Boostery konserwantów – charakterystyka i toksykologia

Dobranie właściwego układu konserwującego jest kluczowym etapem podczas tworzenia formuły kosmetycznej. Czystość mikrobiologiczna kosmetyku stanowi bowiem jeden z zasadniczych elementów wpływających na bezpieczeństwo produktu końcowego. Konserwanty mają za zadanie zapobiegać zanieczyszczeniu kosmetyków drobnoustrojami, takimi jak bakterie lub grzyby, w całym okresie życia produktów. Często obok samych składników konserwujących w recepturze możemy znaleźć tzw. boostery konserwantów, czyli substancje wzmacniające ich działanie.

Boostery konserwantów są wzmacniaczami układów konserwujących, ich zadaniem jest zatem wspomaganie działania konserwantów, a nie aktywność konserwująca sama w sobie. Warto to podkreślić, ponieważ wiele boosterów konserwantów jest mylnie utożsamianych z alternatywnymi konserwantami. Do definicji konserwantów kosmetycznych możemy zaliczyć wyłącznie te substancje, które znajdują się w załączniku V Rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1223/2009 z dnia 30 listopada 2009 r. – czyli wykazie substancji konserwujących dozwolonych w produktach kosmetycznych. Obecnie mamy do wyboru wiele wzmacniaczy układów konserwujących, od glikoli po olejki eteryczne. W artykule dokonano przeglądu najbardziej popularnych boosterów konserwantów wraz z ich charakterystyką toksykologiczną.

Glikole

Glikole są alifatycznymi alkoholami dwuhydroksylowymi szeroko stosowanymi w kosmetykach jako składniki kondycjonujące, rozpuszczalniki ekstraktów, kompozycji zapachowych i substancji aktywnych. Wiele glikoli jest wykorzystywanych w roli boosterów konserwantów. Ich działanie wspomagające konserwowanie kosmetyku polega głównie na obniżaniu aktywności wody. Ponadto pomagają one konserwantom przenikać przez ściany komórkowe drobnoustrojów. Warto dodać, że glikole stanowią także promotory przenikania przezskórnego. Wśród najpopularniejszych glikoli stosowanych jako wzmacniacze konserwantów można wymienić:

• Propylene Glycol,
• Pentylene Glycol,
• Caprylyl Glycol,
• 1,2-Hexanediol.

Pierwszy z nich – glikol propylenowy oprócz działania typowo kosmetycznego, tj. kondycjonującego, nawilżającego, modyfikującego reologię, pełni także funkcję czynnika bakteriostatycznego i fungistatycznego. Z tego względu bardzo często jest wykorzystywany jako booster konserwantów. Dzięki jego zastosowaniu w odpowiednim stężeniu można zmniejszyć ilość użytego konserwantu w kosmetyku. Co więcej, Propylene Glycol posiada bardzo korzystny profil toksykologiczny. Nie wykazuje działania drażniącego ani uczulającego na skórę. Nie działa mutagennie, teratogennie ani rakotwórczo. Poza tym, amerykański zespół ekspertów Cosmetic Ingedient Review (CIR) Expert Panel potwierdził bezpieczeństwo glikolu propylenowego nawet w stężeniu 50% w gotowym produkcie kosmetycznym. Propylene Glycol został również włączony na listę GRAS (Generaly Recognized as Safe), czyli substancji dodawanych do żywności powszechnie uważanych za bezpieczne.

Kolejny z wymienionych glikoli to glikol pentylenowy, który również znajduje bardzo powszechne zastosowanie w kosmetyce, m.in. jako humektant. Ponadto wykazuje działanie przeciwdrobnoustrojowe, dzięki czemu jest wykorzystywany w roli wzmacniacza konserwantów. Podobnie jak glikol propylenowy jest składnikiem nieuczulającym i niedrażniącym dla skóry. Może natomiast podrażniać oczy. Substancja ta nie jest mutagenna ani rakotwórcza, a jej bezpieczeństwo również zostało potwierdzone przez panel ekspertów CIR.

Caprylyl Glycol to glikol kaprylowy, który należy do tłustych emolientów. Chroni skórę przed nadmierną utratą wody tworząc na jej powierzchni warstwę okluzyjną. Jest wykorzystywany w kosmetykach myjących jako substancja re-natłuszczająca, a także w kremach, balsamach, dezodorantach, sztyftach, pomadkach i wielu innych produktach. Często jest stosowany w połączeniu z fenoksyetanolem (INCI: Phenoxyethanol), a także alkoholem benzylowym (INCI: Benzyl Alcohol) wraz z hydroksyacetofenonem (INCI: Hydroxyacetophenone) jako booster tych układów konserwujących. Caprylyl Glycol nie działa genotoksycznie, teratogennie ani toksycznie na skórę, a jego bezpieczeństwo stosowania w kosmetykach potwierdził panel CIR.

1,2-Hexanediol znany jest w branży kosmetycznej głównie ze swojego działania jako rozpuszczalnik, składnik kondycjonujący, a także modyfikator reologii. Z tego względu substancja ta jest często stosowana w wielu rodzajach produktów kosmetycznych, m.in. w: kremach do pielęgnacji okolic oczu, pomadkach do ust, kosmetykach do demakijażu, balsamach do ciała, olejkach i wielu innych. Poza tym 1,2-Hexanediol jest zdolny do hamowania rozwoju drobnoustrojów i stanowi wzmacniacz układów konserwujących. Substancja ta cechuje się ponadto korzystną charakterystyką toksykologiczną, nie wykazuje bowiem działania mutagennego, embriotoksycznego ani teratogennego. Jest bezpieczna dla skóry, ponieważ nie działa drażniąco ani uczulająco, jednakże może podrażniać oczy. Jej bezpieczeństwo stosowania w kosmetyce zostało potwierdzone przez zespół CIR.

Ethylhexylglycerin

Powszechnie znanym boosterem konserwantów jest także etyloheksylogliceryna (INCI: Ethylhexylglycerin). Oprócz działania typowo kondycjonującego na skórę Ethylhexylglycerin dodatkowo hamuje wzrost i namnażanie bakterii powodujących nieprzyjemny zapach. Dlatego też często jest stosowana w dezodorantach i antyperspirantach. Substancja ta zwiększa skuteczność działania konserwantów kosmetycznych, takich jak Phenoxyethanol, Methylisothiazolinone, czy Methylparaben. Typowe połączenie w kosmetykach stanowi etyloheksylogliceryna w roli wzmacniacza z fenoksyetanolem jako konserwantem. Jej działanie polega na zmniejszaniu napięcia powierzchniowego ścian komórkowych mikroorganizmów. To z kolei ułatwia przenikanie konserwantów do wnętrza komórek drobnoustrojów, a następnie powoduje ich śmierć.

Brak działania drażniącego i alergizującego etyloheksylogliceryny wykazano w wielu badaniach z udziałem probantów. Zgodnie z Rozporządzeniem (EC) NR 1272/2008 [UE-GHS / CLP] jest klasyfikowana jako Eye Dam. 1; H318 – powoduje poważne uszkodzenie oczu. Jednak działanie to jest charakterystyczne dla wysokich stężeń związku (do 100%), które nie są stosowane w kosmetykach. Substancja nie wykazała ponadto właściwości fototoksycznych, fotouczulających, mutagennych ani reprotoksycznych. Zgodnie z opinią panelu ekspertów CIR może być bezpiecznie stosowana w kosmetykach.

Hydroxyacetophenone

Ciekawym przykładem boostera jest hydroksyacetofenon – organiczny związek chemiczny, monohydroksyacetofenon zawierający podstawnik hydroksylowy w pozycji 4′. Jest on powszechnie wykorzystywany w kosmetyce jako antyoksydant. Zapobiega lub w znaczny sposób ogranicza szybkość zachodzenia procesu utleniania zawartych w kosmetyku składników tłuszczowych. Dzięki temu zapewnia trwałość produktów, wydłuża ich przydatność do użycia, zabezpiecza przed zmianami barwy oraz konsystencji produktu gotowego. Hydroksyacetofenon działa również przeciwdrobnoustrojowo, reguluje mikroflorę naskórka oraz niweluje niepożądane zapachy, a także wspomaga działanie konserwantów (np. fenoksyetanolu).

Dla hydroksyacetofenonu nie udokumentowano działania alergizującego ani drażniącego dla skóry. Może działać drażniąco na oczy. Natomiast nie działa teretogennie ani genotoksycznie. Nie wykazuje toksyczności po podaniu dermalnym ani doustnym. Substancja znajduje się na liście FDA (Food and Drug Administration – Agencja Żywności i Leków) dodatków do żywności jako środek smakowy.

Glyceryl Caprylate

Glyceryl Caprylate jest to monoester gliceryny i kwasu kaprylowego. Jest tłustym emolientem, niejonową substancją powierzchniowo czynną, emulgatorem typu W/O. Tworzy na powierzchni skóry warstwę okluzyjną, która zapobiega nadmiernemu odparowywaniu wody, działa re-natłuszczająco odbudowując barierę lipidową. Ze względu na właściwości przeciwdrobnoustrojowe jest także stosowany jako booster konserwantów.

Panel ekspertów CIR stwierdził, że Glyceryl Caprylate jest bezpieczną substancją w obecnych praktykach jej stosowania i używanych stężeń w kosmetykach. Poza tym związek ten został dopuszczony przez FDA jako pośredni dodatek do żywności. Pod kątem toksykologicznym składnik ten także wypada bardzo korzystnie. Monogliceryd kwasu kaprylowego nie wywołuje bowiem podrażnienia ani uczulenia skóry, co zostało potwierdzone również w badaniach na ludziach w powtarzanych testach płatkowych.

Gluconolactone

Glukonolakton to z kolei naturalnie występujący polihydroksykwas (PHA) o działaniu chelatującym, nawilżającym i przeciwutleniającym. W organizmach ssaków zarówno kwas D-glukonowy, jak i jego 1,5-lakton są ważnymi związkami pośrednimi w metabolizmie węglowodanów. Substancja ta jest wykorzystywana zarówno w kosmetyce, farmacji, jak i żywności. Glukonolakton posiada status GRAS jako bezpośrednia substancja spożywcza zatwierdzona przez FDA. Co więcej, Gluconolactone wykazuje właściwości przeciwtrądzikowe i może być stosowany jako wzmacniacz konserwantów, np. w połączeniu z benzoesanem sodu (INCI: Sodium Benzoate).

Tolerancję skórną dla glukonolaktonu ocenia się jako bardzo dobrą. Nie powoduje on podrażnień ani uczuleń. Biorąc pod uwagę, że glukonian jest endogennie występującym związkiem, który jest wykorzystywany przez organizm w normalnym procesie fizjologicznym, nie jest spodziewane jego działanie rakotwórcze. Nie wykazano też działania genotoksycznego ani toksyczności rozwojowej dla tej substancji.

Raspberry Ketone

Bardzo interesującym wzmacniaczem konserwantów jest keton malinowy (INCI: Raspberry Ketone) – związek z grupy fenoli, naturalnie występujący w owocach malin, jeżyn, żurawiny, czy też w rabarbarze. Jest on stosowany jako środek aromatyzujący w branży spożywczej, a także w przemyśle perfumeryjnym i kosmetycznym w roli substancji zapachowej. Ponadto keton malinowy stanowi cenny związek bioaktywny o szerokim spektrum działania: zwiększa lipolizę w adipocytach i przyspiesza metabolizm, dzięki czemu wspomaga odchudzanie, działa hepatoprotekcyjnie, stymuluje wzrost włosów, zwiększa elastyczność skóry i działa wybielająco. Substancja ta stosowana jest również w medycynie w łagodzeniu dolegliwości żołądkowo-jelitowych, czy dyskomfortu menstruacyjnego. Jako booster Raspberry Ketone pomaga chronić receptury kosmetyków przed psuciem się pod wpływem bakterii, drożdży i pleśni. Zwykle łączy się go z małymi dawkami konserwantów lub alternatywnymi składnikami przeciwdrobnoustrojowymi.

Raspberry Ketone znajduje się na liście GRAS. Dostępne badania nie wykazały właściwości drażniących ani alergizujących ketonu malinowego. Nie jest on klasyfikowany jako substancja mutagenna, toksyczna po podaniu doustnym, czy też dermalnym. Generalnie charakterystyka toksykologiczna ketonu malinowego potwierdza, że jest on bezpiecznym składnikiem kosmetycznym.

Levulinic Acid

Kwas lewulinowy (Levulinic Acid), a także jego sól sodowa (Sodium Levulinate) to kolejny przykład stosunkowo często stosowanego boostera konserwantów ze względu na działanie przeciwdrobnoustrojowe. Jest on najprostszym γ-ketokwasem karboksylowym, otrzymywanym na skalę przemysłową z takich polisacharydów jak: lewulina, inulina, skrobia. Występuje naturalnie w przyrodzie jako metabolit roślinny, jak również w organizmie człowieka – w neuronach i cytoplazmie. Kwas lewulinowy jest rutynowo wykorzystywany w wielu rodzajach produktów kosmetycznych, jak np.: szampony, perfumy, mydła, płyny i pasty do zębów, w roli substancji zapachowej i kondycjonującej. Jest także stosowany w farmacji jako dodatek do leków i inhibitor enzymów oraz w przemyśle spożywczym jako środek smakowy i substancja wzmacniająca smak. Znajduje się na liście dodatków do żywności (środek smakowy) zezwolonych przez FDA do spożycia przez ludzi.

W badaniach in vitro na modelu ludzkiej skóry (EPISKIN™, OECD 439: In Vitro Skin Irritation: Reconstructed Human Epidermis Test Method) odnotowano, że kwas lewulinowy nie wykazuje potencjału drażniącego. Inne badania in vitro (OECD 442B: Skin Sensitization: Local Lymph Node Assay: BrdU-ELISA, OECD 437: Bovine Corneal Opacity & Permeability Test)ujawniły natomiast możliwość działania alergizującego oraz podrażniającego oczy. Kwas lewulinowy nie działa genotoksycznie, a badania toksyczności doustnej i dermalnej wykazały, że nie jest on toksyczny.

Sodium Phytate

Fitynian sodu jest substancją pochodzenia naturalnego o działaniu chelatującym, ekstrahowaną z ryżu. Pod względem chemicznym jest to sól sodowa kwasu fitynowego. Posiada podobny profil chelatujący do Disodium EDTA. Dzięki temu zwiększa stabilność kosmetyków, jak również wspomaga działanie konserwantów destabilizując ściany komórek bakteryjnych, w których obecne są jony wapnia. Wykazano, że dodatek Sodium Phytate do receptury pozwala obniżyć poziom konserwantów nawet o 70%. Ponadto chroni on włosy przed matowieniem spowodowanym osadzaniem się minerałów zawartych w wodzie wodociągowej, a także ma właściwości normalizujące wydzielanie sebum i nawilżające.

Panel ekspertów CIR stwierdził, że Sodium Phytate jest bezpieczną substancją w obecnych praktykach stosowania i używanych stężeń w kosmetykach. W różnych powtarzalnych testach płatkowych u ludzi stwierdzono, że fitynian sodu nie powoduje uczuleń, a także wykazuje brak lub znikome działanie drażniące na skórę. Ponieważ substancja jest mocną zasadą (pH ≥ 11,5), została sklasyfikowana jako działająca żrąco na skórę (kategoria 1) i powodująca poważne uszkodzenia oczu (kategoria 1). Jednak dotyczy to wysokich stężeń tego związku oraz wysokiego pH, które nie znajdują zastosowania w kosmetykach. Poza tym Sodium Phytate nie działa fotouczulająco, mutagennie ani teratogennie. Nie stwierdzono żadnych skutków toksycznych w badaniach po ekspozycji oralnej na ten związek.

Anisic Acid

Kwas anyżowy i jego sól sodowa (INCI: Sodium Anisate) stanowią następny przykład substancji pochodzenia naturalnego o działaniu wzmacniającym układy konserwujące. Otrzymywane są z kopru włoskiego i stanowią środki przeciwbakteryjne, aromatyzujące oraz zapachowe. Kwas anyżowy działa jako silna substancja przeciwgrzybicza, często jest stosowany w połączeniu z lewulinianem sodu wraz z tradycyjnymi konserwantami. Z uwagi na kwasowy charakter substancji jej aktywność jest w dużym stopniu zależna od pH kosmetyku.

Składnik ten posiada bardzo korzystny profil toksykologiczny. Substancja nie jest uważana za uczulającą dla ludzi, nie drażni skóry, nie działa fototoksycznie. Ponadto nie wykazano właściwości mutagennych, rakotwórczych ani działania reprotoksycznego dla kwasu anyżowego.

Phenethyl Alcohol

Alkohol fenyloetylowy jest organicznym związkiem chemicznym z grupy alkoholi aromatycznych, posiada charakterystyczny różany zapach. Występuje powszechnie w naturze, m.in. jako metabolit roślinny, jest składnikiem olejku ylang-ylang i migdałów. Jest stosowany w przemyśle farmaceutycznym i perfumeryjnym głównie jako środek zapachowy. Znajduje zastosowanie w produktach do pielęgnacji skóry, makijażu, szamponach, wodach kolońskich i innych wyrobach perfumeryjnych. Ponadto alkohol fenyloetylowy jest stosowany w branży spożywczej w roli środka aromatyzującego. Ponieważ posiada właściwości przeciwdrobnoustrojowe i antyseptyczne jest także wykorzystywany jako wzmacniacz układów konserwujących. Wykazuje podobne działanie do fenoksyetanolu.

Jego bezpieczeństwo stosowania w kosmetykach zostało potwierdzone przez panel ekspertów CIR, w stężeniu do 1%. Nie działa drażniąco ani uczulająco na skórę, może natomiast podrażniać oczy. Nie stwierdzono także aktywności mutagennej ani toksyczności rozwojowej dla Phenethyl Alcohol.

Phenylpropanol

Fenylopropanol to kolejny wzorzec alkoholu aromatycznego pochodzenia naturalnego wykorzystywanego w roli boostera konserwantów. Występuje on m.in. w owocach guawy, jeżyny, cynamonie i grzybach shitake. Z uwagi na przyjemny hiacyntowy zapach fenylopropanol jest stosowany jako substancja zapachowa w kosmetykach, detergentach i świecach zapachowych. Jest również dobrym rozpuszczalnikiem, ponadto wykazuje działanie przeciwdrobnoustrojowe. Phenylpropanol został uwzględniony przez FDA na liście substancji aromatyzujących i pomocniczych stosowanych w żywności dla ludzi. Jest powszechnym składnikiem aromatyzującym napoje alkoholowe.

Substancja nie jest uznawana za toksyczną po podaniu doustnym. Badania in vitro z wykorzystaniem modelu ludzkiej skóry wykazały nieznaczne działanie drażniące dla Phenylpropanol. Związek ten został również przebadany w testach płatkowych na 218 ochotnikach uczulonych na substancje zapachowe. U 0.9% badanych odnotowano reakcje uczuleniowe na 5% fenylopropanol. Nie jest to związek mutagenny, rakotwórczy ani teratogenny.

Olejki eteryczne i ekstrakty

Szczególną grupę boosterów konserwantów zajmują olejki eteryczne, ekstrakty i ich składniki. Wiele olejków wykazuje bowiem właściwości przeciwdrobnoustrojowe, co wspomaga działanie konserwantów. Jest to związane z wysokim stężeniem związków fenolowych, aromatycznych lub alkoholi, które wykazują silną bioaktywność wobec drobnoustrojów. Niektóre dostępne na rynku mieszaniny naturalnych olejków eterycznych i ekstraktów wykazują lepszą aktywność np. od fenoksyetanolu. 

Wśród wzmacniaczy układów konserwujących wymienia się m.in. następujące olejki eteryczne i ekstrakty:

• olejek lawendowy (Lavandula Angustifolia Oil),
• tymiankowy (Thymus Vulgaris Leaf Oil),
• mięty pieprzowej (Mentha Piperita Leaf Oil),
• ekstrakt cynamonowy (Cinnamomum Zeylanicum Bark Extract),
• olejek goździkowy (Eugenia Caryophyllus Flower Oil),
• eukaliptusowy (Eucalyptus Globulus Leaf Oil),
• ekstrakt szałwiowy (Salvia Officinalis Leaf Extract),
• olejek drzewa herbacianego (Melaleuca Alternifolia Leaf Oil),
• ekstrakt oregano (Origanum Vulgare Leaf Extract),
• rozmarynowy (Rosmarinus Officinalis Leaf Extract),
• z kory magnolii lekarskiej (Magnolia Officinalis Bark Extract),
• mieszanka ekstraktów z wiciokrzewów (Lonicera Caprifolium Extract, Lonicera Japonica Flower Extract).

Jeden z dostępnych rynkowo surowców zawiera kilka ekstraktów cytrusowych i wykazuje działanie synergistyczne w połączeniu z alkoholem benzylowym, alkoholem fenyloetylowym lub fenoksyetanolem. INCI tego surowca to: Citrus Aurantium Amara Fruit Extract, Citrus Reticulata Fruit Extract, Citrus Aurantium Sinensis Peel Extract, Ascorbic Acid, Lactic Acid, Citric Acid, Aqua.

Często są to substancje nietoksyczne, o wieloletniej historii stosowania w żywności i kosmetyce, wiele z nich posiada również status GRAS. Warto jednak podkreślić, że naturalne olejki i ekstrakty niosą ze sobą spore ryzyko działania alergizującego. Dlatego zawsze należy uważnie przenalizować profile toksykologiczne tego typu składników przed ich zastosowaniem w preparatach kosmetycznych. 

Podsumowanie

Podsumowując, boostery konserwantów to składniki dodawane do kosmetyków w celu poprawy skuteczności działania substancji konserwujących. Działają one na zasadzie różnych mechanizmów, często poprzez efekt synergistyczny z tradycyjnymi konserwantami. Ponadto dodatek wzmacniaczy konserwantów do preparatów kosmetycznych zazwyczaj zapewnia znaczące ograniczenie ilości tradycyjnych środków konserwujących. Niektóre tego typu substancje pozwalają na obniżenie poziomu konserwantów nawet o 70%. Niejednokrotnie cechują się one również korzystnym profilem toksykologicznym. Aktualnie rynek oferuje szeroką gamę boosterów konserwantów z różnorodnych grup chemicznych. Są to m.in.: glikole, alkohole aromatyczne, kwasy, związki fenolowe, substancje chelatujące, olejki eteryczne i ekstrakty.