مقدمه: امروزه در دنیای محصولات آرایشی بهداشتی ، ساخت فرمول های بدون نگهدارنده بسیار محبوب مصرف کنندگان است و تبلیغات زیادی بر علیه استفاده از نگهدارنده ها می شود. لازم به ذکر است که همیشه در تاریخ استفاده از مواد آنتی میکروبیالی، این چالش وجود داشته و استفاده از بایوسایدها و نگهدارنده ها همیشه به نسبت سود به زیان بر می گردد . این حقیقت حتی در صنعت غذایی و بسیاری از صنایع دیگر نیز صدق می کند. برای مثال سدیم نیتریت در محصولات فرآوری شده ی گوشتی از تولید بوتولیسم کشنده جلوگیری می کند و در عین حال مصرف بلند مدت آن احتمال ایجاد سرطان را بالا می برد.

امروزه ترند محصولات بدون نگهدارنده که به اشتباه برچسب ایمن یا safe می خورند بسیار رواج یافته است. در این مقاله به بررسی مواد اولیه ای که در محصولات آرایشی بهداشتی استفاده می شوند و خواص نگهدارندگی دارند، می پردازیم و در نهایت توضیح می دهیم که چقدر تولید محصول بدون نگهدارنده عملی است.

برخی از مواد اولیه در محصولات آرایشی بهداشتی وجود دارند که وجودشان از رشد میکروب ها جلوگیری کرده و یا تاثیر آنتی باکتریال های موجود در فرمول ها را بیشتر می کنند بسیاری از این مواد که خاصیت خود-نگهدارندگی دارند و باعث می شوند که حجم نگهدارنده مورد نیاز در فرمول کاهش یابد، در ادامه لیست شده اند.

الکل ها:

اتانول، n-پروپانول ، ایزوپروپانول رایج ترین الکل های مورد استفاده در صنعت کازمتیک هستند. خاصیت آنتی باکتریال آنها با افزایش طول زنجیر و وزن ملکولی زیاد می شود. غلظت مورد استفاده ی آنها در محصول مشخص می کند که آیا توانایی کشتن یا جلوگیری از رشد میکروب ها را دارند یا خیر.

در غلظت های کم ؛ مثلا 1% به عنوان عضوی متابولیز شونده برای میکروب ها عمل می کنند به این معنی که وجودشان مانند ماده ی غذایی به رشد میکروب ها کمک می کند.

در غلظت های 10-20% خاصیت آنتی میکروبیال زیادی دارند و در واقع میکرواستاتیک هستند که دوز مصرف نگهدارنده را در فرمول ها کم می کنند. با این حال نگهدارندگی با الکل ها به غلظتی بالاتر از 30% نیاز دارد تا کاملا نیاز به مصرف نگهدارنده در فرمول را پوشش دهد.
باید موقع مصرف الکل به عنوان جزئی از فرمول محصولات آرایشی بهداشتی مراقب حضور اسپورها بود. با اینکه وجود اسپور در الکل در غلظت های بالاتر از 10 % باعث آلودگی میکروبی نمی شود اما بیوباردن را از حد مجاز بالاتر می برد.

بیوباردن یا بار زیستی: معمولا به عنوان آزمایش حد میکروبی یا آزمون کانت میکروبی شناخته می شود و هدف آن اندازه گیری بار میکروبی محصولات است که با شمارش کلنی و .. انجام می شود.

استفاده از الکل زیاد به عنوان جایگزینی برای نگهدارنده در فرمول ها توصیه نمی شود.  مثلا دهانشویه ها با درصد الکل بالاتر از 25% مصرف کنندگان را در معرض سرطان دهان قرار می دهند؛ به همین دلیل فرمول های بر پایه الکل نیز باید بازنگری شوند.

گلیکول ها:

پروپیلن گلیکول و بوتیلن گلیکول ها وقتی در غلظت های بالای 10% استفاده می شوند، خاصیت آنتی باکتریالی موثری دارند. همچنین این مواد به طور معمول به عنوان حلال در نگهدارنده هایی که در آب حل نمی شوند مانند پارابن ها استفاده می شوند. استفاده از گلیکول ها در فرمول؛  در دسترس بودن نگهدارنده ها را از لحاظ زیستی بیشتر می کنند یا به عبارتی bioavailability آنها را بیشتر می کنند.

هموکتانت ها :

معمولا گلیسرول، سوربیتول، پروپیلن گلیکول نماینده این گروه هستند. در غلظت های پایین مثلا زیر 5% هیچ خاصیت آنتی میکروبیالی ندارند و حتی به عنوان خوراک رشد میکروب ها هستند. اما یک تاثیر مستقیم روی a_w و آنتی میکروبیال بودن فرمول می گذارند.

a_w  یا فعالیت آبی به معنی میزان آب در دسترس برای رشد میکروارگانیسم هاست و با درصد آب فرمول تفاوت دارد.

آنتی اکسیدان ها:

از بین مواد احیا کننده فقط ترکیبات آنتی اکسیدان فنولی ، خواص آنتی میکروبیالی دارند. با اینکه استفاده از این مواد به عنوان تنها نگهدارنده سیستم کازمتیک کافی نخواهد بود اما حجم مصرف تعدادی از نگهدارنده های رایج مثل برنوپل و Kathon CG را کمتر می کند. ترکیب 2-ترت-بوتیل هیدروکوئینون(TBHQ) موثرترین آنتی اکسیدان برای مثال فوق خواهد بود بعد از آن ترکیبی از پروپیل گالات (PG) و بوتیلیو هیدروکسیانیسول (BHA) را می توان نام برد.

 کیلیت کننده ها:

کیلیت کننده ها به دلیل خواص آنتی باکتریالی بعضی مواقع به دلیل خواص سینرژیک خود بسیار ستایش می شوند. این مواد خواص قابل توجهی در برابر باکتری های گرم منفی (نه مثبت) به دلیل تفاوت ساختار دیواره سلولی دو گروه باکتری از خود نشان می دهند.
اثر تعدادی از کیلیت کننده ها در برابر سودوموناس به ترتیب اثر گذاری در ادامه آورده شده است.

تترا استیک اسید > EDTA > دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید > هیدروکسی اتیلن دی آمین تری استیک اسید.

با وجود اینکه کیلیت کننده ها طیف فعالیت محدودی دارند اما در برابر باکتریهای گرم منفی ای که در حضور بعضی نگهدارنده ها مثل آمونیوم نوع چهارم مقاوم شده اند؛ کارایی خوبی از خود نشان داده اند. و خواص برنوپل را نیز بهتر می کنند.
استفاده بی رویه از کیلیت کننده ها در فرمول ها رایج نیست به دلیل اینکه پساب این مواد غلظت فلزات محلول در رودخانه ها را کم می کنند و تعادل محیط زیست را به هم می زند.

اسانس ها( عطرها)

تعداد زیادی از ترکیبات آروما و روغن های اسانسی خواص آنتی میکروبیال دارند. وجود آنها در اسانس های مورد استفاده در فرمول های آرایشی بهداشتی، خواص آنتی میکروبیالی به همراه خواهد داشت.
ترجیح مصرف کنندگان وجود محصولات بدون نگهدارنده یا خود نگهدارنده است ؛ پس استفاده از همچین اسانس هایی می تواند جایگزین نگهدارنده های شیمیایی شود.  برای مثال می توان ترکیب هلیوتروپین دار کوناروم HP ( heliotropin-based Conarom-HP) ، Perfume H26 و عطر ترکیبی که در پتنت US4966754  وجود دارد را نام برد.
استفاده از عطر به عنوان جایگزینی برای نگهدارنده ها محدودیت هایی دارد که در ادامه به آنها می پردازیم:

طیف میکروب کشی:

بسیاری از عطرها گپ های فعالیتی در برابر گرم منفی ها از خود نشان می دهند. برای طیف فعالیت میکروب کشی مناسب باید ترکیبی از اسانس های مختلف با هم مخلوط شده و مطالعات میکروبیولوژیکی گسترده انجام شود.

غلظت مصرف:

معمولا اگر 1-2% از اسانس ها در محصولات استفاده شود ؛ از حد مجاز درصد اسانس در محصولات leave-on , rinse-off فراتر می رود. رفرنس این موضوع مونوگرام های سازمان تحقیقاتی مواد اولیه عطری آمریکا (RIFM) است.

ایمنی مصرف:

عطرها به عنوان یکی از معمول ترین مواد ایجاد کننده واکنش های آلرژیک شناخته می شوند. لیست عطرهای ممنوع و آلرژن توسط سازمان بین المللی عطر منتشر می شود. به علاوه باید به یاد داشته باشیم که عطرهایی که هیچ تجربه ی استفاده قبلی ای ندارند و یا استفاده شده اند اما حالا با غلظت بیشتری استفاده می شوند؛ با ریسک های غیرقابل اجتنابی همراه خواهند بود.

غلظت زیاد مورد استفاده در محصول:

رنگ بعضی از عطرها به خصوص روغن های اسانسی باعث تغییر رنگ محصولات می شود.

مقبولیت بویایی:

استفاده از عطرها در غلظت بالا، بوی قابل توجهی به همراه خواهد داشت.

واکنش با مواد اولیه فرمول ها:

با توجه به شکل ساختاری عطرها، واکنش هایی با مواد اولیه فرمول های آرایشی محتمل است. مثلا ژلاتین و پلی سوربات فعالیت عطر H26 را مختل می کنند.

ضریب جداسازی:

عطرها حلالیت کمی در آب دارند و ممکن است برای فاز آبی سیستم های امولسیونی کافی نباشند.

تاثیر مواد بسته بندی:

پلی اتیلن های کم چگال که در بسته بندی استفاده می شوند برای عطرها نشت پذیر اند. کوپلیمرهای آکرونیتریل و بوتادی ان با عطرها قابل امتزاج اند. ظروف شیشه ای ایزومر شدن های عطرها را وقتی در تماس با نور هستند تسریع کند. در این مواقع استفاده از جاذب های UV پیشنهاد می شود.

پایداری:

به دلیل فشار بخار متفاوت عطرها و فراریت آنها باید تست های پایداری انجام شود تا مطمئن شوید که محصول را در طول دوره مصرفش حفظ می کند یا خیر.

قیمت:

قیمت بالای اسانس ها یکی از مواردی است که مصرف آنها را با محدودیت روبه رو می کند.

سورفکتانت ها:

سورفکتانت ها یا مواد فعال سطحی استفاده ی گسترده ای دارند.  آنها به عنوان شوینده، ترکننده، کف کننده، امولسیفایر، حلال و پخش کننده قابل استفاده اند.
سورفکتانت ها می توانند با توجه به ساختار شیمیایی، غلظت مصرف و pH ، خاصیت آنتی میکروبیالی قابل توجهی نشان دهند، این مورد بستگی به خواص نشت پذیر کردن دیواره سلولی با جذب سطحی و نابودی غشای سیتوپلاسمی دارد. به علاوه نابود شدن سلول خودش باعث در دسترس قرار گرفتن آنتی میکروبیال ها می شود، که خواص سینرژیک دارد.

از میان سورفکتانت ها دسته ی نانیونیک ناموثرترین در میکروب کشی است اما باز هم استثنائاتی وجود دارد.

آنیونیک:

از سورفکتانت های آنیونیکی که خواص آنتی میکروبیال دارند می توان نمک های اسیدی چرب(صابونها)، آلکیل اتر سولفات ها و آلکیل سولفات ها را نام برد. رابطه ی بین ساختار سورفکتانت ها و خواص آنتی میکروبیال آنها توسط Kabara  مطالعه شده است. فعال ترین سورفکتانت لوریک اسید C₁₂   است. مونواسید چرب غیراشباع و پلی اسید چرب غیراشباع برای داشتن همان خواص به ترتیب به 16 و 18 اتم کربن در زنجیر خود نیاز دارند.
آنیونیک ها بیشترین فعالیت را در pH اسیدی دارند.

کاتیونیک:

از سورفکتانت های کاتیونیکی پر پتانسیل می توان آلکیل آمین با 12-16 کربن را نام برد و گروه کوارتنری و نمک آلکیل بنزیل دی متیل آمونیوم( مثلا بنزآلکلونیوم کلراید) و نمک های تترا آلکیل آمونیوم ( ستریمونیوم برماید) را نام برد. کوارتنری ها در pH های خنثی و قلیایی موثرترند.

سورفکتانت های آمفوتریک :

مشهورترین اعضای این گروه آلکیل بتائین با کوکوآمیدوپروپیل بتائین هستند که به طور گسترده در شامپوها و سایر تمیز کننده ها استفاده می شوند .به دلیل شباهت ساختاری این مواد با QAC ها ؛ خواص آنتی میکروبیال نشان می دهند. برخلاف سورفکتانت های یونی، بتائین در طیف گسترده ای از pH پایدار می ماند.

سورفکتانت های نانیونیک:

استفاده از گلیسیرین منو لورئات در غلظت های بالا 1-10% به همراه EDTA ممکن است خواص از خودنگهدارندگی نشان دهد.

نگهدارنده:

نگهدارنده ها در فرمول ها می توانند برای خواص دیگری به جز نگهدارندگی نیز استفاده شوند. مثلا برموکلروفن ، تریکلازون و تری کلروکربن،  به عنوان دئودرانت استفاده می شوند.
زینک پریتیون، سالیسیلیک اسید به عنوان ضد شوره، هگزتیدین و ستیل پریدینیوم کلراید به عنوان ضد پلاگ در سلامت دندان مصرف می شوند. در همه این مثال ها انتظار می رود که ماده مورد نظر در سایت مصرف خود علاوه بر خواص یاد شده، آنتی میکروبیال نیز باشد.

پیچیدگی فرمول:

توسعه ی یک طبقه از مواد اولیه کازمتیک ها با پتانسیل رشد دهنده میکروب و جلوگیری کننده رشد میکروب در طراحی فرمولها بسیار مفید است. با این حال پاسخ کلی از نقش مواد اولیه در فرمول ها غیرقابل پیش بینی خواهد بود و به اجرای تست های مختلف نیاز دارد.

با این حال پاسخ کلی از نقش مواد اولیه در فرمول ها غیرقابل پیش بینی خواهد بود و به اجرای تست های مختلف نیاز دارد.

برای روشن تر شدن این پیچیدگی می توان مثالی زد: حتی نوع امولسیون در ایجاد و جلوگیری از آلودگی نقش دارد. امولسیونهای W/O در معرض آلودگی میکروبی کمتری نسبت به O/W قرار میگیرند. اولا به این دلیل که فاز پیوسته ی روغنی از رسیدن آلودگی های محیط به فاز آبی جلوگیری می کند؛ ثانیا سایز کوچک قطرات آب از تکثیر آلودگی های موجود جلوگیری می کند و به هم آمیختگی و تجمع قطرات آب صورت نمی گیرد. پس امولسیونهای W/O بهترین انتخاب برای فرمول های بدون نگهدارنده هستند. ساخت محصول W/O بدون نگهدارنده دارای چالش های فراوان است، به طوریکه همه عوامل ایجاد کننده آلودگی باید حذف شوند که بیوباردن محصول به حداقل برسد. ویژگی های امولسیون باید به طور کلی مشخص باشد. ( رنج پخش شوندگی ، اجزای امولسیون) ؛ پروسه تولید باید به خوبی طراحی شده و از نزدیک مانیتور شود تا مطمئن شوند هر بچ با شرایط ثابت و تنظیم شده ای (مثلا دما) تولید می شود. این شرایط باید برای انبارش نیز ادامه پیدا کند تا محصول بدون نگهدارنده به دست مصرف کننده برسد.

به علاوه وقتی محصول بدون نگهدارنده در قفسه فروشگاه قرار می گیرد چه O/W و چه W/O باید شرایط محیطی بهینه و تعریف شده ای داشته باشد و این دستورعمل باید برای خریدار و مصرف کننده نیز ادامه پیدا کند.

نوع امولسیون تنها یکی از عواملی است که پیچیدگی حذف نگهدارنده ها را می رساند.  عوامل بسیار دیگری نیز دخیل هستند، که یکی از آنها بسته بندی محصول است؛مثلا بسته بندی کاسه ای (Jar) ، محصول را در طول مصرف بیشتر مستعد آلودگی می کند تا بسته بندی تیوبی چرا که با سطح هوا تماس بیشتری دارد و معمولا با دست مصرف کننده که منشا آلودگی است برخورد بیشتری دارد.

حذف نگهدارنده برای تولیدکنندگان محصولات آرایشی بهداشتی مسئولیت زیادی به همراه دارد؛ به علاوه مانیتورینگ سفت و سخت تمام مراحل تولید و تست انبوه فرمول ها هزینه زیادی در پی خواهد داشت که بر قیمت تمام شده محصول نهایی اثر می گذارد. به همین دلیل است که خیلی مواقع تولید محصول بدون نگهدارنده یا خود-نگهدارنده متعلق به شرکت های بزرگ با منابع فراوان است و دلیل این کار مربوط به بحث های مارکتینگ و برند شرکت های تولیدکننده است تا سلامت مصرف کننده .

مصرف کنندگانی که محصولات آرایشی بدون نگهدارنده خریداری می کنند و تصور می کنند که قدمی در راه حفظ سلامت خود گذاشته اند با آگاهی از نقش سایر مواد اولیه ای که در فرمول های محصولات آرایشی بهداشتی وجود دارند، می توانند دیدگاه منعطف تری نسبت به مواد تشکیل دهنده ی محصولی که استفاده می کنند داشته باشند؛ همچنین ادعاهای محصولات بدون نگهدارنده را به سرعت قبول نکنند چراکه برای تولید محصولی بدون نگهدارنده شرایط تولید و پیچیدگی های فرمول باید رعایت شده باشند.

منبع: Handbook of biocide and preservative use by Roossmoore