulacjach do włosów obserwowano wzrost nawodnienia włókna, szczególnie przy użyciu ciepła. Analiza SEM wykazała jednocześnie obecność depozytów materiału w obszarze połączeń łusek kutykuli. Badanie nie lokalizowało bezpośrednio peptydów w korze, pokazuje jednak, że hydrolizat zawierający głównie peptydy o masie około 800–1079 Da może pozostawiać wykrywalne depozyty na powierzchni włókna.

Podobny obraz przedstawia praca Fan i wsp. z 2025 r. [4]. W analizowanym modelu hydrolizowana keratyna tworzyła warstwę na powierzchni włosa, a jednocześnie część materiału penetrowała do jego wnętrza. Autorzy obserwowali również rozpad badanego hydrolizatu pod wpływem promieniowania UV na mniejsze peptydy i aminokwasy, co w tym modelu sprzyjało penetracji. Wyniki dotyczą konkretnego hydrolizatu i nie mogą być bezpośrednio przenoszone na inne surowce.

Dane te pokazują, że potencjał penetracji może współistnieć z oddziaływaniem powierzchniowym. Profil MW może więc współdecydować o charakterze interakcji hydrolizatu z włóknem, ale sam nie definiuje jego funkcji w sposób jednoznaczny. Wyników tych nie należy automatycznie przenosić na każdy surowiec o INCI Hydrolyzed Keratin.

Od czego poza MW zależy zachowanie hydrolizatu?

Średnia MW nie opisuje całego surowca. Dwa hydrolizaty o podobnej średniej MW  mogą mieć inny rozkład frakcji – bardziej wąski lub szeroki, obejmujący w różnych proporcjach wolne aminokwasy, krótkie peptydy i większe fragmenty białkowe.

Przy porównywaniu surowców należy uwzględnić także:

• źródło keratyny – wpływa na skład aminokwasowy materiału wyjściowego;

• metodę i stopień hydrolizy – wpływają na sposób  rozpadu białka i powstający profil peptydowy;

• strukturę i ładunek peptydów – mogą zmieniać ich oddziaływania elektrostatyczne z włóknem;

• kondycję włosa – uszkodzona kutykula i zmieniona struktura włókna mogą zwiększać dostępność dróg penetracji;

• warunki formulacji i aplikacji – między innymi pH, typ bazy, poziom użycia, czas kontaktu, obecność innych składników oraz zastosowanie ciepła.

Znaczenie kondycji włosa pokazują również badania nad wpływem struktury peptydów na ich penetrację. 

W analizowanym modelu transport zależał od oddziaływań elektrostatycznych i był obserwowany we włosach uszkodzonych oksydacyjnie, ale nie we włosach nieuszkodzonych [5]. 

Wynik uzyskany na włosach rozjaśnianych nie może być automatycznie przenoszony na włosy dziewicze.

Dlatego średnią MW należy interpretować  łącznie z rozkładem mas, charakterystyką peptydów i opisem modelu badawczego.

TuriKer® – profile MW jako kryterium wyboru wariantu

Przykładem linii surowców, w której profil masy cząsteczkowej został wykorzystany jako jedno z kryteriów różnicowania wariantów hydrolizowanej keratyny, jest dostępna w ofercie MEDICOS linia TuriKer®. To rodzina hydrolizatów β-keratyny pochodzenia indyczego, otrzymywanych w procesie kontrolowanej hydrolizy. Poszczególne warianty różnią się profilem mas cząsteczkowych; w zależności od wariantu obejmują wolne aminokwasy oraz peptydy o różnych zakresach MW [6].

W klasyfikacji CosIng dla Hydrolyzed Keratin wskazywane są między innymi funkcje kondycjonujące włosy, filmotwórcze, antystatyczne i humektantowe. 

Tabela 2. Profile MW i przykładowe kierunki zastosowania wariantów TuriKer® [6]

Źródło: opracowanie własne na podstawie materiałów technicznych Atlantis Ingredients [6].

Zestawienie pomaga zawęzić wybór wariantów, ale nie zastępuje dokumentacji ani prób. Przywołane badania [1–5] nie były prowadzone na wariantach TuriKer® i nie stanowią bezpośredniego potwierdzenia ich właściwości aplikacyjnych. Pokazują natomiast, że profil MW może być jednym z czynników różnicujących  zachowanie hydrolizatów keratynowych względem włosa, dlatego warto uwzględniać go już na etapie projektowania formulacji. Ostateczną decyzję należy oprzeć na aktualnych materiałach producenta, założeniach formulacji i wynikach testów [6].

TurEssence® – różne profile MW w jednej koncepcji

Rozwinięciem podejścia opartego na profilowaniu MW jest koncepcja TurEssence®. Jeżeli formulacja ma uwzględniać zarówno bardziej dostępne obszary uszkodzonego włosa, jak i jego powierzchnię, można rozważyć komplementarne wykorzystanie wariantów TuriKer® o różnych profilach masy cząsteczkowej [6].

W koncepcji TurEssence® mniejsze peptydy i wolne aminokwasy mogą wnosić większy potencjał oddziaływania  w bardziej dostępnych obszarach uszkodzonego włókna, natomiast większe fragmenty są ukierunkowane przede wszystkim na interakcję z powierzchnią, gdzie mogą adsorbować się na osłonce i wspierać tworzenie filmu. Takie podejście jest spójne z obserwacjami przedstawionymi w literaturze, zgodnie z którymi penetracja i depozycja powierzchniowa nie muszą być mechanizmami rozłącznymi [1,3,4]. Konkretna kombinacja wariantów, ich proporcje i poziomy użycia powinny być każdorazowo zweryfikowane w docelowej formulacji .

Rys. 1. TurEssence® – dwupoziomowa koncepcja pielęgnacji włókna oparta na komplementarności wariantów TuriKer® o różnych profilach MW. Grafika stworzona przy użyciu AI.

Profil MW zawęża wybór, próba rozstrzyga

Profil MW pomaga przewidzieć sposób interakcji hydrolizatu z włosem, ale nie przesądza o efekcie w docelowej formule. Znaczenie mają również rozkład frakcji, struktura peptydów, kondycja włosa oraz parametry całej formulacji. Dlatego dobór wariantu TuriKer® warto traktować jako punkt wyjścia do oceny w docelowej bazie.

MEDICOS udostępnia dokumentację techniczną i próbki poszczególnych wariantów TuriKer® umożliwiając ich porównanie w konkretnym projekcie formulacyjnym , a dobrze przygotowany brief technologiczny ułatwia natomiast wskazanie wariantów odpowiadających założeniom projektu.