konserwanty w kosmetyce.doc

Konserwanty w kosmetyce

Magdalena Sikora

     Opracowanie receptur preparatów, coraz częściej zawierających pośród składników  substancje naturalne mogące stanowić pożywkę  dla różnego rodzaju drobnoustrojów powoduje, że czystość mikrobiologiczna jest nadal  jednym z ważniejszych problemów przemysłu kosmetycznego. Rozwijające się  w kosmetykach mikroorganizmy nie tylko bowiem powodują    obniżenie jakości wyrobu, aż do utraty  jego  właściwości, ale także mogą stać się przyczyną poważnych infekcji u  użytkowników.

      Wizualnym   dowodem na to, że produkty kosmetyczne uległy zakażeniu lub zepsuciu są pojawiające się w nich zmiany organoleptyczne Do najczęściej obserwowanych zjawisk, które mogą  zachodzić   pod wpływem mikroorganizmów w kosmetykach,  należą: rozdzielenie faz, zmiana konsystencji, zapachu, barwy czy też  pojawiające się w roztworach osady. Może również być to zmiana smaku, która jest istotna i wyczuwalna w przypadku past, płynów do płukania ust czy pomadek. 

     Trwałość mikrobiologiczna kosmetyku zależy od   właściwości  fizyko-chemicznych samego produktu, które  w dużej mierze  determinują  jego  specyficzną odporność na zakażenia. Praktycznie konserwacji nie wymagają tylko  te wyroby kosmetyczne, które nie są pożywką dla mikroorganizmów np. bezwodne preparaty typu  olei. W innych  formulacjach kosmetycznych  o rozwoju mikroorganizmów decydują  takie czynniki jak: struktura fizyczna, jakość i zawartość  wody,  obecność układów  stanowiących dobrą pożywkę dla mikroorganizmów np. białek, czy  pH układu. Bakterie „wolą” bowiem   środowisko słabo alkaliczne, podczas gdy drożdże i pleśnie lekko kwaśne.       Istotny jest tu także typ i  wielkość opakowania oraz zawartość inhibitorów.

   Wśród surowców  kosmetycznych hamujących rozwój mikroorganizmów wyróżnia się dwie podstawowe grupy. Pierwszą z nich stanowią składniki kosmetyków, które oprócz swoich podstawowych własności wykazują mniejszą lub większą aktywność antymikrobową. Do drugiego segmentu zaliczamy natomiast związki chemiczne dodawane specjalnie w celu zapewnienia stabilności mikrobiologicznej preparatu. I to właśnie one stanowią właściwe środki konserwujące (SK).  Ich nazwa wywodzi się od łacińskiego    słowa  conservo  czyli  zachowuję. Stosowanie konserwantów ma na celu zachowanie kosmetyku w stanie pozbawionym zanieczyszczeń  zarówno podczas ich wytwarzania i  pakowania, jak również podczas całego okresu  użytkowania.

      Mikrobiologiczna czystość wytwarzanych kosmetyków w sposób znaczący zależna jest od higieny ich produkcji. Pojawia się tu nawet określenie zakażania pierwotnego, powstającego podczas procesu technologicznego.   Ważniejszym  problemem dla producentów preparatów kosmetycznych są jednak zanieczyszczenia wtórne, których  źródło mogą  stanowić mikroorganizmy znajdujące się w naszym otoczeniu, między innymi  bytujące  na naszej skórze.

    Szczególnie niebezpieczne dla kosmetyków są   zakażenia bakteriami Gram (-),  które  posiadają  wyjątkową zdolność przystosowywania się do zmieniających się warunków środowiskowych.  Niektóre z nich wykazują dużą aktywność metaboliczną i mogą rozwijać się wykorzystując do wzrostu  nawet  trudno przyswajalne substancje np. węglowodory.  Ściany komórkowe  bakterii Gram (-),  ze względu na specyficzną budowę, są mało przepuszczalne. Ich struktury są dodatkowo stabilizowane przez jony Ca i Mg.  Wszystko to  powoduje że są one  odporne na działanie wielu konserwantów.

       Wprowadzone do  kosmetyku  konserwanty muszą spełniać określone wymagania.  Dobry środek powinien być aktywny wobec szerokiego spektrum mikroorganizmów,  efektywny  w niskich stężeniach i szerokim zakresie pH, rozpuszczalny w wodzie. Ważne jest także aby był  nietoksyczny, niedrażniący, nieuczulający,  pozbawiony smaku, zapachu i koloru.  Musi  być on obojętny chemicznie,  odporny na działanie światła, tlenu, podwyższonej  temperatury oraz zgodny  z innymi składnikami receptury i opakowania. Konserwant  nie powinien natomiast być lotny i ulegać hydrolizie.

    W przypadku emulsji duże znaczenie ma  współczynnik podziału konserwantu na fazy, gdyż określa on stosunek jego rozpuszczalności w układzie.  Jest to o tyle istotne, że w systemach emulsyjnych wzrost drobnoustrojów odbywa się wyłącznie w fazie wodnej.  Emulsje W/O, w których jest ona zdyspergowana w   czynniku olejowym,  przy zachowaniu podstawowych zasad higieny,  praktycznie nie stanowią w konserwowaniu problemu. Rozproszone kropelki wody mają bowiem wielkość równą wielkości jednej z najmniejszych bakterii Pseudomonas, co w znaczny sposób ogranicza możliwość rozmnażania  w nich drobnoustrojów. Dużo trudniejsze w utrzymaniu czystości mikrobiologicznej  są natomiast emulsje odwrotne, w których fazę zewnętrzną   stanowi woda.

       Istnieje  wiele substancji chemicznych używanych jako konserwanty. Najczęściej podział ich  nie jest   uzależniony  od struktury, lecz od mechanizmu   działania. I tak  do konserwantów działających na błonę komórkową zaliczane są alkohole, związki czwartorzędowe, fenole, kwasy i ich sole. Do czynników reagujących ze składnikami komórki  należą natomiast izotiazoliny, aldehydy, pochodne rtęci oraz chlorowców.

    W poszczególnych krajach sporządza się listy dopuszczonych do stosowania w kosmetykach środków konserwujących wraz z zalecanymi stężeniami użytkowymi. Większość państw w swoim ustawodawstwie opiera się na wytycznych obowiązujących w krajach UE. Pomimo stosunkowo szerokiej listy związków jakie można tam znaleźć, w praktyce wykorzystywanych  jest zaledwie kilka substancji czynnych.

       Do najczęściej pojawiających się w recepturach preparatów kosmetycznych konserwantów należą parabeny czyli estry kwasu p-hydroksybenzoesowego.  Oferowane są one w postaci:  estru metylowego czyli parabenu M (CAS 99-76-3), estru etylowego  -  parabenu  A (CAS 120-47-8), estru propylowego- parabenu  P  (CAS 94-13-3).  Pojawiają się również inne ich analogi:  butyloparaben  (CAS 94-26-8), izopropyloparaben (CAS 4191-73-5), izobutyloparaben (CAS 4247-02-3), benzyloparaben (CAS 94-18-8). Surowce te znajdują  powszechne zastosowanie nie tylko  w przemyśle kosmetycznym ale także spożywczym, farmaceutycznym i innych.
 
Parbeny są to ciała stałe, słabo rozpuszczalne w wodzie, szczególnie w temperaturze pokojowej.  Dobrze natomiast rozpuszczają się one w  glikolu propylenowym.
 

Tabela 1  Rozpuszczalność niektórych estrów kwasu p-hydroksybenzoesowgo (wg Nippa   Laboratories)

 
     Dodatek glikolu propylenowego, gliceryny, sorbitolu zwiększając rozpuszczalność tych związków, a także innych konserwantów,  w sposób znaczący potęguje ich efektywność.

     Estry kwasu p-hydroksybenzoesowego wykazują zgodność zarówno ze związkami anionowymi jak  i kationowymi  w zakresie pH od 3 do 8, przy czym za optymalną uznaje się wartość 6.  Pochodne  metylowa i etylowa charakteryzują się umiarkowaną aktywnością  przeciwdrobnoustrojową. Ich propylowy analog jest skuteczny w stosunku do bakterii Gram (+) i pleśni, natomiast jest średnio skuteczny w stosunku do bakterii Gram (–) i drożdży. Parabeny są  niezbyt efektywne, gdy wyrób zawiera układy mogące stanowić dobra pożywkę dla mikroorganizmów   m in. białka. Ich  mieszaniny stosowane są z pozytywnym skutkiem w wyrobach mało podatnych na zakażenie. Pomimo  dobrych właściwości przeciwgrzybiczych mogą okazać się one jednak mało skuteczne przy zakażeniu surowców pleśniami.

        Z tego też powodu chętnie łączy się parabeny  z innymi konserwantami, z którymi wykazują efekt synergiczny. Należy do nich między innymi imidazolidynylomocznik. Surowiec ten zaliczany  jest do układów  o własnościach elektrofilowych. Po parabenach to jeden z najbardziej popularnych konserwantów. Jest to biały, bezwonny,  rozpuszczalny w wodzie proszek, zgodny ze wszystkimi związkami powierzchniowo czynnymi. Jest on  skuteczny w zakresie pH 4-9, przy czym przy wartościach poniżej 6 wykazuje silną aktywność bakteriostatyczną. Stosowany w połączeniu  z estrem metylowym  i  propylowym  kwasu p-hydroksybenzoesowego zapewnia skuteczną ochronę większości preparatów kosmetycznych. Najczęściej jednak stosowany  jest do zabezpieczania  emulsji. 

    Kolejną grupę  konserwantów chętnie wykorzystywanych w preparatach kosmetycznych stanowią  układy zaliczane do pochodnych izotiazoliny, między innymi Kathon CG. Jest  to związek stabilny, dobrze rozpuszczalny w wodzie, zgodny zarówno z anionowymi jak i kationowymi związkami powierzchniowo czynnymi, skuteczny przeciw bakteriom, pleśniom i grzybom w zakresie niskich stężeń  mieszczących się w granicach 0,02 – 0,1 %. Wyjątek stanowią wyroby zawierające białka, których obecność powoduje konieczność stosowania  większych ilości tego związku. Polecany jest on szczególnie do szamponów i emulsji O/W.

    Na uwagę zasługuje  także 2-bromo-2-nitropropan-1,3-diol występujący pod nazwami handlowymi Bronopol, Gropol.  Jest  to konserwant zgodnym z anionowymi i jonowymi związkami powierzchniowo czynnymi, niezgodny natomiast z układami kationowymi. Wykazuje on aktywność w  kwaśnym pH, którego optimum mieści się między 4 a 6. W środowisku alkalicznym jest niestabilny, w ciągu kilku tygodni może następować jego rozkład. W połączeniu z  parabenami wykazuje szczególnie efektywne działanie, nawet wobec bardzo odpornych bakterii z  rodzaju Pseudomonas. 

     Przy doborze konserwantu warto pamiętać, że na jego  ilość niebagatelny wpływ wywierają   inne składniki receptury.  I tak na przykład małe ilości anionowych lub niejonowych związków powierzchniowo czynnych   zwiększają  na ogół skuteczność środków konserwujących, ponieważ  poprawiają   ich zdolność przenikania  przez błony komórkowe komórki bakteryjnej.  Wysokie  ich stężenia jednak  skuteczność tę obniżają.

      Dodatek  sekwestrantów, w szczególności  EDTA, wpływa także  na   zwiększenie przenikalności    ściany komórkowej mikroorganizmów. Wiążąc jony magnezu i wapnia, które stabilizują ich strukturę związki te  powodują  wzmocnienie działania konserwantu w stosunku do bakterii G (-).

...