2.2. Carotinoide

Carotinoide sind die häufigsten natürlichen Pigmente; Sie sind für ihre starke antioxidative Wirkung bekannt, da sie sehr effiziente physikalische Quencher von Singulett-Sauerstoff und Fänger anderer ROS sind. Carotinoide sind auch für ihre Fähigkeit bekannt, als Löscher von Photosensibilisierungsprodukten zu fungieren und ihnen lichtschützende Eigenschaften zu verleihen [109].

Relevanten Studien zufolge ist Cistanche ein weit verbreitetes Kraut, das als „das Wunderkraut, das das Leben verlängert“ bekannt ist. Sein Hauptbestandteil istCistanosid, was verschiedene Auswirkungen hat, wie zAntioxidans, Antiphlogistikum, UndFörderung der Immunfunktion. Der Mechanismus zwischen Cistanche undHautAufhellungliegt in der antioxidativen Wirkung von CistancheGlykoside. Melanin in der menschlichen Haut entsteht durch die katalysierte Oxidation von TyrosinTyrosinaseDa die Oxidationsreaktion die Beteiligung von Sauerstoff erfordert, werden die sauerstofffreien Radikale im Körper zu einem wichtigen Faktorbeeinflusst die Melaninproduktion. Cistanche enthält Cistanosid, ein Antioxidans, das die Bildung freier Radikale im Körper reduzieren kannHemmung der Melaninproduktion.

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Im letzten Jahrzehnt hat das Interesse an der mikrobiellen Fermentation zur Produktion natürlicher Carotinoide zugenommen. Über die Carotinoidproduktion durch Bakterien, sporogene Hefen, Fadenpilze [110] und Mikroalgen [111] wurde ausführlich berichtet, wobei Cyanobakterien die wichtigste Quelle sind [112]. Dementsprechend wurden die carotinogenen Mikroben Xanthophyllomyces dendrorhous, Blakeslee transport und Haematococcus pluvialis häufig in großtechnischen Prozessen eingesetzt. Darüber hinaus wurde die Transformation der nicht-carotinogenen Mikroben E. coli, S. cerevisiae, Candida utilis und Zymomonas mobilis mit Carotinoid-Genen ausgewählter Mikroben erfolgreich zur Produktion von Carotinoiden eingesetzt [113]. E. coli produzierte in der Fed-Batch-Fermentation 72,6 mg/g cdw (Zelltrockengewicht) -Carotin [1] und 1,44 g/L Lycopin [49], während die Astaxanthinproduktion im Vergleich um das 1,4-fache erhöht war zum Elternstamm X. dendrorhous und erreichte 1,25 mg/L (Tabelle 1) [46]. Astaxanthin (5), -Carotin (6) und Lutein sind die Carotinoide mit dem höchsten Mehrwert (Abbildung 2) [114]. Das Oxycarotinoid Lutein wird hauptsächlich von Mikroalgen der Gattungen Chlorella, Dunaliella und Haematococcus produziert [114]. Seine tiefgreifende Wirkung auf das antioxidative Abwehrsystem wird auf seine chemische Struktur zurückgeführt. In In-vitro-Systemen wurden das Superoxid (IC50: 21 µg/ml), das Hydroxyl (IC50: 1,75 µg/ml), das Stickoxid (IC50: 3,8 µg/ml) und das DPPH (IC50: 35 µg) erheblich abgefangen /ml) radikalische und gehemmte Lipidperoxidation (2,2 µg/ml). In In-vivo-Systemen hat es sich als wirksamer Fänger von Superoxidradikalen erwiesen (IC50: 21 µg/ml) [51].

2.3. Exopolysaccharide (EPS)

EPS sind Kohlenhydratpolymere mit hohem Molekulargewicht, die eine starke Abfangaktivität, eine Fähigkeit zur Metallchelatbildung und eine Hemmung der Lipidperoxidation aufweisen. Diese Verbindungen gehören aufgrund ihrer Anti-Aging-Wirkung zu den am häufigsten genutzten bioaktiven Substanzen [115].

EPS werden hauptsächlich von Bakterien und Pilzen biosynthetisiert. Die Fähigkeit eines Mikroorganismus, antioxidative EPSs zu produzieren, wurde erstmals mit der Untersuchung von Paenibacillus polymyxa vorgestellt. Dieses aus der Wurzel von Stemona japonica isolierte endophytische Bakterium produziert verschiedene EPSs mit starker Fängeraktivität gegen das Superoxid und das Hydroxylradikal [116,117] (Tabelle 1). Beim Testen bei einer Konzentration von 1 mg/ml betrug die Abfangwirkung des Roh-EPS gegen das Superoxidradikal 74,38 Prozent, während die Aktivität des gereinigten EPS-1 und EPS-2 höher war als die von Ascorbinsäure . Bei gleicher Konzentration waren EPS, EPS-1 und EPS-2 auch sehr wirksam gegen das Hydroxylradikal [56]. EPS-1 und EPS-2 bestanden aus Mannose, Fructose und Glucose in Molverhältnissen von 2,6:29,8:1 bzw. 4,2:36,6:1. Seit dieser Entdeckung wurde festgestellt, dass viele Endophyten antioxidative EPS produzieren. Ein charakteristischer Fall ist die gereinigte Rhamnose-Galactan-Fraktion von Fusarium solani und Bacillus cereus, die aus Alstonia Scholaris bzw. Artemisia Annua L. isoliert wurden. Diese EPS-Fraktion zeigte eine signifikante Abfangaktivität gegen DPPH (IC50:0,6 mg/ml), das Superoxid (IC50: 2,6 mg/ml) und das Hydroxylradikal (IC50: 3,1 mg/ml) [ 54,55].

Die Optimierung der Kultivierungsparameter von P. polymyxa unter Verwendung von Saccharose, Hefeextrakt und CaCl2 ergab eine EPS-Ausbeute von 35,26 g/L (18,74 Prozent), was im Vergleich zum Originalmedium 1,55-fach höher war [57]. EPS-Strukturen sind sehr vielfältig. Aus dem Kulturmedium des endophytischen Pilzes Aspergillus sp. isolierte EPSs. bestanden hauptsächlich aus Mannose und Galactose (89,4:10,6) [59], während aus dem endophytischen Bakterium Burkholderia tropica isolierte EPS hauptsächlich aus Rhamnose, Glucose und Glucuronsäure (2:2:1) bestanden [60]. Antioxidative EPSs wurden auch aus der terrestrischen Mikroalge Rhodella reticulata isoliert. Seine extrazellulären Polysaccharide zeigten eine starke antioxidative Aktivität, die deutlich höher war als die von Tocopherol. Die Radikalfängerfähigkeit gegen das Superoxidradikal des deproteinisierten extrazellulären Polysaccharids erreichte 328,48 U/L, verglichen mit 174,03 U/L von -Tocopherol [118].

2.4. Enzyme

Superoxiddismutasen (SODs) katalysieren die Neutralisierung zweier Superoxidradikale durch die Addition von zwei Wasserstoffionen unter Bildung von Wasserstoffperoxid und Sauerstoff. SODs gehören zur Familie der Metalloenzyme und werden nach ihrem Metall-Cofaktor unterschieden: Ni-SOD, CuZn-SOD, Fe-SOD und Mn-SOD; Die letzten drei kommen häufig in Mikroalgen vor. Die SOD-Biosynthese steht in direktem Zusammenhang mit dem Niveau der zellulären ROS. Eine an den Mikroalgen Scenedesmus vacuolations und Pinnularia viridis durchgeführte Studie zeigte, dass die Konzentration und SOD-Aktivität mit ROS-bedingtem Stress korreliert [119,120]. Ebenso ist die Eliminierung von ROS in den meisten Streptococcus- und Lactococcus-Bakterienarten möglich. entspricht diesem allgemeinen antioxidativen Abwehrsystem, da beide Gattungen MnSOD exprimieren. Allerdings besitzen diese Bakterien nur eine Art von SOD, nämlich das Mn-haltige Enzym (MnSOD), was dieses Enzym zu einem wesentlichen Bestandteil der antioxidativen Zellmaschinerie macht [121].

Katalasen enthalten aktive Porphyrin-Häm-Stellen, die Wasserstoffperoxid in Wasser und Sauerstoff abbauen [119]. Ein Molekül Katalase kann jede Minute sechs Milliarden Moleküle Wasserstoffperoxid umwandeln [122]. In der Hefe S. cerevisiae reduziert die Überexpression von Katalase den durch Milchsäure verursachten oxidativen Stress [123]. Darüber hinaus zeigte eine Studie mit der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii, dass Wasserstoffperoxid aus den Medien schneller abgebaut wurde, wenn der Katalase-Inhibitor Aminotriazol fehlte; Somit ist Katalase eines der wichtigsten Enzyme, die an der ROS-Entgiftung beteiligt sind [124].

Schließlich katalysieren Peroxidasen die Oxidation mehrerer Substrate durch Wasserstoffperoxid. Beispiele für diese Substrate sind Ascorbat, Cytochrom C, Pyrogallol und Glutathion. Wie bei den anderen antioxidativen Enzymen scheint die Induktion der Peroxidaseaktivität bei der ROS-Akkumulation konzentrations- und zeitabhängig zu sein [119].

3. Lichtschutzmittel

Ultraviolett A (UVA, 315–400 nm) und Ultraviolett B (UVB, 280–315 nm) spielen eine wichtige Rolle bei der Schädigung der Hautzellen. UVA ist hauptsächlich an der Bildung von ROS beteiligt, während UVB die DNA- und Proteinintegrität stark beeinträchtigt. Um sich vor UV-Strahlung zu schützen, haben terrestrische Mikroorganismen mehrere Strategien entwickelt, darunter die Anreicherung lichtschützender Verbindungen [2].

Trotz der Beweise dafür, dass mehrere Verbindungen aus Mikroorganismen lichtschützende Wirkung haben, wurden überraschend wenig Arbeiten mit In-vivo-Hautmodellen durchgeführt. Dies könnte teilweise dadurch erklärt werden, dass die EU seit 2013 In-vivo-Tests von Kosmetika verboten hat. Somit wurden potenzielle hautschützende Wirkungen auf der Grundlage bestehender In-vitro-Studien festgestellt [125].

3.1. Melanine 

Bakterien, Pilze und Protisten können eine vielfältige Gruppe von Pigmenten produzieren. Melanisierte Pilze sind meist schwarze Hefen, und melanisierte Bakterien gehören hauptsächlich zu den Actinobakterien [126].

Die grundlegende Rolle von Melaninen in Mikroorganismen ist immer noch Gegenstand von Kontroversen und Spekulationen. Die Tatsache, dass diese Verbindungen UV-Photonen abfangen, führt zu einer geringeren Anfälligkeit von Mikroökosystemen gegenüber UV-Strahlung. Melanine sind aufgrund ihrer Fähigkeit, Elektronen aufzunehmen, auch an der Energieproduktion beteiligt. Schließlich wirken diese Verbindungen in einigen pathogenen Mikroorganismen wie Virulenzfaktoren und schwächen die Abwehrmechanismen des Wirts [127].

Der Begriff Melanin umfasst drei polymere Substanzen; Eumelanin, Phäomelanin und Allomelanine. Bakterien enthalten hauptsächlich Eumelanin und alle Melanine, während Pilze größtenteils alle Melanine exprimieren [126]. Pilzmelanine wurden aus Cryptococcus neoformans, Candida albicans, Aspergillus sp., Sporothrix schenckii, Fonsecaea pedrosoi, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides sp. und Histoplasma capsulatum isoliert [128]. Melanine sind auch in einer Vielzahl von Bakterien weit verbreitet, wie E. coli, B. cereus, Klebsiella sp., Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Bacillus thuringiensis, Vibrio cholera und Streptomyces Kathie [129]; Letzterer wurde als idealer Mikroorganismus für die Melaninproduktion ausgewählt. Unter optimalen Bedingungen wurde der Ertrag mit 13,7 g/L maximiert. In dieser Studie wurde S. kathirae als hervorragender Kandidat für die Produktion von Melaninen im industriellen Maßstab identifiziert [67].

3.2. Indol- und Pyrrol-Derivate 

Scytonemin (7) ist ein gelb-braunes Alkaloidpigment, das aus einer indolischen und einer phenolischen Untereinheit besteht. Bisher wurden nur vier verschiedene Derivate beschrieben: Dimethoxyscytonemin (8), Cytokinin (9), Acetonemia-3a-imin (10) und Tetramethoxyscytonemin (11) (Abbildung 3). Scytonemin und seine Derivate sind für ihre starke UV-Absorptionsfunktion und ihre Fähigkeit zum Abfangen freier Radikale bekannt und eignen sich hervorragend für Hautschutzzwecke. Scytonemin verhindert, dass bis zu 90 Prozent der solaren UV-Strahlung in die Zelle gelangen. Die starke Radikalfängeraktivität dieser Verbindung (IC50: 36 µM gegen das ABTS-Radikal) in Kombination mit ihrer Lokalisierung in der Bakterienzellwand erklärt ihre Schutzfunktion und die Unfähigkeit der UV-A-Strahlung, die Zellhülle zu durchdringen [130,131].

Scytonemin (7) wird fast ausschließlich von Cyanobakterien in extremen Umgebungen synthetisiert und in mehr als 300 Cyanobakterienarten beschrieben, viele davon auf der Erde; zB Nostoc commune, Nostoc microscopic, Phormidium sp. und Pleurocapsa sp. Scytonemin kommt auch in Scytonema hoffmani zusammen mit Dimethoxyscytonemin (8), Tetramethoxyscytonemin (11) und Cytokinin (9) vor [132]. Um die Biosynthese von Scytonemin (7) zu induzieren, muss die Modulation der Temperatur oder photooxidativer Stress mit osmotischem Stress und periodischer Austrocknung kombiniert werden [126]. Für industrielle Anwendungen wurde die Produktion des UV-schützenden Scytonemins in N. Commune auf eine Ausbeute von 758 µg/g optimiert [73] (Tabelle 1).

Prodigiosin (12) zeichnet sich durch ein gemeinsames Pyrrolyldipyrromethen-Gerüst aus, das ein 4-Methoxy-2,20 -Pyrrol-Ringsystem enthält (Abbildung 3). Dieses rote Pigment wird hauptsächlich von Stämmen der Bakteriengattung Serratia produziert [75]. Prodigiosin ist bekannt für seine Antimalaria-, antibakterielle und krebsbekämpfende Wirkung und hat auch eine UV-schützende Wirkung gezeigt. Bei Verwendung als Zusatz in kommerziellen Sonnenschutzmitteln (4 Gewichtsprozent Prodigiosin) erhöhten sich die Sonnenschutzfaktoren (LSF) um 20–65 Prozent. In derselben Studie zeigte die Zugabe von 4 Prozent (w/w) Prodigiosin in lichtschützenden Blattextrakten von Aloe Vera- und Cucumis sativus-Früchten einen Anstieg der Lichtschutzfaktoren um bis zu 3,5 Größenordnungen [133]. Die Bakterien Pseudomonas magneslorubra, Vibrio psychroerythrous, Vibrio gazogenes, Alteromonas rubra und Rugamonas rubra sowie Actinomyceten wie Streptomyces rubrireticuli und S. longisporus Rubber wurden auf ihre Fähigkeit untersucht, Prodigiosin oder seine Derivate zu produzieren [133]. Eine Verbesserung der Produktion von Prodigiosin (277 mg/l) wurde durch die Zugabe eines Widderhornpeptons (RHP, 0,4 Prozent w/v) in den Kulturmedien von S. marcescens MO-1 [75] berichtet (Tabelle 1).

Violacein (13) ist ein violettes Pigment, das eine ungewöhnliche Struktur aufweist, die aus einem 2-Pyrrolidon- und einem Oxindolringsystem, verbunden durch eine Doppelbindung, und einer 5-Hydroxyindoleinheit besteht (Abbildung 3) [134] . Violacein ist für seine antibakterielle Wirkung gegen Staphylococcus aureus und andere grampositive Krankheitserreger bekannt und kann auch als Lichtschutzmittel gegen UV-Strahlung wirken. Diese Verbindung absorbiert bei sichtbaren Wellenlängen und weist eine breite Absorptionsbande auf, die sich bis zu 700 nm erstreckt [69]. Bei Verwendung als Zusatz in handelsüblichen Sonnenschutzmitteln (4 Gewichtsprozent Violacein) stieg der Lichtschutzfaktor um 10–22 Prozent. Darüber hinaus zeigte die Zugabe von 4 Prozent (Gew./Gew.) Violacein in Lichtschutzextrakten aus A. vera-Blättern und C. sativus-Früchten einen Anstieg der Lichtschutzfaktoren um bis zu 3,5 Größenordnungen [133]. Violacein wird hauptsächlich von den Bakterienstämmen Janthinobacterium lividum, Pseudoalteromonas sp. und Chromobacterium violaceum produziert (Tabelle 1). Es ist erwähnenswert, dass der pH-Wert des Mediums, das Kulturvolumen, die Konzentration von Kaliumnitrat und L-Tryptophan die Violaceinproduktion erheblich beeinflussen. Die Kultivierung von C. violaceum, isoliert aus verschiedenen pflanzlichen Abfallquellen, in einem Medium, das mit Zuckerbagasse und L-Tryptophan 10 Prozent (Vol./Vol.) angereichert war, steigerte die Endausbeute an Violacein auf 0,82 g/L [70]. Ebenso wurden optimierte Kultivierungsparameter von Duganella sp. erhöhte die Endausbeute an rohem Violacein (1,62 g/l) um das 4,8-fache [71].

3.3. Mycosporine und Mycosporin-ähnliche Aminosäuren (MAAs)

Cyclosporin wurde ursprünglich im Myzel terrestrischer Basidiomyceten nachgewiesen und weist einen zentralen Cyclohexenon- oder Cycloheximidring und eine Vielzahl von Substitutionen auf. Mycosporin-ähnliche Aminosäuren sind Iminderivate von Cyclosporin. Der Ring absorbiert UV-Licht und gibt Energie als Wärme ab, ohne ROS zu erzeugen. Cyanobakterien und Mikroalgen können Cyclosporin und MAAs synthetisieren, während Pilze nur Cyclosporin produzieren [126] (Tabelle 1).

MAAs sind vor allem für ihre lichtschützende Wirkung bekannt, aber auch wirksame Antioxidantien und Fänger von ROS. Diese Aktivitäten haben zu mehreren Patenten in der Erforschung natürlicher UV-Filter geführt [135].

Wie in anderen Fällen kann die Produktion mikrobieller MAAs durch Änderung der Kultivierungsparameter optimiert werden. Khosravi et al. zeigten, dass die Kombination aus UV-Bestrahlung und erhöhtem Salzgehalt die Bioakkumulation von MAAs signifikant erhöht [136]. Tatsächlich erhöhte die Exposition terrestrischer Pilze gegenüber UV-Strahlung, Austrocknung und Nährstoffknappheit die Produktion der UV-absorbierenden Verbindung Mycosporin-Glutaminylglucosid (14) erheblich (Abbildung 3) [137].

4. Hautaufheller

Hautaufheller sind für kosmetische und klinische Zwecke kommerziell erhältlich, um ein helleres Hautbild zu erzielen und hyperpigmentäre Störungen zu behandeln [138]. Eine ungleichmäßige Pigmentierung der Haut kann zu Flecken, braunen bis grauen Verfärbungen oder Sommersprossen führen, die möglicherweise kosmetische Eingriffe erforderlich machen [13]. Aufheller wirken auf verschiedenen Ebenen der Melaninproduktion in der Haut, indem sie entweder die Aktivität von Tyrosinase, dem Schlüsselenzym der Melanogenese bei Pflanzen und Tieren, hemmen oder den Transport von Melanosomen von Melanozyten zu umgebenden Keratinozyten hemmen [139–141].

4.1. Pyronen

Kojisäure (15) ist ein kostengünstiger wasserlöslicher sekundärer Pilzmetabolit (Abbildung 4). Es verfügt über zwei OH-Gruppen, die primäre an C-7 und die sekundäre an C-5, was für den Radikalfänger und die Tyrosinase-Interferenzaktivität wesentlich ist (IC50: 14 µM) [142,143]. Die hautdepigmentierende Aktivität von Kojisäure resultiert aus der Hemmung der Falten- und Katecholaseaktivität von Tyrosinase. Es verhindert die Umwandlung von O-Chinon in DL-DOPA und Dopamin in das entsprechende Melanin. In Melanozyten wird nach der Behandlung mit Kojisäure ein verringerter Melaningehalt nachgewiesen [143]. Diese Verbindung wird häufig zur Depigmentierung der Haut (und folglich als kosmetisches Mittel) verwendet und hat aufgrund ihrer Fähigkeit, die Tyrosinaseaktivität zu hemmen, eine ausgezeichnete Aufhellungswirkung.

Hauptsächlich produziert von Penicillium sp. und Acetobacter sp. wurde Kojisäure auch aus anderen terrestrischen Mikroorganismen isoliert, beispielsweise Aspergillus flavus, einem endophytischen Pilz von Vigna unguiculata [81]. Zur Herstellung dieser Verbindung wird häufig die Fermentation von Aspergillus sp. verwendet. Andere Stämme werden ebenfalls häufig verwendet, wie A. oryzae (0,26 g Kojisäure/g Glucose), A. parasiticus (0,089 g/g Glucose), und A. candidus (0,3 g/g Saccharose). Mit der Kultur von A. flavus wurde eine hohe Ausbeute von 0,453 g/g Glucose erzielt [82,83,144] (Tabelle 1).

4.2. Phenolische Lactone

Ellagsäure (16) ist ein antioxidatives Polyphenol, das aufgrund von Empfehlungen zur topischen Anwendung als Hautaufhellungsmittel kommerzielles Interesse geweckt hat (Abbildung 4). Diese Verbindung hemmt die Melanogenese durch die chemische Reduktion von O-Chinonen (O-Dopaquinon) und Semichinonen [145].

Ellagsäure kann aus pflanzlichen Tanninen durch Fermentation unter Verwendung verschiedener A. niger-Stämme hergestellt werden[146,147]. Eine Ausbeute von 6,3 bzw. 4,6 mg Ellagsäure/g getrockneter Granatapfelschale wurde durch die Umwandlung von Granatapfel-Ellagitanninen in Ellagsäure in einer Feststofffermentation erhalten[85] (Tabelle 1）).

4.3. Carbonsäuren

Azelainsäure (17) ist eine gesättigte Dicarbonsäure, die von Malassezia furfur (auch bekannt als Pityrosporum ovale) produziert wird, einem Hefepilz, der auf normaler Haut lebt [91] (Abbildung 4) (Tabelle 1). Es ist wirksam bei der Behandlung verschiedener Hauterkrankungen wie Akne, Entzündungen und Hyperpigmentierung. Als kompetitiver Inhibitor der Tyrosinase in vitro wurde es zur Behandlung von Melasma, Lentigo maligna und postinflammatorischer Hyperpigmentierung eingesetzt. Die Mindestkonzentration, bei der Azelainsäure ihre antienzymatische Aktivität zeigt, beträgt 10–3 mol/L und entspricht in etwa dem 20-prozentigen Azelainsäuregehalt in einer topisch aufgetragenen Creme [148,149]. Darüber hinaus ist die Wirksamkeit einer 20-prozentigen Azelainsäure-Creme einer 2-prozentigen Hydrochinon-Creme (HQ) überlegen, während schwere Nebenwirkungen nicht berichtet wurden [90,150]. Klinische Studien haben gezeigt, dass diese Creme auch bei gleichzeitiger Anwendung eines Breitband-Sonnenschutzmittels wirksam gegen Melasma ist. Die Fähigkeit von Azelainsäure, die Melaninmenge in einer bestimmten Region des Hautgewebes zu reduzieren, sowie das Fehlen von Nebenwirkungen führen dazu, dass Azelainsäure häufig in kosmetischen Formulierungen eingesetzt wird.

Milchsäure wird auch als Hautaufheller verwendet (Tabelle 1). Bei einer Dosis von 500 µg/ml hemmt es dosisabhängig die Melaninbildung, ohne das Zellwachstum zu beeinträchtigen [151]. Aktuelle Studien haben gezeigt, dass Rhizopus-Arten eine wertvolle alternative Quelle für die Milchsäureproduktion darstellen könnten [152]. Der Fadenpilz R. oryzae wandelt unter aeroben Bedingungen sowohl Glucose als auch Xylose in L(plus)-Milchsäure um, wobei die Ausbeuten zwischen 0,55 und 0,8 g/g variieren [87].

Polyglutaminsäure (-PGA) ist ein natürliches Polymer, das von verschiedenen Bacillus-Arten produziert wird (die Ausbeuten variieren je nach Art zwischen 10 und 50 g/L) [88] (Tabelle 1). Studien zur hemmenden Wirkung gegen Pilztyrosinase und Tyrosinase in B16-Melanomzellen berichteten über eine dosisabhängige Aktivität. -PGAs und insbesondere die Polymere mit niedrigem Molekulargewicht haben aufgrund ihres großen Potenzials in Kosmetika als Hautaufheller große Aufmerksamkeit erregt [153].

4.4. Enzyme und Folgeprodukte

Die Möglichkeit der Verwendung melanozytischer Enzyme zur Hautaufhellung wurde durch Screening der potenziellen melanozytischen Aktivität wilder Pilzisolate untersucht. Unter ihnen war Sporotrichum pruinose der vielversprechendste aus der sehr begrenzten Anzahl von Pilzen, die synthetisches Melanin entfärben [154]. Wie im US-Patent 20030077236 beschrieben, waren Zusammensetzungen, die melaninabbauende Enzyme aus Aspergillus fumigatus oder S. cerevisiae enthielten, bei der Erzeugung einer aufhellenden Wirkung auf der Haut doppelt so wirksam wie Kojisäure.

Durch biotechnologische Verfahren unter Verwendung von Enzymen, die aus terrestrischen Mikroorganismen isoliert werden, kann eine Vielzahl von Verbindungen mit potenziell hautschützenden Anwendungen gewonnen werden. Dies ist der Fall bei Retinol, der aktivsten Form von Vitamin A, einem hautaufhellenden Wirkstoff, der durch Veresterung von Palmitinsäure unter Verwendung einer modifizierten Lipase B aus Candida antarctica (CALB) und einer modifizierten Lipase aus Pseudomonas fluoreszierend synthetisiert wurde Maximieren Sie die Löslichkeit in Wasser und minimieren Sie Hautreizungen. Weitere Vitamin-A-Modifikationen umfassen die Veresterung mit Öl-, Milch-, Bernstein- oder Methylbernsteinsäure, katalysiert durch CALB oder durch Rhizomucor miehei-Lipase [155].

Eine bessere Hautabsorption und eine um 10 Prozent höhere Hautaufhellungsaktivität im Vergleich zum bekannten Tyrosinase-Inhibitor Arbutin wurde durch sein Derivat Arbutin-Undecylensäureester nachgewiesen, das enzymatisch unter Verwendung einer alkalischen Protease aus Bacillus subtilis synthetisiert wurde [94,155]. Darüber hinaus wurden -Arbutin-Glykoside durch die Transglykosylierungsreaktion der Cyclomaltodextrin-Glucanotransferase aus Bacillus macarons synthetisiert. Synthetisierte Glucoside zeigten eine stärkere Hemmung der menschlichen Tyrosinase als -Arbutin [156].

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