ES2322530B1 - PROCEDURE FOR OBTAINING MELANINS AND ITS APPLICATIONS. - Google Patents

PROCEDURE FOR OBTAINING MELANINS AND ITS APPLICATIONS. Download PDF

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Abstract

Procedimiento de obtención de melaninas y sus aplicaciones.Procedure for obtaining melanins and their Applications.

La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención y posterior cuantificación de pigmentos de melaninas, caracterizado porque comprende las etapas de: tratamiento inicial alcalino, separación de las feomelaninas, obtención del concentrado seco de eumelanina mediante lavado del precipitado y posterior centrifugación, solubilización del concentrado seco de eumelanina mediante oxidación alcalina controlada en el tiempo, y neutralización de las soluciones para obtener concentrados secos de feomelanina y pseudofeomelanina. Específicamente, se describe la obtención de concentrados secos de feomelanina, eumelanina y pseudofeomelanina naturales a partir de plumas de ave o de pelos coloreados de mamífero, y su uso como materia prima para fines industriales en cosmética (cremas, maquillajes y tintes) y dermatología (para tratamiento de enfermedades que cursan con despigmentación).The present invention relates to a procedure for obtaining and subsequent quantification of pigments of melanins, characterized in that it comprises the stages of: initial alkaline treatment, separation of the pheomelanins, obtaining the dry concentrate of eumelanin by washing the precipitate and subsequent centrifugation, solubilization of dry concentrate of eumelanin by alkaline oxidation controlled over time, and neutralization of solutions for Get dried concentrates of pheomelanin and pseudofeomelanin. Specifically, obtaining dry concentrates of natural pheomelanin, eumelanin and pseudofeomelanin from bird feathers or colored mammalian hairs, and their use as raw material for industrial purposes in cosmetics (creams, makeup and dyes) and dermatology (for treatment of diseases that occur with depigmentation).

Description

Procedimiento de obtención de melaninas y sus aplicaciones.Procedure for obtaining melanins and their Applications.

Sector de la técnicaTechnical sector

La presente invención se engloba dentro del sector de la química. Concretamente describe la obtención y posterior cuantificación de melaninas purificadas por medio de una técnica de bajo coste. Específicamente describe la obtención de concentrados secos de feomelanina, eumelanina y pseudofeomelanina naturales a partir de plumas de ave o de pelos coloreados de mamífero, que pueden ser empleados como materia prima para fines industriales en cosmética (cremas, maquillajes y tintes) y dermatología (para tratamiento de enfermedades que cursan con despigmentación).The present invention is encompassed within the chemistry sector Specifically describes obtaining and subsequent quantification of purified melanins by means of a low cost technique Specifically describes obtaining dry concentrates of pheomelanin, eumelanin and pseudofeomelanin natural from bird feathers or colored hairs of mammal, which can be used as raw material for purposes industrial cosmetics (creams, makeups and dyes) and dermatology (for the treatment of diseases that occur with depigmentation).

Estado de la técnicaState of the art

Melanina es un término general que describe una familia de pigmentos quinol-fenólicos de diverso origen y naturaleza química. Dependiendo de su procedencia biológica, las melaninas se dividen en tres grupos: microbiales, animales y vegetales. Existen también melaninas sintéticas. Las melaninas animales son los pigmentos más comunes en el tegumento de los vertebrados (McGraw 2006), incluyendo la piel de los humanos (Jablonski 2006). Desde el punto de vista químico, existen dos tipos básicos de melaninas: feomelaninas y eumelaninas, que dan lugar a la enorme paleta de colores melánicos observada de acuerdo a su concentración, proporciones relativas y contraste con zonas despigmentadas. Las feomelaninas contienen azufre y se perciben como coloraciones rojizas o rubias, tanto en el pelo o la piel de los mamíferos como en las plumas de las aves. Las eumelaninas son negras o pardas, y ese es el color que confieren a las estructuras tegumentarias.Melanin is a general term that describes a family of quinol-phenolic pigments of diverse Origin and chemical nature. Depending on its origin biological, melanins are divided into three groups: microbial, Animals and vegetables There are also synthetic melanins. The Animal melanins are the most common pigments in the tegument of vertebrates (McGraw 2006), including the skin of humans (Jablonski 2006). From the chemical point of view, there are two basic types of melanins: pheomelanins and eumelanins, which give place to the huge palette of melanic colors observed according at its concentration, relative proportions and contrast with zones depigmented Pheomelanins contain sulfur and are perceived like reddish or blond colorations, both in the hair or skin of Mammals like bird feathers. Eumelanins are black or brown, and that is the color they confer on structures integumentary

A diferencia de los carotenoides, pigmentos exclusivamente vegetales que deben ser ingeridos en la dieta, y que son responsables de los colores más brillantes de las aves, incluyendo amarillos y rojos, las melaninas son sintetizadas por el propio organismo a partir de precursores aminoácidos. También difieren en que mientras las melaninas pueden aparecer dentro de una misma pluma como bandas o puntos alternados con zonas despigmentadas o con diferente grado de mecanización, los carotenoides ocupan regiones continuas de color. Esta característica permite infinitas variantes, y así, por ejemplo, las aves de presa diurnas (Orden Falconiformes, con unas 300 especies), presentan plumajes distintivos y específicos exclusivamente melánicos y aún numerosas especies entre ellas presentan gran variación individual. Entre las palomas asilvestradas (Columba livia) se han descrito más tipos básicos de coloración que en ninguna especie de ave silvestre, y esa multiplicidad fenotípica de nuevo responde a múltiples combinaciones de tonos melánicos.Unlike carotenoids, exclusively vegetable pigments that must be ingested in the diet, and that are responsible for the brightest colors of birds, including yellow and red, melanins are synthesized by the body itself from amino acid precursors. They also differ in that while melanins can appear within the same pen as bands or points alternated with depigmented areas or with different degrees of mechanization, carotenoids occupy continuous regions of color. This feature allows infinite variants, and thus, for example, diurnal birds of prey ( Order Falconiformes , with about 300 species), have distinctive and specifically melanin plumages and even numerous species among them have great individual variation. Among the feral pigeons ( Columba livia ) more basic types of coloration have been described than in any species of wild bird, and that phenotypic multiplicity again responds to multiple combinations of melanin tones.

En cuanto a la función de las melaninas en el tegumento, se presupone esencialmente fotoprotectora, ya que evita los daños que causa la radiación ultravioleta (W) del sol. Tienen, no obstante, otras funciones potenciales: debido a su estructura pueden proteger células y tejidos del estrés oxidativo atrapando radicales libres (McGraw 2006) y, en el caso de las plumas de las aves, se ha sugerido que las plumas melanizadas son más resistentes al deterioro por abrasión o rotura mecánica (Burtt 1986), y quizá también al ataque de bacterias (Burtt e Ichida 1999) aunque este último aspecto ha sido puesto en entredicho recientemente (Grande y Cols 2004).As for the role of melanins in the tegument, it is essentially photoprotective, since it avoids the damage caused by ultraviolet (W) radiation from the sun. They have however, other potential functions: due to its structure can protect cells and tissues from oxidative stress by trapping free radicals (McGraw 2006) and, in the case of the feathers of the birds, it has been suggested that melanized feathers are more resistant  to deterioration due to abrasion or mechanical breakage (Burtt 1986), and perhaps also to the attack of bacteria (Burtt and Ichida 1999) although this last aspect has been questioned recently (Large and Cols 2004).

A pesar de la enorme prevalencia de las melaninas en el tegumento de los vertebrados, y del enorme interés suscitado por el análisis del color en el marco de los estudios evolutivos y del comportamiento (e.g., Hill y McGraw 2006), no existen procedimientos analíticos sencillos para identificarlas y cuantificarlas. Las melaninas presentan una estructura compleja y ha sido históricamente muy difícil analizarlas bioquímicamente (Ito 2000). En la actualidad para extraerlas se utilizan métodos químicos (Ito y Fujita 1985) o enzimáticos (Liu et al. 2003). Los métodos químicos, que se basan en extracciones ácido/base y fragmentaciones oxidativas y están considerados como muy agresivos porque alteran la estructura molecular de la melanina, dan lugar a metabolitos incoloros que son posteriormente separados mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y cuantificados por detección UV-visible y detector electroquímico (Liu et al. 2003). Los métodos químicos de extracción de melaninas se pueden dividir en dos grandes grupos: el primer grupo consiste en la extracción de melaninas con disolventes adecuados, fundamentalmente álcalis, y posterior eliminación de la mezcla acompañante. El segundo grupo de métodos consiste en extraer todas las demás materias, a excepción de la melanina, mediante hidrólisis ácida y lavado con un disolvente adecuado hasta obtener la melanina. Por otra parte, los métodos enzimáticos de extracción están basados en el uso de proteasas que degradan las queratinas que envuelven a las melaninas en el pelo o en las plumas (Liu 2003).Despite the enormous prevalence of melanins in the vertebrate tegument, and the enormous interest aroused by color analysis in the context of evolutionary and behavioral studies (eg, Hill and McGraw 2006), there are no simple analytical procedures to identify and quantify them. Melanins have a complex structure and it has historically been very difficult to analyze them biochemically (Ito 2000). At present, chemical (Ito and Fujita 1985) or enzymatic methods are used to extract them (Liu et al . 2003). The chemical methods, which are based on acid / base extractions and oxidative fragmentation and are considered very aggressive because they alter the molecular structure of melanin, give rise to colorless metabolites that are subsequently separated by high performance liquid chromatography (HPLC) and quantified by UV-visible detection and electrochemical detector (Liu et al . 2003). The chemical methods of melanin extraction can be divided into two large groups: the first group consists of the extraction of melanins with suitable solvents, mainly alkalis, and subsequent elimination of the accompanying mixture. The second group of methods consists in extracting all other materials, with the exception of melanin, by acid hydrolysis and washing with a suitable solvent until melanin is obtained. On the other hand, enzymatic extraction methods are based on the use of proteases that degrade keratins that envelop melanins in the hair or feathers (Liu 2003).

Por lo que respecta a los plumajes de las aves, se ha descrito que en toda pluma melanizada co-existen feo- y eumelanina en diferentes proporciones. Para la determinación y cuantificación de ambos tipos de melaninas en plumas, en la actualidad se siguen utilizando los procedimientos de Ito y Fujita (1985) con algunas modificaciones posteriores (Ito y Wakamatsu 1994, Wakamatsu e Ito 2002). Sus métodos se basan en el análisis mediante HPLC de los productos de degradación de la eumelanina tras ser oxidada y de la feomelanina tras ser hidrolizada. Para calcular su concentración es preciso utilizar, no obstante, factores de corrección, puesto que la conversión en productos de degradación es incompleta.As regards the plumages of birds, it has been described that in every melanized pen co-exist ugly- and eumelanin in different proportions For the determination and quantification of both types of melanins in feathers, currently they are still used Ito and Fujita procedures (1985) with some modifications later (Ito and Wakamatsu 1994, Wakamatsu and Ito 2002). Their methods are based on HPLC analysis of the products of degradation of eumelanin after being oxidized and of pheomelanin After being hydrolyzed. To calculate its concentration it is necessary use, however, correction factors, since the Conversion into degradation products is incomplete.

Debido a que los métodos de laboratorio son relativamente complejos, hasta muy recientemente sólo se ha determinado la proporción y concentración de eumelaninas y feomelaninas en el plumaje de 13 especies de aves (McGraw 2006). Esto contrasta con la identificación y cuantificación de carotenoides en 150 especies de aves, e indica que los estudios de melanización en aves están en su infancia. Un método simplificado con resultados repetibles es necesario y ese ha sido el objetivo de la presente invención. Basándose en el hecho de que la feomelanina es fácilmente solubilizable en medio alcalino pero la eumelanina es insoluble tanto en medio ácido como alcalino, el procedimiento presentado en esta invención describe, por primera vez, un método para la obtención de la fracción feomelánica por un lado y de la fracción eumelánica por otro, partiendo de una digestión alcalina a partir de pluma de ave o de pelo coloreado de mamífero. Además, la posibilidad de solubilizar el concentrado insoluble de eumelanina en forma de pseudofeomelanina en medio alcalino, permite cuantificar espectrofotometricamente la concentración relativa de feomelanina y eumelanina sin necesidad de recurrir al HPLC. Por otro lado, este método permite obtener concentrados secos de las tres fracciones, feomelaninas, eumelaninas y pseudosfeomelaninas, que pueden ser empleados como materia prima natural para su uso en cosmética o dermatología.Because the laboratory methods are relatively complex, until very recently it has only determined the proportion and concentration of eumelanins and Pheomelanins in the plumage of 13 bird species (McGraw 2006). This contrasts with the identification and quantification of carotenoids in 150 bird species, and indicates that studies of Melanization in birds are in their infancy. A simplified method with repeatable results is necessary and that has been the goal of The present invention. Based on the fact that pheomelanin It is easily solubilizable in alkaline medium but eumelanin It is insoluble in both acidic and alkaline medium, the procedure presented in this invention describes, for the first time, a method for obtaining the pheromellic fraction on the one hand and the Eumelanic fraction on the other, starting from an alkaline digestion to from bird feather or colored mammalian hair. Besides, the possibility of solubilizing the insoluble concentrate of eumelanin in the form of pseudofeomelanin in alkaline medium, it allows quantifying spectrophotometrically the relative concentration of pheomelanin and Eumelanin without the need for HPLC. On the other hand, this method allows to obtain dry concentrates of the three fractions, pheomelanins, eumelanins and pseudosfeomelanines, which can be used as natural raw material for use in cosmetics or dermatology.

Descripción de la invenciónDescription of the invention Descripción brevebrief description

En la presente invención se describe, por primera vez, un procedimiento para la obtención, a partir de una materia prima de nula utilidad como es la pluma de ave o ciertos pelos coloreados de mamífero, de extractos purificados de feomelanina, eumelanina y pseudofeomelanina. Dicho procedimiento es sencillo y poco costoso, y permite la utilización de los extractos obtenidos tanto para cremas fotoprotectoras, como para maquillaje con fines cosméticos o fines dermatológicos en enfermedades que cursan con despigmentación de la piel. Además, la presente invención presenta un procedimiento simple y fiable de cuantificación de melaninas.In the present invention it is described, by for the first time, a procedure for obtaining, from a null utility raw material such as bird feather or certain Colored mammalian hairs, from purified extracts of pheomelanin, eumelanin and pseudofeomelanin. This procedure is simple and inexpensive, and allows the use of extracts obtained for both photoprotective and makeup creams for cosmetic or dermatological purposes in diseases that They go with depigmentation of the skin. In addition, this invention presents a simple and reliable procedure of melanin quantification.

Por tanto, un aspecto de la presente invención lo constituye un procedimiento de separación, cuantificación y obtención de concentrados sólidos de feomelanina, eumelanina y pseudoeumelanina basado en la solubilidad conocida de las feomelaninas en medio alcalino y que comprende las siguientes etapas:Therefore, one aspect of the present invention it is a procedure of separation, quantification and obtaining solid concentrates of pheomelanin, eumelanin and pseudoeumelanin based on the known solubility of Pheomelanins in alkaline medium and comprising the following stages:

i) i)
disolución de un homogeneizado de plumas libres del raquis en medio alcalino, preferentemente con NaOH al 20% en agua, en un baño con sonicación, preferentemente a 60ºC, durante al menos 20 minutos, preferentemente 40 minutos,dissolution of a free-feather homogenate of the spine in alkaline medium, preferably with 20% NaOH in water, in a bath with sonication, preferably at 60 ° C, for at least 20 minutes, preferably 40 minutes,

ii) ii)
separación de la fracción feomelánica soluble, preferentemente mediante centrifugación, de la fracción eumelánica precipitada,separation of the soluble pheromellic fraction, preferably by centrifugation, of the eumelanic fraction hasty,

iii) iii)
obtención de un precipitado de eumelanina libre de feomelaninas, mediante lavado, preferentemente con una solución acuosa de NaOH al 20% y agitación constante, y posterior centrifugación,obtaining an eumelanin precipitate free of pheomelanins, by washing, preferably with a solution 20% aqueous NaOH and constant stirring, and subsequent centrifugation,

iv) iv)
solubilización en medio alcalino, preferentemente solución acuosa de NaOH al 20%, de la fracción eumelánica precipitada, libre de feomelaninas, mediante transformación oxidativa en pseudofeomelanina, preferentemente con H_{2}O_{2} al 30% en agua, detenida por la acción de un antioxidante, preferentemente HNaSO_{3} al 40% en agua, y posterior centrifugación,solubilization in alkaline medium, preferably 20% aqueous NaOH solution, of the eumelanic fraction precipitated, free of pheomelanins, by transformation oxidative in pseudofeomelanin, preferably with H2O2 30% in water, stopped by the action of an antioxidant, preferably 40% HNaSO 3 in water, and later centrifugation,

v) v)
cuantificación relativa de las soluciones feomelánica y pseudofeomelánica espectrofotométricamente a 450 nm, yrelative quantification of solutions pheromellic and pseudofeomellan spectrophotometrically at 450 nm Y

vi) saw)
obtención de concentrados sólidos de feomelanina, y pseudofeomelanina mediante neutralización, preferentemente con HCl, y posterior centrifugación.obtaining solid pheomelanin concentrates, and pseudofeomelanin by neutralization, preferably with HCl, and subsequent centrifugation.

Otro aspecto de la invención lo constituye el uso de los concentrados sólidos de feomelanina, eumelanina y pseudofeomelanina obtenidos por el procedimiento de la invención, como materia prima para fines industriales para la elaboración de composiciones cosméticas (cremas, pomadas o aerosoles) o dermatológicas (en enfermedades que cursen con despigmentación) o protectores solares frente a la radiación UV.Another aspect of the invention is the use of solid concentrates of pheomelanin, eumelanin and pseudofeomelanin obtained by the process of the invention, as raw material for industrial purposes for the elaboration of cosmetic compositions (creams, ointments or aerosols) or dermatological (in diseases that occur with depigmentation) or sunscreens against UV radiation.

Las composiciones cosméticas así obtenidas pueden comprender otros productos, por ejemplo: maquillaje de piel, pestañas, cejas, labios o uñas, tintes para cabellos o para vello, tintes para tatuajes, o cualquier otro producto de uso cosmético.The cosmetic compositions thus obtained may include other products, for example: makeup skin, eyelashes, eyebrows, lips or nails, hair or hair dyes hair, tattoo dyes, or any other product of use cosmetic.

Descripción detalladaDetailed description

La presente invención se enfrenta al problema de ofrecer un procedimiento simplificado y reproducible para la determinación de melaninas, y más concretamente para la determinación de los tipos básicos de melaninas, eumelaninas y feomelaninas, y un procedimiento de extracción y obtención de ambos tipos de melaninas en estado sólido.The present invention faces the problem of  offer a simplified and reproducible procedure for determination of melanins, and more specifically for the determination of the basic types of melanins, eumelanins and pheomelanins, and a procedure to extract and obtain both types of melanins in solid state.

El presente procedimiento de determinación de eumelaninas y feomelaninas se basa en un tratamiento inicial alcalino para separar feomelaninas, y una oxidación alcalina controlada en el tiempo de las eumelaninas insolubles para transformarlas, de forma estequiométrica, en pseudofeomelaninas solubles en medio alcalino. Posteriormente, la concentración relativa de feomelaninas y eumelaninas se mide, espectrofotométricamente, analizando las primeras directamente y las últimas a partir de su producto soluble obtenido oxidativamente, sin necesidad de recurrir a HPLC. Es importante destacar que no existe actualmente ningún método en el que se obtengan las fracciones feomelánica y eumelánica por separado partiendo de una digestión alcalina a partir de pluma de ave o de pelo coloreado de
mamífero.
The present method for determining eumelanins and pheomelanins is based on an initial alkaline treatment to separate pheomelanins, and a time-controlled alkaline oxidation of insoluble eumelanins to transform them, stoichiometrically, into soluble pseudofeomelanins in alkaline medium. Subsequently, the relative concentration of pheomelanins and eumelanins is measured, spectrophotometrically, by analyzing the former directly and the latter from their oxidatively obtained soluble product, without resorting to HPLC. It is important to note that there is currently no method in which the feomellanic and eumelanic fractions are obtained separately starting from an alkaline digestion from a bird's feather or colored hair of
mammal.

Concretamente, el procedimiento para la separación inicial de las feomelaninas se inicia con una digestión alcalina de la materia prima utilizada mediante la adición de NaOH al 20% disuelto en agua. La digestión se realiza en un baño con sonicación a temperatura controlada, preferentemente a 60ºC, durante 40 minutos con agitación periódica de la muestra.Specifically, the procedure for Initial separation of the pheomelanins begins with a digestion Alkaline raw material used by adding NaOH 20% dissolved in water. Digestion is performed in a bath with sonication at controlled temperature, preferably at 60 ° C, for 40 minutes with periodic agitation of the sample.

Una vez terminada la digestión alcalina, se procede a la separación de la fracción feomelánica soluble de la fracción eumelánica precipitada, preferentemente mediante centrifugación. Más concretamente, la muestra se centrifuga durante 15 minutos a 17500 g y 4ºC, retirándose el sobrenadante constituido por la fracción de feomelaninas solubilizadas y por el material solubilizado tras la digestión, formado fundamentalmente por aminoácidos libres provenientes de la queratina de la pluma. El precipitado se reserva para el posterior estudio de la fracción eumelánica.Once the alkaline digestion is finished, it proceeds to the separation of the soluble pheromellic fraction from the precipitated eumelanic fraction, preferably by centrifugation More specifically, the sample is centrifuged for 15 minutes at 17500 g and 4 ° C, removing the constituted supernatant by the fraction of solubilized pheomelanins and by the material solubilized after digestion, mainly formed by Free amino acids from the keratin of the pen. He precipitate is reserved for the subsequent study of the fraction Eumelanic

La determinación de la solución coloreada, que constituye la fracción feomelánica, se realiza en un espectrofotómetro. Más concretamente, la determinación se realiza mediante la medida de absorbancia a 450 nm restándole la obtenida a 600 nm frente a un blanco de solución acuosa de NaOH al 20%. El resultado obtenido se divide por el peso de muestra original para expresar la concentración de feomelaninas como UA/g de materia prima.The determination of the colored solution, which constitutes the pheromellic fraction, it is done in a spectrophotometer More specifically, the determination is made by absorbance measurement at 450 nm by subtracting the obtained from 600 nm against a blank of 20% aqueous NaOH solution. He result obtained is divided by the original sample weight for express the concentration of pheomelanins as UA / g of matter cousin.

Para la determinación de la concentración de la fracción eumelánica precipitada, obtenida tras la digestión con NaOH, en primer lugar se realiza un lavado para eliminar posibles restos de feomelaninas. En concreto, a la fracción eumelánica precipitada se le adiciona 1 mL de NaOH al 20% en agua, se agita, hasta obtener una suspensión, y se centrifuga a 17500 g durante 15 minutos. El sobrenadante se desprecia y se repite el proceso de lavado una segunda vez. El precipitado resultante, que se seca en una estufa a 60ºC, constituye la fracción eumelánica, insoluble en condiciones alcalinas, libre de feomelaninas.For the determination of the concentration of the precipitated eumelanic fraction, obtained after digestion with NaOH, first a wash is done to eliminate possible remains of pheomelanins. Specifically, to the eumelanic fraction precipitate is added 1 mL of 20% NaOH in water, stirred, until a suspension is obtained, and centrifuged at 17500 g for 15 minutes The supernatant is despised and the process of washed a second time. The resulting precipitate, which is dried in an oven at 60ºC, constitutes the eumelanic fraction, insoluble in alkaline conditions, free of pheomelanins.

La determinación del contenido de eumelaninas, una vez que el precipitado está limpio de restos de feomelaninas solubilizadas, requiere de la solubilización previa del precipitado. Esta solubilización se lleva a cabo mediante un proceso de oxidación que se inicia con la adición, al precipitado de eumelaninas, de 1 mL de NaOH al 20% en agua, permaneciendo en condiciones de agitación constante hasta obtener la completa resuspensión del precipitado. A esta suspensión se le adicionan posteriormente 0.02 mL de H_{2}O_{2} al 30% en agua, la mezcla se agita enérgicamente y se sumerge en baño a 60ºC con sonicación durante 10 minutos contados desde el momento de la adición del agua oxigenada. La reacción de oxidación de las eumelaninas se detiene por la adición de un antioxidante, concretamente 0.050 mL de HNaSO_{3} al 40% en agua, y agitación. Tras la reacción de oxidación se procede a la centrifugación y medida espectrofotométrica de la solución de eumelaninas transformadas por oxidación en pseudofeomelaninas en idénticas condiciones a las descritas anteriormente para la fracción feomelánica, expresándose igualmente los resultados como UA/g de pluma.The determination of the content of eumelanins, once the precipitate is clean of remains of pheomelanins solubilized, requires prior solubilization of the precipitate. This solubilization is carried out by means of a oxidation process that begins with the addition, to the precipitate of eumelanins, 1 mL of 20% NaOH in water, remaining in constant stirring conditions until complete resuspension of the precipitate. To this suspension are added subsequently 0.02 mL of 30% H 2 O 2 in water, the mixture Stir vigorously and immerse in bath at 60 ° C with sonication for 10 minutes counted from the moment of water addition oxygenated. The oxidation reaction of eumelanins stops by the addition of an antioxidant, specifically 0.050 mL of 40% HNaSO 3 in water, and stirring. After the reaction of oxidation proceeds to centrifugation and measurement spectrophotometric solution of eumelanins transformed by oxidation in pseudofeomelanins under identical conditions to described above for the pheromellic fraction, expressing also the results as UA / g pen.

Una característica adicional de la presente invención, es la obtención de concentrados secos de feomelanina y pseudofeomelanina a partir de un proceso de neutralización de las soluciones utilizadas para las cuantificaciones. En concreto, las soluciones de feomelanina y pseudofeomelaninas son neutralizadas, separadamente, con ácido clorhídrico (HCl) en dos etapas empleando en primer lugar HCl al 20% hasta alcanzar un pH cercano a 8-9 unidades y posteriormente, con HCl 0.1 N, se termina de neutralizar la disolución hasta alcanzar un pH comprendido entre 6-7 unidades. La solución neutralizada se deja enfriar y se centrifuga a 17500 g durante 20 minutos. El sobrenadante obtenido se desprecia y el precipitado, una vez lavado mediante resuspensión con agua desionizada y posterior centrifugación en idénticas condiciones, es finalmente secado en una estufa a 60ºC. El precipitado obtenido está constituido por la fracciones feomelánica o pseudofeomelánica respectivamente.An additional feature of this invention is the obtaining of dry pheomelanin concentrates and pseudofeomelanin from a process of neutralization of solutions used for quantifications. Specifically, the solutions of pheomelanin and pseudofeomelanins are neutralized, separately, with two-stage hydrochloric acid (HCl) using Firstly, 20% HCl until a pH close to 8-9 units and subsequently, with 0.1 N HCl, finish neutralizing the solution until reaching a pH between 6-7 units. The solution neutralized, allowed to cool and centrifuged at 17500 g for 20 minutes The supernatant obtained is neglected and the precipitate, once washed by resuspension with deionized water and subsequent centrifugation under identical conditions, is finally dried in an oven at 60 ° C. The precipitate obtained is constituted by the feomelánica or pseudofeomelánica fractions respectively.

Los sólidos precipitados (feomelánico, pseudofeomelánico y eumelánico) son intensamente coloreados y se interponen con facilidad con diluyentes por dispersión mecánica. No son solubles en medio hidrofílico ni lipofílico, simplemente son dispersables en sólidos o semisólidos de alta viscosidad, dando coloraciones distintas en función de su concentración y de la coloración original del excipiente.The precipitated solids (pheromellic, pseudofeomelánico and eumelánico) are intensely colored and are easily interpose with diluents by mechanical dispersion. Do not they are soluble in hydrophilic or lipophilic medium, they are simply dispersible in solids or semi-solids of high viscosity, giving different colors depending on their concentration and the original coloring of the excipient.

La metodología de determinación propuesta supone un avance notable en el campo de las melaninas. Con tratamientos sencillos y poco costosos se puede cuantificar de forma directa el contenido en feomelaninas y de forma indirecta el de eumelaninas por correlación con la medida directa de pseudofeomelaninas. La cuantificación es aproximada puesto que aún no se ha establecido el grado de pureza que se alcanza en los precipitados de feo y eumelanina que permita establecer el coeficiente de extinción para su exacta cuantificación. En cualquier caso la obtención de este parámetro no resulta vital ya que los resultados que se obtengan por medida de absorbancia dividida por el peso de muestra solo estarán faltos de multiplicarse por este factor, y para el propósito general de medida del contenido de melaninas que es comparar entre especies, el coeficiente de extinción se simplificaría por aparecer en los dos miembros de la ecuación.The proposed determination methodology assumes a remarkable advance in the field of melanins. With treatments simple and inexpensive can be quantified directly the Pheomelanin content and indirectly that of eumelanins by correlation with the direct measurement of pseudofeomelanins. The quantification is approximate since the degree of purity achieved in ugly precipitates and eumelanin that allows to establish the extinction coefficient for Its exact quantification. In any case obtaining this parameter is not vital since the results obtained by absorbance measure divided by sample weight only they will be short of multiplying by this factor, and for the general purpose of measuring melanin content which is compare between species, the extinction coefficient is It would simplify by appearing in the two members of the equation.

Como ventaja adicional, esta metodología permite obtener concentrados secos de feomelanina, pseudofeomelanina y eumelanina que pueden ser empleados como materia prima natural para fines industriales en cosmética o dermatología. Las melaninas son los pigmentos naturales de la piel y una de sus funciones es la fotoprotección. Al obtenerlos de forma aislada es posible conseguir, por combinación entre ellos a distintas proporciones, todas las tonalidades de piel existente, y podrían ser empleados en forma de crema, pomadas o aerosoles como una segunda piel que realizara la función fotoprotectora frente a la radiación UV, sin que esta función tuviera que sufrirla nuestra propia piel (por ejemplo, para protectores solares). Al mismo tiempo, la amplia gama de tonalidades naturales que se pueden conseguir permitiría también su uso como agente maquillante del color natural de la piel, tanto con fines cosméticos (por ejemplo como maquillaje de piel, pestañas, cejas o uñas, tintes para cabellos...) como con fines dermatológicos en enfermedades que cursen con despigmentación de la piel.As an additional advantage, this methodology allows  get dry concentrates of pheomelanin, pseudofeomelanin and eumelanin that can be used as a natural raw material for industrial purposes in cosmetics or dermatology. The melanins are the natural pigments of the skin and one of its functions is the photoprotection By obtaining them in isolation it is possible achieve, by combination between them at different proportions, all shades of existing skin, and could be used in cream, ointment or aerosol form as a second skin that perform the photoprotective function against UV radiation, without that this function had to suffer our own skin (for example, for sunscreens). At the same time, the wide range of natural tones that can be achieved would also allow its use as a natural skin color makeup agent, both for cosmetic purposes (for example as skin makeup, eyelashes, eyebrows or nails, hair dyes ...) as for purposes dermatological diseases that occur with depigmentation of the skin.

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Descripción de las figurasDescription of the figures

Figura 1.- Se muestra como transcurre el proceso de solubilización de feomelaninas en función del tiempo.Figure 1.- It shows how the process takes place of solubilization of pheomelanins as a function of time.

Figura 2. Constatación de la linealidad existente entre el contenido en feomelaninas en las muestras y la absorbancia medida en tres especies distintas de aves.Figure 2. Verification of linearity between the content of pheomelanins in the samples and the absorbance measured in three different bird species.

Figura 3.- Detalle de microscopia electrónica del sólido obtenido tras la separación de la fracción feomelánica y lavado con agua del precipitado. Conjunto de melanosomas conteniendo eumelanina.Figure 3.- Detail of electron microscopy of the solid obtained after separation of the pheromellic fraction and  wash with precipitate water. Melanosome set containing eumelanin.

Figura 4.- Evolución del contenido en materia insoluble y color de naturaleza eumelánica en muestras tratadas en condiciones de oxidación alcalina en presencia y ausencia de antioxidante.Figure 4.- Evolution of the content in matter insoluble and eumelanic color in samples treated in alkaline oxidation conditions in the presence and absence of antioxidant

Figura 5.- Espectro de FT-IR de feomelanina, eumelanina y su producto de oxidación alcalina, pseudofeomelanina.Figure 5.- FT-IR spectrum of pheomelanin, eumelanin and its alkaline oxidation product, Pseudofeomelanin

Figura 6.- Constatación de la linealidad existente entre el contenido en eumelaninas en las muestras y la absorbancia medida en tres especies distintas de aves.Figure 6.- Verification of linearity between the content of eumelanins in the samples and the absorbance measured in three different bird species.

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Ejemplos de realizaciónExamples of realization

Ejemplo 1Example one

Metodologías de extracción, cuantificación y precipitación de feomelaninasMethodologies of extraction, quantification and precipitation of pheomelanins 1.1.- Separación de feomelaninas por solubilización en medio alcalino1.1.- Pheomelanin separation by solubilization in alkaline medium

El procedimiento puesto a punto se basa en la solubilidad conocida de las feomelaninas en medio alcalino. Se emplea pluma de gallo de coloración negra en la base y coloración dorada oscura en las puntas. Se corta en pequeños trozos de aproximadamente 1 g de plumas libres de raquis y se deshacen y mezclan para homogeneizar. Se toman veinte muestras de aproximadamente 5 mg que se introducen en tubos Eppendorf, de 1.5 mL de capacidad y con cierre hermético, y se les adiciona simultáneamente 1 mL de NaOH al 20%. El conjunto de tubos se introduce en baño de sonicación termostatizado a 60ºC. Cada 5 minutos se retiran dos tubos que, para minimizar la re-extracción posterior al tiempo establecido, se sumergen en baño de hielo y se centrifugan a 4ºC y 17.500 g durante 15 minutos. A continuación, se mide la absorbancia del sobrenadante a 450 nm restándole la absorbancia medida a 600 nm frente a un blanco de solución acusa de NaOH al 20%, expresando los resultados en unidades de absorbancia por gramo de pluma de cada muestra. En la Figura 1 se muestra como transcurre el proceso de solubilización de feomelaninas en función del tiempo. Desde t=0 existe un incremento gradual del color solubilizado que se estabiliza a partir de t=20. Desde este momento no existe incremento en la cantidad de color solubilizado, que permanece constante durante todo el tiempo posterior. La constancia en el tiempo de la cantidad de color extraído garantiza que la extracción se ha completado y que la disolución de feomelaninas es estable y no se produce degradación del color en las condiciones de solubilización.The procedure set up is based on the known solubility of pheomelanins in alkaline medium. Be uses black colored rooster feather at the base and coloration Dark gold at the tips. It is cut into small pieces of approximately 1 g of rachis-free feathers and fall apart and Mix to homogenize. Twenty samples are taken from approximately 5 mg introduced into Eppendorf tubes, 1.5 mL capacity and with airtight seal, and they are added simultaneously 1 mL of 20% NaOH. The tube set is Enter in a thermostated sonication bath at 60ºC. Every 5 minutes two tubes are removed which, to minimize the re-extraction after the set time, it immersed in an ice bath and centrifuged at 4 ° C and 17,500 g for 15 minutes. Next, the absorbance of the supernatant is measured at 450 nm by subtracting the absorbance measured at 600 nm from a solution blank accuses 20% NaOH, expressing results in absorbance units per gram of pen of each sample. In Figure 1 is shown as the solubilization process proceeds of pheomelanins as a function of time. Since t = 0 there is a gradual increase in solubilized color that stabilizes at from t = 20. From this moment there is no increase in the amount of solubilized color, which remains constant for all the time later. The constancy over time of the quantity  extracted color ensures that the extraction is complete and that the dissolution of pheomelanins is stable and does not occur color degradation under solubilization conditions.

Con la aplicación de este mismo procedimiento a plumas estructuralmente distintas, se ha observado que en plumas gruesas y recias como son las de buitre, la digestión alcalina es más lenta, mientras que en plumas pequeñas y de baja compactación, la digestión de las queratinas y la solubilización de las feomelaninas se produce rápidamente. Para todas las muestras estudiadas el tiempo de solubilización ha sido en todos los casos inferior a 30 minutos, por lo que se ha fijado como tiempo de digestión 40 minutos, tiempo en el que existe garantía de que las feomelaninas han sido completamente solubilizadas en todas las muestras.With the application of this same procedure to structurally distinct feathers, it has been observed that in feathers thick and strong as are vulture, alkaline digestion is slower, while in small and low compaction pens, the digestion of keratins and the solubilization of Pheomelanins are produced quickly. For all samples studied the solubilization time has been in all cases less than 30 minutes, so it has been set as the time of digestion 40 minutes, time in which there is a guarantee that the Pheomelanins have been completely solubilized in all samples.

La solubilización de feomelaninas se completa prácticamente en los veinte primeros minutos (Figura 1), sin embargo, se prolonga hasta 40 minutos el tiempo de reacción para conseguir la perfecta disgregación del material de la pluma. En plumas con contenido eumelánico, este factor es importante para los posteriores tratamientos ya que la digestión previa de 40 minutos libera completamente los melanosomas haciéndolos accesibles al posterior tratamiento oxidativo (figura 2).The solubilization of pheomelanins is complete practically in the first twenty minutes (Figure 1), without However, the reaction time is extended to 40 minutes for get the perfect breakdown of the pen material. In pens with eumelanic content, this factor is important for subsequent treatments since the previous digestion of 40 minutes completely releases melanosomes making them accessible to subsequent oxidative treatment (figure 2).

La cantidad de color extraído es función del peso empleado, siguiendo la ley de Lambert-Beer, en un amplio rango de peso siempre que se mantengan idénticos el resto de los parámetros fijados para la extracción. Empleando plumas de tres especies con contenido feo y eumelánico, en la figura 2 se puede observar que la linealidad existente entre peso de pluma y absorbancia obtenida tiene un coeficiente de correlación (r) en los tres casos superior a 0.98.The amount of color extracted is a function of weight used, following the Lambert-Beer law, in a wide range of weight as long as the rest remain identical  of the parameters set for extraction. Using feathers of three species with ugly and eumelanic content, in figure 2 it You can see that the linearity between featherweight and absorbance obtained has a correlation coefficient (r) in the three cases greater than 0.98.

La reproducibilidad de las medidas efectuadas se ha comprobado empleando plumas de tres especies distintas, buitre leonado (Gyps fulvus), quebrantahuesos (Gypaetus barbatus) y elanio (Elanus caeruleus). En cada especie se han tomado plumas y se ha realizado un homogeneizado del cual se han tomado cuatro muestras. En cada muestra se ha determinado el contenido en feomelanina expresando los resultados en UA/g y se han calculado las medias, desviación estándar, intervalo de confianza y porcentaje de variabilidad en la determinación. Los resultados se exponen en la
tabla 1.
The reproducibility of the measures carried out has been verified using feathers of three different species, griffon vulture ( Gyps fulvus ), bearded vulture ( Gypaetus barbatus ) and elanium ( Elanus caeruleus ). In each species feathers have been taken and a homogenate of which four samples have been taken. In each sample, the pheomelanin content was determined by expressing the results in UA / g and the means, standard deviation, confidence interval and percentage of variability in the determination were calculated. The results are shown in the
Table 1.

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TABLA 1TABLE 1 Reproducibilidad del proceso de extracción y cuantificación de feomelaninasReproducibility of the extraction process and quantification of pheomelanins

1one

La variabilidad entre replicados, cuando se utilizan plumas de buitre leonado como materia prima, llega a ser de un 3.35%, lo que indica que la metodología empleada tiene una alta reproducibilidad. Sin embargo, en algunas muestras esta variabilidad llega a ser de hasta el 8%. El hecho de que la variabilidad del método de cuantificación sea función de la muestra, pone claramente de manifiesto que la homogeneidad es un factor crítico para obtener una buena reproducibilidad. Se ha comprobado la variabilidad que en sí misma tiene la materia prima, para ello se ha determinado en pluma primaria de buitre leonado el contenido en feomelanina en la parte basal, media y distal de la pluma. Los resultados se muestran en la Tabla 2.Variability between replicates, when they use griffon vulture feathers as raw material, it becomes 3.35%, which indicates that the methodology used has a high reproducibility However, in some samples this variability becomes up to 8%. The fact that the variability of the quantification method is a function of the sample, clearly shows that homogeneity is a Critical factor to obtain a good reproducibility. It has been proven the variability that the raw material itself has, for this, the primary feather of the griffon vulture has been determined Pheomelanin content in the basal, middle and distal part of the pen. Results are shown in table 2.

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TABLA 2TABLE 2 Variabilidad en el contenido de feomelaninas en distintas partes de la pluma de buitre leonadoVariability in the content of pheomelanins in different parts of the griffon vulture feather

22

En cada zona de la pluma existe un distinto contenido feomelánico. No se puede por tanto hablar de un contenido feomelánico en una determinada especie de ave, ni incluso en una determinada pluma del ave. La concentración varia en función de la especie de ave, del tipo de pluma e incluso de la zona de la pluma. La metodología aplicada tiene, no obstante, una aceptable repetibilidad y para aplicarla hay que especificar muy bien qué materia prima es la que se va a analizar porque no se obtendrán resultados comparables si el análisis se realiza sobre una zona concreta de distintas plumas o sobre un homogeneizado de plumas en el que se incluyen las distintas partes.In each area of the pen there is a different Pheromellic content. You cannot therefore talk about a content  Feomelánico in a certain species of bird, not even in a certain feather of the bird. The concentration varies depending on the bird species, the type of feather and even the feather area. The methodology applied has, however, an acceptable repeatability and to apply it you have to specify very well what raw material is the one to be analyzed because they will not be obtained comparable results if the analysis is performed on an area concrete of different pens or on a homogenate of feathers in which includes the different parts.

1.2.- Obtención de feomelaninas en estado sólido1.2.- Obtaining solid-state pheomelanins

Para la obtención del concentrado de feomelaninas en estado sólido, la solución alcalina conteniendo las feomelaninas solubilizadas se lleva a neutralidad con HCl al 20% hasta que solución alcanza un pH alcalino cercano a la neutralidad y se termina de acceder hasta el punto de neutralidad empleando HCl 0.1 N para poder ajustar con más exactitud que el pH final no baje de 6. En condiciones de neutralidad las feomelaninas se hacen insolubles formando una fina suspensión que se separa mediante centrifugación a 17500 g durante 20 minutos y temperatura de 4ºC. La suspensión está formada por un polvo fino con poca tendencia a precipitar, por lo que a veces la precipitación no es completa y el sobrenadante retiene algo de color. En este caso puede hacerse necesario repetir el proceso de centrifugación e incluso en condiciones más enérgicas para conseguir la completa precipitación. El sobrenadante se retira y se resuspende el precipitado en agua desionizada, posteriormente se centrifuga en idénticas condiciones a las anteriores y se repite el proceso de lavado una segunda vez obteniéndose finalmente un precipitado enriquecido en feomelaninas.To obtain the concentrate of solid-state pheomelanins, the alkaline solution containing the  solubilized pheomelanins are brought to neutrality with 20% HCl until solution reaches an alkaline pH close to neutrality and it is finished accessing to the point of neutrality using HCl 0.1 N to be able to adjust more accurately that the final pH does not lower of 6. Under neutral conditions the pheomelanins are made insoluble forming a fine suspension that is separated by centrifugation at 17500 g for 20 minutes and temperature of 4 ° C. The suspension is formed by a fine powder with little tendency to precipitate, so sometimes the precipitation is not complete and the Supernatant retains some color. In this case it can be done it is necessary to repeat the centrifugation process and even in more energetic conditions to achieve complete precipitation. The supernatant is removed and the precipitate is resuspended in water deionized, then centrifuged under identical conditions to the previous ones and the washing process is repeated a second time finally obtaining a precipitate enriched in Pheomelanins

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Ejemplo 2Example 2

Puesta a punto de metodologías de extracción y cuantificación de eumelaninasDevelopment of extraction and quantification methodologies of eumelanins 2.1.- Obtención del precipitado sólido de eumelaninas2.1.- Obtaining the solid precipitate of eumelanins

En plumas con contenido eumelánico, tras el tratamiento de solubilización de feomelaninas, el precipitado retiene un intenso color negro constituido por los melanosomas que contienen eumelanina (figura 3). El residuo obtenido se lava y centrifuga hasta tres veces con solución acuosa de NaOH al 20t para eliminar los restos de disolución coloreada procedente de la primera extracción. En estas condiciones no se produce una nueva re-extracción y el color que se observa son restos de la primera extracción que impregnan el residuo y generalmente, sobre todo en plumas de bajo contenido feomelánico, tras el primer lavado, el resto es absolutamente incoloro, constituyendo el precipitado eumelánico libre de feomelaninas.In pens with eumelanic content, after solubilization treatment of pheomelanins, the precipitate retains an intense black color consisting of melanosomes that they contain eumelanin (figure 3). The residue obtained is washed and centrifuge up to three times with 20t aqueous NaOH solution to remove the remains of colored solution from the First extraction Under these conditions a new one does not occur re-extraction and the color that is observed are remains of the first extraction that impregnate the residue and generally, especially in feathers of low feomelánico content, after the first washed, the rest is absolutely colorless, constituting the Pheomelanin-free eumelanic precipitate.

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2.2.- Solubilización del precipitado sólido de eumelaninas en forma de pseudofeomelaninas por oxidación alcalina controlada en el tiempo2.2.- Solubilization of the solid precipitate of Eumelanins in the form of alkaline oxidation pseudofeomelanins controlled in time

La solubilización del residuo eumelánico sólido, libre de feomelaninas, se lleva a cabo mediante un tratamiento oxidativo en medio alcalino. Para ello, se lleva a cabo en primer lugar la resuspensión del precipitado eumelánico en 1 mL de solución de NaOH al 20% mediante agitación y posterior sonicación en baño de ultrasonidos. Tras la resuspensión, el tratamiento oxidativo se realiza adicionando 0,02 mL de H_{2}O_{2} al 30%. La reacción se realiza en baño ultrasónico a 60ºC y se deja transcurrir durante 10 minutos.The solubilization of the solid eumelanic residue, free of pheomelanins, it is carried out through a treatment oxidative in alkaline medium. To do this, it is carried out first place the resuspension of the eumelanic precipitate in 1 mL of 20% NaOH solution by stirring and subsequent sonication in ultrasonic bath. After resuspension, the treatment Oxidative is performed by adding 0.02 mL of 30% H2O2. The reaction is carried out in an ultrasonic bath at 60 ° C and left pass for 10 minutes.

Para estudiar los procesos que ocurren durante el tiempo posterior a la adición de H_{2}O_{2}, se emplea pluma de gallo con contenido en feo y eumelaninas. Con el fin de poder realizar el seguimiento del proceso de solubilización del material sólido, la metodología previamente descrita se modifica puntualmente escalándolo veinte veces. Se trocean y deshacen 10 g de pluma libres de cañón. Se toman 45 muestras de 0.1 g que se depositan cada una en tubos de centrífuga de 50 mL previamente tarados y se les aplica el tratamiento de eliminación de feomelaninas empleando 20 mL de NaOH al 20% en cada una de las muestras. Terminada la extracción de feomelaninas, el precipitado eumelánico se lava repetidas veces con NaOH al 20% y se centrifuga para eliminar las sales y todo el material soluble. El residuo lavado posteriormente se seca en estufa y se determina el peso de cada una de las muestras para conocer el contenido en concentrado eumelánico del que se parte antes de comenzar el tratamiento oxidativo. Por coherencia con el estudio de feomelaninas, las medidas de contenido en eumelaninas se expresan igualmente en unidades de absorbancia por gramo de pluma inicial.To study the processes that occur during the time after the addition of H 2 O 2, pen is used of rooster with ugly content and eumelanins. In order to be able track the material solubilization process solid, the previously described methodology is modified promptly scaling it twenty times. They chop and undo 10 g cannon-free pen. 45 samples of 0.1 g are taken and deposit each in 50 mL centrifuge tubes previously tare and the elimination treatment of Pheomelanins using 20 mL of 20% NaOH in each of the samples. Finished the extraction of pheomelanins, the precipitate Eumelanic is washed repeatedly with 20% NaOH and centrifuged to remove salts and all soluble material. The residue washing is then dried in an oven and the weight of each of the samples to know the content in concentrate Eumelanic from which it is started before starting treatment oxidative For consistency with the study of pheomelanins, the measures of eumelanin content are also expressed in absorbance units per gram of initial pen.

El residuo seco se resuspende en 20 mL de NaOH al 20%. A t=0 se adiciona a todas las muestras 0.4 mL de H_{2}O_{2} al 30% y se depositan inmediatamente las muestras en las condiciones de reacción. Periódicamente se retiran tres muestras a las que se adiciona 1 mL de HNaSO_{3} al 40% y se agita enérgicamente. Se centrifuga la muestra a 17500 g durante 15 minutos a 4ºC y se retira el sobrenadante para su medida espectrofotométrica. El precipitado se lava repetidas veces con agua desionizada y se seca en la estufa para determinar su peso. Posteriormente a t=10 no se realiza determinación del peso por no existir precipitado en ninguna de las muestras. Hasta alcanzar el punto t=10 minutos, se han retirado de las condiciones de reacción 15 muestras. Al llegar a t=10 minutos, a quince de las treinta muestras que se mantienen en las condiciones de reacción se les añade 1 mL de HNaSO_{3} al 40%, se agitan enérgicamente y se devuelven al baño. Con estas muestras se realizará el estudio del progreso de la reacción en presencia del antioxidante manteniendo las condiciones de reacción. En el resto de las muestras no se adiciona nada y se deja transcurrir la reacción para conocer qué ocurre con las eumelaninas formadas en ausencia del agente
oxidante.
The dried residue is resuspended in 20 mL of 20% NaOH. At t = 0, 0.4 mL of 30% H 2 O 2 is added to all samples and the samples are immediately deposited under the reaction conditions. Three samples are periodically removed to which 1 mL of 40% HNaSO3 is added and stirred vigorously. The sample is centrifuged at 17500 g for 15 minutes at 4 ° C and the supernatant is removed for spectrophotometric measurement. The precipitate is washed repeatedly with deionized water and dried in the oven to determine its weight. Subsequently, t = 10, weight determination is not performed because there is no precipitate in any of the samples. Until reaching point t = 10 minutes, 15 samples have been removed from the reaction conditions. At t = 10 minutes, 1 mL of 40% HNaSO3 is added to fifteen of the thirty samples that are maintained under the reaction conditions, stirred vigorously and returned to the bath. With these samples the study of the progress of the reaction will be carried out in the presence of the antioxidant while maintaining the reaction conditions. In the rest of the samples nothing is added and the reaction is allowed to pass to know what happens with the eumelanins formed in the absence of the agent
oxidizing

Por encima de t=10 se retiran del baño periódicamente seis muestras, tres de ellas correspondientes a muestras a las que se les ha adicionado antioxidante y otras tres correspondientes al grupo en que el antioxidante no se les ha adicionado previamente y que se les adiciona en el momento en el que se saca la muestra del baño. En la figura 4 se resume todo lo que ocurre durante el tiempo de reacción.Above t = 10 are removed from the bathroom six samples periodically, three of them corresponding to samples to which antioxidant has been added and three others corresponding to the group in which the antioxidant has not been previously added and added at the time The sample is taken from the bathroom. Figure 4 summarizes everything It happens during the reaction time.

Tras la adición de H_{2}O_{2} se produce una inmediata solubilización del color, a la vez que un fuerte descenso en la cantidad de material sólido. El ritmo de solubilización de color se ralentiza a medida que desciende la cantidad de material sólido en suspensión. El máximo de color solubilizado se alcanza a los 5-7 minutos de reacción. Desde ese momento aparece un ligero descenso en la absorbancia de la solubilización, indicativo de que el medio oxidante además de permitir la solubilización del color originalmente eumelánico, también provoca destrucción de éste, por lo que hay que tener en cuenta que existe una reacción paralela de destrucción de color que coexiste mientras se produce la solubilización de éste y que se hace visible una vez que el aporte de nuevo color por solubilización es menor que la destrucción oxidativa. En el minuto diez la reacción se ha desdoblado entre aquella que transcurre en presencia de antioxidante y en ausencia de este. Tras la adición de sulfito, no existe en ninguna muestra destrucción del color, mientras que en las muestras en las que no se ha adicionado sulfito aparece un progresivo descenso en la cantidad de color por peso de pluma, indicativo claramente de la existencia de una reacción de degradación del producto solubilizado que se ha generado previamente. La reacción de degradación que aparece sigue claramente una cinética de orden 0, lo que indica que no existe limitación del sustrato oxidante para degradar el color solubilizado. Se puede asegurar que la reacción de degradación ha existido en el medio de reacción desde el mismo momento en que las eumelaninas empiezan a oxidarse y solubilizarse, hecho que ocurre inmediatamente después de
t=0.
After the addition of H2O2, an immediate solubilization of the color occurs, as well as a sharp decrease in the amount of solid material. The color solubilization rate slows down as the amount of solid material in suspension decreases. The maximum solubilized color is reached after 5-7 minutes of reaction. From that moment a slight decrease in the absorbance of the solubilization appears, indicative that the oxidizing medium in addition to allowing the solubilization of the originally eumelanic color, also causes its destruction, so it must be taken into account that there is a parallel reaction of Destruction of color that coexists while its solubilization occurs and becomes visible once the contribution of new color by solubilization is less than oxidative destruction. In the ten minute the reaction has unfolded between that which occurs in the presence of antioxidant and in the absence of this. After the addition of sulphite, there is no color destruction in any sample, while in the samples in which no sulphite has been added, a progressive decrease in the amount of color per pen weight appears, clearly indicative of the existence of a reaction of degradation of the solubilized product that has been previously generated. The degradation reaction that appears clearly follows a kinetics of order 0, indicating that there is no limitation of the oxidizing substrate to degrade the solubilized color. It can be ensured that the degradation reaction has existed in the reaction medium from the moment the eumelanins begin to oxidize and solubilize, which occurs immediately after
t = 0.

La reacción paralela de degradación deja de estar enmascarada por la reacción de solubilización de melaninas justamente en el momento en que éstas se agotan, es decir a t=10, y tras este punto aparece como única reacción. El aislamiento de la reacción de degradación por encima de t=10 permite extrapolar la incidencia de la degradación durante el tiempo en que la reacción se encuentra enmascarada por la solubilización de eumelaninas
oxidadas.
The parallel degradation reaction is no longer masked by the melanin solubilization reaction just at the moment when they are depleted, that is at t = 10, and after this point it appears as the only reaction. The isolation of the degradation reaction above t = 10 allows the incidence of degradation to be extrapolated during the time when the reaction is masked by the solubilization of eumelanins
Rusty.

Extrapolando los valores medidos durante la reacción de destrucción de eumelaninas oxidadas entre los tiempo t=10 y t=20, con los teóricos que existirían a t=0 permiten conocer, que de no haber habido reacción de degradación en el intervalo entre t=0 y t=10, el valor de absorbancia medido debería haber sido 152.Extrapolating the measured values during destruction reaction of oxidized eumelanins between time t = 10 and t = 20, with theorists that would exist at t = 0 allow know that if there was no degradation reaction in the interval between t = 0 and t = 10, the measured absorbance value should have been 152.

Por otro lado en las muestras en las que se ha adicionado el antioxidante, la reacción de degradación se ha paralizado, y la coloración que se mide es estable, al menos en el plazo de los 20 minutos que se ha dejado transcurrir la reacción. El procedimiento de estabilización mediante antioxidante es efectivo y permite tener un margen de tiempo razonable para la medida espectrofotométrica teniendo certeza de que no está ocurriendo ninguna reacción degradativa. Sin embargo, la medida efectuada de esta forma está afectada por el error de la infracuantificación de eumelaninas oxidadas por la destrucción que ha ocurrido de éstas durante el periodo necesario para la solubilización de las eumelaninas oxidadas. De hecho, el valor medido es 136, cuando según la extrapolación realizada de la recta de degradación debería haber sido 152. El estudio simultáneo de ambas reacciones permite conocer el valor real que se mide y el valor teórico que se debería haber medido, por lo que se puede calcular el factor de conversión entre uno y otro, que es de 1,119. Es decir, la medida real que se hace a t=10 debe multiplicarse por 1,119 para obtener el valor que teóricamente hubiera dado la muestra inicial si no hubiera existido una reacción paralela de degradación.On the other hand in the samples in which it has been added the antioxidant, the degradation reaction has paralyzed, and the color that is measured is stable, at least in the within 20 minutes that the reaction has been allowed to pass. The antioxidant stabilization procedure is cash and allows a reasonable timeframe for spectrophotometric measurement being certain that it is not No degradative reaction occurs. However, the measure done in this way is affected by the error of the under-quantification of oxidized eumelanins by the destruction that has occurred during the period necessary for the solubilization of oxidized eumelanins. In fact the value measured is 136, when according to the extrapolation of the line of degradation should have been 152. The simultaneous study of both reactions allow to know the real value that is measured and the theoretical value that should have been measured, so you can calculate the conversion factor between one and the other, which is 1,119. That is, the actual measurement made at t = 10 must multiply by 1,119 to get the value that theoretically I would have given the initial sample if there had not been a reaction Parallel degradation.

La cuantificación de eumelaninas no puede realizarse directamente por ser insolubles, pero mediante tratamiento oxidativo se transforma la eumelanina original en otro compuesto coloreado y soluble en medio alcalino que sí puede ser cuantificado como en el caso de feomelanina y correlacionar el valor obtenido con el contenido eumelánico original. Las características del producto formado recuerdan en parte a las que posee la feomelanina, como son su solubilidad en medio alcalino y mostrar una coloración aparente con tonos marrones dorados, muy distinta del color negro intenso que tienen las eumelaninas intactas.Quantification of eumelanins cannot be done directly by being insoluble, but by oxidative treatment the original eumelanin is transformed into another  colored compound and soluble in alkaline medium that can be quantified as in the case of pheomelanin and correlate the value obtained with the original eumelanic content. The characteristics of the product formed in part remind those It has the pheomelanin, as are its solubility in alkaline medium and show an apparent coloration with golden brown tones, very distinct from the intense black color that eumelanins have intact

El análisis del espectro de Infrarrojos por Transformada de Fourier (FT-IR) de feomelaninas, eumelaninas y eumelaninas oxidadas (Figura 5) pone de manifiesto que las eumelaninas y feomelaninas difieren en la zona de número de onda comprendida entre 1000 y 1400 y en la que suelen absorber grupos funcionales del tipo sulfónidos o sulfonas. Tras el tratamiento oxidante de las eumelaninas en medio alcalino, se forma un nuevo compuesto que mantiene aproximadamente el espectro original de eumelanina pero se atenúan las diferencias encontradas en la zona de número de onda comprendido entre 1000-1400 y el espectro del producto obtenido se hace mucho más parecido al de feomelaninas, sin llegar a ser idéntico, por lo que la eumelanina original parece haberse transformado espectralmente en un compuesto similar a la feomelanina, con el que también comparte otras propiedades físicas y químicas, como es la solubilidad en medio alcalino y color aparente. A este nuevo compuesto formado por oxidación de eumelaninas, y similar en determinadas propiedades a feomelanina, se le ha denominado pseudofeomelanina.Infrared spectrum analysis by Fourier transform (FT-IR) of pheomelanins, oxidized eumelanins and eumelanins (Figure 5) shows that Eumelanins and pheomelanins differ in the wave number zone between 1000 and 1400 and in which they usually absorb groups functional types of sulfonides or sulfones. After treatment oxidizer of eumelanins in alkaline medium, a new form is formed compound that maintains approximately the original spectrum of eumelanin but the differences found in the area are attenuated of wave number between 1000-1400 and the spectrum of the product obtained becomes much more similar to that of pheomelanins, without becoming identical, so that eumelanin original seems to have spectrally transformed into a compound similar to pheomelanin, with which it also shares others physical and chemical properties, such as solubility in medium alkaline and apparent color. To this new compound formed by oxidation of eumelanins, and similar in certain properties to Pheomelanin, has been called pseudofeomelanin.

Por la transformación que experimenta la eumelanina, es posible cuantificarla espectrofotométricamente como pseudofeomelanina a 450 nm restándole la absorbancia a 600 nm y dividiendo la absorbancia medida por el peso de pluma empleado. La muestra sacada a t=10 y estabilizada inmediatamente con HNaSO_{3} es la adecuada para realizar la cuantificación de pseudofeomelanina midiendo su absorbancia. El resultado obtenido debe corregirse multiplicando el valor obtenido por 1,119 para contemplar las pérdidas ocurridas por co-oxidación.Because of the transformation that the eumelanin, it is possible to quantify it spectrophotometrically as pseudofeomelanin at 450 nm subtracting absorbance at 600 nm and dividing the absorbance measured by the pen weight used. The sample taken at t = 10 and immediately stabilized with HNaSO3 It is suitable for quantifying pseudofeomelanin measuring its absorbance. The result obtained must be corrected multiplying the value obtained by 1,119 to contemplate the losses caused by co-oxidation.

La metodología de medida de contenido en eumelaninas por cuantificación de sus correspondientes pseudofeomelaninas formadas por oxidación alcalina es adecuada dentro de un amplio margen de concentración, ya que la cantidad de producto que se forma es directamente correlacionable con la cantidad de materia prima empleada siguiendo la ley de Lambert-Beer. Empleando plumas de tres especies de aves de muy distinto contenido melánico en la figura 6 se puede observar que el procedimiento de medida correlaciona perfectamente el contenido en melanina con el peso de la pluma. Igualmente, la metodología muestra una muy aceptable repetibilidad (Tabla 3). Se emplean plumas de las tres mismas especies usadas para el estudio de linealidad en la medida y se obtiene que, al igual que en el caso de feomelaninas, dependiendo de la muestra, este porcentaje puede oscilar entre un 3.74W y un 7.92%. Evidentemente, esta variabilidad entre replicados es fruto de una heterogeneidad en la materia prima empleada. En un estudio similar al efectuado con feomelaninas se encuentra que, dependiendo de la porción de pluma empleada, el contenido en eumelanina, cuantificada como pseudofeomelanina, varia, y dentro de cada porción el porcentaje de variabilidad se estrecha hasta situarse por debajo del 5% en todos los casos (Tabla 4).The content measurement methodology in Eumelanins by quantification of their corresponding Pseudofeomelanins formed by alkaline oxidation is suitable within a wide range of concentration, since the amount of product that is formed is directly correlated with the amount of raw material used following the law of Lambert-Beer Using feathers of three species of birds of very different melanin content in figure 6 you can note that the measurement procedure correlates perfectly Melanin content with pen weight. Likewise, the methodology shows a very acceptable repeatability (Table 3). Be they use feathers of the same three species used for the study linearity in the measurement and it is obtained that, as in the case of pheomelanins, depending on the sample, this percentage It can range between 3.74W and 7.92%. Obviously this variability among replicates is the result of heterogeneity in the raw material used In a study similar to that done with Pheomelanins are found to be, depending on the pen portion used, the eumelanin content, quantified as pseudofeomelanin, varies, and within each portion the percentage of variability narrows to below 5% in all the cases (Table 4).

TABLA 3TABLE 3 Reproducibilidad del proceso de extracción y cuantificación de eumelaninas en forma de pseudofeomelaninasReproducibility of the extraction process and quantification of eumelanins in the form of pseudofeomelanins

33

TABLA 4TABLE 4 Variabilidad en el contenido de eumelaninas cuantificadas como pseudofeomelaninas en distintas partes de pluma de Buitre leonadoVariability in the content of eumelanins quantified as pseudofeomelanins in different pen parts of Griffon Vulture

44

Ejemplo 3Example 3

Obtención de pseudofeomelaninas en estado sólidoObtaining solid state pseudofeomelanins

Al igual que en el caso de las feomelaninas, es posible obtener un concentrado de pseudofeomelaninas, por precipitación en medio neutro, siguiendo el mismo procedimiento de adición de HCl concentrado y posteriormente diluido hasta alcanzar un pH situado entre 6 y 7. En estas condiciones las pseudofeomelaninas forman una suspensión fina que se separa por centrifugación.As in the case of pheomelanins, it is possible to obtain a concentrate of pseudofeomelanins, by precipitation in neutral medium, following the same procedure as addition of concentrated and subsequently diluted HCl until reaching a pH between 6 and 7. Under these conditions the Pseudofeomelanins form a fine suspension that is separated by centrifugation

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Claims (12)

1. Procedimiento de obtención de pigmentos de melaninas caracterizado porque comprende las siguientes etapas:1. Procedure for obtaining melanin pigments characterized in that it comprises the following stages:
a)to)
tratamiento inicial alcalino,initial alkaline treatment,
b)b)
separación de las feomelaninas,separation of pheomelanins,
c)C)
obtención del concentrado seco de eumelanina mediante lavado del precipitado y posterior centrifugación,obtaining the dry concentrate of eumelanin by washing the precipitate and subsequent centrifugation,
d)d)
solubilización del concentrado seco de eumelanina mediante oxidación alcalina controlada en el tiempo, ysolubilization of the dry concentrate of Eumelanin by time-controlled alkaline oxidation, Y
e)and)
neutralización de las soluciones para obtener concentrados secos de feomelanina y pseudofeomelanina.neutralization of solutions for get dried pheomelanin concentrates and Pseudofeomelanin
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el tratamiento inicial alcalino de a) se realiza con NaOH preferentemente al 20t en agua, en un baño con sonicación, preferentemente a 60ºC, durante al menos 20 minutos, y preferentemente durante 40 minutos con agitación periódica de la muestra.2. Method according to claim 1, characterized in that the initial alkaline treatment of a) is carried out with NaOH preferably at 20t in water, in a bath with sonication, preferably at 60 ° C, for at least 20 minutes, and preferably for 40 minutes with stirring Periodic sample. 3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la separación de las feomelaninas de b) se realiza mediante centrifugación, preferentemente durante 15 minutos a 17500 g y 4ºC, retirándose el sobrenadante que contiene la fracción de feomelaninas solubilizadas.3. Method according to claim 1, characterized in that the separation of the pheomelanins from b) is carried out by centrifugation, preferably for 15 minutes at 17500 g and 4 ° C, the supernatant containing the fraction of solubilized pheomelanins being removed. 4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el lavado para la obtención de eumelaninas en estado sólido de c) se realiza preferentemente mediante resuspensión en NaOH al 20ó y posterior centrifugación a 17500 g durante 15 minutos repitiendo la operación tres veces.4. Method according to claim 1, characterized in that the washing to obtain solid state eumelanins of c) is preferably carried out by resuspension in 20 ° NaOH and subsequent centrifugation at 17500 g for 15 minutes repeating the operation three times. 5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la oxidación alcalina de la fracción eumelánica precipitada de d) se realiza preferentemente mediante adición de H_{2}O_{2} al 30% en agua al precipitado eumelánico resuspendido en NaOH al 20%, sonicación a 60ºC durante 10 minutos de la muestra, y detención de la reacción mediante adición de un antioxidante, preferentemente HNaSO_{3} al 40% en agua.5. The method according to claim 1, characterized in that the alkaline oxidation of the precipitated eumelanic fraction of d) is preferably carried out by adding 30% H 2 O 2 in water to the eumelanic precipitate resuspended in 20% NaOH, sonication at 60 ° C for 10 minutes of the sample, and stopping the reaction by adding an antioxidant, preferably 40% HNaSO 3 in water. 6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la obtención de los concentrados sólidos de feomelanina y pseudofeomelanina de e) se realiza mediante un proceso de neutralización de las soluciones, preferentemente con HCl al 20% seguido de HCl 0.1 N, y posterior centrifugación.Method according to claim 1, characterized in that the obtaining of the solid concentrates of pheomelanin and pseudofeomelanin of e) is carried out by means of a neutralization process of the solutions, preferably with 20% HCl followed by 0.1 N HCl, and subsequent centrifugation. 7. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la materia prima utilizada consiste en plumas de ave o pelos coloreados de mamífero.7. Method according to claims 1 to 6, characterized in that the raw material used consists of bird feathers or colored mammalian hairs. 8. Procedimiento de cuantificación de melaninas caracterizado porque comprende la obtención de melaninas según las reivindicaciones 1 a 7 y su medida espectrofotométrica, preferentemente mediante medida de absorbancia a 450 nm restándole la obtenida a 600 nm frente a un blanco de solución acuosa de NaOH al 20%, y dividido por el peso de muestra original para expresar la concentración de eumelaninas, en forma de pseudofeomelaninas, y de feomelaninas como UA/g de materia prima.8. Melanin quantification process characterized in that it comprises obtaining melanins according to claims 1 to 7 and its spectrophotometric measurement, preferably by absorbance measurement at 450 nm, subtracting that obtained at 600 nm from a blank of aqueous NaOH solution at 20 %, and divided by the original sample weight to express the concentration of eumelanins, in the form of pseudofeomelanins, and of pheomelanins as UA / g of raw material. 9. Uso de las melaninas obtenidas según las reivindicaciones 1 a 7 para la preparación de composiciones cosméticas.9. Use of melanins obtained according to claims 1 to 7 for the preparation of compositions Cosmetics 10. Uso de las melaninas según la reivindicación 9 en dónde la composición cosmética comprende alguno de los siguientes productos: maquillaje de piel, pestañas, cejas, labios o uñas, tintes para cabellos o para vello, tintes para tatuajes, o cualquier otro producto de uso cosmético.10. Use of melanins according to claim 9 where the cosmetic composition comprises one of the following products: skin makeup, eyelashes, eyebrows, lips or nails, hair or hair dyes, tattoo dyes, or Any other product for cosmetic use. 11. Uso de las melaninas obtenidas según las reivindicaciones 1 a 7 para la preparación de protectores solares frente a la radiación UV.11. Use of melanins obtained according to claims 1 to 7 for the preparation of sunscreens against UV radiation. 12. Uso de las melaninas obtenidas según las reivindicaciones 1 a 7 para la preparación de composiciones con fines dermatológicos en enfermedades que cursen con despigmentación de la piel.12. Use of melanins obtained according to claims 1 to 7 for the preparation of compositions with dermatological purposes in diseases that occur with depigmentation of the skin.
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