Konserwanty w kosmetyceMagdalena 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)
Rozpuszczalność w gramach w 100 gramach
Związek
Woda 250 C
Woda 800 C
Glikol propylenowy
Metyloparaben
Etyloparaben
Propyloparaben
Butyloparaben
Benzyloparaben
0,25
0,17
0,05
0,02
0,01
2,0
0,86
0,30
0,15
22
25
26
110
13
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 (-). ...
karinna86