Mikroalgi molekularnie, czyli jak naprawdę możemy wykorzystać potencjał drzemiący w tych mikroorganizmach tworząc surowce kosmetyczne?

Kategoria: Artykuł Premium Surowce kosmetyczne
6 min. czytania

Jednym z najgorętszych tematów ostatnich lat w kontekście surowców kosmetycznych są mikroalgi. Jak się okazuje, kryją w sobie ogromny, wciąż nie do końca wykorzystany potencjał.

Mikroalgi odgrywają kluczową rolę w ekosystemach wodnych i stanowią bogate źródło bioaktywnych związków. Ich unikalne i wyjątkowe właściwości molekularne sprawiają, że stają się one cennym surowcem w przemyśle kosmetycznym. Od ochrony przed promieniowaniem UV po działanie przeciwzapalne, czy przeciwstarzeniowe – mikroalgi oferują szeroki wachlarz zastosowań.​

Ale dziś nie mówimy tylko o klasycznym ekstrakcie z alg. Dziś schodzimy głębiej – na poziom molekularny.

Czym są mikroalgi i co kryje się pod pojęciem: „mikroalgi molekularnie”?

Mikroalgi to jednokomórkowe organizmy fotosyntetyczne występujące w środowiskach wodnych.: morskich i słodkowodnych. Choć są mikroskalowe, wytwarzają cenne metabolity, które mają znaczący wpływ na zdrowie i kondycję skóry.

Nie chodzi już tylko o suszone algi w proszku czy ekstrakty wodne, lecz o coś więcej. Dzięki postępowi biotechnologii możemy izolować konkretne frakcje aktywne z mikroalg – takie jak peptydy, polisacharydy, lipidy, czy antyoksydanty – i stosować je jako precyzyjnie działające surowce kosmetyczne, ukierunkowane na walkę z konkretnym problemem. Mamy wpływ nie tylko na skład, ale i na czystość, stabilność oraz bioaktywność danego składnika.

Jakie bioaktywne związki zawierają mikroalgi?

 Mikroalgi są źródłem wielu bioaktywnych substancji o zastosowaniu kosmetycznym:​

  • Karotenoidy: takie jak β-karoten, luteina czy astaksantyna, działają jako silne przeciwutleniacze, chroniąc skórę przed stresem oksydacyjnym.​
  • Chlorofile:  kolejny organiczny związek chemiczny o silnych właściwościach antyoksydacyjnych.
  • Polisacharydy: takie jak np. ektoina. Wykazują działanie nawilżające, ochronne i łagodzące​.
  • Fikobiliproteiny: takie jak fikoerytryna, mają właściwości przeciwzapalne i antyoksydacyjne.​
  • Kwasy tłuszczowe: w tym omega-3 i omega-6, wspierają barierę hydrolipidową skóry.​
  • Witaminy: np. B12, C, E i A – to naturalne źródła rewitalizacji i odżywienia, które wspomagają regenerację skóry.
  • Peptydy biomimetyczne – stymulujące skórę do regeneracji, naprawy i produkcji kolagenu.

Wśród produktów pochodzenia mikroalgowego dominującą pozycję na rynku zajmują pigmenty oraz kwasy tłuszczowe. Szacuje się, że w 2010 roku globalna produkcja β-karotenu przekroczyła 1200 ton. Związek ten pozyskiwany jest głównie z zielonej algi Dunaliella salina, charakteryzującej się zdolnością wzrostu w warunkach wysokiego zasolenia oraz intensywnego nasłonecznienia, zazwyczaj w otwartych systemach hodowlanych. Kolejnym istotnym karotenoidem o znaczeniu komercyjnym jest astaksantyna, syntetyzowana przez słodkowodną zielenicę Haematococcus pluvialis. Pomimo niższej skali produkcji w porównaniu z β-karotenem, astaksantyna charakteryzuje się wyższą wartością rynkową. Jednakże tempo jej komercjalizacji pozostaje ograniczone, głównie ze względu na relatywnie wysokie koszty produkcji oraz niedostatecznie rozwinięty rynek w segmencie nutraceutyków przeznaczonych dla ludzi.

Wielonienasycone kwasy tłuszczowe (PUFA) pozyskiwane z mikroalg są uznawane za jedne z kluczowych produktów wysokowartościowych, osiągających wartość rynkową na poziomie około 140 USD/kg. Ich rosnąca popularność wynika przede wszystkim z niższego stopnia zanieczyszczenia substancjami toksycznymi, takimi jak metylortęć, dioksyny czy polichlorowane bifenyle (PCB), w porównaniu z tradycyjnymi olejami rybnymi. Ponadto, liczne badania potwierdzają, że kwasy tłuszczowe pochodzenia algowego wykazują działanie przeciwzapalne oraz korzystnie wpływają na układ sercowo-naczyniowy, m.in. poprzez redukcję ryzyka nadciśnienia, arytmii, zawału mięśnia sercowego czy zakrzepicy.

Zastosowanie mikroalg w kosmetyce oraz metody pozyskiwania z nich bioaktywnych związków

Pozyskiwanie bioaktywnych związków z mikroalg obejmuje kilka metod:​

  • Ekstrakcja rozpuszczalnikami: stosowanie różnych rozpuszczalników organicznych do wydobycia cennych związków.​
  • Ultradźwięki: wykorzystanie fal ultradźwiękowych do rozbicia komórek alg i uwolnienia ich zawartości.​
  • Ekstrakcja nadkrytyczna: stosowanie dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym jako rozpuszczalnika.​
  • Fermentacja: proces biotechnologiczny, w którym mikroorganizmy są wykorzystywane do produkcji pożądanych związków. ​

Ten artykuł dostępny jest w całości w kwartalniku Świat Przemysłu Kosmetycznego

Zakup prenumeratę
Mikroalgi oferują szereg korzyści dla skóry, a ich metabolity stanowią cenne składniki w kosmetyce. Warto przyjrzeć się bliżej dwóm enzymom wyizolowanym z mikroalg. Fotoliaza i fikocjanina to dwa niezwykle interesujące składniki, które odgrywają kluczową rolę w ochronie skóry przed szkodliwymi skutkami promieniowania UV oraz stresem oksydacyjnym. Oba te mechanizmy mogą stanowić wartościowe wsparcie w codziennej pielęgnacji skóry, zwłaszcza w produktach przeciwsłonecznych, gdzie mogą być prawdziwym odkryciem.

Mikroalgi oferują szereg korzyści dla skóry, a ich metabolity stanowią cenne składniki w kosmetyce. Warto przyjrzeć się bliżej dwóm enzymom wyizolowanym z mikroalg.

Fotoliaza i fikocjanina to dwa niezwykle interesujące składniki, które odgrywają kluczową rolę w ochronie skóry przed szkodliwymi skutkami promieniowania UV oraz stresem oksydacyjnym. Oba te mechanizmy mogą stanowić wartościowe wsparcie w codziennej pielęgnacji skóry, zwłaszcza w produktach przeciwsłonecznych, gdzie mogą być prawdziwym odkryciem.
Fotoliaza to enzym, który jest odpowiedzialny za naprawę uszkodzeń DNA spowodowanych promieniowaniem UV. Działa na zasadzie naprawy tzw. fotodimeryzacji, gdzie zniekształcone łańcuchy DNA, spowodowane m.in. działaniem światła niebieskiego (często emitowanego przez urządzenia elektroniczne), są przywracane do prawidłowej struktury. To enzym, który naturalnie występuje u mikroalg, a jego właściwości zostały zaadoptowane w kosmetyce. Fotoliaza jest szczególnie skuteczna w naprawie uszkodzeń wynikających z ekspozycji na promieniowanie UV, które jest głównym czynnikiem przyspieszającym procesy starzenia się skóry, takie jak pojawianie się zmarszczek czy przebarwień.
Fikocjanina, naturalny niebieski pigment zawarty w mikroalgach, pełni rolę silnego przeciwutleniacza. Wykazuje zdolność do neutralizowania wolnych rodników, które powstają w wyniku ekspozycji na promieniowanie UV i inne źródła stresu oksydacyjnego. Uszkodzenia oksydacyjne są jedną z głównych przyczyn starzenia się skóry, dlatego fikocjanina jest szczególnie cenna w produktach przeciwsłonecznych oraz w pielęgnacji skóry narażonej na codzienne działanie czynników zewnętrznych. Dzięki swojej silnej aktywności antyoksydacyjnej, enzym ten pomaga w ochronie komórek skóry przed degradacją oraz wspomaga procesy regeneracji.

Dzięki tym właściwościom zarówno fotoliaza, jak i fikocjanina idealnie nadają się do codziennej pielęgnacji skóry, zwłaszcza w produktach przeciwsłonecznych, które chronią przed uszkodzeniami wywołanymi przez promieniowanie UV oraz światło niebieskie. Wykorzystanie tych składników w kosmetykach sprawia, że skóra jest lepiej chroniona przed przedwczesnym starzeniem się, a także wspomaga jej regenerację po uszkodzeniach oksydacyjnych. Dodatkowo, ich naturalne pochodzenie sprawia, że są one łagodne i bezpieczne dla skóry, co czyni je odpowiednimi nawet dla wrażliwych typów skóry.

Przykłady zastosowań mikroalg w kosmetyce

Przyjrzyjmy się zatem potencjałowi mikroalg najczęściej wykorzystywanych w kosmetyce.

  • Porphyridium: czerwona mikroalga produkująca fikobiliproteiny, takie jak fikoerytryna, oraz polisacharydy siarczanowe, wykorzystywana w preparatach przeciwstarzeniowych. ​
  • Chlorella: zielona mikroalga bogata w chlorofil, witaminy i minerały, stosowana w produktach oczyszczających i odżywiających skórę.​
  • Spirulina: niebiesko-zielona mikroalga zawierająca białka, witaminy oraz minerały, wykorzystywana w preparatach nawilżających i regenerujących.​

Z dobrodziejstw jakich alg możemy jeszcze korzystać:

  • Phaeodactylum tricornutum – okrzemki (Diatomeae), zwane „klejnotem morza”, to mikroskopijne algi o niezwykłym potencjale kosmetycznym. Ich wyjątkowa struktura – naturalny pancerzyk z krzemionki – oraz bogactwo bioaktywnych składników sprawiają, że stają się nieocenionym surowcem w dermokosmetykach nowej generacji. Szczególnie gatunek Phaeodactylum tricornutum dostarcza cennych kwasów tłuszczowych omega-3 (EPA), silnych antyoksydantów jak fukoksantyna oraz minerałów wspomagających naturalne mechanizmy obronne skóry.

W kosmetyce okrzemki wykorzystywane są m.in. do łagodzenia stanów zapalnych, poprawy elastyczności, nawilżenia i ochrony skóry przed stresem oksydacyjnym. Dzięki morskiemu pochodzeniu i czystości biologicznej są doskonałą alternatywą dla składników pochodzenia zwierzęcego i syntetycznego. To naturalna, zrównoważona i skuteczna odpowiedź na potrzeby skóry wrażliwej i wymagającej.

  • Haematococcus pluvialis – to gatunek algi, z której pozyskuje się astaksantynę. To mikroskopijna, jednokomórkowa alga słodkowodna, znana jako najbogatsze naturalne źródło astaksantyny . To powszechnie znany, potężny antyoksydant, który jest ponad 500 razy silniejszy od witaminy E . W odpowiedzi na stres środowiskowy, taki jak silne światło czy niedobór składników odżywczych, alga syntetyzuje astaksantynę, która chroni jej komórki przed uszkodzeniami.​

W kosmetyce astaksantyna z H. pluvialis jest ceniona za właściwości przeciwzapalne, ochronę przed promieniowaniem UV oraz poprawę elastyczności skóry. Dzięki swojej strukturze lipofilowej, astaksantyna skutecznie wnika w skórę, oferując długotrwałą ochronę przed stresem oksydacyjnym.​

Nowoczesna biotechnologia mikroalg otwiera drogę do tworzenia zaawansowanych składników kosmetycznych w duchu zrównoważonego rozwoju. Kluczową rolę odgrywa tu proces upcyklingu – innowacyjne wykorzystanie wodnej frakcji pozostałej po ekstrakcji astaksantyny z mikroalg Haematococcus pluvialis. Zamiast trafiać do odpadów, ta bogata w bioaktywne związki frakcja zostaje przekształcona w wysoko funkcjonalny składnik o działaniu ujędrniającym.

Mikroalgi są hodowane w zamkniętych, sterylnych fotobioreaktorach zasilanych odnawialną energią geotermalną, co minimalizuje wpływ na środowisko. Ekstrakt astaksantyny pozyskuje się poprzez stresowanie alg, co aktywuje ich naturalne mechanizmy ochronne. Następnie, zamiast marnować pozostały materiał, wykorzystuje się go jako źródło wegańskich peptydów kolagenowych i spermidyny – substancji wspomagających jędrność i elastyczność skóry.

Dzięki tej strategii nie tylko powstaje skuteczny składnik aktywny, ale też znacząco ogranicza się ilość odpadów i emisji w całym procesie produkcji.

Przyszłość mikroalg w kosmetyce

Bez wątpienia mikroalgi to jedno z najbardziej obiecujących źródeł innowacyjnych składników aktywnych. Dzięki swoim właściwościom – m.in. antyoksydacyjnym, regenerującym czy nawilżającym – coraz częściej wykorzystywane są w nowoczesnych formułach kosmetycznych. Ich potencjał biotechnologiczny otwiera przed formulatorami nowe możliwości tworzenia skutecznych, a zarazem naturalnych i zrównoważonych produktów pielęgnacyjnych. Z powodzeniem mogą również stanowić matrycę do pozyskiwania unikalnych, często zaskakujących surowców kosmetycznych.

Podsumowując, mikroalgi dostarczają składników, które nie tylko chronią skórę przed szkodliwym promieniowaniem UV, ale także skutecznie naprawiają uszkodzenia DNA oraz usuwają negatywne skutki stresu oksydacyjnego. Dzięki tym właściwościom produkty zawierające fotoliazę i fikocjaninę stanowią doskonały wybór do pielęgnacji skóry, zarówno w codziennym użytkowaniu, jak i w szczególności w kosmetykach przeciwsłonecznych.

Ponadto, ekstrakty z mikroalg wykazują działanie przeciwzapalne, redukując stany zapalne skóry, oraz przeciwutleniające, neutralizując wolne rodniki, co przyczynia się do poprawy kondycji skóry i opóźnienia procesów starzenia. Dodatkowo, polisacharydy takie jak ektoina oraz kwasy tłuszczowe zawarte w mikroalgach wspierają utrzymanie odpowiedniego poziomu nawilżenia skóry, a także wspomagają jej regenerację. Karotenoidy i witaminy obecne w mikroalgach pełnią rolę silnych przeciwutleniaczy, chroniąc skórę przed stresem oksydacyjnym i uszkodzeniami wywołanymi przez wolne rodniki.

Bibliografia

1. Martínez-Ruiz M, Martínez-González CA, Kim D-H, Santiesteban-Romero B, Reyes-Pardo H, Villaseñor-Zepeda KR, et al. Microalgae bioactive compounds to topical applications products—A review. Molecules. 2022;27(11):3512.
2. Gupta, Amit, Ashish P. Singh, Varsha K. Singh, Prashant R. Singh, Jyoti Jaiswal, Neha Kumari, Vijay Upadhye, Suresh C. Singh, i Rajeshwar P. Sinha. 2023. „Application of Microalgae in Cosmetics.” Catalysts 13 (4): 745.
3. Maeda Y, Nojima D, Yoshino T, Tanaka T. Structure and properties of oil bodies in diatoms. Biotechnology for Biofuels. 2017;10(1):124.
4. Liu, Jun, Sheng Ma, and Wenfeng Wu. 2019. „The Potential of Microalgae for Carbon Capture and Biofuel Production.” Biotechnology for Biofuels 12 (1): 97.
5. Maeda, Yoshiaki, Daisuke Nojima, Tomoko Yoshino, and Tsuyoshi Tanaka. 2017. „Structure and Properties of Oil Bodies in Diatoms.” Biotechnology for Biofuels 10 (1): 124.
6. Zhang, Yi, Jun Liu, and Xiaojun Zeng. 2010. „Microalgae as a Sustainable Source of Biofuels.” Biotechnology Advances 28 (6): 868–879.
7. Cavalcanti, A. L., A. G. Silva, and J. A. V. Costa. 2022. „Microalgae Bioactive Compounds to Topical Applications Products—A Review.” Molecules 27 (11): 3512.
8. Szymanowska, Urszula, M. S. Kwiatkowska, and A. C. Błasiak. 2020. „Microalgae – Perspectives for the Use of Biologically Active Substances in the Pharmacotherapy of Civilisation Diseases.” Uniwersytet Opolski.
9. Martínez-Ruiz, Manuel, Carlos Alberto Martínez-González, Dong-Hyun Kim, Berenice Santiesteban-Romero, Humberto Reyes-Pardo, Karen Rocio Villaseñor-Zepeda, Edgar Ricardo Meléndez-Sánchez, Diana Ramírez-Gamboa, Ana Laura Díaz-Zamorano, Juan Eduardo Sosa-Hernández, et al. 2022. „Microalgae Bioactive Compounds to Topical Applications Products—A Review.” Molecules 27 (11): 3512.
10. Mourelle, Maria Lourdes, Jordi Segura de Yebra, Jordi Ayats, Maria Vitale, and Ana López Sánchez. 2021. „Potential Benefits of a Cosmetic Ingredient Combining Thermal Spring Water and Diatom Algae Extract.” Cosmetics 8 (3): 88.
11. Popek, K. (2019). Wpływ krzemu na produkcję kwasów tłuszczowych przez okrzemki Phaeodactylum tricornutum. Uniwersytet Jagielloński.
12. Matsuno, Takashi, and Masahiro Hashimoto. „Biological Activities and Potential Health Benefits of Fucoxanthin Derived from Marine Brown Algae.” Food & Function, vol. 3, no. 6, 2012, pp. 703–712
13. Zhang, Lei, Xiaoyu Zhang, Yujie Zhang, and Xiaoying Zhang. 2024. „Extraction of Astaxanthin from Haematococcus pluvialis and Preparation of Astaxanthin Liposomes.” Molecules 29 (14): 3320.
14. Lucas, Cheré R., Malcolm S. Ke, Mary S. Matsui, Daniel Maes, Kevin D. Cooper, Seth R. Stevens, and Elma D. Baron. 2023. „Immune Protective Effect of a Moisturizer with DNA Repair Ingredients.” Journal of Dermatological Treatment 34 (1): 45–53.
15. Lucas, Cheré R., Malcolm S. Ke, Mary S. Matsui, Daniel Maes, Kevin D. Cooper, Seth R. Stevens, and Elma D. Baron. 2000. „Immune Protection by a Moisturizer with DNA Repair Ingredients.” Journal of Investigative Dermatology 114 (5): 884–891.
16. Emanuele, Enzo, Velimir Altabas, Karmela Altabas, and Enzo Berardesca. 2013. „Topical Application of Preparations Containing DNA Repair Enzymes Prevents Ultraviolet-Induced Telomere Shortening and c-FOS Proto-Oncogene Hyperexpression in Human Skin: An Experimental Pilot Study.” Journal of Drugs in Dermatology 12 (9): 1017–1021.

Dodatkowe informacje

Artykuł został opublikowany w kwartalniku „Świat Przemysłu Kosmetycznego” 2/2025

Autorzy

  • Natalia Macherzyńska

    Sales Manager
    Naturallia Sp. z o. o.