DE2940220A1

DE2940220A1 - Wasserloesliches keratinhydrolysat, verfahren zu seiner herstellung und es enthaltende waessrige kosmetische zubereitung

Info

Publication number: DE2940220A1
Application number: DE2940220A
Authority: DE
Inventors: Yoichi Kamimura; Issei Yoshioka
Original assignee: Seiwa Kasei Co Ltd
Current assignee: Seiwa Kasei Co Ltd
Priority date: 1978-10-09
Filing date: 1979-10-04
Publication date: 1980-04-17
Also published as: FR2438662A1; US4390525A; DE2940220C2; FR2438662B1; US4279996A

Description

294022Ü

T 52 009

Anmelder; Seiwa Kasei Co.,Ltd.

No.2-14, Nunoichi-cho,1-chome, Higashi--Osaka-shi, Osaka-fu, Japan

Wasserlösliches Keratinhydrolysat, Verfahren zu seiner Herstellung und es enthaltende wäßrige kosmetische Zubereitung

Die Erfindung betrifft ein wasserlösliches Keratinhydrolysat, insbesondere ein solches, das sich fur die Verwendung zum Fixieren von Haar eignet, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie eine es enthaltende kosmetische Zubereitung.

Im allgemeinen wird das Kaltwellen durchgeführt, indem man in der ersten Stufe eine Wellungslotion verwendet, die ein Reduktionsmittel, wie z.B. Thioglykolsäure oder Cystein, enthält und mit einem alkalischen Material auf den pH-Wert von etwa 9 bis etwa 10 eingestellt worden ist, und in der zweiten Stufe eine Neutralisationslotion verwendet, die ein Oxydationsmittel, wie z.B. Natriumbromat oder Wasserstoffperoxid, enthält. Die Wellungslotion wird auf das Haar aufgebracht, so daß sie in das Haar eindringt und das Haar wird in geeigneter Weise auf Stäbe aufgewickelt und daran fixiert, um dem Haar die gewünschte Kräuselung zu verleihen als Folge der Spaltung von DisulfidbrUckenbindungen durch das Reduktionsmittel. Danach wird die Neutralisationslotion aufgebracht, um durch das Oxydationsmittel neue DisulfidbrUckenbindungen in einem solchen

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Zustand zu bilden, daß das Haar fixiert wird und das Haar dauergewellt wird.

Bei diesem Kaltwellungsverfahren muß in der ersten Stufe eine alkalische Lösung verwendet werden, um das Haar aufquellen zu lassen,und dabei werden das Haar und die Kopfhaut durch das alkalische Material gaschädigt (beeinträchtigt). Auch bei der Oxydation in der zweiten Stufe tritt eine Nebenreaktion auf, teilweise unter Bildung von Keratin-S-S-OLCOOH-BrUckenbindungen und die Folge davon ist, daß das Haar stark geschädigt wird, da, obgleich zwischen den KeratinmolekUlen wieder Disulfidbrückenbindungen ausgebildet werden, diese Bildung unzureichend ist.

Ein solches konventionelles Kaltwellungsverfahren hat die vorgenannten Nachteile und man ist daher bestrebt, Haarfixiermittel zu entwickeln, die einen einwandfreien, ausgezeichneten Wellungseffekt, verglichen mit einer konventionellen Kaltwellungslösung, ergeben, ohne das Haar und die Haut zu schädigen (zu beeinträchtige

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Material zu finden, das sich für den kosmetischen Auftrag auf das Haar eignet. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Material zu finden, das als Haarfixiermittel verwendet werden kann, das einen ausgezeichneten Wellungseffekt auf das Haar ausübt, ohne es zu schädigen. Ziel der Erfindung ist es außerdem, ein Verfahren zur Herstellung dieses für den kosmetischen Auftrag auf das Haar geeigneten Materials zu entwickeln. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht schließlich darin, eine kosmetische Zubereitung (ein kosmetisches Mittel) zum Fixieren von Haar zu entwickeln, die einen ausgezeichneten Wellungs- oder Fixierungseffekt auf das

Haar ergeben kann, ohne das Haar zu schädigen.

Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor·

Gegenstand der Erfindung ist ein wasserlösliches Keratinhydrolysat, das insbesondere als Haarfixiermittel verwendet werden kann, das mindestens zwei Mercaptogruppen in einem Molekül und ein durchschnittliches Molekulargewicht von 2000 bis 20 000 aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Keratinhydrolysats der vorstehend genannten Art, das darin besteht, daß man Keratin in einer wäßrigen Lösung eines Reduktionsmittels aus der Gruppe der Mercaptane und Sulfide unter alkalischen Bedingungen reduziert und das dabei erhaltene Reduktionsprodukt in einem wäßrigen Medium in Gegenwart eines Enzyms, das Protein hydrolysieren kann, einer enzymatischen Hydrolyse unterwirft.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung betrifft die Erfindung ein wasserlösliches Keratinhydrolysat mit mindestens zwei Mercaptangruppen in einem Molekül und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 bis 20 000, das für den kosmetischen Auftrag auf Haar, insbesondere als Haarfixiermittel, geeignet ist. Dieses Hydrolysat wird hergestellt durch Reduzieren von Keratin in einer wäßrigen Lösung eines Reduktionsmittels unter alkalischen Bedingungen und Durchfuhrung einer enzymatischen Hydrolyse mit dem dabei erhaltenen Reduktionsprodukt.

Das erfindungsgemäße Keratinhydrolysat hat einen ausgezeichneten

Effekt in bezug auf das Fixieren oder Festigen von Haar und es kann in verschiedenen kosmetischen Zubereitungen (kosmetischen Mitteln) enthalten sein, die für den Auftrag auf das Haar bestimmt sind·

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen den Eluatfraktionen bei der Gelfiltration einer wäßrigen Lösung des Keratinhydrolysats und den Extinktionen der Fraktionen bei 230 nm zeigt;

Fig. 2 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen den Eluatfraktionen bei der Gelfiltration von Standardmaterialien und den logarithmischen Werten der Molekulargewichte der Standardmaterialien zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen Albuminkonzentrationen und Extinktionen bei 550 nm zeigt, und

Fig. 4 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen Cysteinkonzentrationen und Extinktionen bei 412 nm zeigt·

Das Keratinhydrolysat wird hergestellt, indem man Keratin mit einem Reduktionsmittel, beispielsweise einem Mercaptan oder Sulfid, unter alkalischen Bedingungen reduziert, wodurch Keratin-Disulfid-BrUckenbindungen aufgespalten werden unter Bildung von Mercaptogruppen, und danach das dabei erhaltene Reduktionsprodukt einer enzymatischen Hydrolyse unterwirft, wodurch die Peptid-BrUckenbin-

düngen aufgespalten werden, um das Molekulargewicht herabzusetzen. Der Grad der Hydrolyse wird in geeigneter Weise gesteuert (kontrolliert), so daß das dabei erhaltene Hydrolysat in Wasser löslich ist und auch mindestens zwei Mercaptogruppen in einem Molekül enthält.

Das dabei erhaltene erfindungsgemäße Hydrolysat, d.h. das wasserlösliche Keratinhydrolysat mit mindestens zwei Mercaptogruppen in einem Molekül und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 bis 20 000, weist bemerkenswerte Eigenschaften auf, es eignet sich insbesondere für die kosmetische Anwendung auf das Haar. Das heißt, das erfindungsgemäße Keratinhydrolysat hat filmbildende Eigenschaften und es wird darüber hinaus in Wasser unlöslich durch Oxydation der Mercaptogruppen in dem Hydrolysat durch den Sauerstoff der Luft unter Bildung von Disulfid-BrUckenbindungen zwischen benachbarten Molekülen des Hydrolysate. Durch die Bildung von Disulfid-BrUckenbindungen werden die benachbarten Moleküle nacheinander vernetzt unter Bildung eines in Wasser unlöslichen hohen Polymeren. Die Oxydation kann durch Verwendung einer wasserlöslichen Metallverbindung, wie Eisenglukonat, als Katalysator oder durch Verwendung einer Peroxidverbindung, wie Wasserstoffperoxid, als Oxydationsmittel, beschleunigt werden.

Wenn das Keratinhydrolysat in Form einer verdünnten wäßrigen Lösung auf das Haar aufgebracht oder aufgesprüht wird und wenn es nach dem Aufwickeln des Haares auf Stäbe getrocknet oder mit einem Oxydationsmittel oxydiert wird, wird daher die Mercaptogruppe eines Keratinhydrolysatmolekuls oxydiert, so daß sie vernetzt und eine Disulfid-BrUckenbindung mit der Mercaptogruppe eines anderen Keratinhydrolysatmolekuls ausbildet und ein in Wasser unlöslicher Film eines

hohen Polymeren auf dem Haar in dem Zustand, in dem das Haar gekräuselt (eingerollt) ist, entsteht.

Da das Keratinhydxolysat Aminogruppen und Carboxylgruppen in seinem Molekül aufweist und diese mit Carboxylgruppen bzw. Aminogruppen des Haare« ionische Bindungen bilden können, wird darüber hinaus das Keratinhydrolysat an dem Haar stark fixiert* Selbst wenn das Haar mit Wasser gewaschen wird, wird deshalb das Keratinhydrolysat nicht leicht daraus entfernt, wobei gleichzeitig eine überführung in ein in Masser unlösliches hohes Polymeres auftritt.

Da das erfindungsgemäße wasserlösliche Keratinhydrolysat auf den eingerollten (gekräuselten) Haar vernetzt und einen in Wasser unlöslichen Film bildet, ist es möglich, es als Haarfixiermittel für die Kaltwellung anstelle der konventionellen Haarfixiermittel für die Kaltwellung zu verwenden, die aus einer Kombination aus einem Reduktionsmittel für die erste Wellungslotion und einem Oxydationsmittel für die zweite Neutralisationslotion bestehen. Da es möglich ist, das Haar zu wellen, ohne einen Einfluß auf die Disulfidbrückenbindungen des Haares auszuüben, wird darüber hinaus das Haar nicht geschädigt und auch der Wellungseffekt kann Über einen langen Zeitraum hinweg aufrechterhalten werden.

Auch hat das Keratinhydrolysat den Vorteil, daß dann, wenn es auf das Haar aufgebracht wird, es kein Gefühl des physischen Unbehagens verleiht, weil es strukturell dem Haar ähnelt, und das Haar nicht steif, macht, weil Peptidbrückenbindungen vorliegen und das Haar luftdurchlässig ist, und es wird nicht mit statischer Elektrizität aufgeladen und das Haar wird nicht staubig.

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Als Ausgangsaaterial zur Herstellung des erfindungsgemäßen Keratinhydrolysats können beliebige Keratin«, die Wolle, Federn, Haar, Horn, Hufen und dgl. aufbauen, verwendet werden. Wolle ist besonders bevorzugt, 4a sie leicht zugänglich ist.

Beispiele für Mercaptane, die erfindungsgemäß als Reduktionsmittel verwendet werden, sind Thioglykolsäure, Cystein, Mercaptoäthanol, Thioglycerin und Thiosalicylsäure. Beispiele für Sulfide, die erfindungsgemäß als Reduktionsmittel verwendet werden, sind Natrium-Sulfid, Kaliumsulfid, Calciumsulfid, Triäthanolaminsulfid, Diäthanoi· ominsulfid und Monoäthanolaminsulfid.

Erfindungsgemäß werden Proteasen, die unter sauren Bedingungen aktiviert werden können, wie Pepsin;) und Proteasen, die unter neutralen Bedingungen aktiviert werden können, wie Bromelin, Thermolysin, Trypsin oder Chymotrypsin, als Enzym für die Hydrolyse des Keratin-Reduktionsproduktes verwendet.

Das erfindungsgemäße wasserlösliche Keratinhydrolysat wird in der Regel wie folgt hergestellt:

einer wäßrigen Lösung eines Reduktionsmittels, das auf alkalische Bedingungen eingestellt wird, wird Keratin zugesetzt und die Reduktion wird bei einer Temperatur von 0 bis 40 C etwa 12 Stunden bis etwa eine Woche lang unter Rühren, vorzugsweise nach dem Hindurchleiten eines Inertgasstromes, wie z.B. eines Stickstoffstromes, durch ein Reaktionsgefäß, um die Luft in dem Gefäß zu ersetzen, durchgeführt, um so Keratin-Disulfid-Brückenbindungen aufzuspalten und Mercaptogruppen zu bilden. Bei Verwendung eines alkalischen Reduktionsmittels, wie z.B. Sulfiden, ist es nicht erforderlich,

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ein alkalisches Material dem Reaktionssystem zuzusetzen, um es basisch zu halten. Bei Verwendung eines sauren oder neutralen Reduktionsmittels, wie Thioglykolsäure oder Mercaptoäthanol, wird das Reaktionssystem zweckmäßig durch Zugabe eines alkalischen Materials, wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, basisch gehalten. Im allgemeinen wird das Reaktionssystem auf pH 8 bis 14 eingestellt. Auch kann der wäßrigen Lösung Harnstoff zugesetzt werden, da er das Keratin zum Aufquellen bringt und die Reduktionsreaktion unterstutzt· Mit fortschreitender Reaktion löst sich das Keratin, wie z.B. Wolle, und der pH-Wert des Reaktionssystems sinkt. Um das Sinken des ρH-Wertes zu verhindern, kann dem Reaktionssystem ein Puffer, wie z.B. Tris(hydroxymethyl)aminomethan, Ammoniak oder Natriumbicarbonat, zugesetzt werden.

Nach Beendigung der Reduktionsreaktion wird die Reaktionsmischung unter vermindertem Druck filtriert, um nicht-umgesetzte Materialien daraus zu entfernen, und das Filtrat wird einer Ultrafiltration unterworfen, wodurch das Filtrat auf etwa 1/2 bis etwa 1/4 seines ursprunglichen Volumens eingeengt wird. Die dabei erhaltene konzentrierte Flüssigkeit wird dann einer Dialyse unterworfen, durch welche unter Entfernung des restlichen Reduktionsmittels die Flüssigkeit auf einen für die enzymatische Hydrolyse in der nächsten Stufe geeigneten pH-Wert eingestellt wird.

Nach der Dialyse wird ein Enzym der Flüssigkeit zugesetzt und die Hydrolyse wird, vorzugsweise bei einer Temperatur von 30 bis 45 C, in der Regel 3 bis 24 Stunden lang durchgeführt. Bei Verwendung eines Enzyms, das unter sauren Bedingungen aktiviert werden kann, wie Pepsin, wird die Flüssigkeit vorzugsweise auf pH 1 bis 5 einge-

stellt, und bei Verwendung eines Enzyms, dos unter neutralen Bedingungen aktiviert werden kann, wie Bromelin, wird die Flüssigkeit vorzugsweise auf pH 5 bis 8 eingestellt·

Das Molekulargewicht des erhaltenen Hydrolyseprodukts variiert in Abhängigkeit von der Menge des verwendeten Enzyms, der Reaktionszeit und der Reaktionstemperatur· Die optimalen Bedingungen für die enzymatische Hydrolyse, beispielsweise die Menge des Enzyms, die Reaktionszeit und die Reaktions temperatur, können bestimmt werden durch Ermittlung der Verteilung des Molekulargewichtes des erhaltenen Hydrolyseproduktes mittels einer Gelfiltrationsmethode. Erfindungsgemäß wird die Hydrolyse zweckmäßig so gesteuert, daß man ein Hydrolysat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 bis 20 000 erhält. Das Keratinhydrolysat mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von nicht weniger als 2000 weist mindestens zwei Mercaptogruppen in einem Molekül auf, da Keratin im allgemeinen Cystine in einem Mengenanteil von etwa 1 Cystin auf 10 Aminosäuren enthält und das durchschnittliche Molekulargewicht einer Aminosäure in Keratin etwa 100 beträgt« Wenn das durchschnittliche Molekulargewicht des Keratinhydrolysats mehr als 20 000 beträgt, ist das Hydrolysat in Wasser unlöslich und schwierig zu handhaben.

Das in Form einer wäßrigen Lösung erhaltene Keratinhydrolysat kann zweckmäßig, je nach Bedarf, eingeengt werden, indem man es einer Ultrafiltration und Einengung unter vermindertem Druck unterwirft« Das Keratinhydrolysat wird in der Regel in Form einer wäßrigen Lösung oder einer konzentrierten wäßrigen Lösung verwendet oder gelagert.

Das erfindungsgemäße Keratinhydrolysat eignet sich insbesondere als oder in Haarfixiermitteln und es kann zu verschiedenen kosmetischen Zubereitungen zum Fixieren von Haar verarbeitet werden.

Bei der Verarbeitung des erfindungsgemäßen Keratinhydrolysats zu einer Dauerwellurvgslösung, wird eine etwa 0,5 bis etwa 6,0 gew.-#ige wäßrige Lösung des Keratinhydrolysats hergestellt· Diese wäßrige Lösung kann als Kaltwellungsläsung anstelle einer konventionellen Kaltwellungslösung verwendet werden, die aus einer Wellungslotion fur die erste Stufe und einer Neutralisationslotion für die zweite Stufe besteht. In die wäßrige Lösung des Hydrolysats können zweckmäßig eine wasserlösliche Metallverbindung, wie Eisenglukonat, als Katalysator, ein oberflächenaktives Mittel zur Verbesserung der Benetzung des Haars oder eine fluchtige alkalische Substanz, wie Ammoniak, eingearbeitet werden. Die Wellung des Haars wird durchgeführt, indem man die so hergestellte Kaltwellungslösung auf das Haar aufbringt, das Haar auf Stäbe aufwickelt und das Haar mittels eines Trockners trocknet, um die Feuchtigkeit zu verdampfen. Nach dem Trocknen des Haares wird durch das Aufbringen einer Lösung, die ein Oxydationsmittel, wie z.B. Natriumbromat oder Wasserstoffperoxid, enthält, auf das Haar die Oxydation des Keratinhydrolysats beschleunigt und es entsteht selbst bei einer niedrigen Temperatur ein Film aus einem hohen Polymeren.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Keratinhydrolysats in einer Fixierlotion wird die Zubereitung hergestellt durch Zugabe des Keratinhydrolysats in Konzentrationen von etwa 0,5 bis etwa 4 Gew.-/2 zu einem Lösungsmittelgemisch aus gereinigtem Wasser und 5 bis 10 Gew.-% eines Alkohols, wie Äthylalkohol oder Isopropylal-

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kohol. In die Zubereitung können zweckmäßig üblicherweise in einer Festigerlotion verwendete Zusätze, wie z.B. ein Weichmacher, wie flüssiges Paraffin oder ein wasserlösliches Lanolinderivat, ein Enthärtungsmittel, wie Glycerin oder Propylenglykol, ein Chelatbildner, ein Antiseptikum, ein Parfüm oder ein oberflächenaktives Mittel, eingearbeitet werden.

Das erfindungsgemäße Keratinhydrolysat kann in einer konventionellen Kaltwellungslotion für die erste Stufe verwendet werden. Die Einarbeitung des HydroIysats in die Lotion hat den Vorteil, daß die Alkalinität der Lotion herabgesetzt werden kann und daß als Folge davon die Schädigung des Haares und der Kopfhaut vermindert werden kann. Obgleich der Wellungseffekt, der durch ein Reduktionsmittel, wie z.B. Thioglykolsäure oder Cystein, erzeugt wird, bei einer Senkung des pH-Wertes abnimmt, kann dies durch das erfindungsgemäße Keratinhydrolysat ausgeglichen werden und deshalb kann insgesamt ein Wellungseffekt des gleichen Grades wie bei der konventionellen ersten Wellungslotion, die auf pH 9 bis 10 eingestellt ist, erzielt werden und auch die Schädigung des Haars und der Kopfhaut kann herabgesetzt werden entsprechend der Herabsetzung der Menge eines alkalischen Materials.

Die beim Kaltwellen in der ersten Stufe verwendete Wellungslotion kann hergestellt werden durch Zugabe des erfindungsgemäßen Keratinhydrolysats in Konzentrationen von etwa 0,3 bis etwa 6,0 Gew.-/£ zu einem gereinigten Wasser, das etwa 2 bis etwa 7,5 Gew.-/^ eines üblichen Reduktionsmittels, wie Thioglykolsäure, ihrer Salze, wie Ammoniumthicglykolat, Monoäthanolaminthioglykolat und Monoisopropanolaminthioglykolat, oder Cystein enthält, und anschließende Einstellung beispielsweise mit wäßrigem Ammoniak oder Äthanolamln auf

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pH 6 bis 9. Der Wellungslotion können zweckmäßig Übliche andere Komponenten, wie z.B. ein Penetriermittel, ein Chelatbildner, ein Haartonikum, ein Haarfarbstoff, ein Parfüm und ein Haarschutzmittel, zugesetzt werden.

Außer für die oben genannten Verwendungszwecke kann das erfindungsgemäße Keratinhydrolysat auch noch als Grundbestandteil bei der Herstellung von anderen kosmetischen Zubereitungen (kosmetischen Mitteln) verwendet werden, die für das Aufbringen auf Haar bestimmt sind, wie z.B. Haarkonditioniermittel, Haarfärbemittel und Haarentlockungsmittel.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die darin angegebenen Prozentsätze beziehen sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Beispiel T

In einen 1 1-Becher wurden 480 g Harnstoff gegeben und dann wurde destilliertes Wasser zugegeben, bis das Gesamtvolumen etwa 900 ml betrug. Nachdem der Harnstoff sich unter Rühren in Wasser praktisch aufgelöst hatte, wurden 20 ml Mercaptoäthanol und 1 g Äthylendiamintetraessigsäure (nachfolgend abgekürzt als "EDTA") zu der Lösung in dem Becher zugegeben. Die Lösung wurde dann mit einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf pH 8 eingestellt und mit destilliertem Wasser auf ein Gesamtvolumen von 1 1 verdünnt.

Zu der Lösung wurden 20 g entfettete Wolle zugegeben und nach dem Rühren der Lösung und nach der Entfernung von gebildetem Schaum wurde

der Becher zugedeckt und dann 3 Tage lang unter gelegentlichem Ruhren bei Raumtemperatur stehen gelassen_o Die dabei erhaltene Reaktionsmischung wurde unter vermindertem Druck filtriert, um die nieht-umgesetzte Wolle zu entfernen»

Das dabei erhaltene Filtrat (etwa 820 ml) wurde unter Verwendung eines Ultrafilters (im Handel erhältlich unter dem Warennamen "402 Type Cell, Diaflow Membrane UM-IO" der Firma Amicon) einer Ultrafiltration unterworfen (Fraktionier-Molekulargewicht 10 000). Durch die Ultrafiltration wurde die Konzentration des Reaktionsproduktes erhöht, während das Harnstoff und das Reduktionsmittel enthaltende Lösungsmittel abfiltriert wurden· Das Filtrat wurde auf 400 ml eingeengt. Die eingeengte Flüssigkeit wurde in ein Cellophan-Dialyserohr eingefüllt und 8 Stunden lang gegen 5 1 1 η Ameisensäure dialysiert und dann wurde die 8-stUndige Dialyse gegen 5 1 0,1 η Ameisensäure noch weitere 2 mal wiederholt.

Die der Dialyse unterworfene eingeengte Flüssigkeit wurde in einen 500 ml-Becher gegeben und es wurde eine Lösung von 40 mg Pepsin, gelöst in 4 ml 0,1 η Essigsäure, zugegeben. Die Hydrolyse des Keratins wurde dann 8 Stunden lang bei 3/ C unter grundlichem Ruhren mit einem MagnetrUhrer auf einem heißen Wasserbad durchgeführt. Nach Beendigung der Reaktion wurde das Pepsin inaktiviert durch Einstellung der Reaktionsmischung mit einer 20 /Sigen wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf pH 7 unter Verwendung eines pH-Wertmessers, während der Becher mit Eis gekühlt wurde.

Die Reaktionsmischung wurde dann unter vermindertem Druck filtriert und das Filtrat wurde durch Zugabe von 2 ml Essigsäure erneut

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angesäuert. Die erhaltene Lösung wurde einer Ultrafiltration unterworfen unter Verwendung eines Ultrafilters (im Handel erhaltlich unter dem Handelsnamen "402 Type Cell, Diaflow Cell UM-12¹¹ der Firma Amicon) (Fraktionierungsmolekulargewicht lOOO), um sie zu entsalzen und auf 150 ml einzuengen« Die dabei erhaltene eingeengte Flüssigkeit wurde in einen 200 ral-Rundkolben «it einem geschliffenen Stopfen eingeführt wnd unter Verwendung eines Ro"tationsverdampfers unter vermindertem Druck eingeengt, wobei man eine 20 i£ige wäßrige Keratinhydrolysatlösung erhielt*

Ein Teil der dabei erhaltenen wäßrigen Keratinhydrolysatlösung wurde entnommen und mit 0,1 η Essigsäure verdünnt unter Bildung einer 0,5 zeigen wäßrigen Keratinhydrolysatlösung. 3 ml der 0,5 ^a. ge η wäßrigen Keratinhydrolysatlösung wurden einer Gelfiltration unterworfen unter Verwendung von "Sephadex G-50" der Firma Pharmacia Fine Chemicals AB (Säulenvolumen: 260 cm , Säulenlange: 50 cm, eine Fraktion: 3,8 ml). Die Peptidkonzentration in jeder der bei der Gelfiltration erhaltenen Eluatfraktionen wurde bestimmt durch Messung der Extinktion bei einer Wellenlänge von 230 nm unter Verwendung eines Ultraviolett-Spektrophotometers. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt.

Es ist bekannt, daß bei einem Gelfiltrationsverfahren eine geradlinige Beziehung zwischen dem logarithmischen Wert des Molekulargewichtes eines Materials und dem Elutionsvolumen des Materials besteht. Obgleich das Fraktionierungsmolekulargewicht von Sephadex G-50 1500 bis 30 000 betrug, wurde die Gelfiltration unter den gleichen Bedingungen wie oben in bezug auf Natriumchlorid und Trypsin (Molekulargewicht 15 000) durchgeführte Die Natriumchlorid-

fraktion erschien in der Fraktion 44 und die Trypsinfraktion erschien in der Fraktion 23_O Aus diesen Ergebnissen erhielt man ein Diagramm, das in der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist.

In der Fig. 1 war die Fraktion, welche die höchste Peptidkonzentration aufwies, die Fraktion 40_o Andererseits betrug der logarithmische Wert des Molekulargewichtes, der der Fraktion 40 entsprach, in der Fig. 2 3,35 und daraus wurde ermittelt, daß das Molekulargewicht des in der Fraktion enthaltenen Peptids, die in der Fraktion 40 erschien, etwa 2200 betrug.

Die Cysteinreste in dem erhaltenen Keratinhydrolysat wurden dann wie folgt bestimmt:

Ein Teil der erhaltenen 20 Tagen wäßrigen Keratinhydrolysatlösung wurde entnommen und mit 0,1 η Essigsäure verdünnt zur Herstellung einer 1 J&gen wäßrigen Keratinhydrolysatlösung. Die wäßrige Lösung wurde auf die gleiche Weise wie oben einer Gelfiltration unterworfen und die in der Nähe der Fraktion 40 erscheinenden Fraktionen enthielten Peptid mit einem Molekulargewicht von etwa 2200, d.h. die in den Fraktionen 38 bis 42 erscheinenden Fraktionen wurden gesammelte Die Peptidkonzentration der gesammelten Fraktionen wurde bestimmt nach dem nachfolgend beschriebenen Biuretverfahren: Zu 1 ml der Probe wurden 4 ml Biuret-Reagens zugegeben und nach 30 Minuten wurde die Extinktion bei einer Wellenlänge von 550 nm mittels eines Spektrophotometers für sichtbare Strahlung (Licht) gemessen. Mit vier Proben von wäßrigen Lösungen von kristallinem Albumin mit bekannten Konzentrationen (etwa 0,1 bis etwa 0,5 /Sige wäßrige Lösung) und destilliertem Wasser wurden die gleichen· Ver-

fahren wie oben wiederholt zur Aufstellung einer Eichkurve, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist. Die auf der Basis der Eichkurve erhaltene Peptidkonzentration betrug 3,62 mg/ml.

Andererseits wurde die Cysteinkonzentration der Probe auch nach dem folgenden Ellman-Verfahren bestimmt:

Eine Lösung von 10 mg 5,5'-Dithiobis(2-nitrobenzoesäure), gelöst in 2,5 ml einer 0,05 M Phosphatpufferlösung (pH 7,0), und 0,2 M Natriumbicarbonat wurden hergestellt und zu 0,5 ml der Probe wurden 50 μΐ der Lösung von 5,5'-Dithiobis(2-nitrobenzoesäure) und 2 ml 0,2 M Natriumbicarbonat zugegeben. Nach 10 Minuten wurde die Extinktion bei einer Wellenlänge von 412 nm mittels eines Ultraviolett-Spektrophotometers bestimmt. Mit wäßrigen Lösungen von Cysteinhydrochlorid mit bekannten Konzentrationen (θ, 1 mM bis 10 mM) wurden die gleichen Verfahren wie oben wiederholt zur Aufstellung einer Eichkurve, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Anzahl der Mercaptogruppen in den Cysteinresten in der Probe wurde erhalten auf der Basis der Eichkurve und daraus wurde ermittelt, daß die Cysteinrestkonzentration der Probe 3,78 mM betrug.

Aus den beiden obigen Ergebnissen der Bestimmung der Peptidkonzentration und Cysteinkonzentration ergibt sich, daß das Peptid mit einem Molekulargewicht von etwa 2200 in dem erhaltenen Keratinhydrolysat Mercaptogruppen enthielt, die 12,6 g Cystein auf 100 g des Peptids entsprachen und folglich enthielt das Peptid mit einem Molekulargewicht von etwa 2200 im Durchschnitt 2,3 Mercaptogruppen pro Peptidmolekul.

In einem Insolubilisierungstest wurde ein in Wasser unlösliches Polymeres teilweise hergestellt durch Hindurchleiten von Luft mit einer

Geschwindigkeit von 5 cm /Sekunde durch 5 g einer 2 ^igen

wäßrigen Keratinhydrolysatlösung. Die Bestimmung des Mengenanteils des unlöslich gemachten Peptids nach dem Biuret-Verfahren ergab, daß 57 % des Peptids in Wasser unlöslich gemacht worden waren und ausfielen.

Eine 2 ?Sige wäßrige Keratinhydrolysatlösung wurde auf Haar aufgebracht und das Haar wurde auf Stäbe aufgewickelt und mittels eines Trockners getrocknet, um die Feuchtigkeit zu verdampfen.» Danach wurden die Stäbe aus dem Haar entfernt. Das Haar wies eine ausreichende Wellung auf. Nach einer Woche wurde das Haar mit Wasser gewaschen, die Wellung blieb jedoch ohne Änderung beste hen_o

Unter Verwendung einer 20 /Sigen wäßrigen Keratinhydrolysatlösung wurde eine Festigerbtion mit der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung hergestellt:

Komponenten Menge ( Keratinhydrolysat (fest) 2 Äthylalkohol 10 EDTA (Chelatbildner) 0,1

antiseptisches Mittel geeignete Menge

Parfüm "

gereinigtes Wasser Rest

(insgesamt 100 %)

DieFestigerttion wurde auf das auf Wickler aufgerollte Haar aufge bracht und 5 Minuten lang mittels eines Trockners getrocknet. Das auf diese Weise fixierte Haar fühlte sich nicht klebrig an und es wurde durch Staub nicht verunreinigt und nach 3-maligem

wiederholtem Waschen und Trocknen behielt das Haar seinen ursprünglichen Zustand bei.

Unter Verwendung einer 20 zeigen wäßrigen Keratin hydrolysat lösung wurde eine Wellungslotion für die Verwendung in der ersten Stufe der Kaltwellung hergestellt durch Mischen der nachfolgend angegebenen Komponenten miteinander und Einstellung mit Monoäthanolamin auf pH 7,5:

Komponenten Menge Keratinhydrolysat (fest) 1,5

Cystein 4,5

Kaliumsalz des Kondensationsproduktes
der Kokosnußölfettsäure und eines von
Collagen abgeleiteten Polypeptide 1

EDTA 0,2

gereinigtes Wasser 92,8

(insgesamt 100 %)

Die Wellungslotion wurde auf das Haar aufgebracht und gründlich in das Haar eindringen gelassen. Nach dem Aufwickeln des Haars auf Stäbe wurde das Haar mit einer Kappe bedeckt und etwa 20 Minuten lang ruhen gelassen. Die Kappe wurde heruntergenommen und das auf die Stäbe aufgewickelte Haar wurde mit Wasser gut gewaschen. Dann wurde eine 6 /£ige wäßrige Natriumbromatlösung auf das Haar als Neutralisationslotion aufgebracht und gründlich in das Haar eindringen gelassen und das Haar wurde etwa 15 Minuten lang ruhen gelassen, um das Natriumbromat auf das Haar einwirken zu lassen.

Das dabei erhaltene klatgewellte Haar behielt seinen Zustand unter

üblichen Bedingungen etwa 2 Monate lang bei und die erfindungsgemäß hergestellte Wellungslotion war ebenso wirksam wie eine kpnventionelle Wellungslotion, die auf pH 9,5 eingestellt worden war, trotz der Tatsache, daß die erfindungsgemäße Wellungslotion einen pH-Wert von 7,5 hatte·

Beispiel 2

Zu 1 1 1 M Natriumthioglykolat, das mit Natriumhydroxid auf pH 10,5 eingestellt worden war, wurden 35 g Wolle zugegeben. Nach der Beseitigung des gebildeten Schaums wurde die Luft in dem Reaktionsgefäß durch Stickstoff ersetzt und die Mischung wurde 24 Stunden lang unter gelegentlichem Rühren bei Raumtemperatur stehen gelassen.

Die erhaltene Reaktionsmischung wurde unter vermindertem Druck filtriert zur Entfernung des nicht-umgesetzten Materials und das erhaltene Filtrat wurde auf die gleiche V/eise wie in Beispiel 1 einer Ultrafiltration unterworfen, um es auf 1/3 seines ursprünglichen Volumens einzuengen. Die dabei erhaltene eingeengte Flüssigkeit wurde in ein Cellophan-Dialysierrohr eingefüllt und 6 Stunden lang gegen 3 1 0,1 η Ameisensäure dialysiert. Diese Dialyse wurde 3 mal wiederholt.

Die eingeengte Flüssigkeit, die der Dialyse unterworfen worden war, wurde in einen 500 ml-Becher eingeführt und es wurde eine Lösung von 20 g Pepsin, gelöst in 2 ml 0,1 η Essigsäure, zugegeben. Die Hydrolyse wurde 3 Stunden lang unter Rühren bei 37 C durchgeführt. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde dann unter vermindertem Druck eingeengt unter Verwendung eines Rotationsverdampfers auf einem heißen Wasserbad vom 45 C bis fast zur Trockne. Das dabei erhaltene

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Reaktionsprodukt wurde mit 50 ml destilliertem V/asser versetzt und gelöst. Die Lösung wurde unter vermindertem Druck filtriert und das Filtrat wurde mit einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung auf pH 5 eingestellt, um das Pepsin zu inaktivieren. Dann wurde zu dem Filtrat destilliertes Wasser zugegeben unter Bildung einer 20 zeigen wäßrigen Keratinhydrolysatlösung·

Das durchschnittliche Molekulargewicht des Keratinhydrolysats betrug etwa 4000, was durch Durchführung einer Gelfiltration auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise ermittelt wurde. Als Ergebnis der Bestimmung der Cysteinrestkonzentration nach dem Ellman-Verfahren, das auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, wurde ermittelt, daß das Peptid mit einem Molekulargewicht von etwa 4000 Mercaptogruppen enthielt, die 10,8 g Cystein pro 100 g Peptid entsprachen. Aus diesem Ergebnis ergibt sich, daß das Peptid mit einem Molekulargewicht von etwa 4000 im Durchschnitt 3,6 Mercaptogruppen pro Molekül Peptid enthielt·

Eine 2 J&ge wäßrige Lösung des Keratinhydrolysats wurde auf Haar aufgebracht und das Haar wurde um Stäbe herumgewickelt und mittels eines Trockners getrocknet, um die Feuchtigkeit zu verdampfen. Danach wurden die Stäbe aus dem Haar herausgenommen· Das Haar war mit einer härteren Wellung als in Beispiel 1 versehen· Nach einer Woche wurde das Haar mit Wasser gewaschen, die Wellung blieb jedoch ohne Änderung bestehen·

Unter Verwendung einer 20 &gen wäßrigen Lösung des Keratinhydrolysats wurde eine Festigerlotion mit der nachfolgend angegebenen Zusammensetzung hergestellt:

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Komponenten Menge (ff Keratinhydrolysat (fest) 2

von Collagen abgeleitetes Polypeptid
(durchschnittliches Molekulargewicht etwa 2000) 1,5

Äthylakohol 10 EDTA (Chelatbildner) 0,1

antiseptisches Mittel geeignete Menge Parfüm "

gereinigtes Wasser Rest

(insgesamt 100 %)

Die Festiger Io tion wurde auf das auf Lockenwickler aufgewickelte Haar aufgebracht und 5 Minuten lang mit einem Trockner getrocknet· Das auf diese WeisegefestigteHaar fühlte sich nicht klebrig an und wurde.durch Staub nicht schmutzig und auch nach 3 maligem wiederholtem Waschen und Trocknen behielt das Haar im wesentlichen seinen ursprunglichen Zustand bei.

Unter Verwendung einer 20 zeigen wäßrigen Lösung des Keratinhydrolysats wurde eine Wellungslotion fur die Verwendung in der ersten Stufe der Kaltwellung hergestellt durch Mischen der nachfolgend angegebenen Komponenten miteinander und Einstellung mit Ammoniakwasser auf pH 7,8:

Komponenten	Menge (%)
Keratinhydrolysat (fest)	2
Ammoniumthioglykolat	5
von Collagen abgeleitetes Polypeptid	3
Polyoxyäthylensorbitanmonooleat	1
EDTA	0,2
gereinigtes Wasser	88,8
	(insgesamt 100 %)

- 2 Γ

Die Wellungslotion wurde auf das Haar aufgebracht und gründlich in das Haar eindringen gelassen. Nach dem Aufwickeln des Haars auf Stäbe wurde das Haar mit einer Kappe bedeckt und etwa 20 Minuten lang ruiien gelassen. Me Koppe wurde entfernt und das auf die Stäbe aufgewickelt« Haar wtnsde mit Wasser got gewaschen. Dann wurde eine 6 jSige wäßrige NatriumbromatlSsiing auf das Haar als NeutralisatiottslBsttng aufgebracht und gründlich in das Haar eindringen gelassen uikJ das Maar wurde 15 ,Minuten lang xuhen gelassen, um das ,Natriumbromat auf das Haar einwirken zu lassen.

auf diese Weise kaltgewellte Haar behielt unter ö bliche η Bedingungen seinen Zustand etwa 2 Monate lang bei und die erfindungsgemäß hergestellte Wellungslotion war ebenso wirksam wie eine konventionelle Wellungslotion, die auf pH 9,6 eingestellt war, trotz der Tatsache, daß die erfindungsgemäße Wellungslotion auf pH 7,8 eingestellt war·

Besipiel 3

Zu 1 1 0,5 M Natriumsulfid, enthaltend 0,1 % EDTA, wurden 35 g Wolle zugegeben und nach der Beseitigung des gebildeten Schaums wurde die Mischung 24 Stunden .lang unter gelegentlichem Rühren stehen gelassen. .

Die erhaltene Reaktionsmischung wurde dann unter vermindertem Druck filtriert zur Entfernung des nicht-umgesetzten Materials und das Filtrat wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einer Ultrafiltration unterworfen, um es auf 1/3 seines ursprünglichen Volumens einzuengen. Die erhaltene eingeengte Flüssigkeit wurde in ein Cellophan-Dialyserohr eingefüllt und 6 Stunden lang gegen

-ar- l<o

3 1 destilliertes Wasser dialysiert. Diese Dialyse wurde 3 mal wiederholt·

Die der Dialyse unterworfene eingeengte Flüssigkeit wurde in einen Becher eingeführt und nach der Einstellung mit Essigsäure auf pH 5 unter Verwendung eines pH-Meßgerätes wurden 200 mg Bromelin (500 000 Einheiten/g) und 20 mg Cysteinhydrochlorid der Flüssigkeit zugesetzt. Die Hydrolyse wurde 10 Stunden lang unter Rühren bei 40 C durchgeführt. Nach Beendigung der Hydrolyse wurde die Reaktionsmischung auf 70 C erhitzt, um das Bromelin zu inaktivieren. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde dann unter vermindertem Druck filtriert und nach der Zugabe von 2 ml Essigsäure zu dem erhaltenen Filtrat, um es anzusäuern, wurde das Filtrat auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einer Ultrafiltration unterworfen, um es zu entsalzen und auf 150 ml einzuengen. Die erhaltene eingeengte Flüssigkeit wurde unter vermindertem Druck unter Verwendung eines Rotationsverdampfers weiter eingeengt, wobei man eine 20 /Sige wäßrige J<eratinhydrolysatlösung erhielt.

Das durchschnittliche Molekulargewicht des erhaltenen Keratinhydrolysate betrug etwa 3300, was durch Durchführung einer Gelfiltration auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ermittelt wurde. Als Folge der Bestimmung der Cysteinrestkonzentration nach dem Ellman-Verfahren, das auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurde, ergab sich, daß das Peptid mit dem Molekulargewicht von etwa 3300 Mercaptogruppen enthielt, die 10,8 g Cystein pro 100 g des Peptids entsprachen. Dieses Ergebnis zeigt, daß das Peptid mit dem Molekulargewicht von etwa 3300 im Durchschnitt 2,9 Mercaptogruppen pro Peptidmolekül enthielt.

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Eine 2 ^ige wäßrige Lösung des Keratinhydrolysats wurde mit einer 0,1 ^igen wäßrigen Eisenglukonatlösung gemischt und die Mischung wurde sofort auf das Haar aufgebracht. Das Haar wurde auf Stäbe aufgewickelt und mit einem Trockner getrocknet, um die Feuchtigkeit zu verdampfen. Danach wurden die Stäbe aus dem Haar entfernt. Das Haar wurde in geeigneter Weise gewellt. Nach einer Woche wurde das Haar mit Wasser gewaschen, die Vie llung blieb Jedoch unverändert erhalten.

Claims

T 52 009 Anmelder; Seiwa Kasei Co.,Ltd. No. 2-14, Nunoichi-cho 1-chome, Higashi-Osaka-shi, Osaka-fu, Japan Patentansprüche

1. Wasserlösliches Keratinhydrolysat, das insbesondere als Haarfixiermittel verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei Mercaptogruppen in einem Molekül und ein durchschnittliches Molekulargewicht von 2000 bis 20 000 aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Keratinhydrolysats, insbesondere eines solchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Keratin in einer wäßrigen Lösung eines Reduktionsmittels aus der Gruppe der Mercaptane und Sulfide unter alkalischen Bedingungen reduziert und das dabei erhaltene Reduktionsprodukt in einem wäßrigen Medium in Gegenwart eines Enzyms, das Protein hydrolysieren kann, einer enzymatischen Hydrolyse unterwirft unter Bildung eines v/asserlöslichen Keratinhydrolysats mit mindestens zwei Mercaptogruppen in einem Molekül und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 bis 20 000.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den pH-Wert der wäßrigen Lösung des Reduktionsmittels bei 8 bis hält.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,

daß man ein Mercaptan verwendet, das ausgewählt wird aus der Gruppe

Thioglykolsäure, Cystein, Mercaptoäthanol, Thioglycerin und Thiosalicylsäure.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Sulfid verwendet, das ausgewählt wird aus der Gruppe Natriumsulfid, Kaliumsulfid, Calciumsulfid, Triäthanolaminsulfid, Diäthanolaminsulfid und Monoäthanolaminsulfid.

6· Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reduktion von Keratin bei einer Temperatur von 0 bis 4O⁰C durchfuhrt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Enzym verwendet, das ausgewählt wird aus der Gruppe Pepsin, Bromelin, Thermolysin, Trypsin und Chymotrypsin.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die enzymatische Hydrolyse bei einer Temperatur von 30 bis 45°C durchführt.

9· Wäßrige kosmetische Zubereitung, die insbesondere für das Aufbringen auf Haare bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein wasserlösliches Keratinhydrolysat mit mindestens zwei Mercaptogruppen in einem Molekül und einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000 bis 20 000 enthält.

10. Zubereitung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer 0,5 bis 6,0 gew.-/Sigen Lösung des Keratinhydrolysats in Wasser vorliegt.

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11. Zubereitung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer 0,5 bis 4 gew.-^igen Lösung des Keratinhydrolysats in einem Lösungsmittelgemisch aus Wasser und 5 bis 10 Oe\t»-% Alkohol vorliegt.

12. Zubereitung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer 0,5 bis 4 gew.-^igen wäßrigen Lösung des Keratinhydrolysats mit einem pH-Wert von 6 bis 9 vorliegt und ein Reduktionsmittel enthält, das ausgewählt wird aus der Gruppe Thioglykolsäure, ihrer Salze und Cystein.