Glycerin
Glycerin
Glycerin ist ein kleines, natürliches Molekül mit sehr guten feuchtigkeitsbindenden Eigenschaften. Es ist einer der am häufigsten verwendeten Inhaltsstoffe in Kosmetika und hat in vielen Studien nachweislich mehrere positive Eigenschaften in Bezug auf die Haut. Glycerin ist eines der hauteigenen Feuchthaltemittel, das dabei hilft, die Haut im richtigen Feuchtigkeitshaushalt zu halten, sodass die vielen Hautfunktionen optimal funktionieren.
PUCA - PURE & CARE verwendet aus Pflanzenöl gewonnenes Glycerin mit einer Reinheit von über 99,5 %.
PRODUKTE MIT GLYCERIN
DIE GLYCERINSTRUKTUR
Glycerin ist ein natürliches Molekül mit bemerkenswerten Eigenschaften. In reiner Form handelt es sich um eine farblose, geruchlose, viskose, leicht klebrige, süß schmeckende und hygroskopische Flüssigkeit mit ziemlich hoher Dichte. Aufgrund der besonderen Struktur gibt es sowohl inter- als auch intramolekulare Wasserstoffbrückenbindungen, wodurch es einen sehr hohen Siedepunkt aufweist. Dieses Molekül ist sehr hydrophil und lässt sich daher leicht mit Wasser vermischen, und seine hygroskopischen Eigenschaften ermöglichen es ihm, eine Wassermenge zu binden, die seinem eigenen Gewicht entspricht.
Glycerin ist ein sehr simples Molekül, das aus 3 C-Atomen in einer Reihe mit einer Alkohol (OH)-Gruppe an jedem C-Atom besteht. – Es handelt sich hierbei um ein kleines Polyol, die als Feuchtigkeitsbinder bekannt sind, da Alkoholgruppen und Wassermoleküle gerne interagieren. Die Bezeichnung "Glycerin" ist der INCI-Name und wird im kommerziellen Bereich am häufigsten verwendet, während "Glycerol", das vom griechischen "glukerós" stammt und "süß" bedeutet, eine eher chemische Bezeichnung für denselben Stoff ist. Der IUPAC-Name(1) lautet Propan-1,2,3-triol, was die chemische Struktur besser beschreibt – siehe Abbildung 1.
Glycerin wurde im Jahr 1779 von einem schwedisch-deutschen Wissenschaftler zufällig als chemische Substanz "entdeckt", als er eine chemische Reaktion zwischen Olivenöl und Bleimonoxid durchführte. Dabei entdeckte er diese wasserlösliche Substanz mit süßem Geschmack. Aber Glycerin ist eigentlich schon seit 2800 v. Chr. "bekannt", als man Seife durch Erhitzen von Fett mit Asche herstellte und dabei Glycerin abspaltete. Im Jahr 1836 wurde als empirische Formel (Bruttoformel) C3H8O3 vorgeschlagen, aber erst im Jahr 1886 wurde die Strukturformel festgelegt, die in Abbildung 1 dargestellt ist. Zuvor, nämlich im Jahr 1866, hatte Alfred Nobel ein Verfahren zur Stabilisierung von Nitroglyzerin entdeckt und damit das Dynamit erfunden. Nitroglyzerin ist eine hochexplosive Substanz, die durch Anhängen einer Nitratgruppe an jede der drei OH-Gruppen des Glycerins hergestellt wird. – Erst diese Entdeckung war es, die Glycerin wirtschaftlich und industriell interessant machte.
Abbildung 1: Die chemische Struktur von Glycerin.
Dieses kleine Molekül kommt überall in der Natur vor – insbesondere als Teil von Fettmolekülen. Bei den meisten Fetten – sowohl tierischen als auch pflanzlichen – handelt es sich um Triglyceride, die, wie der Name schon sagt, Glycerin enthalten. Man könnte sagen, dass das Glycerinmolekül das "Rückgrat" ist und es sich bei den drei "Armen", die daran befestigt sind, um Fettsäuremoleküle handelt, von denen jedes über eine Esterbindung mit einer der drei Alkoholgruppen verbunden ist – siehe Abbildung 2. Der Abbau eines solchen Triglycerids liefert genau 3 freie Fettsäuren und ein Glycerinmolekül. Sowohl der Abbau als auch der Aufbau von Triglyceriden erfolgt auf natürliche Weise in lebenden Organismen. Was die Bezugsquelle für Glycerin anbelangt, so enthalten Wein, Bier und andere fermentierte Produkte Glycerin in freier Form.
Abbildung 2 Triglycerid – die chemische Grundstruktur der meisten Fette. Das "R" steht für die Kohlenstoffkette in jedem der drei Fettsäurebestandteile – diese können gleich oder unterschiedlich sein und z. B. Doppelbindungen enthalten, wodurch eine ungesättigte Fettsäure entsteht.
(1) IUPAC = International Union of Pure and Applied Chemistry. Hierbei handelt es sich um eine internationale Organisation, die u. a. eine spezielle Nomenklatur für chemische Stoffe ausgearbeitet hat.
DIE HAUT
AUFBAU, ERNEUERUNG UND DAS ESSENZIELLE WASSER
Um die Bedeutung von Glycerin und seine Wirkung in der Haut zu verstehen, ist es sehr nützlich zu wissen, wie die Haut aufgebaut ist – siehe Abbildung 3 – und wie die oberste Schicht ständig erneuert wird.
Die Haut besteht im Allgemeinen aus drei Schichten: Zuunterst befindet sich die Subcutis (Unterhaut) – auch Hypodermis genannt –, die hauptsächlich aus Fett und Bindegewebe besteht. In der Mitte befindet sich die Dermis (Lederhaut), die hauptsächlich aus Bindegewebe besteht und in der beispielsweise Nervenenden, Blutgefäße, Haarfollikel, Talg- und Schweißdrüsen sitzen. Die äußerste Schicht ist die Epidermis (Oberhaut), die aus mehreren Schichten besteht: Unten befindet sich das Stratum basale, bei dem es sich um eine einzelne Zellschicht handelt, die Melanozyten, undifferenzierte Keratinozyten und Stammzellen enthält, die ständig neue Keratinozyten (Zellen) bilden. Diese Keratinozyten wandern nach außen und bilden schließlich die anderen Epidermisschichten, die da wären: Stratum spinosum, Stratum granulosum, Stratum lucidum und schließlich ganz außen die Stratum corneum (SC), die etwa 10 bis 30 µm dick ist. Die Stratum corneum besteht aus mehreren Schichten hauptsächlich abgestorbener, flacher Keratinozyten, den sogenannten Korneozyten. – Diese sind in eine spezielle Lipidlamellenstruktur eingebettet, die aus verschiedenen Fetten besteht und ein wichtiges Element der Hautbarriere darstellt. Häufig wird die Stratum corneum wie ein Mauerwerk aus Mauersteinen (Korneozyten) und Mörtel (interzelluläre Lipidstruktur) beschrieben. Von der Stratum corneum wird ständig ein Teil der Oberfläche abgestoßen, um die Haut zu erneuern – dieser Vorgang wird "Desquamation" genannt, also Abschuppung. Dieses Verfahren erfolgt in der Regel gut reguliert und ist wichtig, z. B. für das Aussehen der Haut und die mechanischen Eigenschaften.
Diese Umwandlung von neuen lebenden Keratinozyten nahe der Basalschicht zu abgestorbenen Korneozyten, die von der Stratum corneum abgestoßen werden, dauert etwa 4 Wochen – bei älterer Haut verläuft sie jedoch langsamer und bei Haut mit Schuppenflechte schneller. Die Epidermis enthält keine Blutgefäße, weshalb insbesondere die unteren Schichten der Epidermis auf die Versorgung mit Nährstoffen und die Abgabe von Abfallstoffen an das Blut in der Dermis angewiesen sind. Beim Übergang zwischen Dermis und Epidermis befindet sich eine Membranschicht, die dermoepidermale Junktionszone (DEJ), die aus speziellen Proteinstrukturen besteht. Bei junger Haut ist dieser Übergangsbereich sehr wellenförmig – die Dermis bildet Papillen, die im Übergangsbereich Erhebungen und Vertiefungen bilden, dies führt dazu, dass zwischen der Dermis und Epidermis eine große Oberfläche vorhanden ist, über die die Nährstoffversorgung erfolgen kann. Bei älterer Haut verflacht dieser Übergangsbereich allmählich, wodurch eine kleinere Oberfläche für die Nährstoffversorgung der Epidermis übrig bleibt. Darüber hinaus ist dieser Übergangsbereich relativ undurchlässig für z. B. Glycerin.
Abbildung 3: Der Aufbau der Haut mit seinen drei Schichten: Epidermis oben (die aus mehreren Schichten besteht), Dermis in der Mitte und Hypodermis unten. Beachten Sie den wellenförmigen Übergang zwischen Dermis und Epidermis – dies ist die sogenannte "dermoepidermale Junktionszone", deren wellenförmige Form von dermalen Papillen herrührt. Beachten Sie auch die Talgdrüsen, die mit den Haarfollikeln verbunden sind – diese erzeugen Talg, der über den Kanal im Haarfollikel an die Haut abgegeben wird. Diese Abbildung stammt von Wikipedia.
Feuchtigkeit und Hydratation – ein Indikator für den Wassergehalt, der ein unglaublich wichtiger Faktor für die Haut ist. Tatsächlich spielt Wasser eine entscheidende Rolle für die vielen physiologischen und mechanischen Funktionen der Haut und für deren Erscheinungsbild. Sowohl ein Zuviel als auch ein Zuwenig an Wasser kann die Eigenschaften der Haut verändern, daher ist es wichtig, das richtige Gleichgewicht zu finden, wobei das Problem in den meisten Fällen, wenn die Haut ein Ungleichgewicht in Bezug auf den Wassergehalt aufweist, die Dehydrierung ist. Wasser ist ein Weichmacher und für die Funktion bestimmter Enzyme unerlässlich. Zum Beispiel für diejenigen Enzyme, die am Desquamationsprozess beteiligt sind. Wenn die Feuchtigkeit nicht ausreicht und dieser Prozess an der Oberfläche der Stratum corneum nicht in der richtigen Geschwindigkeit abläuft, kommt es zur Zurückhaltung von Korneozyten, die eigentlich abgestoßen werden müssten, wodurch sich kleine Schuppen bilden, die für trockene Haut charakteristisch sind.
Insgesamt hängt der Wassergehalt in den verschiedenen Hautschichten hauptsächlich davon ab, wie wasserdurchlässig die Schichten sind. Das heißt, wie leicht das Wasser durch die Schichten in beide Richtungen dringt – von außen nach innen und von innen nach außen. Und wie gut Ihre Haut Wasser speichert. Folgende Faktoren sind für diese Eigenschaften wichtig:
- Das Vorhandensein von Hyaluronsäure und Glycerin in der Dermis und Epidermis. In Bezug auf die Epidermis wurde eine sehr deutliche Korrelation zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt und dem Glycerinspiegel festgestellt. Diese Moleküle sind beides wichtige Feuchtigkeitsbinder, die Wasser speichern können, die Umgebung feucht halten und die Verdunstung hemmen, die auf der Haut ständig stattfindet. Diese Verdunstung wird oft als „TEWL“ bezeichnet, was für transepidermalen Wasserverlust steht. Die Messung des TEWL wird häufig verwendet, um die Barrierefunktion der Haut zu beurteilen.
- Das Vorhandensein der sogenannten Natural Moisturising Factors (NMF), bei denen es sich um kleine natürliche hygroskopische Moleküle handelt – das heißt Feuchtigkeitsbinder wie Glycerin und Hyaluronsäure. NMF bestehen aus einer Mischung spezifischer Salze wie Lactaten, Harnstoff, Elektrolyten und etwa zur Hälfte aus Aminosäuren und Aminosäurederivaten. Diese Aminosäuren stammen aus der feuchtigkeitsregulierten Proteolyse (Abbau) von Proteinen – vor allem Filaggrin. Es handelt sich also um einen smarten Feedback-Mechanismus, der kontrolliert, ob mehr NMF benötigt werden. Manche zählen auch Glycerin zu den NMF.
- Das Vorhandensein von "tight junctions" in der Epidermis – dies sind spezielle Proteinstrukturen, die eine wasserdichte Barriere zwischen den Zellen bilden – und somit die Verdunstung hemmen.
- Das Vorhandensein bestimmter Transportkanäle, der sogenannten "Aquaporine". – Insbesondere Aquaporin-3 hat sich als entscheidend für die Hydratation der Epidermis erwiesen. – Mehr dazu erfahren Sie im nächsten Abschnitt.
- Die Organisation der interzellulären Lipidstruktur in der Stratum corneum – diese bildet einen sehr wichtigen Teil der Hautbarriere gegen Wasserverlust. Diese Lipide bestehen hauptsächlich aus Ceramiden, Cholesterin und Fettsäuren, die z. B. durch Genetik, Alter, Ernährung und Umwelt beeinflusst werden.
- Die Organisation der Korneozyten in der Epidermis.
- In einigen Studien wurde ein Zusammenhang zwischen der Talgproduktion der Talgdrüsen und der Feuchtigkeit der Stratum corneum festgestellt.
GLYCERIN IM KÖRPER
- SCHWERPUNKT AUF DIE HAUT
Glycerin kommt natürlich im Körper vor – so liegt die Konzentration von Glycerin im Blutserum normalerweise zwischen 0,46 und 18,5 mg/l. Die größte Menge an Glycerin findet sich jedoch in Form eines wichtigen Bestandteils in den meisten Körperfetten. Neben den Triglyceriden, die zu den natürlichen Energiereserven und Isolatoren des Körpers gehören, enthalten auch die Phospholipide, die das Hauptfett in allen Zellmembranen bilden, Glycerin. Dies sind die gleichen Arten von Fettmolekülen, die auch in Tieren und Pflanzen vorkommen, sodass wir auch über die Nahrung etwas Glycerin aufnehmen. Fette aus der Nahrung werden im Darm aufgespalten, sodass Glycerin und Fettsäuren freigesetzt werden und absorbiert werden können. Bei Glycerin erfolgt die Aufnahme relativ schnell ins Blut und danach in die Leber, wo es in verschiedenen Schritten weiter verstoffwechselt werden kann, z. B. zu Glukose und dann zu Glykogen oder zu Fetten. Es kann auch in CO2 verstoffwechselt werden, welches der Hauptweg der Glycerinausscheidung ist – nämlich über die Ausatmungsluft. Ein sehr kleiner Teil wird mit dem Urin ausgeschieden. Da die Leber der wichtigste Ort des Glycerinstoffwechsels ist, kann die Messung des Leberglycerins zur Beurteilung der Gesundheit der Leber dienen.
Das Glycerin im Blut verteilt sich im ganzen Körper, wo es u. a. von der Haut aufgenommen werden kann. Zusammen mit dem Glycerin, das z. B. in der Dermis freigesetzt wird, bildet es endogenes Glycerin, das nachweislich entscheidend für die Feuchtigkeit der Haut ist. Darüber hinaus gibt es (exogenes) Glycerin, das auf die Haut aufgetragen werden kann. Glycerin ist ein sehr kleines Molekül und es hat sich gezeigt, dass es von außen in die Epidermis eindringen und dort eine positive Wirkung entfalten kann. Es kann ein kleines Reservoir bilden und Feuchtigkeit in der Stratum corneum binden und auf diese Weise die positive Wirkung von endogenem Glycerin ergänzen – und möglicherweise den Mangel an endogenem Glycerin in der Stratum corneum ausgleichen, die normalerweise relativ viel Glycerin enthält.
Glycerin ist nicht nur ein sehr kleines Molekül, sondern es ist auch wasserlöslich. Es hat sich gezeigt, dass regelmäßiges Waschen und Eintauchen der Haut in Wasser einen Teil des Glycerins auf der Haut entfernt und dadurch die Feuchtigkeit in der Stratum corneum verringern kann. Bei normal funktionierender Haut normalisiert sich der Glycerinspiegel und die Feuchtigkeit innerhalb weniger Stunden. – Dies belegt, dass das Glycerin hauptsächlich aus dem Inneren der Haut und vor allem aus den Talgdrüsen stammt, da sich Bereiche mit vielen Talgdrüsen schneller normalisieren als Bereiche mit wenigen Talgdrüsen. In den Talgdrüsen, in denen der Talg produziert wird, befinden sich Lipase-Enzyme, die Fette (Triglyceride) abbauen und dabei Glycerin freisetzen. Wie Abbildung 3 zeigt, sind die Talgdrüsen mit den Haarfollikeln, die sich in der Dermis befinden, verbunden und scheiden durch diese aus. Lipase-Enzyme sind ebenfalls in und auf der Epidermis zu finden, aber Studien deuten nicht darauf hin, dass diese viel zur Erzeugung des in der Epidermis vorhandenen Glycerins beitragen. Es gibt also hauptsächlich zwei Quellen für Glycerin in der Haut: Serum im Blut, das durch die Dermis fließt, und Talg aus den Talgdrüsen.
Ein sehr wichtiger Faktor für den Transport von Glycerin aus der Dermis in die Epidermis sind die erwähnten Aquaporine – und insbesondere Aquaporin-3. Bei den Aquaporinen handelt es sich um eine Familie von membrangebundenen Transportproteinen, die kleine Kanäle durch Membrane bilden. Wie der Name schon sagt, transportieren diese in der Regel Wasser, aber manche von ihnen können auch andere kleine Moleküle transportieren – wie z. B. Glycerin. Aquaporine sind in der Natur an vielen Orten zu finden – zum Beispiel in Pflanzen, Insekten und größeren Tieren. Beim Menschen sind sie ebenfalls an vielen verschiedenen Stellen im Körper zu finden – zum Beispiel in den Nieren, wo sie für die Urinproduktion wichtig sind, und im Gehirn und in den Augen, wo sie für den Flüssigkeitshaushalt wichtig sind. Es gibt 13 Arten von Aquaporinen, von denen Aquaporin-3 eine besonders wichtige Rolle für die Haut spielt. Dies wurde u. a. durch eine Untersuchung an Mäusen festgestellt, denen das Gen für Aquaporin-3 fehlte. Diese Mäuse hatten im Vergleich zu normalen Mäusen etwa dreimal weniger Wasser in der Stratum corneum und etwa nur halb so viel Glycerin in der Epidermis. Der Glycerinspiegel in der Dermis war normal. Darüber hinaus war die Haut dieser Mäuse weniger elastisch, und die Haut heilte langsamer und baute die Barriere langsamer wieder auf. Ein sehr interessantes Ergebnis dieser Studien war, dass die topische Anwendung von (exogenem) Glycerin die Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts bei den Mäusen ausgleichen konnte. Aus diesen Studien geht hervor, dass Aquaporin-3 den Transport von Glycerin in die Epidermis (durch die ansonsten eher glycerinundurchlässige Schicht zwischen Dermis und Epidermis) erleichtert und eine wichtige Komponente für die Hydratation, Elastizität und den Wiederaufbau der Hautbarriere darstellt. Aquaporin-3 wird daher auch als Aquaglyceroporin bezeichnet – da diese Art von Aquaporin sowohl Wasser als auch Glycerin durch Membrane transportieren kann. Es wurde nachgewiesen, dass die Konzentration von Aquaporin-3 den Wassergehalt in den verschiedenen Schichten der Epidermis widerspiegelt. In gesunder Epidermis findet sich Aquaporin-3 hauptsächlich in der Stratum basale (der untersten Schicht der Epidermis, die der Dermis am nächsten liegt und die Blutgefäße enthält), und die Konzentration von Aquaporin-3 nimmt mit jeder weiteren Epidermisschicht nach außen hin ab. Dies korreliert mit dem Wassergehalt, der im unteren Teil der Epidermis etwa 75 % und in der Stratum corneum etwa 10 bis 15 % beträgt. Die Expression von Aquaporin-3 nimmt mit zunehmendem Alter und starker Sonneneinstrahlung ab. Dies hängt damit zusammen, dass ältere Haut und Haut mit starker Sonneneinstrahlung in der Regel trockener ist. Es wurde zudem ein Zusammenhang zwischen der Funktion von Aquaporin-3 und einer Reihe von Hautkrankheiten, wie z. B. Psoriasis, festgestellt.
GLYCERIN
- FUNKTIONEN IN DER HAUT
Die wichtigste Eigenschaft von Glycerin ist, dass es sehr wirksam Wasser bindet – es ist hygroskopisch. Diese Eigenschaft führt zu vielen verschiedenen Funktionen in der Haut:
- Feuchtigkeitsspendend: Glycerin bindet effektiv Wasser in der Haut – sowohl Wasser, das sich bereits in der Haut befindet, als auch Wasser aus der Umgebung wird gebunden. Glycerin hemmt die Verdunstung von Wasser auf der Hautoberfläche.
- Beschleunigt den Wiederaufbau der Hautbarriere und kann vor Hautirritationen schützen: Diese Funktion hängt wahrscheinlich damit zusammen, dass Glycerin dazu beiträgt, eine feuchte Umgebung zu schaffen, welche die Barrierebildung fördert. Die Barrierefunktion wird, wie oben erwähnt, am häufigsten quantitativ durch die Messung des TEWL gemessen. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Glycerin sowohl bei der Vor- als auch bei der Nachbehandlung von Haut, die barriereabbauenden Einflüssen ausgesetzt ist, eine positive Wirkung hat. Ein solcher abbauender Einfluss kann darin bestehen, dass ein Teil der Stratum corneum mit Tape abgetragen wird oder dass die Haut einer starken Seife ausgesetzt wird, die in der Regel reizend wirkt und den TEWL erhöht. Eine Studie, in der solche Haut mit Glycerin behandelt wurde, zeigte, dass Glycerin die Haut wieder mit Feuchtigkeit versorgen kann, und eine längere Studie ergab, dass Glycerin die Hautbarriere verbessern kann. In einer anderen Studie wurde die Haut entweder mit einer 10-prozentigen Glycerinemulsion oder mit derselben Emulsion ohne Glycerin (dem Vehikel) vorbehandelt und anschließend mit einer starken Seife gewaschen. Die Studie hat ergeben, dass Glycerin die Austrocknung, Reizung und den Abbau der Barriere verhindert, die normalerweise bei solchen Hautwaschbehandlungen auftreten.
- Hemmt den Phasenübergang der Lipide in der Stratum corneum – Zusammenhang mit der Barrierefunktion: Die Hautbarriere besteht hauptsächlich aus der optimalen Organisation und dem Zusammenspiel der Bestandteile der Stratum corneum – d. h. der Korneozyten und der interzellulären Lipide, bei denen es sich hauptsächlich um Fettsäuren, Ceramide und Cholesterin handelt. Die extrazellulären Lipide in der Stratum können in zwei Phasentypen unterteilt werden: eine feste und eine flüssigere Phasenorganisation. Das Gleichgewicht zwischen diesen beiden Phasen wird durch die Zusammensetzung der Lipide (und insbesondere den Sättigungsgrad der Fettsäuren), die Wassermenge und wahrscheinlich auch durch andere noch unbekannte Faktoren bestimmt. Befinden sich die Lipide hauptsächlich in der flüssigen Phase, entsteht nur eine moderate Barrierefunktion, während Lipide in der eher festen Phase eine sehr schlechte Barrierefunktion und einen hohen Wasserverlust (TEWL) bewirken. Trockenes und kaltes Wetter fördert die feste Phase und trockene Haut. Die optimale Barriere gegen Wasserverlust wird durch eine Mischung der beiden Phasen erreicht. Studien deuten darauf hin, dass Glycerin den Übergang von der flüssigen zur festen Phase hemmen kann.
- Beschleunigen der Wundheilung: Ähnlich wie beim Wiederaufbau der Barriere hängt dies wahrscheinlich mit der Tatsache zusammen, dass Glycerin ein feuchtes Milieu fördert.
- Keratolytische Funktion: Glycerin besitzt eine indirekte keratolytische Wirkung – wahrscheinlich wiederum durch Förderung des feuchten Milieus, das für die keratolytisch wirkenden Enzyme notwendig ist. Diese Enzyme bauen Desmosomen ab. Diese sind wichtige Elemente, die Zellen miteinander verbinden. Hierbei handelt es sich um den oben erwähnten Desquamationsprozess, der erforderlich ist, damit die abgestorbenen Hautzellen mit der Zeit von der Haut abgestoßen werden können. Dieser Prozess erfolgt in der Regel gut reguliert – bei bestimmten Hauterkrankungen funktioniert er aber nicht optimal.
- Reifung der Hautzellen: Es hat sich gezeigt, dass Glycerin an der Bildung eines bestimmten Lipids (Phosphatidylglycerin) beteiligt ist, das anscheinend bestimmten Enzymen, die an der Differenzierung der Hautzellen beteiligt sind, Signale gibt. Auf diese Weise trägt Glycerin zur Reifung der Hautzellen bei.
- Glättende und weichmachende Funktion: Glycerin kann – wiederum durch seine feuchtigkeitsbindenden Eigenschaften – dazu beitragen, für eine elastische und gut mit Feuchtigkeit versorgte Haut zu sorgen, die die richtigen mechanischen und physiologischen Eigenschaften aufweist.
GLYCERIN
- HERSTELLUNG UND VERWENDUNG
Glycerin kann auf unterschiedliche Arten und aus verschiedenen Ausgangsstoffen hergestellt werden. Der üblichste Ausgangsstoff sind pflanzliche Fette wie Mais-, Palm- und Rapsöl, aber Glycerin kann auch aus tierischem Fett gewonnen werden. Durch mikrobielle Fermentation kann Glycerin aus Zuckerstoffen oder Kohlenhydraten hergestellt werden, und schließlich kann Glycerin auch aus Petrochemikalien – insbesondere Propylen (Propen) – gewonnen werden, aber diese Methode wird nur sehr selten angewandt, da sie im Vergleich zu den anderen Methoden nicht sehr vorteilhaft ist. Bei der Herstellung durch mikrobielle Fermentation werden Hefezellen, bestimmte Bakterien oder Algen verwendet. Dieses Verfahren ist ein relativ "reines" Verfahren, wird aber in der Industrie nicht häufig eingesetzt.
Die Herstellung aus Fettstoffen ist, wie erwähnt, die häufigste Methode und erfolgt im Prinzip ebenso wie im Körper: Der Abbau von Triglyceriden liefert Glycerin und drei Fettsäuren. Technisch gesehen gibt es im Allgemeinen drei verschiedene Methoden, um dies zu tun – jede hat ihre Vor- und Nachteile:
- Hydrolyse, bei der die Esterbindungen der Triglyceride unter hoher Temperatur und hohem Druck oder durch Lipase-Enzyme gespalten werden, um Glycerin und Fettsäuren zu gewinnen.
- Verseifung, bei der Triglyceride durch Reaktion mit einer Base wie Natriumhydroxid aufgespalten werden. Dadurch wird Glycerin freigesetzt und gleichzeitig werden Seifenstoffe (Fettsäuresalze) hergestellt.
- Umesterung, bei der die Esterbindungen mithilfe eines Katalysators (in der Regel einer Base oder Säure) und Wärme gespalten werden, wobei auch ein Alkohol (in der Regel Methanol oder Ethanol) beteiligt ist. Dies liefert Glycerin und Fettsäureester, die beispielsweise für Biokraftstoff verwendet werden können. Es gibt mehrere Unterverfahren zur Umesterung.
Die letztgenannte Methode wird weitgehend zur Herstellung von Biokraftstoff verwendet, und dabei wird der Glycerinanteil (der etwa 10 % der Produktion ausmacht) als Reststoff betrachtet, für den man eine Verwendung finden muss. Es wird geschätzt, dass im Jahr 2020 weltweit etwa 42 Milliarden Liter Glycerin aus der Biokraftstoffproduktion stammen werden.
Alle Methoden liefern eine Mischung, die gereinigt werden muss. Zunächst wird der glycerinhaltige Teil herausgetrennt, der eher unrein ist und als Rohglycerin bezeichnet wird. Zu den möglichen Unreinheiten gehören anorganische Salze, Produktionsreaktanten wie Methanol, Ethanol und nicht abgebaute Triglyceride, des Weiteren Wasser und teilweise abgebaute Triglyceride (Di- und Monoglyceride) sowie Seifenprodukte. Die einzelnen Reinigungsschritte hängen von der Herstellungsmethode und den verwendeten Ausgangsstoffen und damit von den vorhandenen Verunreinigungen ab. Einige der am häufigsten verwendeten Reinigungsschritte sind die Destillation, der Ionenaustausch und die Aktivkohlefiltration. Auf diese Weise kann eine Reinheit von ca. 99,5 % erreicht werden. Das in Kosmetika verwendete Glycerin hat in der Regel einen Reinheitsgrad von etwa 99 % und stammt nicht aus der Biokraftstoffproduktion, bei der in den meisten Fällen Rohglycerin anfällt, das sehr gründlich gereinigt werden muss, um die für Glycerin in Kosmetika und Arzneimitteln festgelegten Standards zu erreichen.
Glycerin wird an vielen verschiedenen Bereichen verwendet – zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie, in der Medizin, in Kosmetika, in der Polymerindustrie und als Ausgangsstoff für die Herstellung anderer Stoffe. Ein sehr großer Teil wird in Kosmetika und Lebensmitteln verwendet.
Als Lebensmittelzutat hat Glycerin die E-Nummer 422 und wurde umfassend auf seine Lebensmittelsicherheit hin geprüft. – Zum Beispiel von der EFSA, die 2017 zu dem Schluss kam, dass die derzeit zulässige Verwendung von Glycerin in Lebensmitteln keinen Anlass zu Sicherheitsbedenken gibt und dass keine Notwendigkeit besteht, seine Verwendung auf eine erlaubte Tagesdosis (ETD, englisch accepted daily intake, ADI) zu beschränken. In der Lebensmittelindustrie (und Futtermittelindustrie) wird Glycerin verwendet, um die Textur zu verbessern, um Wasser im Produkt zu binden (was auch eine hemmende Wirkung auf das mikrobielle Wachstum hat) und um Produkte zu stabilisieren. Es kann auch als Lösungsmittel für andere Lebensmittelzusatzstoffe verwendet werden. Es wird nicht als Süßungsmittel verwendet, auch wenn es über einen süßen Geschmack verfügt.
In der Medizin wird Glycerin beispielsweise als Gleitmittel, Feuchtigkeitsspender und Abführmittel verwendet. Wie bereits erwähnt, kann die Messung von Glycerin in der Leber als Indikator für eine Lebererkrankung dienen. Darüber hinaus wird Glycerin in der Wundbehandlung (85%ige Glycerinlösung ist sowohl antibakteriell als auch antiviral und damit entzündungshemmend), in Hustenmedikamenten und Kapseln sowie als Zusatz in Antibiotika verwendet.
Glycerin kann auch als Rohstoff für die Herstellung vieler anderer Stoffe verwendet werden. Beispielsweise zur Herstellung von Milchsäure, 1,3-Propandiol, Zitronensäure und Butanol. Es kann verwendet werden, um spezielle Polymere wie Polyglycerine und Polyurethane herzustellen. Glycerin wird auch als Komponente in verschiedenen Emulgatoren verwendet – und, wie erwähnt, zur Herstellung von Nitroglyzerin für Sprengstoffe und für Medikamente.
Glycerin wird auch als Frostschutzmittel (Antifreeze) verwendet – auch hier, weil es gut Wasser bindet und so die Bildung von Wasserkristallen verhindert. Glycerin ist auch ein gutes Lösungsmittel, das beispielsweise zur Herstellung von Pflanzenextrakten verwendet werden kann.
Die Kosmetikindustrie ist eine der Hauptabnehmerinnen von Glycerin, da Glycerin in Kosmetika weit verbreitet ist. – Es gehört zu den drei am häufigsten verwendeten Inhaltsstoffen in Kosmetika und kann in relativ hohen Konzentrationen auf sichere Weise zum Einsatz kommen. Es gibt nur sehr wenige Berichte über Nebenwirkungen – ein Beispiel ist, dass Glycerin bei der Anwendung auf geschädigter Haut kurzfristige Reizungen verursachen kann. Der Zweck von Kosmetika besteht in hohem Maße darin, als Feuchtigkeitsbinder zu fungieren, und zwar mit all den positiven Effekten, die eine gut befeuchtete Haut mit sich bringt. Die Konzentration von Glycerin ist selbstverständlich wichtig für diese Wirkung. Eine Studie hat zum Beispiel gezeigt, dass Glycerin bei über 3 % eine feuchtigkeitsspendende und hautpflegende Wirkung hat, eine andere Studie besagt, dass auch bei 1 % eine positive Wirkung vorliegt, und wieder eine andere Studie hat ergeben, dass 10 % wirksamer sind als 5 %. In jedem Fall hängt die Wirkung auch von der Zusammensetzung des Gesamtprodukts ab, aber es besteht kein Zweifel daran, dass Glycerin ein sehr wirksamer und vorteilhafter Inhaltsstoff in Kosmetika sein kann.
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