Komplexní využití mikroorganismů a dalších složek syrovátky v kosmetice a potravinářství

Abstract

Syrovátka je v současné době stále převážně vnímána jako odpadní produkt mlékárenského průmyslu, ačkoli díky svému složení představuje cenný zdroj biologicky aktivních látek. Cílem této práce je přispět ke změně tohoto pohledu a poukázat na možnosti jejího využití jako hodnotné suroviny v kosmetickém průmyslu. Teoretická část se zaměřuje na charakteristiku syrovátky, její složení a biologicky aktivní složky, jako jsou syrovátkové bílkoviny, vitamíny a organické kyseliny. Dále popisuje využití probiotik, prebiotik, synbiotik a postbiotik v péči o pleť a jejich přínos pro posílení kožní bariéry, antioxidační ochranu a antimikrobiální účinky. V experimentální části byly studovány vlastnosti různých typů syrovátky a jejich vliv na růst bakterií mléčného kvašení Lactobacillus acidophilus a Bifidobacterium bifidum. Nejprve byla syrovátka analyzována spektrofotometrickými metodami z hlediska obsahu celkových a redukujících sacharidů a antioxidační kapacity. Následně byl v jednotlivých typech syrovátky chromatograficky stanoven obsah vitamínu C. V další fázi experimentu byla provedena kultivace dvou vybraných mikroorganismů v jednotlivých typech syrovátky, přičemž obsah kyseliny mléčné v lyofilizovaných supernatantech byl rovněž stanoven chromatograficky. Tyto lyofilizované vzorky byly následně testovány na antimikrobiální aktivitu. Dále byly připraveny a testovány různé typy pleťových masek s přídavkem syrovátky obohacené probiotickými kulturami, jejichž účinnost byla hodnocena z hlediska hydratace pokožky, transepidermální ztráty vody a vlivu na melanin a erytém. Výsledky experimentů naznačují, že syrovátka má potenciál pro využití v kosmetických aplikacích, a to zejména díky schopnosti zlepšovat hydrataci pokožky. Na základě výsledků antimikrobiálních testů lze také předpokládat její příznivý vliv na kožní mikrobiom, neboť vykazuje selektivní účinek vůči potenciálně patogenním mikroorganismům. Rovněž bylo potvrzeno, že fermentace syrovátky s vybranými probiotickými kmeny zvyšuje obsah biologicky aktivních látek.

Whey is currently still mostly perceived as a waste product of the dairy industry, although its composition makes it a valuable source of biologically active substances. The aim of this work is to contribute to changing this view and to highlight the possibilities of its use as a valuable raw material in the cosmetic industry. The theoretical part focuses on the characteristics of whey, its composition and biologically active components such as whey proteins, vitamins and organic acids. It also describes the use of probiotics, prebiotics, synbiotics and postbiotics in skin care and their benefits for skin barrier strengthening, antioxidant protection and antimicrobial effects. In the experimental part, the properties of different types of whey and their effect on the growth of lactic acid bacteria Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium bifidum were studied. First, whey was analyzed by spectrophotometric methods for total and reducing carbohydrate content and antioxidant capacity. Subsequently, the vitamin C content of each whey type was determined chromatographically. In the next phase of the experiment, two selected microorganisms were cultivated in the different types of whey, and the lactic acid content of the lyophilized supernatants was also determined chromatographically. These lyophilized samples were subsequently tested for antimicrobial activity. In addition, different types of whey-enriched skin masks with probiotic cultures were prepared and tested for their efficacy in terms of skin hydration, transepidermal water loss and effect on melanin and erythema. Experimental results suggest that whey has potential for use in cosmetic applications, particularly due to its ability to improve skin hydration. Based on the results of antimicrobial tests, its beneficial effect on the skin microbiome can also be assumed as it has a selective effect against potentially pathogenic micro-organisms. It has also been confirmed that fermentation of whey with selected probiotic strains increases the content of biologically active substances.