Pullulan – polisacharyd otrzymywany na drodze fermentacji
Pullulan – czym jest?
Pullulan to ważny liniowy polisacharyd będący egzopolimerem pochodzenia mikrobiologicznego, wytwarzany na skalę przemysłową przez drożdżopodobne grzyby Aureobasidium pullulans lub inne gatunki. Bakterie i grzyby są powszechnie znane z wytwarzania zewnątrzkomórkowych metabolitów, takich jak polisacharydy, które zaliczane są do biopolimerów i można je podzielić na różne kategorie funkcjonalne, takie jak polisacharydy wewnątrzkomórkowe, strukturalne oraz egzopolisacharydy. Egzopolimery to polimery wydzielane przez powyższe organizmy na zewnątrz komórek. W przeciwieństwie do polimerów wewnątrzkomórkowych, pełnią funkcję zewnętrznych struktur, które mogą tworzyć ochronną warstwę wokół komórek. Dodatkowo, egzopolimery mogą odgrywać rolę w tworzeniu biofilmów oraz umożliwiać przyleganie organizmów do różnych powierzchni, a to dlatego, że pullulan jest syntetyzowany poza komórką (na błonie ściany komórkowej), i tworzy na jej powierzchni luźną, śluzowatą warstwę.
Pullulan został odkryty w 1958 roku przez Berniera w grzybie Aureobasidium pullulans, a nazwany pullulanem w 1959 roku. W latach sześćdziesiątych XX wieku ustalono jego strukturę. Po raz pierwszy na rynek został wprowadzony w roku 1976 roku. Aureobasidium pullulans lub inne gatunki wykorzystują różne źródła węgla, jak glukoza i laktoza do produkcji pullulanu, a pH podłoża wpływa na efektywność produkcji.
Struktura pullulanu złożona jest z powtarzających się jednostek maltozylowych, które zbudowane są z dwóch pierścieni glukopiranozowych połączonych wiązaniem α-(1 → 4) przyłączonych do pojedynczego pierścienia glukopiranozowego za pomocą wiązania glikozydowego α-(1 → 6). Charakterystyczne właściwości fizykochemiczne pullulanu wynikają z występowania zarówno wiązań glikozydowych α-(1 → 6), jak i α-(1 → 4).
Odkryj produkty zawierające ten składnik:
W jakich produktach występuje pullulan? – Źródła pullulanu
Pullulan charakteryzuje się świetną elastycznością, wysoką zdolnością do wchłaniania wody oraz dobrą rozpuszczalnością. Jest wykorzystywany w przemyśle spożywczym oraz kosmetycznym. W 2002 roku został uznany za bezpieczny do użytku u ludzi przez amerykańską Food and Drug Administration (FDA). Omawiany składnik w porównaniu z innymi polisacharydami, ulega szybkiemu rozkładowi w surowicy. Może także ulegać hydrolizowaniu przez α-amylazę zawartą w ślinie. Powszechnie używa się go w produktach takich jak napoje instant, kremy, polewy, sosy sojowe czy wyroby cukiernicze. Jako niskokaloryczny dodatek do żywności, pullulan zastępuje żelatynę w powłokach. Gdzie występuje pullulan? Znalazł zastosowanie jako nośnik w systemach dostarczania substancji aktywnych przez błonę śluzową nosa, jamy ustnej i płuc. Ciekawe źródła pullulanu stanowi jego stosowanie w opatrunkach, powłokach kapsułek, tabletkach, granulkach oraz w formie żeli i filmów doustnych. Kapsułki pullulanowe stosowane są często w suplementach diety, ze względu na swoje właściwości, które opisane zostały poniżej.
Zaletą stosowania przez producentów suplementów diety kapsułek pullulanowych jest:
- naturalne pochodzenie pullulanu, co sprawia, że jest atrakcyjny dla osób poszukujących produktów o minimalnym wpływie na środowisko. Produkcja kapsułek pullulanowych nie wymaga użycia chemikaliów, co jest zaletą w porównaniu do innych metod produkcji kapsułek.
- brak smaku i zapachu, co powoduje, że nie wpływa na odczucia związane z przyjmowaniem suplementów lub leków.
- rozpuszczalność i szybkość uwalniania w układzie pokarmowym, co umożliwia szybsze uwalnianie substancji czynnych zawartych we wnętrzu.
- przezroczystość i stabilność, co sprawia, że konsumenci suplementów diety widzą co znajduje się w środku kapsułki. Ma również dobrą stabilność chemiczną i fizyczną, co chroni zawartość kapsułki.
- kapsułki pullulanowe chronią zawartość wsadu kapsułki przed tlenem.
W jakich produktach jest pullulan? W kosmetykach pullulan stosuje się m.in. w kremach pod oczy, maseczkach do twarzy, balsamach do ciała, szamponach czy pudrach, a powszechnie znany produkt do płukania jamy ustnej był pierwszym produktem z pullulanem.
Czy wiesz, że...?
Istotnym powodem, dla którego pullulan nie jest szeroko stosowany, jest jego wysoki koszt – jest aż trzy razy droższy niż inne polisacharydy.
Pullulan – właściwości i działanie
Pullulan to stabilny związek, który po rozpuszczeniu w zimnej lub gorącej wodzie tworzy lepki roztwór, jednak nie dochodzi do powstania żelu. Rozkład pullulanu może być spowodowany działaniem zdolnych do hydrolizy wiązań glikozydowych w polisacharydach enzymów, które dzielą się na dwie główne grupy: pullulanazy (typ I i II) oraz hydrolazy pullulanu (typ I, II i III).
W przypadku przemysłu, egzopolimery, takie jak pullulan, są cenione ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne, które pozwalają na ich szerokie zastosowanie w produkcji żywności, farmaceutyków czy materiałów biodegradowalnych. Pullulan wyróżnia się znakomitą elastycznością i rozpuszczalnością, co wynika z wiązań 𝛼-1,4 i 𝛼-1,6.
Dzięki swojej nieprzepuszczalności dla tlenu, braku właściwości redukujących i higroskopijnych, pullulan doskonale nadaje się do produkcji cienkich, przezroczystych filmów, które pozbawione smaku i zapachu i barwy, co zapewnia neutralność materiału dla konsumenta. Dzięki swojej specyficznej strukturze, pullulan tworzy folię i włókna, które są bardzo zbliżone do syntetycznych polimerów, takich jak poli(alkohol winylowy) i nylon. Pullulanowe folie cechują się jadalnością, kleistością, przezroczystością, odpornością na wysoką temperaturę oraz doskonałymi właściwościami barierowymi dla tlenu, jak wspomniano powyżej, dzięki czemu nadają się także do pakowania żywności. Stosowany jest także w materiałach nośnikowych stosowanych w celu dostarczenia substancji czynnej do organizmu.
W przeprowadzonym in vitro badaniu testowano potencjał pullulanu na uszkodzoną chrząstkę przy wykorzystaniu mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC). Badania wykazały, że pullulan nie wpływa negatywnie na fenotyp MSC, a wręcz wspiera ich osteogeniczne różnicowanie i zwiększa retencję komórek na powierzchni chrząstki. Dodatkowo, ekspozycja na pullulan aktywowała receptor lektynowy typu C (Dectin-2), co sugeruje mechanizm poprawiający lokalne środowisko naprawcze chrząstki [11].
Pullulan – przeciwwskazania
Nie zaleca się stosowania u osób szczególnie wrażliwych jak np. u kobiet w ciąży i kobiet karmiących piersią oraz u dzieci bez uprzedniej konsultacji specjalistycznej.
Źródła:
- Hypromeloza w technologii farmaceutycznej kapsułek oraz innych dawkowanych postaci leku”. Grażyna Kubiak-Tomaszewska, Piotr Tomaszewski, Jan Pachecka. Pediatr Med Rodz 2011, 7 (3), p. 271-276
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813020348807?via%3Dihub
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8704206/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813021016354?via%3Dihub
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861722000479?via%3Dihub
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780323899703000020
- „Pullulan hydrogels as drug release platforms in biomedicine”. Marta O. Teixeira, Elina Marinho, Carla Silva, Joana C. Antunes, Helena P. Felgueiras. Journal of Drug Delivery Science and Technology. Volume 89, November 2023.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813020348807
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12672917/
- https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23388502/
- https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-015-0011-7
Publikowane informacje mają charakter wyłącznie informacyjny i nie powinny zastępować indywidualnych konsultacji lekarskich. Zaleca się skonsultowanie z lekarzem lub terapeutą przed rozpoczęciem jakiejkolwiek terapii. Wydawca nie dąży do nawiązania relacji lekarz-pacjent ze swoimi czytelnikami. Nie bierze również odpowiedzialności za wiarygodność, skuteczność lub prawidłowe stosowanie informacji umieszczonych na stronie, ani za ewentualne problemy zdrowotne wynikające z omówionych terapii.
