Phát triển công thức sản xuất mặt nạ sinh học từ thạch dừa từ nguyên liệu thiên nhiên
Dựa trên quá trình lên men của vi khuẩn Acetobacter Xylinum, các nhà nghiên cứu ở Công ty TNHH Thiết bị Y tế AMED phát triển công thức sản xuất mặt nạ sinh học từ thạch dừa từ các nguyên liệu thiên nhiên, giúp dưỡng ẩm, làm săn chắc và hỗ trợ tái tạo da.
Sự phát triển của mặt nạ dưỡng da, từ mặt nạ đất sét ở Ai Cập cổ đại, cho đến mặt nạ thịt bò sống ở châu Âu vào thế kỷ XIX, và mặt nạ dạng giấy phổ biến hiện nay, đều gắn liền với những tiến bộ trong hiểu biết về làn da của con người: “Làn da đóng vai trò rất quan trọng đối với cơ thể chúng ta, là rào cản đầu tiên của cơ thể chống lại vi khuẩn và virus và hạn chế những chấn thương vật lý. Làn da khỏe mạnh bảo vệ chúng ta khỏi các tác động nguy hiểm từ môi trường, chẳng hạn như bức xạ cực tím trong ánh sáng Mặt trời, độ ẩm thấp và gió”, ông Nguyễn Đức Tâm ở Công ty TNHH Thiết bị Y tế AMED, viết trong bài giới thiệu trên Sàn giao dịch Công nghệ TP.HCM (Techport.vn, do Trung tâm Thông tin và Thống kê KH&CN – CESTI vận hành).
Khi tìm cách chăm sóc làn da khỏe mạnh, người ta nhận thấy một trong những việc quan trọng nhất cần làm là dưỡng ẩm. “Một làn da khỏe mạnh bình thường có độ ẩm từ 20-35%. Khi bị mất nước, da trở nên thô ráp và bong vảy, có thể đỏ, nứt và ngứa, lớp biểu bì mất khả năng giữ ẩm. Nếu không được bảo vệ hoặc điều trị, da không thể tự phục hồi, dẫn đến tình trạng khô da dai dẳng”, ông Tâm cho biết. Ngoài việc ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ cơ thể, da khô còn gây mất thẩm mỹ, dễ hình thành nếp nhăn và xỉn màu.
Ngoài cấp ẩm từ bên trong như bổ sung nước và dưỡng chất qua ăn uống, những biện pháp bổ sung độ ẩm từ bên ngoài như sử dụng mặt nạ dưỡng da cũng đang ngày càng phổ biến bởi sự tiện lợi và hiệu quả. Người dùng có thể lựa chọn các loại mặt nạ dưỡng da tùy theo nhu cầu, bao gồm mặt nạ giấy (sheet mask), mặt nạ lột (peel off), mặt nạ ngủ (sleep mask), mặt nạ rửa (wash off mask), mặt nạ sủi bọt (bubble face mask) hay mặt nạ đất sét… Trong số đó, mặt nạ giấy vẫn là sản phẩm được ưa chuộng nhất. Được làm từ giấy/vải không dệt/sợi bông, từng miếng mặt nạ sẽ được đóng gói trong túi chứa các dưỡng chất, người dùng chỉ cần bóc ra, đắp lên mặt và đợi một khoảng thời gian để dưỡng chất ngấm đều vào da, sau đó rửa lại mặt (hoặc không cần rửa, tùy theo từng loại).
Với xuất phát điểm là một doanh nghiệp KH&CN (được cấp chứng nhận từ năm 2020) trong lĩnh vực dược mỹ phẩm, những thành viên ở AMED nhanh chóng nhận ra tiềm năng của thị trường mặt nạ làm đẹp – hiện có giá trị hàng tỷ USD đang tăng trưởng rất nhanh, dự kiến sẽ đạt 11,2 tỷ USD vào năm 2032 (theo Công ty Nghiên cứu thị trường Fact.MR). Nhiều người cho rằng, việc bước chân vào một thị trường đầy cạnh tranh như vậy có lẽ là một nước đi mạo hiểm với một “lính mới” như AMED, song dưới con mắt của các nhà nghiên cứu nơi đây, họ vẫn thấy những địa hạt tiềm năng có thể khai phá. Đơn cử như bài toán cải tiến vật liệu sản xuất mặt nạ giấy – hiện nay chủ yếu sử dụng vải không dệt, có ưu điểm là thoáng khí, nhưng nhược điểm là khiến dưỡng chất dễ bay hơi, ít hấp thụ vào da.
Trong quá trình tìm những vật liệu thay thế cho vải không dệt để sản xuất mặt nạ giấy, nhóm nghiên cứu đã chú ý đến màng cellulose. “Đây là một sản phẩm thu được từ các nguồn tự nhiên như tảo, nấm và vi khuẩn, được sử dụng rộng rãi làm chất ổn định trong thực phẩm và mỹ phẩm. Đặc biệt, các nhà nghiên cứu rất quan tâm đến cellulose vi khuẩn bởi nó có khả năng tương thích sinh học cao với các mô của con người. Ở dạng phim, nó có thể được sử dụng trong các thủ tục phẫu thuật và cấy ghép nha khoa. Gần đây, người ta thấy cellulose vi khuẩn được lên men từ vi khuẩn Acetobacter xylinum có các sợi dài, mịn, độ ổn định nhiệt đáng kể, nên được quan tâm sử dụng, đặc biệt là làm mặt nạ”, nhóm nghiên cứu cho biết.
Tối ưu công thức sản xuất
Việc sử dụng vi khuẩn Acetobacter xylinum để tổng hợp cellulose thoạt nghe có vẻ hàn lâm, song thực ra, đây chính là quy trình sản xuất thạch dừa. Nhóm nghiên cứu giải thích, thành phần chủ yếu của thạch dừa là cellulose được hình thành bởi sự lên men của vi khuẩn Acetobacter xylinum trong môi trường nước dừa già, nước cốt dừa, chiết xuất thực vật, nước trái cây hoặc các nguyên liệu phế thải giàu đường khác. Thạch dừa có màu trắng trong đến vàng kem, hơi dai, có bản chất hóa học là polysaccharide nên không có giá trị dinh dưỡng cao nhưng có đặc tính kích thích nhu động ruột làm cho việc điều hòa bài tiết được tốt hơn. Ngoài việc làm thực phẩm, thạch dừa còn có thể làm giá thể nuôi cấy vi sinh vật thay cho môi trường agar, làm màng trị vết bỏng, màng bao xúc xích…
So với cellulose thực vật, cellulose vi khuẩn có nhiều ưu điểm như độ tinh sạch cao hơn (không chứa lignin và hemicellulose), độ bền và khả năng chịu nhiệt khả năng giữ nước và hấp thụ nước tốt, dễ phân hủy sinh học. Tận dụng tính chất này, nhiều doanh nghiệp trên thế giới cũng như Việt Nam đã sử dụng quá trình lên men thạch dừa của Acetobacter xylinum để sản xuất mặt nạ dưỡng da. Cách đây hơn chục năm, Hợp tác xã tiểu thủ công nghiệp Cửu Long (hiện nay là Công ty TNHH Chế biến sản phẩm dừa Cửu Long) đã thành công với sản phẩm này.
Câu chuyện của những người đi trước cho thấy, ứng dụng thạch dừa làm mặt nạ dưỡng da không phải là bài toán quá khó. Tuy nhiên, để có một quy trình sản xuất hiệu quả về mặt năng suất, tiết kiệm chi phí, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm, dễ dàng mở rộng trên quy mô công nghiệp lại là vấn đề nan giải hơn rất nhiều. Nhóm nghiên cứu đã phải tìm cách tối ưu toàn bộ quy trình, từ công đoạn phân lập và giữ giống vi khuẩn, chuẩn bị môi trường lên men, thử nghiệm và xây dựng bộ thông số sản xuất.
Ở môi trường nhân giống cấp một, nhóm nghiên cứu sử dụng 8g (NH4)2SO4, 2g (NH4)2HPO4, 20g saccharose và 1000ml nước dừa. Họ điều chỉnh độ pH ở khoảng 3,8-4 bằng acid acetic, sau đó khử trùng môi trường ở 100oC (có thể nâng đến 121oC) trong 30 phút. Sau khi để nguội, họ cấy giống vi khuẩn vào các môi trường này, rồi lắc hoặc sục khí trong 18-20 giờ. Sau đó để yên nuôi ở nhiệt độ phòng khoảng ba, bốn ngày. Khi xuất hiện lớp váng trắng, chắc trên bề mặt môi trường thì tiến hành nhân giống cấp hai (có môi trường và quy trình khử trùng giống môi trường nhân giống cấp một), tùy theo yêu cầu sản xuất, có thể nhân giống đến cấp ba cho đủ số lượng sản xuất.
Để tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp sản phẩm ở công đoạn lên men, nhóm nghiên cứu đã sử dụng nước dừa già, kết hợp với các chất dinh dưỡng như (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 và đường glucose. Môi trường này được thanh trùng bằng cách đun sôi khoảng 10-15, sau khi làm nguội cũng điều chỉnh độ pH tương tự như môi trường nhân giống. Điểm khác biệt là nhiệt độ được điều chỉnh thích hợp cho quá trình lên men, ở khoảng 28-31oC. Trong quá trình lên men, giống được cấy vào môi trường theo tỉ lệ 1:10, để khoảng 5-10 ngày.
Nhóm nghiên cứu lưu ý, điều quan trọng trong quá trình lên men là không được khuấy động môi trường, tránh cho các lớp thạch đang hình thành bị tách lớp. Sau khi lên men xong, người ta lấy khối thạch dừa ra và cắt thành từng lớp dày khoảng 2-3cm. Lớp thạch này sẽ được đưa vào máy ép để tách nước, thu được 1 lớp cellulose mỏng và dai, đủ điều kiện để định hình sản phẩm mặt nạ sinh học. Sản phẩm này được phủ lên hai lớp vải không dệt hai bên và đem định hình khuôn mặt tùy theo nhu cầu, sau đó đóng gói vào túi hút chân không và khử khuẩn.
Với ưu điểm sử dụng nguyên liệu thiên nhiên, an toàn cho người dùng, mặt nạ thạch dừa của AMED đang được nhiều doanh nghiệp mỹ phẩm trong và ngoài nước dùng làm phôi mặt nạ. Họ đã trở thành đối tác của một đơn vị gia công mặt nạ cho The Face Shop – một thương hiệu mỹ phẩm nổi tiếng của Hàn Quốc. Ngoài ra, AMED cũng bổ sung thêm các dưỡng chất để tạo ra mặt nạ thành phẩm, cung cấp cho các spa, khách hàng cá nhân… Hiện nay, họ vẫn đang tìm cách mở rộng thị trường, sẵn sàng hợp tác với các bên có nhu cầu nhận chuyển nhượng công nghệ, hoặc các đơn vị gia công mỹ phẩm, công ty thương mại, spa quan tâm đến sản phẩm này.
Phạm Trang
