100多年前,美國MontnaBioteh為了尋找一種環保無毒的粘合劑時發現了果聚糖(Levan),它存在于植物細胞的生長過程以儲藏水分、并把細胞中有效成分控制在固定區域,起著保護細胞作用。根據這個原理,Levan應用在化妝品對人體皮膚的保濕、防皺、抗衰老等生理現象中取得優異的評價。但以前難于獲取,且價格高昂,每克100美元。
最近,科學家用蔗糖經運動發酵單細胞菌屬產生的果糖蔗糖酶的催化作用下,工業化生產果聚糖(Levan),它的結構多數是β-2,6位鍵為主鏈,少量β-2,1位鍵形成支鏈,這種結構的特點因而具有多種特殊功能,應用在皮膚保濕、護膚和毛發染護及唇膏上是其它原料無法比擬的。

1. 果聚糖:有2種類型的果聚糖。(1)利云(Levan);(2)菊糖(Inulin)。Levan是大部分通過2,6位鍵連接的聚果糖,而菊糖是大部分通過2,1位鍵連接。Levan通常比菊糖更易溶于水,并比2,1位鍵連接的聚合物有更強的粘性。低分子量聚果糖可以在很多植物中發現,如菊苣和耶路撒冷洋薊。工業生產的大多數聚果糖是菊糖類型的。高分子量的Levan更多的是由微生物生產的。不久前,Levan還只能小批量生產。
性能優異的Levan:正在尋找性能不同于大多數多糖的天然聚合物的處方師會發現Levan的價值。這個分子量高達一二百萬的聚合物卷曲成緊湊的球狀,僅為一個小細菌的十分之一大小。從表面伸出的支鏈增加了其粘性和粘結強度。與其他用作乳化劑和增稠劑的多糖不同,Levan在水中不溶脹
Levan與其他多糖的不同
· Strong adhesive 強黏性
· Spherical shape 圓球狀
· Densely packed 密集排列
· 75-200 nm diameter 75-200nm直徑
· No swelling in water 水中不溶脹
· Unusual rheology 特別的流變性
· No gel formation 不形成凝膠

- Levan不是直接從植物提取。Levan是用蔗糖(甘蔗糖或甜菜糖)發酵生產的。
在個人護理產品中的應用
在皮膚護理產品中,Levan通常用作水合或保濕。多數情況是植物生產的菊糖型果聚糖。傳統植物(如菊苣)的差異性和低產率導致最近對植物基因工程的研究,以改善低分子量果聚糖的生產。
Levan最近才有小批量的工業化生產。其不尋常的結構和性能吸引了各地的科學家,無數的論文(大部分是醫學和藥學方面的應用)提到Levan。只有幾篇文獻建議Levan可能可用于化妝品工業。在最近的一份專利的化妝品處方中提到Levan,但只是長長的多糖名單中的一個。另一個有關頭發的專利也提到Levan,但同樣只是大量的多糖中的一部分。在一份韓國的皮膚護理品專利中特別提到Levan。
CAS號為9013-95-0。INCI名為“Levan”。EINECS未列出。這個制品不含細胞毒素,符合ISO10993瓊脂擴散試驗的要求。
生產:Montana Biotech的levan是蔗糖發酵過程中由一種桿菌產生的。它不是轉基因微生物。在Cathay Biotechnology生產。
黏性:化妝品工程師的困難之一是如何使化妝品能黏住皮膚或頭發數小時,但又能用溫水方便地洗掉。Levan不尋常的強黏性、粘結強度以及水溶性使它成為理想的多用途
化妝品原料。下表比較了levan與其他天然聚合物對鋁片的拉伸強度

注:拉伸強度是8-9次的平均值。
歷史:Levan100多年前首次被鑒定,它與市場上其他常見多糖不同的性質一直吸引著研究者。有多項研究顯示它在醫學、藥學、食品、飼料和其他方面的應用價值。但Levan只能小批量供應,售價高達$100/克,限制了大量的應用。Montana Biotech在尋找一種環境友好的膠粘劑時首次發現了Levan。Cathay Biotechnology開發了一種大批量生產levan的方法。
溶解性:Levan能“溶解于”水或水混合溶劑中。Levan并非真正水中溶解的,實際是形成懸浮液。低濃度時,懸浮液看起來好像是Levan被溶解了。大片的需要幾小時才能是Levan“溶解于”冷水中。粉末狀的Levan在熱水中溶解會更快點。Levan膜在溫水中能迅速溶解。通常Levan比菊糖水溶性更好。
作為生物材料,利云有一定的溫度穩定性,其熔點在225攝氏度。玻璃的熔點為138攝氏度。利云不會形成凝膠體,它的厚度不同,呈現一種半透明到白色的物質。
使用方式:低濃度時,levan可微細噴霧,再干燥成堅硬的涂層。它也可形成一層膜。如果不徹底干燥,膜有很好的柔韌性。和凝膠多糖混合使用后,levan可形成能保持幾周柔韌性的薄膜。液體或糊狀levan有光滑的感覺。4-5%固體含量以下時是低粘度溶液。約20%固體含量是很稀薄的可傾倒糊狀物。50%固體含量是咀嚼膠。
原料:Montana Biotech/Cathay Biotechnology的levan為白色片狀。加水稀釋到合適的濃度。該levan原料,所有的測試數據均用原料試驗獲得,未加任何添加劑。