Akıllı Kombinasyonlar
Doğal kaynaklı 1,2-alkandioller çok işlevli, cilde karşı nazik ve çevre dostu olması ile modern doğal kozmetikler için ideal bileşenlerdir.
1,2-alkandiol içeren formülasyonlar, nötr pH'da bile kendi kendini korur. 1,2-alkandiollerin diğer doğal kaynaklı katkı maddeleriyle akıllı kombinasyonları, formülasyonların yumuşaklığını artırırken, maliyetlerini düşürür. Ancak başarılı bir sonuca ulaşmak için farklı 1,2-alkandioller ve farklı katkı maddeleri arasında doğru seçim yapılması gerekir.
Bu makale, doğal kozmetik ürünleri güvenli ve uygun maliyetli bir şekilde korumak için destekleyici kanıtlar sunarak mevcut seçenekleri inceler.
Modern Kozmetik
Günümüzün “iyi yaşam”a odaklanan dünyasında, tüketicilerin doğal ve sorumlulukla üretilmiş kozmetik ürünlerine talebi giderek artıyor.
Doğal güzellik ürünleri, “vegan”, “GDO içermez” gibi temiz etiketler köklere dönüş ilkesi ile yeni ideal haline gelmekte. “Doğal" ve "sürdürülebilir" iddialarla piyasaya sürülen kozmetikler, son 10 yılda yıllık ortalama %35 artış kaydetti.[1]
Elbette, günümüzün modern kozmetik ürünleri cilde karşı nazik olmalı ve yalnızca etkinlik için gerekli olan tartışılmaz bileşenleri içermelidir. Bu bağlamda, koruyucuların kamu denetimi artmıştır.
Geleneksel koruyucuların çoğu çevre için zararlı olan fosil karbonlardan elde edilmektedir. Formaldehyde donörleri, methylisothiazolinone veya paraben gibi çeşitli bileşenler, tartışmalı yan etkileri nedeniyle medyanın eleştirilerine maruz kalmıştır. Bu nedenle güvenli ve etkili doğal alternatifler yüksek talep görmektedir.
Şu anda, birçok doğal kozmetik, karboksilik asitler kullanılarak korunmaktadır. Ancak bunlar yalnızca cildi tahriş edebilecek asidik ortamlarda etkilidir. Diğer bir yaygın doğal koruyucu, uçucu ve yanıcı olduğu bilinen etanoldür. Etanol tehlikeleri sebebiyle hiçbir ülkede kabul görmemektir.
Sonuç olarak, pH değeri 5,5 ile 7 arasında olan doğal kozmetiklerin korunması için sadece birkaç çözüm vardır. Hafif ve cilt dostu kozmetik ürünleri için ideal pH aralığının 5,5 - 7 arasında olduğu göz önünde bulundurularak seçim yapılmalıdır.
Doğal Kaynaklı ve Sürdürülebilir
Doğal kozmetikleri korumak için doğal kaynaklı 1,2-alkandiolleri kullanmak nispeten yeni bir seçenektir.
Etanole kıyasla önemli avantajlar sunan iki seçenek yakın zamanda piyasaya sürülmüştür; doğal kaynaklı Pentylene Glycol ve doğal kaynaklı Caprylyl Glycol nemlendirici, kokusuz, uçucu ve yanıcı olmayan özellikleri ile ciddi avantaj sağlamaktadırlar.
1,2-alkandioller, karboksilik asitlerle karşılaştırıldığında daha güvenilir çözümler sunmaktadır. Cilt dostu nötr pH aralığında dahi formül koruması sağlar. 1,2-alkandioller doğada yalnızca belli mikroorganizmaların metabolitleri olarak bulunur.
Bu sebeple ticari olarak temin edilebilen tipleri fosil karbondan veya bitkisel hammaddelerden üretilen insan yapımı ürünlerdir. Doğal kaynaklı versiyonları ise sürdürülebilir kimya prensiplerine uygun olarak üretilmektedir.[2]
Doğal kaynaklı Pentylene Glycol, hemiselülozdan türetilirken, doğal kaynaklı Caprylyl Glycol doğal yağlardan elde edilir. (Şekil 1)
Her iki bileşen de COSMOS ve NATRUE eko-sertifikasyon standartlarına uygundur ve ISO 16128'e göre “1” doğal orijin indeksine sahiplerdir. Bu bileşenler nem verici, nem tutucu ve emoliyan olarak çok işlevlidir.
Bu sayede hem güncel temiz içerikli güzellik ürünleri konseptine uyum sağlar, hem de çok sayıda geleneksel içeriğin yerini alabilir. Bu durum tedarik edilecek malzeme sayısını azaltarak avantaj sağlar.
[caption id="attachment_131457" align="aligncenter" width="478"]
Şekil 1. Sürdürülebilir Kimya prensipleri ile çok işlevli bileşenler elde etmenin yolları.[2][/caption]
1,2-Alkandiollere Destek Olmak
Formülasyonda yalnızca Pentylene Glycol kullanarak kozmetik formüllerinde koruma sağlamak mümkündür. Ancak bu durumda ISO 11930 testlerini geçebilmek veya Avrupa Farmakopesi normuna uyabilmek için formüle %4 - %5 aralığında Pentylene Glycol eklemek gerekir.
Bu çok maliyetli olacaktır. Pentylene Glycol’ü daha küçük miktarlarda kullanıp diğer çok işlevli katkı malzemeleri ile kombinleneyerek önemli ölçüde antimikrobiyal etkinlik elde edilebilir. Bu tür kombinasyonlar gerekli olan Pentylene Glycol miktarını yaklaşık %1,5 -%2,5’e düşürür.
Bu efekte Pentylene Glycol ‘ün mikrobiyal hücre zarlarını parçalama efektine atıfta bulunarak “boosting” adı verilir. Buna göre, farklı antimikrobiyal ajanlar, mikroplara nüfuz etmede birbirine yardımcı olur.
Böylelikle tek başına kullanılacak miktardan daha düşük konsantrasyonlar tam koruma için yeterli olur. Pentylene Glycol suda çözünerek, çoğu mikroorganizmanın bulunduğu sulu fazdaki mikrobiyal bileşenleri de stabilize eder.
Tüm bunların yanında çok işlevli olduğu bilinen Pentylene Glycol’ün diğer işlevleri arasında cildi nemlendirmek, pigment dispersiyonuna yardımcı olmak, jelleştirici ajanların hidrasyonuna yardımcı olmak, yumuşak ve yağdan arındırılmış bir cilt hissi yaratmak vardır.[3]
Suda çözünür Pentylene Glycol ile kıyaslandığında, daha uzun zincirli olan Caprylyl Glycol daha lipofiliktir. Caprylyl Glycol’ün suda çözünürlüğü %0,75 ile sınırlıdır ancak sadece %0.5 oranında kullanımı, bir kozmetik ürünü mikrobiyal istiladan tamamen korumak için yeterlidir.
Olağanüstü antimikrobiyal etkinliği, doğal kaynaklı Caprylyl Glycol'ü kendi kendini koruyan doğal formülasyonlar oluşturmak için en güvenli ve en uygun maliyetli çözümlerden biri yapar.[4]
Bununla birlikte, Caprylyl Glycol, 30- 35°C'de eriyen mumsu bir katıdır. Erime süreci uzun zaman alabilir ve erimiş ürün aşırı soğutulmuş eriyikler oluşturma eğilimine sahiptir, bu da donma noktasını tahmin edilemez hale getirir. Malzeme dondukça hacmi artar, bu da varillerin ve boruların patlamasına neden olabilir. Bütün bunlar, Caprylyl Glycol'ü ele alınması oldukça zor bir bileşen yapar.
Doğal kaynaklı Caprylyl Glycol'ü diğer bileşenlerle stabil bir sıvı karışımda birleştirmek, faydalarını korurken kullanımını iyileştirmeye yardımcı olabilir. Bazı güçlendirme etkileri sayesinde 1,2-alkandiol konsantrasyonu yaklaşık %0,2- %0,4'e düşürülebilir, bu da maliyeti düşürmeye ve nihai formülasyonun yumuşaklığını artırmaya yardımcı olur.
Doğal kaynaklı Caprylyl Glycol'ü sıvı formda stabilize etmenin en basit yolu, su veya gliserol gibi inert katkı maddeleri ile birleştirmektir. Caprylyl Glycol ve gliserol karışımına su eklenmesi faz ayrımına yol açmaz. Bunun yerine, %75 - %80'e kadar Caprylyl Glycol'den oluşan, 20°C'nin altında erime noktasına sahip stabil sıvılar oluşur.
Bu formda Caprylyl Glycol'ün işlenmesi kolaydır ve soğuk işleme için uygundur. Sıvı halde kalması için oda sıcaklığında basit saklama yeterlidir. Bu, zamandan ve enerjiden tasarruf sağlar.
Ayrıca ısıtma veya yerel hava tahliyesi olmadan güvenli kullanım sağlar. Düşük koku, düşük kullanım maliyeti ve pH kısıtlamasının olmaması gibi olumlu yönleri de göz önünde bulundurulduğunda Caprylyl Glycol oldukça iyi bir doğal kaynaklı seçenektir.
Gerçekçi Koşullar Altında Performans Değerlendirmesi
İki doğal kaynaklı 1,2-alkandiol bileşeni olan Pentylene Glycol ve Caprylyl Glycol’ün her biri, iki doğal kaynaklı katkı maddesi Phenylpropanol ve Glyceryl Caprylate/Caprate ile ayrı ayrı birleştirilmiştir. Karışımlar, depolamaya dayanıklı sıvı karışımlar halinde formüle edilmiştir. (Tablo 1).
Karşılaştırma için, iki doğal kaynaklı 1,2-alkandiolün etkinliği de katkı maddesi olmadan ayrı ayrı test edilmiştir. Doğal kaynaklı Caprylyl Glycol fiziksel olarak stabilize edilmiş sıvı formunda da uygulanmıştır (“E-Leen 8”). Tablo 1, test edilen farklı kombinasyonları özetlemektedir.
Tablo 1'de listelenen bileşenler, antimikrobiyal performanslarına göre üç farklı kişisel bakım ürününde değerlendirilmiştir. Böylelikle yaygın kitle pazarı uygulamaları da göz önünde bulundurulmuştur.
• Doğal Yağ/Su Emülsiyonu (Tablo 2 A),
• Sülfatsız Şampuan (Tablo 2 B),
• Çevre dostu, Selüloz Bazlı Islak Mendiller (Şekil 2).
Karışımlar ve tekli 1,2-alkandioller, ISO 11930 normuna göre mikrobiyal testlerde farklı kullanım seviyelerinde ve pH değerlerinde test edilmiştir. Her ürün ayrı ayrı beş farklı mikropla (bir maya, bir küf, üç farklı bakteri) enfekte edilmiştir. Mikrop sayıları 7, 14 ve 28 gün sonra belirlenmiştir.
Mikrop sayımlarındaki azalmaya bağlı olarak, formülasyonların ya A (tamamen korunmuş), B (kısmen korunmuş) kriterlerini karşıladığı veya kriterlerden hiçbirinin (başarısız, korunmamış) olduğu bulunmuştur. Tablo 3, Yağ/Su emülsiyonu ve sülfatsız şampuan için elde edilen sonuçların bir özetini göstermektedir.
[caption id="attachment_131458" align="aligncenter" width="1006"]
Tablo 1. Doğal Kaynaklı 1,2-alkandioller ile doğal kaynaklı katkı maddelerinin kombinasyonları.[/caption]
Sonuçlar ve Tartışma
Test sonuçları Pentylene Glycol ve Caprylyl Glycol'ün tamamlayıcı bileşenler olarak kabul edilebileceğini göstermektedir. İki bileşenin her biri, belirli uygulamalar için özellikle uygundur.
Pentylene Glycol bazlı E-Leen Green A ve E-Leen Green C karışımları için %2-3'lük kullanım seviyeleri (Tablo 3, girişler 2 ve 3) nispeten yüksektir. Bu nedenle bu karışımlar, Pentylene Glycol’ün cilt nemlendirici, dispersiyon, ıslatma, emolyen veya çözündürme özellikleri gibi işlevlerinden yararlanan formülasyonlar için özellikle uygundur.
Pentylene Glycol suda çözünür bir 1,2-alkandiol olduğundan, yağ fazlarına migre olma veya misellerin içinde yakalanma eğilimi düşüktür. Bunun yanında, su fazları içindeki lipofilik
bileşenleri stabilize etme özelliğine sahiptir.
Tüm bunlar sebebiyle Pentylene Glycol, özellikle yağ açısından zengin veya yüksek konsantrasyonda yüzey aktif madde içeren formüller için uygundur.
[caption id="attachment_131459" align="aligncenter" width="1023"]
Tablo 2. Mikrobiyal testler uygulanan doğal Yağ/Su emülsiyonları ve sülfatsız şampuan.[/caption]
[caption id="attachment_131460" align="aligncenter" width="764"]
Tablo 3. ISO 11930 standartına göre mikrobiyal test sonuçları.[/caption]
Testler sonucunda, Pentylene Glycol içeren iki karışımın diğer karışımlara kıyasla daha fazla çok-yönlü çözümler sunduğu kanıtlanmıştır. Yağ/Su emülsiyonunun yanı sıra, sülfatsız şampuanı da kabul edilebilir kullanım seviyelerinde koruma sağlamıştır. (Tablo 3, giriş 2 ve 3)
Test edilen sülfatsız şampuan, yalnızca hafif yüzey aktif maddelere dayanmaktadır. Bu tür formülasyonların korunması çok zor olabilir. Bunun aksine, birçok yaygın temizlik ürünü ise sülfat veya sülfonat yüzey aktif maddeler içermektedir.
Bu özellikteki ürünler doğal bir antimikrobiyal etki sağlar. Sonuç olarak, sülfat veya sülfonat içeren ürünler genellikle kendi kendini korur. Bu nedenle, daha az miktarda antimikrobiyal katkı maddesi ile korunabilirler. Testler sırasında, Caprylyl Glycol’ün ekonomik bir koruma maddesi olduğunu kanıtlanmıştır.
Caprylyl Glycol, Pentylene Glycol’e kıyasla daha az çok-yönlü çözümler sunar. Bunun ana sebebi Caprylyl Glycol’ün daha az miktarda kullanılmasıdır. Test edilen Yağ/Su emülsiyonu az miktarda Caprylyl Glycol ile korunmuştur.
Fiziksel olarak stabilize edilmiş sıvı form "E Leen 8" (Tablo 3, giriş 5), saf form "A-Leen 8" (Tablo 3, giriş 4) ile kıyaslanacak derecede etkilidir. Ek olarak, sıvı formun uygulanması çok daha kolaydır. Phenylpropanol içeren güçlendirilmiş (boosted) karışım olan E-Leen P8'in ise, saf 1,2-alkandiolden bile daha etkili olduğu kanıtlanmıştır.
E-Leen P8, zorlu formülasyonlar için artırılmış bir güvenlik sunar (Tablo 3, giriş 6). Öte yandan, cilt dostu karışım E-Leen GC 8 (Tablo 3, giriş 7) Yağ/Su emülsiyonunun tam korumasının daha düşük miktarlarda Caprylyl Glycol ile elde edilmesini sağlamıştır.
İlginç bir şekilde, muazzam antimikrobiyal aktivitesine rağmen, sülfatsız şampuanı korumak için nispeten yüksek konsantrasyonlarda Caprylyl Glycol ve ilgili karışımların gerektiği görülmüştür. (Tablo 3, girişler 4-7)
Bunun nedeni, Caprylyl Glycol'ün lipofilik olmasıdır. Caprylyl Glycol lipofilik olduğu için, hidrofilik olan Pentylene Glycol’e kıyasla yüzey aktif misellerin içinde daha kolay tutulur. Phenylpropanol ilavesi ise, aromatik alkoller de iyonik olmayan yüzey aktiflerin içinde kısmen inaktive olma eğilimi gösterdiği için, sınırlı bir gelişme sağlamıştır.
Buna karşın, Caprylyl Glycol içeren çözümler, sülfat veya sülfonat yüzey aktif maddeler içeren temizlik ürünleri için yüksek performanslı ve ekonomik bir seçim olabilir.
Islak Mendilleri Korumanın Zorlukları
Yeşil ve sürdürülebilir bir antimikrobiyal için son adım ıslak mendillerin korunmasıdır. Mendillerin su içeriği ve geniş yüzey alanları ile mikrobiyal büyüme için oldukça elverişlidir. Mendiller ne kadar doğal olur ise, mikroplar için o kadar ideal hale gelirler.
Testleri daha da zor hale getirmek için Asutec tarafından temin edilen çevre dostu selüloz bazlı, airlaid bir doku kullanılmıştır.[5] Test edilen ıslak mendilin suyu yalnızca su, doğal kaynaklı bir deterjan (NatragemTM S140 NP, Croda) ve bir sitrat tamponundan oluşan bir karışımdır (Şekil 2).
Bu sulu solüsyon sırasıyla E-Leen 8 (%1), E-Leen P8 (%1) veya E-Leen GC 8 (%1) ile korunmuştur. Islak mendil suyunun iki ağırlık eşdeğeri, bir kuru mendilin ağırlık eşdeğerine uygulanmıştır. Mendiller mikroplarla enfekte edildi ve kapalı plastik torbalarda inkübe edilmiştir. ISO 11930 standardına göre 7, 14 ve 28 günlük inkübasyondan sonra mikrop sayısı sayılmıştır. (bkz. Şekil 2).
Zorluk testlerinin sonuçları Şekil 2'de özetlenmiştir. Korunmamış mendiller, test edilen tüm mikrop türleri için çok yüksek büyüme sergilemiştir. (sonuçlar gösterilmemiştir) E-Leen 8 ve E-Leen P8 ile korunan ıslak mendiller testi geçmiş ve A Kriter’ini karşılamıştır. E-Leen GC 8 karışımı ise geniş spektrumlu antimikrobiyal aktivite göstermiş, ancak A Kriter’ini karşılaması için %1’den daha yüksek kullanım seviyesi gerektirmektedir.
Bu sonuçlar, doğal kaynaklı Caprylyl Glycol içeren solüsyonların cilt dostu ıslak mendiller üretmek için uygun bir seçenek olduğunu göstermektedir. Böylelikle kendi kendini koruyan mendiller aynı zamanda cilt bakımı etkileri sağlar.
Tahriş edici veya kalıcı katkı maddelerinin kullanımı bu şekilde önlenebilir. Bu karışımlar %100 doğal kaynaklı, COSMOS ve NATRUE uyumludur ve biyolojik olarak kolayca parçalanabilir. Düşük kullanım seviyeleri sayesinde ekonomik ve verimli bir üretim sağlar.
[caption id="attachment_131461" align="aligncenter" width="498"]
Şekil 2. Islak mendil suyunun formülasyonu ve emdirilmiş mendillerin mikrobiyal tehdit testlerinin sonuçları. Kırmızı çubuklar, 28 günlük inkübasyondan sonra mikrop sayımı azalmaları için hedef değerleri gösterir.[/caption]
[caption id="attachment_131462" align="aligncenter" width="741"]
Şekil 3. Pentylene Glycol ve Caprylyl Glycol içeren doğal kaynaklı karışımlar tamamlayıcı işlevsellikler sunar.[/caption]
Özet
İki 1,2-alkandiol Pentylene Glycol ve Caprylyl Glycol’ün doğal kaynaklı versiyonlarının çok yönlü bileşenler olduğu kanıtlanmıştır. Diğer doğal kaynaklı katkı maddeleri ile birlikte, kendi kendini koruyan doğal kozmetiklerin üretimi için ekonomik, zaman ve maliyet tasarrufu sağlayan bir seçenektir. (Şekil 3)
Doğal kaynaklı Pentylene Glycol çok işlevli özelliği sayesinde pek çok ürün için uygundur. Sudaki yüksek çözünürlüğü ile yağ bazlı emülsiyonlara katkı maddesi olarak kullanılabilir. Daha hızlı emilim ile daha hafif bir cilt hissi verir.
Diğer bir olumlu yönü ise, antimikrobiyal katkı maddeleri için çok faydalı bir özellik olan misellere yakalanma eğiliminin düşük olmasıdır. Doğal kaynaklı Caprylyl Glycol, yaygın Yağ/Su-emülsiyonları ve yüzey aktif madde ürünleri için uygun yüksek performanslı bir alternatiftir.
Düşük kullanım seviyesi sayesinde rakipsiz bir şekilde uygun fiyatlı bir seçenektir. Özellikle eko sertifikalı ıslak mendiller için uygundur. Tamamlayıcı dioller olarak doğal kaynaklı Phenylpropanol ve Glyceryl Caprylate/Caprate uygundur. Phenylpropanol, yüksek ve düşük pH değerlerine dayanıklıdır.
Antimikrobiyal etkinliğe ekstra bir destek sağlar ve zorlu uygulamalar için artırılmış bir koruma sağlar. Uygun konsantrasyonlarda suda çözülebilen güvenli ve hoş bir parfüm bileşenidir. Glyceryl Caprylate/Caprate ise hassas ciltler için ürünleri güvenli ve uygun maliyetli koruma imkanı sunan ve cilde zarar vermeyen bir bileşendir.
Lipofilik yapısı ve sudaki düşük çözünürlüğü sayesinde, ana uygulama alanı Yağ/Su-emülsiyonlarıdır. Bu öneriler sayesinde kozmetik üreticileri ve tüketiciler, daha az içerikli ve daha hafif ürünlerden yararlanabilmektedir. Sürdürülebilir kaynaklı olması ile, günümüz talep ve beklentilerini mükemmel bir şekilde karşılamaktadır.
Yazar:
Markus Nahrwold
Teknik Direktör
Minasolve
Çevirmen:
Gülce Çay
Satış Yöneticisi
Arerko
Kaynakça / References:
[1] MINTEL GNPD: number of cosmetics launched worldwide in 2011 – 2020 with claim “sustainable”.
[2] P.T. Anastas, J. C. Warner, “Green chemistry: theory and practice”, Oxford University Press, 1998.
[3] N. Konaté, M. Nahrwold, ”Sustainably Sourced Pentylene Glycol – a Green Allrounder”, SOFW Journal (English Edition) 2016, 142, 44-48.
[4] J. Toliver, S. Narasimhan, “Caprylyl Glycol: A Versatile Material to Boost Preservatives”, Cosmetics & Toiletries, July/August 2018, vol. 133, N° 7, 18-23.
[5] http://www.ascutec.de/flushable-news-english/
