2.2। कैरोटीनॉयड

कैरोटीनॉयड सबसे आम प्राकृतिक रंजक हैं; वे अपनी शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि के लिए अच्छी तरह से जाने जाते हैं, क्योंकि वे सिंगलेट ऑक्सीजन और अन्य आरओएस के मैला ढोने वालों के बहुत कुशल भौतिक शमनकर्ता हैं। कैरोटेनॉयड्स को फोटोसेंसिटाइजेशन उत्पादों के शमनकर्ता के रूप में कार्य करने की उनकी क्षमता के लिए भी जाना जाता है, जिससे उन्हें फोटो-सुरक्षात्मक गुण मिलते हैं [109]।

प्रासंगिक अध्ययनों के अनुसार, सिस्टंच एक सामान्य जड़ी-बूटी है जिसे "चमत्कारिक जड़ी-बूटी जो जीवन को लम्बा खींचती है" के रूप में जाना जाता है। इसका मुख्य अवयव हैसिस्टेनोसाइड, जिसके विभिन्न प्रभाव होते हैं जैसेएंटीऑक्सिडेंट, सूजनरोधी, औरप्रतिरक्षा समारोह को बढ़ावा देना. सिस्टंच और के बीच का तंत्रत्वचासफेदधनिया के एंटीऑक्सीडेंट प्रभाव में निहित हैग्लाइकोसाइड. मानव त्वचा में मेलेनिन द्वारा उत्प्रेरित टाइरोसिन के ऑक्सीकरण द्वारा निर्मित होता हैटायरोसिनेस, और ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन की भागीदारी की आवश्यकता होती है, इसलिए शरीर में ऑक्सीजन मुक्त कण एक महत्वपूर्ण कारक बन जाते हैंमेलेनिन उत्पादन को प्रभावित करना. Cistanche में cistanoside होता है, जो एक एंटीऑक्सीडेंट है और इस प्रकार शरीर में मुक्त कणों के उत्पादन को कम कर सकता हैमेलेनिन उत्पादन को रोकना.

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पिछले एक दशक में, प्राकृतिक कैरोटीनॉयड के उत्पादन के लिए माइक्रोबियल किण्वन में रुचि बढ़ी है। बैक्टीरिया, स्पोरोजेनस यीस्ट, फिलामेंटस कवक [110], और सूक्ष्म शैवाल [111] द्वारा कैरोटीनॉयड उत्पादन की बड़े पैमाने पर रिपोर्ट की गई है, जिसमें सायनोबैक्टीरिया सबसे प्रमुख स्रोत है [112]। तदनुसार, बड़े पैमाने पर प्रक्रियाओं में कैरोटीनोजेनिक रोगाणुओं ज़ैंथोफिलोमीज़ डेंड्रोरहस, ब्लेकस्ली ट्रांसपोर्ट और हेमेटोकोकस प्लुवियलिस का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। इसके अलावा, चयनित रोगाणुओं से कैरोटीनॉयड जीन के साथ गैर-कैरोटीनोजेनिक रोगाणुओं ई। कोलाई, एस सेरेविसिया, कैंडिडा यूटिलिस और ज़िमोमोनस मोबिलिस के परिवर्तन को सफलतापूर्वक कैरोटीनॉयड [113] के उत्पादन के लिए लागू किया गया है। फेड-बैच किण्वन में ई. कोलाई ने -कैरोटीन [1] के 72.6 मिलीग्राम/जी सीडीडब्ल्यू (सेल ड्राई वेट) और लाइकोपीन के 1.44 ग्राम/एल [49] का उत्पादन किया, जबकि एस्टैक्सैन्थिन उत्पादन को 1.4- गुना बढ़ाया गया था X. डेंड्रोहस पेरेंटल स्ट्रेन, 1.25 mg/L (तालिका 1) [46] तक पहुंच गया। एस्टैक्सैन्थिन (5), -कैरोटीन (6), और ल्यूटिन उच्चतम वर्धित मूल्य वाले कैरोटीनॉयड हैं (चित्र 2) [114]। ऑक्सी कैरोटीनॉयड ल्यूटिन मुख्य रूप से जीनस क्लोरेला, डुनालिएला और हेमेटोकोकस [114] के सूक्ष्म शैवाल द्वारा निर्मित होता है। एंटीऑक्सिडेंट रक्षा प्रणाली पर इसका गहरा प्रभाव इसकी रासायनिक संरचना के कारण होता है। इन विट्रो सिस्टम में, इसने सुपरऑक्साइड (IC50: 21 µg/mL), हाइड्रॉक्सिल (IC50: 1.75 µg/mL), नाइट्रिक ऑक्साइड (IC50: 3.8 µg/mL), और DPPH (IC50: 35 µg) को महत्वपूर्ण रूप से साफ़ किया /mL) कट्टरपंथी और बाधित लिपिड पेरोक्सीडेशन (2.2 µg/mL)। विवो सिस्टम में, यह सुपरऑक्साइड रेडिकल्स (IC50: 21 µg/mL) [51] का एक प्रभावी अपमार्जक साबित हुआ है।

2.3। एक्सोपॉलीसेकेराइड (ईपीएस)

ईपीएस उच्च-आणविक-भार वाले कार्बोहाइड्रेट पॉलिमर हैं जो मजबूत मैला ढोने की गतिविधियों, धातु कीलेटिंग क्षमता और लिपिड पेरोक्सीडेशन अवरोध का प्रदर्शन करते हैं। ये यौगिक अपनी बुढ़ापा रोधी क्षमता [115] के लिए सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले बायोएक्टिव पदार्थों में से हैं।

ईपीएस मुख्य रूप से बैक्टीरिया और कवक द्वारा जैवसंश्लेषित होते हैं। एंटीऑक्सिडेंट ईपीएस का उत्पादन करने के लिए एक सूक्ष्मजीव की क्षमता को सबसे पहले पैनीबैसिलस पॉलीमाइक्सा के अध्ययन के साथ पेश किया गया था। स्टेमोना जपोनिका की जड़ से अलग किया गया यह एंडोफाइटिक जीवाणु, सुपरऑक्साइड और हाइड्रॉक्सिल रेडिकल [116,117] (टेबल 1) के खिलाफ मजबूत मैला ढोने की गतिविधि के साथ अलग-अलग ईपीएस पैदा करता है। जब 1 मिलीग्राम/एमएल की सांद्रता पर परीक्षण किया गया, तो सुपरऑक्साइड रेडिकल के खिलाफ क्रूड ईपीएस का मैला ढोने वाला प्रभाव 74.38 प्रतिशत था, जबकि शुद्ध ईपीएस -1 और ईपीएस -2 की गतिविधि एस्कॉर्बिक एसिड से अधिक थी . उसी सांद्रता पर, ईपीएस, ईपीएस -1, और ईपीएस -2 भी हाइड्रॉक्सिल रेडिकल [56] के खिलाफ बहुत प्रभावी थे। ईपीएस -1 और ईपीएस -2 क्रमशः 2.6: 29.8: 1 और 4.2: 36.6: 1 के मोलर अनुपात में मैनोज, फ्रुक्टोज और ग्लूकोज से बने थे। इस खोज के बाद से, कई एंडोफाइट्स एंटीऑक्सिडेंट ईपीएस का उत्पादन करने के लिए पाए गए। एक विशिष्ट मामला क्रमशः अल्स्टोनिया स्कोलेरिस और आर्टेमिसिया एनुआ एल से पृथक फुसैरियम सोलानी और बेसिलस सेरेस का शुद्ध रमनोस-गैलेक्टन अंश है। इस EPS अंश ने DPPH, (IC50:0.6 mg/mL), सुपरऑक्साइड (IC50: 2.6 mg/mL), और हाइड्रॉक्सिल रेडिकल (IC50: 3.1 mg/mL) [ 54,55]।

सुक्रोज, यीस्ट एक्सट्रेक्ट, और CaCl2 का उपयोग करके पी. पॉलीमाइक्सा के खेती के मापदंडों का अनुकूलन 35.26 g/L (18.74 प्रतिशत) की EPS उपज दिखाता है, जो मूल माध्यम [57] की तुलना में 1.55- गुना अधिक था। ईपीएस संरचनाएं बहुत विविध हैं। एंडोफाइटिक कवक एस्परगिलस एसपी के संस्कृति माध्यम से पृथक ईपीएस। मुख्य रूप से मैनोज और गैलेक्टोज (89.4:10.6) [59] से बने थे, जबकि एंडोफाइटिक बैक्टीरिया बर्कहोल्डरिया ट्रोपिका से पृथक ईपीएस मुख्य रूप से रमनोज, ग्लूकोज और ग्लूकोरोनिक एसिड (2:2:1) [60] से बने थे। एंटीऑक्सिडेंट ईपीएस को स्थलीय सूक्ष्म शैवाल रोडेला रेटिकुलाटा से भी अलग किया गया है। इसके बाह्य पॉलीसेकेराइड ने मजबूत एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि दिखाई, जो -टोकोफेरोल से काफी अधिक है। डिप्रोटिनाइज्ड एक्सट्रासेलुलर पॉलीसेकेराइड के सुपरऑक्साइड रेडिकल के खिलाफ रेडिकल स्कैवेंजिंग क्षमता 174.03 यू/एल -टोकोफेरोल [118] की तुलना में 328.48 यू/एल तक पहुंच गई।

2.4। एंजाइमों

सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज (एसओडी) हाइड्रोजन पेरोक्साइड और ऑक्सीजन बनाने के लिए दो हाइड्रोजन आयनों को मिलाकर दो सुपरऑक्साइड रेडिकल्स के न्यूट्रलाइजेशन को उत्प्रेरित करता है। मेटालोएंजाइम के परिवार से संबंधित, SOD को उनके धातु सहकारक में विभेदित किया जाता है: Ni-SOD, CuZn-SOD, Fe-SOD, और Mn-SOD; अंतिम तीन आमतौर पर सूक्ष्म शैवाल में पाए जाते हैं। SOD जैवसंश्लेषण सीधे सेलुलर ROS के स्तर से संबंधित है। माइक्रोएल्गे स्केनडेस्मस वेक्यूलेशन और पिनुलरिया विरिडिस पर किए गए एक अध्ययन से पता चला है कि एकाग्रता और एसओडी गतिविधि आरओएस से संबंधित तनाव [119,120] से संबंधित है। इसी तरह, अधिकांश स्ट्रेप्टोकोकस और लैक्टोकोकस बैक्टीरियल एसपीपी में आरओएस का उन्मूलन। दोनों जेनेरा एक्सप्रेस MnSOD के बाद से इस सामान्य एंटीऑक्सिडेंट रक्षा प्रणाली के अनुरूप हैं। हालाँकि, इन जीवाणुओं में केवल एक प्रकार का SOD होता है, अर्थात् Mn युक्त एंजाइम (MnSOD), जो इस एंजाइम को एंटीऑक्सिडेंट सेल मशीनरी [121] का एक अनिवार्य हिस्सा प्रदान करता है।

कैटलस में पोर्फिरीन हीम सक्रिय स्थल होते हैं जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड को पानी और ऑक्सीजन [119] में विघटित करते हैं। कैटालेज का एक अणु प्रति मिनट हाइड्रोजन पेरोक्साइड के छह अरब अणुओं को परिवर्तित कर सकता है [122]। यीस्ट एस. सेरेविसिया में, कैटालेज की अतिअभिव्यक्ति लैक्टिक एसिड-प्रेरित ऑक्सीडेटिव तनाव को कम करती है [123]। इसके अलावा, एकल-कोशिका वाले हरे शैवाल क्लैमाइडोमोनस रेन्शार्डेटी से जुड़े एक अध्ययन से पता चला है कि मीडिया से हाइड्रोजन पेरोक्साइड तेजी से कम हो गया था जब उत्प्रेरित अवरोधक एमिनोट्रियाज़ोल अनुपस्थित था; इस प्रकार, कैटालेज़ आरओएस विषहरण [124] में शामिल प्रमुख एंजाइमों में से एक है।

अंत में, पेरोक्सीडेस हाइड्रोजन पेरोक्साइड द्वारा कई सबस्ट्रेट्स के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करता है। एस्कॉर्बेट, साइटोक्रोम सी, पाइरोगैलोल और ग्लूटाथियोन इन सबस्ट्रेट्स के उदाहरण हैं। अन्य एंटीऑक्सिडेंट एंजाइमों के लिए, आरओएस संचय पर पेरोक्सीडेज गतिविधि का समावेश एकाग्रता- और समय-निर्भर [119] लगता है।

3. फोटो-प्रोटेक्टिव एजेंट

पराबैंगनी ए (यूवीए, 315-400 एनएम) और पराबैंगनी बी (यूवीबी, 280-315 एनएम) त्वचा कोशिका क्षति में प्रमुख भूमिका निभाते हैं। यूवीए मुख्य रूप से आरओएस के निर्माण में शामिल है जबकि यूवीबी डीएनए और प्रोटीन अखंडता को भारी रूप से प्रभावित करता है। यूवी विकिरण के खिलाफ खुद को बचाने के लिए, स्थलीय सूक्ष्मजीवों ने कई रणनीतियों का विकास किया है, जिनमें से एक फोटो-सुरक्षात्मक यौगिकों [2] का संचय है।

सबूत के बावजूद कि सूक्ष्मजीवों के कई यौगिकों में फोटो-सुरक्षात्मक गतिविधियां हैं, विवो त्वचा मॉडल में आश्चर्यजनक रूप से बहुत कम काम किया गया है। यह इस तथ्य से आंशिक रूप से समझाया जा सकता है कि यूरोपीय संघ ने 2013 से सौंदर्य प्रसाधनों के विवो परीक्षण पर प्रतिबंध लगा दिया है। इस प्रकार, इन विट्रो अध्ययनों [125] में मौजूदा के आधार पर संभावित त्वचा संरक्षण प्रभाव स्थापित किए गए हैं।

3.1। मेलेनिन 

बैक्टीरिया, कवक और प्रोटिस्ट वर्णक के एक विविध समूह का उत्पादन कर सकते हैं। मेलानाइज्ड कवक ज्यादातर ब्लैक यीस्ट होते हैं, और मेलानाइज्ड बैक्टीरिया मुख्य रूप से एक्टिनोबैक्टीरिया [126] से संबंधित होते हैं।

सूक्ष्मजीवों में मेलेनिन की मूल भूमिका अभी भी विवाद और अनुमान का विषय है। तथ्य यह है कि ये यौगिक यूवी फोटॉन के इंटरसेप्टर हैं, सूक्ष्म-पारिस्थितिकी तंत्र की यूवी विकिरण के लिए कम भेद्यता की ओर ले जाते हैं। मेलेनिन भी इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने की क्षमता के कारण ऊर्जा उत्पादन में शामिल होते हैं। अंत में, कुछ रोगजनक सूक्ष्मजीवों में, ये यौगिक विषाणु कारकों की तरह कार्य करते हैं, मेजबान के रक्षा तंत्र को कम करते हैं [127]।

मेलेनिन शब्द में तीन बहुलक पदार्थ शामिल हैं; यूमेलानिन, फोमेलानिन और एलोमेलेनिन। बैक्टीरिया में ज्यादातर यूमेलानिन और सभी मेलेनिन होते हैं, जबकि कवक ज्यादातर मेलेनिन को अभिव्यक्त करते हैं [126]। फंगल मेलेनिन को क्रिप्टोकोकस नियोफॉर्मन्स, कैंडिडा अल्बिकन्स, एस्परगिलस एसपी, स्पोरोथ्रिक्स शेंकी, फोंसेकिया पेड्रोसोई, पैराकोकिडियोइड्स ब्रासिलिएन्सिस, कोकसीडियोइड्स एसपी, और हिस्टोप्लाज्मा कैप्सुलटम [128] से अलग किया गया है। मेलानिन विभिन्न प्रकार के जीवाणुओं में भी व्यापक हैं, जैसे ई. कोलाई, बी. सेरेस, क्लेबसिएला एसपी., स्यूडोमोनास एरुगिनोसा, स्यूडोमोनस स्टुट्ज़ेरी, बैसिलस थुरिंगिएन्सिस, विब्रियो हैजा और स्ट्रेप्टोमीस कैथी [129]; अंतिम को मेलेनिन उत्पादन के लिए एक आदर्श सूक्ष्मजीव के रूप में चुना गया है। इष्टतम परिस्थितियों में, उपज 13.7 g/L पर अधिकतम किया गया था। उस अध्ययन में, एस. कथिराए की मेलेनिन के औद्योगिक पैमाने के उत्पादन के लिए एक उत्कृष्ट उम्मीदवार के रूप में पहचान की गई [67]।

3.2। इंडोल और पायरोल डेरिवेटिव्स 

साइटोनेमिन (7) एक पीले-से-भूरे रंग का अल्कलॉइड वर्णक है जो एक इंडोलिक और एक फेनोलिक सबयूनिट से बना होता है। अब तक, केवल चार अलग-अलग डेरिवेटिव रिपोर्ट किए गए हैं: डाइमेथॉक्सिससाइटोनेमिन (8), साइटोकिनिन (9), एसिटोनेमिया -3ए-इमाइन (10), और टेट्रामेथॉक्सिससाइटोनेमिन (11) (चित्र 3)। अपने मजबूत यूवी-अवशोषित कार्य और मुक्त कट्टरपंथी मैला ढोने की क्षमता के लिए जाना जाता है, साइटोनेमिन और इसके डेरिवेटिव त्वचा की सुरक्षा के उद्देश्यों के लिए उत्कृष्ट उम्मीदवार हैं। साइटोनेमिन 90 प्रतिशत तक सौर यूवी विकिरण को कोशिका में प्रवेश करने से रोकता है। इस यौगिक की मजबूत कट्टरपंथी मैला ढोने की गतिविधि (IC50: 36 µM ABTS कट्टरपंथी के खिलाफ), जीवाणु कोशिका दीवार में इसके स्थानीयकरण के साथ मिलकर इसकी सुरक्षात्मक भूमिका और सेलुलर लिफाफे को पार करने के लिए यूवी-ए विकिरण की अक्षमता की व्याख्या करता है [130,131]।

अत्यधिक वातावरण से सायनोबैक्टीरिया द्वारा लगभग विशेष रूप से संश्लेषित, स्काइटोनेमिन (7) को 300 से अधिक साइनोबैक्टीरियल प्रजातियों में वर्णित किया गया है, उनमें से कई स्थलीय हैं; उदाहरण के लिए, नॉस्टॉक कम्यून, नॉस्टॉक माइक्रोस्कोपिक, फ़ोर्मिडियम एसपी., और प्लुरोकैप्सा एसपी. साइटोनेमिन, डाइमेथॉक्सिससाइटोनेमिन (8), टेट्रामेथॉक्सिससाइटोनेमिन (11), और साइटोकाइनिन (9) [132] के साथ साइटोनिमा हॉफमनी में भी पाया जाता है। साइटोनेमिन (7) जैवसंश्लेषण को प्रेरित करने के लिए, तापमान के मॉड्यूलेशन या फोटो-ऑक्सीडेटिव तनाव को आसमाटिक तनाव और आवधिक शुष्कीकरण [126] के साथ जोड़ा जाना चाहिए। औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए, यूवी-प्रोटेक्टिंग साइटोनेमिन का उत्पादन एन कम्यून में 758 μg/g [73] (तालिका 1) उपज के लिए अनुकूलित किया गया है।

प्रोडिगियोसिन (12) को एक सामान्य पाइरोलिल डिपाइरोमेथीन कंकाल की विशेषता है जिसमें एक 4-मेथॉक्सी-2, 20 -पायरोल रिंग सिस्टम (चित्र 3) होता है। यह लाल वर्णक मुख्य रूप से जीवाणु जीनस सेराटिया [75] से संबंधित उपभेदों द्वारा निर्मित होता है। अपनी मलेरिया-रोधी, जीवाणुरोधी और कैंसर-रोधी गतिविधि के लिए प्रसिद्ध, प्रोडिगियोसिन ने भी यूवी सुरक्षात्मक गतिविधि का प्रदर्शन किया है। जब वाणिज्यिक सनस्क्रीन (4 प्रतिशत w/w prodigiosin) में एक योज्य के रूप में उपयोग किया जाता है, तो सनस्क्रीन सुरक्षा कारक (SPF) 20–65 प्रतिशत बढ़ जाते हैं। उसी अध्ययन में, एलोवेरा और कुकुमिस सैटिवस फलों के फोटो-सुरक्षात्मक पत्ती के अर्क में प्रोडिगियोसिन के 4 प्रतिशत (w/w) के अतिरिक्त परिमाण [133] के 3.5 आदेशों तक एसपीएफ की वृद्धि देखी गई। जीवाणु स्यूडोमोनास मैग्नेस्लोरुब्रा, विब्रियो साइक्रोएरिथ्रस, विब्रियो गैज़ोजेन्स, अल्टेरोमोनस रूब्रा, और रूगामोनस रूब्रा, एक्टिनोमाइसेट्स के साथ, जैसे कि स्ट्रेप्टोमाइसेस रूब्रिरेटिकुली और एस। लोंगिसपोरस रबर, प्रोडिगियोसिन या इसके डेरिवेटिव [133] का उत्पादन करने की उनकी क्षमता के लिए अध्ययन किया गया है। प्रोडिगियोसिन (277 mg/L) के उत्पादन में सुधार की सूचना एस. मार्सेसेंस MO-1 [75] के कल्चर मीडिया में रैम हॉर्न पेप्टोन (RHP, 0.4 प्रतिशत w/v) मिलाने से मिली। 1).

वॉयलेसिन (13) एक बैंगनी वर्णक है जो एक असामान्य संरचना प्रस्तुत करता है जिसमें एक 2-पाइरोलिडोन और एक डबल बॉन्ड से जुड़ा एक ऑक्सींडोल रिंग सिस्टम, और एक 5-हाइड्रॉक्सी इंडोल यूनिट (चित्र 3) [134] . स्टैफिलोकोकस ऑरियस और अन्य ग्राम-पॉजिटिव रोगजनकों के खिलाफ जीवाणुरोधी प्रभाव रखने के लिए जाना जाता है, वायोलैसिन यूवी विकिरण के खिलाफ फोटो-सुरक्षात्मक एजेंट के रूप में भी कार्य कर सकता है। यह यौगिक दृश्यमान तरंग दैर्ध्य में अवशोषित होता है और 700 एनएम [69] तक विस्तारित एक व्यापक अवशोषण बैंड प्रस्तुत करता है। जब व्यावसायिक सनस्क्रीन (4 प्रतिशत w/w वायलेसीन) में एक योज्य के रूप में उपयोग किया जाता है, तो SPF में 10–22 प्रतिशत की वृद्धि होती है। इसके अलावा, ए. वेरा की पत्तियों और सी. सैटिवस फलों के फोटो-सुरक्षात्मक अर्क में 4 प्रतिशत (w/w) वायलेसिन मिलाने से एसपीएफ में 3.5 परिमाण तक की वृद्धि देखी गई [133]। वायोलेसिन मुख्य रूप से बैक्टीरियल स्ट्रेन जैन्थिनोबैक्टीरियम लिविडम, स्यूडोएल्टेरोमोनस एसपी, और क्रोमोबैक्टीरियम वायलेसियम (तालिका 1) द्वारा निर्मित होता है। यह उल्लेखनीय है कि मध्यम पीएच, कल्चर वॉल्यूम, पोटेशियम नाइट्रेट की सांद्रता और एल-ट्रिप्टोफैन, वायलेसिन उत्पादन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। चीनी खोई और एल-ट्रिप्टोफैन 10 प्रतिशत (v/v) के साथ पूरक माध्यम में विभिन्न पौधों के अपशिष्ट स्रोतों से अलग किए गए सी. वायलेसियम की खेती ने वायलेसिन के अंतिम उपज उत्पादन को 0.82 ग्राम/एल [70] तक बढ़ा दिया। इसी प्रकार, डुगनेला एसपी के अनुकूलित खेती पैरामीटर। क्रूड वॉयलेसिन (1.62 ग्राम/लीटर) [71] की अंतिम उपज में 4.8 गुना की वृद्धि हुई।

3.3। माइकोस्पोरिन और माइकोस्पोरिन-लाइक अमीनो एसिड (MAAs)

मूल रूप से स्थलीय बेसिडिओमाइसीस के मायसेलिया में पाया गया, साइक्लोस्पोरिन एक केंद्रीय साइक्लोहेक्सेनोन या साइक्लोहेक्सीमाइड रिंग और कई प्रकार के प्रतिस्थापन प्रस्तुत करता है। माइकोस्पोरिन जैसे अमीनो एसिड साइक्लोस्पोरिन के इमाइन डेरिवेटिव हैं। अंगूठी यूवी प्रकाश को अवशोषित करती है और आरओएस उत्पन्न किए बिना ऊर्जा को गर्मी के रूप में नष्ट कर देती है। सायनोबैक्टीरिया और सूक्ष्म शैवाल साइक्लोस्पोरिन और MAAs को संश्लेषित कर सकते हैं, जबकि कवक केवल साइक्लोस्पोरिन का उत्पादन करते हैं [126] (तालिका 1)।

मुख्य रूप से उनकी फोटो-सुरक्षात्मक गतिविधि के लिए जाना जाता है, MAAs कुशल एंटीऑक्सिडेंट और ROS के मैला ढोने वाले भी हैं। इन गतिविधियों के कारण प्राकृतिक यूवी फिल्टर के अनुसंधान में कई पेटेंट हुए हैं [135]।

अन्य मामलों की तरह, माइक्रोबियल MAAs के उत्पादन को कल्चरिंग मापदंडों के संशोधन के बाद अनुकूलित किया जा सकता है। खोसरावी एट अल। दिखाया गया है कि यूवी विकिरण और उच्च लवणता के संयोजन से MAAs [136] के जैव संचय में काफी वृद्धि होती है। वास्तव में, यूवी विकिरण, निर्जलीकरण और पोषक तत्वों की कमी के लिए स्थलीय कवक के संपर्क में यूवी-अवशोषित यौगिक मायकोस्पोरिन-ग्लूटामिनिल-ग्लूकोसाइड (14) (चित्रा 3) [137] के उत्पादन में काफी वृद्धि हुई है।

4. स्किन-व्हाइटनिंग एजेंट

स्किन-व्हाइटनिंग एजेंट कॉस्मेटिक और नैदानिक ​​​​उद्देश्यों के लिए व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं, हल्का त्वचा रंग प्राप्त करने और हाइपरपिगमेंटरी विकारों का इलाज करने के लिए [138]। त्वचा के असमान रंजकता के कारण धब्बे, भूरे से भूरे रंग के पैच हो सकते हैं, या झाई हो सकती है जिसके लिए कॉस्मेटिक हस्तक्षेप की आवश्यकता हो सकती है [13]। व्हाइटनिंग एजेंट त्वचा में मेलेनिन उत्पादन के विभिन्न स्तरों पर कार्य करते हैं, या तो टाइरोसिनेस की गतिविधि को रोककर, पौधों और जानवरों में मेलानोजेनेसिस में प्रमुख एंजाइम, या मेलानोसाइट्स से मेलानोसोम के परिवहन को आसपास के केराटिनोसाइट्स [139-141] में रोककर।

4.1। पायरोन्स

कोजिक एसिड (15) एक सस्ती पानी में घुलनशील कवक माध्यमिक मेटाबोलाइट (चित्र 4) है। इसके दो ओएच-समूह हैं, प्राथमिक C-7 पर और द्वितीयक C-5 पर, जो रेडिकल स्कैवेंजिंग और टाइरोसिनेस हस्तक्षेप गतिविधि (IC50: 14 µM) [142,143] के लिए आवश्यक है। कोजिक एसिड की त्वचा की विरंजन गतिविधि क्रीज के निषेध और टायरोसिनेस की कैटेकोलेज़ गतिविधियों के परिणामस्वरूप होती है। यह O-quinone को DL-DOPA और डोपामाइन को इसके संबंधित मेलेनिन में बदलने से रोकता है। कोजिक एसिड [143] के साथ उनके उपचार के बाद मेलानोसाइट्स में घटी हुई मेलेनिन सामग्री प्रदर्शित होती है। टाइरोसिनेस गतिविधि को बाधित करने की क्षमता के कारण, इस यौगिक का व्यापक रूप से त्वचा के अपचयन (और इसके परिणामस्वरूप एक कॉस्मेटिक एजेंट के रूप में) के लिए एक उत्कृष्ट वाइटनिंग प्रभाव के साथ उपयोग किया गया है।

मुख्य रूप से पेनिसिलियम सपा द्वारा निर्मित। और एसिटोबैक्टर एसपी।, कोजिक एसिड को अन्य स्थलीय सूक्ष्मजीवों से भी अलग किया गया है, जैसे कि एस्परगिलस फ्लेवस, विग्ना अनगुइकुलता [81] का एक एंडोफाइटिक कवक। इस यौगिक का उत्पादन करने के लिए, एस्परगिलस एसपी के किण्वन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अन्य प्रभेदों का भी सामान्य रूप से उपयोग किया जाता है, जैसे कि ए. ओराइजी (0.26 ग्राम कोजिक एसिड/जी ग्लूकोज), ए. पैरासिटिकस (0.089 ग्राम/जी ग्लूकोज), और ए कैंडिडस (0.3 ग्राम/जी सुक्रोज)। ए फ्लेवस [82,83,144] (टेबल 1) के कल्चर के साथ 0.453 ग्राम/जी ग्लूकोज की उच्च उपज प्राप्त हुई थी।

4.2। फेनोलिक लैक्टोन

एलाजिक एसिड (16) एक एंटीऑक्सिडेंट पॉलीफेनोल है जिसने त्वचा को सफेद करने वाले एजेंट (चित्र 4) के रूप में सामयिक उपयोग के लिए सिफारिशों के कारण व्यावसायिक रुचि उत्पन्न की है। यह यौगिक ओ-क्विनोन (ओ-डोपाक्विनोन) और सेमीक्विनोन [145] की रासायनिक कमी के माध्यम से मेलानोजेनेसिस को रोकता है।

अलग-अलग ए. नाइगर स्ट्रेन [146,147] का उपयोग करके किण्वन के माध्यम से प्लांट टैनिन से एलाजिक एसिड का उत्पादन किया जा सकता है। अनार एलाजिटैनिन्स को सॉलिड-स्टेट फर्मेंटेशन [85](टेबल 1) में एलेगिक एसिड में परिवर्तित करके सूखे अनार की भूसी के 6.3 और 4.6 मिलीग्राम एलेजिक एसिड/जी की उपज प्राप्त की गई थी।

4.3। कार्बोक्जिलिक एसिड

Azelaic acid (17) एक संतृप्त डाइकारबॉक्सिलिक एसिड है जो Malassezia furfur (जिसे Pityrosporum ovale के रूप में भी जाना जाता है) द्वारा उत्पादित किया जाता है, एक खमीर जो सामान्य त्वचा पर रहता है [91] (चित्र 4) (तालिका 1)। यह त्वचा की कई स्थितियों, जैसे मुहांसे, सूजन और हाइपरपिग्मेंटेशन के इलाज में प्रभावी है। इन विट्रो में टाइरोसिनेज के प्रतिस्पर्धी अवरोधक के रूप में, इसका उपयोग मेलास्मा, लेंटिगो मालिग्ना और पोस्ट-इंफ्लेमेटरी हाइपरपिग्मेंटेशन के इलाज के लिए किया गया है। न्यूनतम सांद्रता जिस पर एजेलिक एसिड अपनी एंटी-एंजाइमिक गतिविधि प्रदर्शित करता है, वह 10−3 mol/L है और यह शीर्ष पर लागू क्रीम में एज़ेलिक एसिड की 20 प्रतिशत सामग्री के लगभग बराबर है [148,149]। इसके अलावा, 20 प्रतिशत एज़ेलिक एसिड क्रीम की प्रभावकारिता 2 प्रतिशत हाइड्रोक्विनोन (एचक्यू) क्रीम से बेहतर है, जबकि गंभीर दुष्प्रभावों की सूचना नहीं दी गई थी [90,150]। क्लिनिकल परीक्षणों ने प्रदर्शित किया कि जब एक व्यापक स्पेक्ट्रम सनस्क्रीन के साथ समानांतर में उपयोग किया जाता है तो यह क्रीम मेलास्मा के खिलाफ भी प्रभावी थी। इस प्रकार, एजेलिक एसिड की त्वचा के ऊतकों के एक विशिष्ट क्षेत्र में मेलेनिन की मात्रा को कम करने की क्षमता के साथ-साथ साइड इफेक्ट की कमी इसे कॉस्मेटिक योगों में व्यापक रूप से उपयोग करती है।

लैक्टिक एसिड का उपयोग स्किन व्हाइटनर (तालिका 1) के रूप में भी किया जाता है। 500 µg/mL की खुराक पर, यह कोशिका वृद्धि को प्रभावित किए बिना खुराक पर निर्भर तरीके से मेलेनिन के गठन को रोकता है [151]। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि राइजोपस की प्रजातियां लैक्टिक एसिड उत्पादन के लिए एक मूल्यवान वैकल्पिक स्रोत प्रदान कर सकती हैं [152]। फिलामेंटस फंगस R. oryzae ग्लूकोज और ज़ाइलोज़ दोनों को एरोबिक स्थितियों के तहत l (प्लस) -लैक्टिक एसिड में परिवर्तित करता है, जिसकी पैदावार 0.55 और 0.8 g / g [87] के बीच होती है।

पॉली-ग्लूटामिक एसिड (-पीजीए) बेसिलस की विभिन्न प्रजातियों द्वारा उत्पादित एक प्राकृतिक बहुलक है (उपज प्रजातियों के आधार पर 10 से 50 ग्राम/लीटर तक भिन्न होती है) [88] (तालिका 1)। B16 मेलेनोमा कोशिकाओं में मशरूम टाइरोसिनेज और टायरोसिनेज के खिलाफ निरोधात्मक प्रभाव से संबंधित अध्ययनों ने एक खुराक पर निर्भर गतिविधि की सूचना दी। -पीजीए, और विशेष रूप से कम आणविक भार पॉलिमर, ने सौंदर्य प्रसाधनों में त्वचा को सफेद करने वाले एजेंटों के रूप में अपनी महान क्षमता के कारण बहुत ध्यान आकर्षित किया है [153]।

4.4। एंजाइम और व्युत्पन्न उत्पाद

वाइल्ड फंगल आइसोलेट्स की संभावित मेलानोसाइटिक गतिविधि की जांच करके त्वचा की रोशनी में मेलानोसाइटिक एंजाइमों के उपयोग की संभावना की जांच की गई। उनमें से, स्पोरोट्रिचम प्रूइनोज़ बहुत सीमित संख्या में फफूंद से सबसे अधिक आशाजनक था जो सिंथेटिक मेलेनिन [154] को विरंजित करता है। जैसा कि US 20030077236 पेटेंट में बताया गया है, Aspergillus fumigatus या S. cerevisiae से प्राप्त मेलेनिन-डिग्रेडिंग एंजाइम वाली रचनाएँ त्वचा पर सफ़ेद प्रभाव पैदा करने में कोजिक एसिड की तुलना में दोगुनी प्रभावी थीं।

स्थलीय सूक्ष्मजीवों से पृथक एंजाइमों का उपयोग करके जैव-प्रौद्योगिकीय प्रक्रियाओं के माध्यम से संभावित त्वचा-सुरक्षा अनुप्रयोगों के साथ यौगिकों की एक बड़ी विविधता प्राप्त की जा सकती है। यह रेटिनॉल का मामला है, विटामिन ए का सबसे सक्रिय रूप, एक त्वचा-श्वेत एजेंट जिसे कैंडिडा अंटार्कटिका (सीएएलबी) से संशोधित लाइपेस बी और स्यूडोमोनास फ्लोरोसेंट से संशोधित लाइपेस का उपयोग करके पामिटिक एसिड के एस्टरीफिकेशन द्वारा संश्लेषित किया गया है। पानी में इसकी घुलनशीलता को अधिकतम करें और त्वचा की जलन को कम करें। अन्य विटामिन ए संशोधनों में ओलिक, लैक्टिक, सक्सिनिक, या मिथाइल सक्सिनिक के साथ एस्टरीफिकेशन शामिल है, जो CALB या राइजोम्यूकोर मिहेई लाइपेस [155] द्वारा उत्प्रेरित होता है।

बेहतर त्वचीय अवशोषण और 10 प्रतिशत उच्च त्वचा-सफेदी गतिविधि, जैसा कि प्रसिद्ध टाइरोसिनेस अवरोधक अर्बुटिन की तुलना में, इसके व्युत्पन्न अर्बुटिन अनडेसीलेनिक एसिड एस्टर द्वारा प्रदर्शित किया गया था, जिसे बैसिलस सबटिलिस [94,155] से एक क्षारीय प्रोटीज का उपयोग करके एंजाइमेटिक रूप से संश्लेषित किया गया है। इसके अलावा, बैसिलस मैक्रोन्स से साइक्लोमाल्टोडेक्सट्रिन ग्लूकोनोट्रांस्फरेज़ की ट्रांसग्लाइकोसिलेशन प्रतिक्रिया द्वारा अर्बुटिन ग्लाइकोसाइड्स को संश्लेषित किया गया था। सिंथेसाइज्ड ग्लूकोसाइड्स ने अर्बुटिन [156] की तुलना में मानव टाइरोसिनेस पर उच्च अवरोध प्रदर्शित किया।

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