Косметические эмульсии – наши кремы, это сложнейшие системы, состоящие из воды, масел и целого комплекса вспомогательных веществ. И эти системы должны быть прежде всего безопасными. Никому не понравится наносить на лицо крем с плесенью или крем, в котором началось разложение компонентов микробной флорой.
К сожалению, большая часть методов стерилизации, принятых в той же пищевой промышленности, к которой так часто аппелируют, практически неприемлема в косметическом производстве – кремы нельзя замораживать, нельзя кипятить, нельзя хлорировать оборудование, нельзя даже полностью уничтожать микрофлору, т.к., к примеру, эмульсии с пробиотиками становятся от этого бесполезными. Консервант, вспомогательный компонент, – неотъемлемая часть любого косметического средства, содержащего хоть какое-то количество воды, потому что всегда нужно помнить, что «вода – это жизнь» и лучше, если эта жизнь будет не в вашей ценной баночке.
Консерванты – самая болезненная тема в косметологии. Движение за продукты «без консервантов» все больше захватывает мир, и серьезная косметическая промышленность, а также врачи, представители санэпиднадзора бьют настоящую тревогу – в косметику все чаще добавляют непроверенные псевдоконсерванты, растительные системы и эфирные масла без оценки комплексного взаимодействия, все чаще в образцах, предоставляемых на независимую экспертизу, обнаруживается патогенная микрофлора задолго до истечения заявленного срока годности.
Консерванты по определению должны проявлять определенную токсичность, иначе исчезнет смысл их применения. Однако, очень важно при этом не вызвать дисбактериоз на поверхности кожи и сохранить хрупкое равновесие между патогенными и непатогенными микроорганизмами. Идеальный консервант должен обладать следующими качествами:
- широкий спектр антимикробной активности при небольшой концентрации.
Консервант должен защищать средство от всех типов микроорганизмов: дрожжей, грибов, грамположительных и грамотрицательных бактерий. В подавляющем большинстве случаев химические вещества активны либо против грибов, либо против бактерий, поэтому создаются взаимноусиливающие системы и исключительно редко когда консервант выступает в единственном лице.
- безопасность для человека при соблюдении ПДК (предельно допустимых дозировок).
Консервант обязан быть токсически безопасен для человека при применении продукта по прямому назначению. Этому уделяется большое внимание, при исследованиях здесь как раз очень важны методы нанесения, способы накопления и вывода в организме, активные дозировки и многое другое, что часто просто не учитывается при огульных обвинениях на тему «они же вызывают рак». Обычная соль и даже просто вода при передозировке тоже вызывает весьма неприятные последствия.
- высокая степень растворимости в водной фазе.
Микроорганизмы всегда растут либо в водной фазе, либо на границе раздела фаз, особенно, если в средстве присутствуют какие-либо включения. Чем больше растворяется консервант в водной фазе, тем лучше он будет работать и защищать средство. Поэтому ввод консерванта в жировую фазу является ошибкой, защиты от микробного заражения это не даст, лишь ее иллюзию, что очень опасно.
- комбинаторная совместимость.
Консервант или группа консервантов обязаны быть совместимы с другими компонентами системы и не должны терять своей активности в их присутствии или из-за взаимодействия с ними. Кроме того, важно, чтобы консервант не нарушал потребительских качеств косметического продукта – не окрашивал, не изменял запах, не нарушал консистенцию.
- комплексная стабильность.
Важно понимать, что ни одно органическое химическое вещество не является полностью стабильным при экстремальных условиях, например, очень высокой температуре или чрезмерной кислотности среды. Именно поэтому ТР ТС 009-2011 строго регламентирует условия хранения и транспортировки косметических средств, особенно в области температуры и влажности. В среднем консерванты выбираются по стабильности именно в тех условиях, в которых предполагается производство данного косметического средства – условно, если предполагается нагрев смеси до 60С, то и консервант должен выдерживать эту температуру, если предполагается высококислая среда (рН сильно меньше 7), то и консервант должен работать в кислой среде.
- эффективные сроки хранения.
При выборе консерванта необходимо тщательно оценивать уровень обеспечиваемой им защиты и нагруженность системы разного рода инактиваторами. Консервант должен хорошо защищать косметическое средство в течение всего срока годности, а также заданное время после вскрытия упаковки. Ведь потребителя не заставишь пользоваться кисточками и шпателями, девушки все равно будут лезть в баночки пальцами, поэтому производитель обязан предусмотреть данную ситуацию.
Как же определить предполагаемый срок годности косметического средства? Казалось бы, достаточно глянуть в рекомендуемые сроки от поставщиков сырья, да провести стандартные тесты на микробиологию по разным направлениям и вуаля, все готово.
В реальности все совсем не так просто. Существует более шести международных стандартов только для проверки эффективности консервантов (Challenge Test). Также присутствует ряд обязательных тестов по микробиологии, которые должен пройти конечный продукт. Кроме этого проводится анализ на коллоидную (консистентную) и термостабильность. Общепризнанных методик здесь нет, как и жестко регламентированных государственных требований. В итоге каждая большая компания и каждый уважающий себя технолог разрабатывают свои протоколы и, опираясь на челленж-тесты самих использованных консервирующих систем, а также по полученным картам результатов далее высчитывают, сколько предположительно будет храниться конечный продукт.
Давайте рассмотрим подробнее, какие оценочные тесты проходит продукция перед тем, как попасть в магазин.
Challenge Test – это тест на провокационное заражение (контаминацию) продукции. Суть теста состоит в том, что испытываемые образцы заражают специально отобранными штаммами микроорганизмов, а через определенные промежутки времени (например, через 6 часов, 24 часа, 7 дней, 14 дней, 21 день и 28 дней – для каждого типа микроорганизов время разное) отбирают аликвоты, делают посев и подсчитывают образующиеся колонии. Количество КОЕ/мл на определенном этапе теста указывает на способность системы консервантов справиться с заражением. Обычно это выражается посредством величины десятикратного сокращения (D) – времени, необходимого для уменьшения популяции тестовых микроорганизмов в десять раз. Например, для неадаптированных грамотрицательных бактерий значение D должно быть около 30 часов. Это означает, что, если консервант не сможет справиться с внесенным заражением за первые 30 часов, то микроорганизмы в продукте будут продолжать существовать и размножаться.
Другой тип Challenge Test проводится как с образцами, хранящимися при обычных условиях, так и с образцами из группы ускоренного старения: в среднем, это показывает, насколько консерванты способны защищать продукт в ходе хранения. Однако, при работе с образцами после ускоренного старения, нужно также принимать во внимание термостабильность самого консерванта или системы консервантов. Например, имидазолидинилмочевина очень чувствительна к повышенным температурам, и при наличии ее в системе это приведет к неверным результатам.
Третий вариант Challenge Test является также оценка микробной чистоты образцов продукции, бывших в использовании (например, после тестирования потребительских характеристик), в сравнении с контрольными или арбитражными, ранее не вскрывавшимися. Если общее количество аэробных микроорганизмов в бывшем в употреблении образце ниже 10 КОЕ/г, и система консервантов по-прежнему эффективна, рецептура считается защищенной в условиях использования. Такие тесты дают ценную информацию и для определения срока годности продукта после вскрытия.
Кроме специализированных Challenge Test для всесторонней оценки продукции в лабораторных условиях проводятся следующие анализы:
- тест на ускоренное старение (хранение образцов при заданной повышенной температуре);
Принцип ускоренного старения для оценки стабильности и срока годности продукции позаимствован у фармацевтической промышленности. Согласно правилу Вант-Гоффа, скорость реакций первого порядка увеличивается в 2-4 раза при повышении температуры на 10°С, а микроорганизмы с повышением температуры ведут себя активнее. Это позволяет быстрее выявить проблемы, которые могут возникнуть при хранении средства в обычных условиях. При прогнозировании считается, что эмульсия, стабильная при 40°С в течение шести месяцев, либо трех месяцев при 45°С и т.д. (с повышением температуры сокращается время выдержки), может храниться два года в стандартных условиях. Образцы выдерживают в термошкафе достаточно долго и через определенные промежутки времени проверяют по определенным показателям и сравнивают с показателями в начале теста и с данными для образцов контрольной группы. Образцы контрольной группы хранят при 2 - 6°С: при такой температуре физико-химические и микробиологические процессы, хоть и не прекращаются совсем, но протекают достаточно медленно. Длительность хранения контрольных образцов должна совпадать с длительностью хранения образцов в самом продолжительном тесте; при этом очень важно поддерживать стабильную температуру хранения. Нужно понимать, что любой подобный тест экстраполируется на весь продукт лишь с долей вероятности. Чем более стандартные условия и высокая длительность выдержки, тем точнее экстраполяция.
- тест на стрессовые температурные воздействия (последовательные циклы замораживания/размораживания или охлаждения/нагревания);
Температурные циклы дают важную информацию по стабильности рецептуры и ее возможность поставки в разные климатические регионы, но обычно ничего не говорят о сроке годности. Обычно проводят пять циклов замораживания/размораживания (от -10°С до комнатной температуры в течение 24 или 48 часов). Иногда образцы оцениваются на стабильность при перепадах положительных температур: для этого их помещают в специальную камеру, в которой температура меняется от 4 до 45°С каждые 48 часов в течение месяца.
- продолжительное хранение при стандартных условиях (20 или 25 °С) или при комнатной температуре (проверка поведения продукта в реальных условиях), в зависимости от задачи теста;
В среднем подобному тесту подвергаются все арбитражные образцы от выпущенной партии, которые хранятся при стандартных условиях (вскрытые и не вскрытые) в течение всего заявленного срока годности продукции.
- микробиологический экспресс-тест;
Экспресс-тест на микробиологию появился совсем недавно по меркам косметической промышленности, но уже прочно завоевал сердца всех технологов-лаборантов. Данный тест включен в обязательные процедуры при проверке чистоты как непосредственно воды, сырья и варочных емкостей, так и образцов конечной продукции. Он проводится методом посева образца на специальную питательную среду в капсуле, которую затем помещают в термошкаф при повышенных температурах для выращивания колонии и ее определения в соответствие с нормативами.
- проверка фотостабильности системы;
Тест на фотостабильность можно проводить в реальных условиях (как правило, это воздействие дневного света с северной стороны в течение месяца), но в этом случае тест невозможно стандартизировать и обеспечить воспроизводимость условий. Поэтому для таких испытаний чаще используют искусственное освещение со спектром, близким к спектру солнечного света либо специализированные УФ-лампы. Но чаще задачей такого теста является установить устойчивость средства к освещению в магазине, т.к. оно бывает на порядок более яркое, чем обычный дневной свет и может разрушать, например, окрашивающие пигменты.
- проверка устойчивости системы к вибрации;
Особенно подобный тест требуется системам с высоким содержанием масляной фазы и малым количеством эмульгирующих компонентов, поскольку при сочетании разных температурных факторов и длительной тряске (перевозке ж/д или автотранспортом) возможен синерезис (отслоение масляной фазы, расслоение эмульсии).
- проверка устойчивости системы к различной влажности (климатический тест);
Если планируется поставлять продукцию в разные климатические зоны, при планировании испытаний полезно учитывать климатические данные для разных географических регионов. Считается, что тесты следует проводить при средней максимальной кинетической температуре и средней максимальной влажности. Влажность моделируют либо путем хранения косметики в климатической камере, что может позволить себе не каждый производитель, либо хранением в закрытом контейнере, атмосфера которого находится в равновесии с насыщенным раствором определенной соли. Например, насыщенный раствор нитрата калия при 40°С обеспечит относительную влажность в закрытой емкости 88%, хлорида натрия – 75%, а хлорида магния – всего 32%.
- проверка совместимости с упаковкой.
Необходимо учитывать важный факт, что консерванты могут легко адсорбироваться из косметического средства на поверхностях упаковки, контактирующих с продуктом. Например, известно, что парабены, бензойная, сорбиновая и салициловая кислоты адсорбируются рядом видов полиэтилена. Поэтому очень важно проводить испытания стабильности косметики и эффективности системы консервантов именно в той упаковке, в которой продукцию планируется продавать.
