Розділ ІІ. Косметичне виробництво

Денатурований білок желатину — це гелеутворювач тваринного походження; зараз його використовують в косметиці менше.

Найбільш типовими синтетичними гелеутворювачами є прості ефіри целюлози. Вони відзначаються різними ступенями заміщення та полімеризації і використовуються як структуроутворювачі та стабілізатори емульсій.

Кремнезем, силікагель та бентоніт — неорганічні дисперсії, які можуть використовуватися для утворення прозорих гелевих систем, але найчастіше в косметиці використовується поліакрилова кислота та її модифікації (Carbomer). Для забезпечення гелеутворення поліакрилову кислоту частково нейтралізують.

Для набухання або розчинення полімер подають поступово при інтенсивному перемішуванні. Добре диспергування досягається тоді, коли умови обрані таким чином, щоб набухання спочатку було обмеженим, а розчинність — малою.

2.3.2. Гідрофобні (ліпофільні) компоненти

Головним критерієм належності речовин до класу ліпідів є їх нерозчинність у воді. Лише деякі ліпіди можуть утворювати у водному середовищі колоїдні або міцелярні розчини. Речовини такого роду виконують функцію емульгаторів (про це — далі).

Ліпіди непогано розчиняються в органічних розчинниках: бензолі, хлороформі або ефірі. У цілому ліпіди можна розподілити на такі групи:

—ліпіди, які не гідролізуються, — вуглеводні (парафіни), жирні спирти та жирні кислоти;

—прості або складні ефіри — воски та тріацилгліцероли;

—фосфоліпіди, наприклад лецитини;

—сфінголіпіди, наприклад цераміди;

—гліколіпіди та ліпопротеїни.

Фосфоліпіди — це складні ефіри гліцерину з двома жирними кислотами та залишком фосфорної кислоти, який пов’язаний з азотовмісною сполукою.

Усі сфінголіпіди містять замість триатомного спирту гліцерину аміноспирт сфінгозин. Природні сфінголіпіди завжди містять при аміногрупі залишок жирної кислоти. Їх називають церамідами. Оскільки жирні кислоти гідрофобні, а спиртова складова —

101

Технологія парфумерно-косметичних продуктів

гідрофільна, то обидві ці сполуки мають амфіфільний характер і є поверхнево-активними речовинами (ПАР).

Гліколіпіди — це сполуки, які містять залишок моночи олігосахаридів, котрі в свою чергу пов’язані з сфінгозином.

Ліпопротеїни побудовані зовсім інакше. Це не конкретно молекули, а комплекс протеїнів та ліпідів змінного складу. Саме в такому вигляді вони переносять водонерозчинні ліпіди в крові.

Ліпідовмісні косметичні препарати побудовані на основі парафінових масел, жирних спиртів та складних ефірів (найчастіше рослинних, або переетерифікованих тваринних жирів). Схема ліпідних фаз у дисперсних системах наведена у табл. 10.

Ліпідна, або масляна, фаза косметичних продуктів значно впливає на газота водообмін шкіри, її зовнішній вигляд, блиск, гладкість та еластичність. З цієї причини до ліпідів у складі косметичних олій та кремів застосовують термін «емолент» (emolient). Цим терміном характеризують допоміжні органічні речовини, які роблять шкіру м’якшою та еластичнішою, вони не відносяться до якогось конкретного класу речовин.

Таблиця 10

Ліпідні фази в дисперсних системах

Ліпідні фази в дисперсних системах

102

Розділ ІІ. Косметичне виробництво

Парафіни

У косметичних виробах використовують рідкі та тверді вуглеводні прямоланцюгові та розгалужені. У них немає функціональних груп, вони хімічно майже інертні. Лише ненасичені представники вуглеводнів, такі як сквален, чутливі до процесів окиснення. Зате вони сумісні зі всіма іншими компонентами.

Парафінове масло — це очищена суміш насичених вуглеводнів, виділених з нафти. Температура кипіння — понад 300 °С, прозора, без кольору та запаху рідина, має тільки одну характеристику — в’язкість. Розрізняють парафіни малов’язкі та високов’язкі. Вони легко емульгуються та поліпшують емульгованість інших ліпідів, які важко емульгуються, таких як тріацилгліцероли (жири, олії). На шкіри вони утворюють оклюзивну, водовідштовхувальну плівку та поступово всмоктуються в шкіру, поліпшуючи її гладкість та розповсюдженість по ній інших ліпідних препаратів.

Твердий парафін та мікрокристалічний віск — це суміш твердих, насичених та ненасичених вуглеводнів. Молекулярна маса їх 225–450. Тверді парафіни мають великокристалічну структуру, а воски — кристаліти значно тонкіші. Останні добре емульгують олії і тому широко використовуються для отримання емульсій типу «вода в олії».

Спільним для цих двох типів парафінів є те, що вони можуть значно підвищувати в’язкість ліпофільних компонентів рецептури за рахунок структуроутворення.

Сквален, молекула якого містить тридцять вуглецевих атомів, має розгалужену структуру. Наявність її надає сквалену і сквалону (гідратований сквален) таку цінну властивість, як розтікання по роговому шару шкіри. Це сприймається людиною як маложирний легко- і швидковсмоктуваний продукт (емоліент!), а не жирні та важкі тріацилгліцероли.

Жирні кислоти

Жирними кислотами називають усі аліфатичні насичені та ненасичені, розгалужені та нерозгалужені карбонові кислоти, які містять більше чотирьох атомів вуглецю. Жирні кислоти, що містять до семи атомів вуглецю, називають нижчими; вісім-два- надцять атомів — середніми, а більше дванадцяти атомів вуглецю — вищими. Це дуже слабкі кислоти.

103

Технологія парфумерно-косметичних продуктів

За кількістю подвійних зв’язків жирні кислоти поділяють на насичені (аліфатичні), котрі не мають подвійних зв’язків, мононенасичені (один подвійний зв’язок) та поліненасичені, які містять два та більше подвійних зв’язки. Усі природні нерозгалужені жирні кислоти, а їх відомо вже більше сорока, мають тільки парну кількість атомів вуглецю. У косметиці використовують головним чином кислоти С10–С18, які отримують виключно розщепленням жирів і олій тваринного та рослинного походження.

Для цього нейтральні жири та олії розщеплюють еквівалентною кількістю гідроксиду натрію при високій температурі і із суміші видаляють гліцерин та воду. Чисті жирні кислоти у промисловому масштабі видобувають також гідролізом жирів перегрітою водяною парою. Синтетичні жирні кислоти, які отримують каталітичним окисленням н-парафінів, мають лише другорядне значення, бо містять у своєму складі також кислоти з непарною кількістю атомів вуглецю, оксикислоти і т.ін.

Особливий інтерес для виробництва косметичних кремів та емульсій мають суміші стеаринової (С18) та пальмітинової (С16) кислот, бо вони сприяють утворенню структури. Якщо суміш цих двох кислот частково нейтралізувати лугом, то можна отримати чудовий денний крем, який не має лужної реакції, робить шкіру матовою та не зажирнює її — так званий стеаратний крем. Ненасичені жирні кислоти потрібно захищати від окиснення — вводити антиоксидант.

Жирні спирти

Жирні спирти — це первинні спирти, які роблять шкіру мато-

вою і мають у своєму складі більше чотирьох атомів вуглецю. Для косметики найважливішим є цетиариловий спирт

(Cetearyl Alcohol) — суміш цетилового та стеарилового спиртів змінного складу. Торговий цетиариловий спирт містить 50–70 % стеарилового (С18) та 20–35 % цетилового спирту (С16). Ця суміш дуже стабільна до дії кисню, лугів та кислот, має температуру плавлення в межах 49–56 °С. Ці спирти не мають сильної емульгуючої властивості, але вони підвищують в’язкість емульсій типу «олія у воді» та поліпшують усмоктування вологи шкірою.

104

Розділ ІІ. Косметичне виробництво

Воски

Воски — це складні ефіри вищих жирних кислот та одноатомних довголанцюгових спиртів. Рідкі воски — це складні ефіри каприлової, лауринової та міристинової кислот з одного боку та спиртів від ізопропанолу до октанолу — з другого.

Наприклад, гексилаурат — це малов’язка рідина із властивістю розтікатися по шкірі, а також розчиняти ліпофільні речовини.

Якщо потрібні рідкі емоленти, то це децилолеат — чудова добавка для поліпшення розтікання та пенетрації (проникнення) в роговий шар шкіри. Це поки що синтетичні речовини, а ось олеїлолеат — жовтувата, прозора олія — це вже складний ефір природного походження. У молекулі цього ефіра два подвійних зв’язки, і він чудово розчиняє жироподібні активні інгредієнти кремів; він — родина ліпідним компонентам шкіри і забезпечує непогане проникнення компонентів крему в шкіру.

Продуктом з високим природним вмістом ефірного воску є олія хохоба (французи називають його «жожоба»). Це прозора світло-жовта рідина, яка містить у собі довголанцюгові ефірні воски С38–С44, які «розчинені» в незначній кількості вільних жирних кислот та спиртів. Вміст восків С42 найбільший — 50 %.

Олія хохоба гарно розтікається по шкірі та швидко всмоктується, стійка до окиснення, але має низьку температуру затвердіння (10–12 °С) на що треба звертати увагу при його використанні

вскладі кремів.

Укосметиці застосовують також ізопропілпальмітат, октилпальмітат. Перший використовується як розчинник та емоліент, який швидко розтікається, другий — як косметична олія емульсійних композицій, він має низьку температуру плавлення (від мінус 1 до мінус 5 °С).

Цетилпальмітат — це суміші складних ефірів насичених натуральних жирних кислот та жирних спиртів. Його ще називають штучний спермацет. Вміст цетилпальмітата — не менше ніж 50 %, температура каплепадіння — 43–49 °С. Ці м’які білі, жирні на дотик лусочки використовують для посилення консистенції кремів, олівців для підведення губ та очей.

Бджолиний віск — теж твердий природний віск із високим вмістом ефірів. За номенклатурою INCI/CTFA Beeswax або Cera Alba, це складний ефір високомолекулярних спиртів С26–С32 з

105

Технологія парфумерно-косметичних продуктів

пальмітиновою кислотою та іншими жирними кислотами. Крім цього, він містить вільні жирні кислоти, спирти та парафіни.

Завдяки своїй твердості він використовується для поліпшення консистенції мазей та кремів. Його стабілізувальна дія пов’я- зана з використанням у кольдкремі.

Лецитин, спермацет, канделільський та карнаубський воски в сучасній косметиці практично не використовуються.

Тріацилгліцерини

Досі домінувала шкідлива тенденція заміни тріацилгліцеринів на мінеральні масла, яка ставила перепону їхньому широкому використанню. Тепер це один з найважливіших компонентів ліпідомістких косметичних та фармацевтичних препаратів.

Природні тріацилгліцерини являють собою складні ефіри гліцерину з трьома жирними кислотами. Найчастіше це насичені та ненасичені кислоти С16 та С18.

Як правило, жири наземних тварин мають високий вміст насичених жирних кислот, і тому вони зараз досить рідко використовуються в косметичних препаратах.

Рослинні олії з вищим вмістом поліненасичених жирних кислот (лінолева, ліноленова та інші) більш підходять для косметичних продуктів, але вони швидко окислюються (олія зародків зерен кукурудзи Corn germ oil та ін.).

Цих недоліків немає в олії авокадо (за INCI/CTFA: Persea Gratissima (Avocado) Oil), тому що вона містить 0,02 % токоферолу — природного антиоксиданту. У її складі майже 85 % тріацилгліцеринів, крім того, є вільні жирні кислоти, неповні гліцериди та фосфоліпіди. Характерною особливістю цієї олії є також вміст до 6 % цис-9-гексадеценової, або пальмітоолеїнової, кислоти. Також у складі олії Авокадо є вуглеводні з бактерицидними властивостями та деяка кількість вітамінів A і D. Ця унікальна за складом олія ще й гарно всмоктується шкірою і тому сприяє усуненню лупи та ороговілих наростів.

Сполуки типу лінолевої та ліноленової кислот (поліненасичені жирні кислоти) ще називають незамінними, оскільки вони не виробляються в організмі людини і вводяться тільки з їжею. Незамінні сполуки утворюють у тканинах організму гормони (простагландини) та мембранні ліпіди (фосфоліпіди та сфінголіпіди).

106

Розділ ІІ. Косметичне виробництво

Нестача поліненасичених кислот у людини спричинює дерматити. Поліненасичені жирні кислоти використовують у препаратах для догляду за сухою шкірою. Їх використовують у вигляді рослин або в етерифікованому вигляді у формі олій.

Особливо виділяють для цих цілей, крім олії авокадо, ще олію ослинника (INCI/CTFA Oenothera Biennis (Evening Primrose) Oil), а також олію огірочника (Borage Oil або Borago Officinalis Seed Oil). Ці олії відзначаються особливо високим вмістом -ліноленової кислоти (GLA) — 9 % та 20 % відповідно. Ця кислота має винятково важливе значення в житті людини. У шкірі вона входить до складу довголанцюгових церамідів, необхідних для підтримки цілісності ліпідного бар’єру. За її відсутності з’являється сухість шкіри через втрату вологи. GLA зміцнює і продовжує нормальний рівень гідратації шкіри.

Дуже цікава і корисна олія австралійського горіха Макадамія

(INCI/CTFA Macadamia Termofilia). У ній надзвичайно високий вміст (26 %) мононенасиченої пальмітоолеїнової кислоти (С16 та один подвійний зв’язок). Вона надзвичайно швидко всмоктується в шкіру і тому її ще називають зникаючою олією.

Найбільш збагачена токоферолом олія зародків пшениці (INCI Triticum Vulgare). Токофероли та токотриеноли — це найкращі природні антиоксиданти, які входять до складу рослинних олій.

Олія рисових висівок містить до 1,4 % фітостерину — оризанолу (суміш складних ефірів ферулової кислоти). Він використовується в косметиці, як поглинач УФ випромінювання. Фітостерини — це теж компоненти олій, вони відіграють важливу роль у житті людини. Їх додають до маргаринів для зниження холестерину в крові, а в косметиці — для підвищення проникливості шкіри та її зволожування.

Олія Ши (INCI Butosperum parkii) містить велику частку неомилюваних речовин. Її складний ефір коричної кислоти діє як УФфільтр, що й використовується в косметиці.

Найбільш ефективною та корисною для людини не тільки з точки зору косметики, а також з лікувальною метою є олія ру- м’янку (INCI Echium plantagineum). Наведемо незвичний склад цієї олії:

107

Технологія парфумерно-косметичних продуктів

Цілющі властивості олії рум’янку роблять її дуже цінним компонентом косметичних засобів індивідуального догляду.

Targo B1 від компанії Targo — це мікрокапсульована олія бурячника (Borago officialis) — концентрована форма найбільш цілющої з олій для сухої, старіючої шкіри. У мікрокапсульованому стані це суміш тріацилгліцеринів з високим вмістом -ліноленової кислоти.

Жирнокислотний склад олії бурячника:

Targo B1 рекомендують як компонент у такі продукти:

—зволожувачі рецептури кремів для сухої шкіри;

—anti age (проти старіння) продукти;

—засоби для оброблення рук;

—блиск для губ;

—продукти для захисту губ.

Олія таману (Calophylium inophyllum) екстрагується холодним пресуванням із горіхів полінезійського дерева таману. Ця нерафінована олія використовується в усіх типах високоякісних емульсійних кремів для догляду за шкірою, а також у безводних середовищах. Ефективний рівень застосування — 3–8 % у креми та лосьйони, засоби для догляду за волоссям — 0,5–1,0 %. Олія та-

108

Розділ ІІ. Косметичне виробництво

ману стабільна за температури до 90 °С і може вводитися безпосередньо в масляну (олійну) фазу.

Рицинова олія (INCI/CTFA: Ricinus Communis (Castor Seed Oil)) — прозора, безколірна, в’язка рідина, яка легко розчинюється в спирті, на відміну від інших олій. Її висока густина та в’язкість мало залежить від температури. Це тригліцерид 12-гідроксиолеї- нової кислоти, яку ще називають рицинолевою. Її частка в складі кислот — 85 %. Решта кислот — це 5 % олеїнова, 5 % лінолева, 1 % стеаринова та 4 % інші кислоти. Зберігати її потрібно в захищених від світла місцях у непрозорій закритій тарі, щоб зберегти її від розпаду.

Рицинова олія та напівсинтетичні продукти, які з неї виробляються, широко використовуються в косметичних та фармацевтичних препаратах в основному зовнішнього використання. Вона з усіх інших рослинних олій найкраще проникає в міжклітинний простір рогового шару. Особливо широко її використовують для губної помади, а в медицині — в очних краплях, тобто там, де є слизова оболонка. Тут уже використовують рафіновану рицинову олію.

Рицинову олію гідрують і одержану воскоподібну масу, яку називають гідрованою рициновою олією (точка плавлення її — 85– 88 °С). Її використовують для підвищення консистенції напівтвердих кремів або для поліпшення формованої маси в контурних олівцях.

Тріацилгліцерини, які містять лише насичені жирні кислоти, отримують гідруванням кокосової олії. Для цього її після гідрування спочатку гідролітично розщеплюють на насичені жирні кислоти та гліцерин, потім видаляють гліцерин, а отримані після фракційної розгонки насичені жирні кислоти із середньою довжиною ланцюжка знову етерифікують гліцерином у потрібній пропорції. Штучні жири, отримані таким напівсинтетичним шляхом, дуже стабільні, стійкі до окиснення і не мають неприємного запаху.

Каприлові / капринові олії відзначаються високою розчинністю важко розчинних у воді сполук; вони змішуються не тільки з жирними оліями, а й з етанолом.

Склад жирних кислот таких триацилгліцеринів:

—капронова кислота (С6) — не більше ніж 2 %

—каприлова кислота (С8) — 50–75 %

—капринова кислота (С10) — 25–45 %

—лауринова кислота (С12) — не більше ніж 3 %.

109

Технологія парфумерно-косметичних продуктів

Ці тріацилгліцерини добре розтікаються та всмоктуються, тому у великих об’ємах використовуються при виготовленні лосьйонів та кремів.

Єдиний жир тваринного походження, який усе більше привертає увагу косметологів і не має недоліків, характерних для тваринних жирів (комедогенність та ін.), — це жир ему. Він близький за складом до ліпідів рогового шару шкіри людини, має добрі пом’якшуючі, зволожувальні та бактерицидні властивості. Він легко поширюється по поверхні шкіри, швидко всмоктується і може використовуватись як переносник біологічно активних речовин.

Рослинні олії, які широко використовуються в косметичних, товарах та деякі їхні властивості наведені в табл. 11.

Деякі інші продукти тваринного походження, які використовуються у косметиці наведені у Додатку 3.

Головне призначення олії в кремах — пом’якшувати шкіру. Олії, які мають високий вміст олеїнової кислоти, відтворюють на поверхні шкіри окклюзивну плівку, знижуючи таким чином втрату

110

Розділ ІІ. Косметичне виробництво

Продовження табл. 11

вологи. Жирні кислоти типу -ліноленової теж знижують її, але вже завдяки входженню в ліпідні пласти рогового шару шкіри. Олії з високим вмістом поліненасичених кислот швидше всмоктуются в шкіру, оскільки мають меншу в’язкість.

Неповні ацилгліцерини

При переетерифікації тріацилгліцеринів за наявності гліцерину або прямій етерифікації жирних кислот гліцерином утворюються монота діацилгліцерини. Вони більш гідрофільні, тому після введення в чисто ліпідні суміші створюються відчуття меншої жирності та окклюзивності.

111

Технологія парфумерно-косметичних продуктів

Монота діацилгліцерини харчових жирних кислот завдяки своїй нешкідливості використовують як емульгатори в харчових продуктах, косметичних та фармацевтичних засобах. Вони продаються як суміші монота діацилгліцеринів.

Моноацилгліцерин має назву по INCI Glyceryl Stearate, містить 40–50 % моноацилгліцерину і являє собою суміш моноефірів стеаринової та пальмітинової кислоти, а інше — суміш діта тріацилгліцеринів. Ця складна суміш називається нейтральним, несамоемульгувальним гліцерин моностеаратом (ГМС).

Від нього потрібно відрізняти самоемульгувальні продукти (торгова марка SE). Наприклад, речовина з назвою, згідно з номенклатурою INCI, Glycerіl Stearate SE має у своєму складі 8–10% натрієвих або калієвих мил. Ця речовина нестійка в розчинах кислот та електролітів, але якщо її змішати з шестикратною кількістю води, то вона стане густою кремоподібною масою типу емульсії «олія у воді». Якщо замість стеарату калію додавати інші незаряджені неіонні ПАР як гідрофільний емульгатор, то вийде нейтральний самоемульгувальний ГМС. Він більш стійкий до кислот та електролітів. Цілий ряд таких продуктів отримані шляхом додавання до гліцерилстеарату етоксильованих жирних спиртів або жирних кислот. Ці основи для кремів, згідно з номенклатурою INCI, називаються уже не самоемульгувальним гліцерин моностеаратом / дистеаратом, а комбінованим продуктом.

ГМС усіх виробників і марок мають більш-менш виражену ліпофільність, котра може бути виражена через значення гідро- фільно-ліпофільного балансу (ГЛБ) Гриффіном. Якщо несамоемульгувальний ГМС має значення ГЛБ близько 3,8, характерне для емульгатора типу «вода в олії», то його самоемульгувальний різновид має ГЛБ від 5,2 до 12, і тому вони можуть утворювати емульсійні системи типу «олія у воді».

Сам ГМС являє собою воскоподібну масу з температурою плавлення 54–64 °С.

Для особливих цілей отримують високоочищені сорти ГМС (90 %). ГМС стійкий до окислення, бо не має подвійних зв’язків, тому добре сумісний з іншими допоміжними речовинами. ГМС використовують як емульгатор для отримання прямих (М/В) і зворотних (В/М) емульсійних систем. Крім того, він є фактором, який регулює консистенцію в напівтвердих мазях та кре-

112

Розділ ІІ. Косметичне виробництво

Рис. 9. Формули неповних гліцеридів

мах. На рис. 9 показано приклади формул неповних ацилгліцеринів.

Кремнійорганічні сполуки

Силікони (поліорганосілоксани) — це кремнійорганічні сполуки, основна структура яких — це зв’язок кремнію та кисню. Атоми кремнію з класу речовин, котрі використовуються в косметиці, має різні замінники.

Замісниками, як видно на рис. 10 можуть бути:

—метильні групи (диметикони та циклометикони);

—фенільні з метильними (фенілдиметикони);

—вищі алкільні та алкоксигрупи в сополімерів полісилоксан /

поліалкілен (циклодиметикон).

Силіконові масла — диметикони — це рідини, які характеризуються низькою в’язкістю. Вона зростає з підвищенням ступеня

113

Технологія парфумерно-косметичних продуктів

Рис. 10. Кремнійорганічні ліпіди

полімеризації. Низький поверхневий натяг (20 мН/м) забезпечує їм добре розтікання. Це хороші захисники шкіри від шкідливих впливів гідрофільних та ліпофільних речовин. Їхній недолік — низький біорозпад.

Циклічні силікони, крім того, що мають низький поверхневий натяг, швидко й без залишку випаровуються. Тому креми з ними сприймаються як легкі та нежирні. У них повна відсутність хімічної спорідненості як до води, так і до олій. Це робить їх особливо привабливими в складі універсальних продуктів для захисту шкіри в «нежирній» косметиці.

114