Conservanti antimicrobici e antiossidanti - Università degli Studi di ...

La Conservazione
Per conservazione si intende l’attuazione di tutte quelle misure atte a mantenere la
formulazione per tutto il suo periodo di validità, in uno stato di qualità chimica e fisica e
di “purezza” microbiologica tale da garantire l’efficacia e la sicurezza d’impiego.
Ottenere un formulato il più
“pulito” possibile ottemperando
alle norme di buona fabbricazione.
Impiego di radiazioni gamma o UV,
autoclave, pasteurizzazione, ossido
di etilene, formalina
Prevenire e preservare
L’uso di successivi agenti
preservanti consente di prolungare
nel tempo lo stato di pulizia
microbiologica del preparato
proteggendolo da inquinamenti
indotti.

Effetto della Presenza di
Microrganismi
Un cosmetico inquinato può presentare le seguenti alterazioni:
§ cattivo odore
§ sviluppo o ritenzione di gas
§ separazione delle fasi
§ cambiamento di colore
§ apparizione visiva di colonie di microbi sia in superficie che
nel corpo del cosmetico
I cosmetici, per la loro composizione costituiscono un ideale terreno di coltura!!
GUASTI TECNICI DISTURBI CUTANEI
Infezioni, irritazioni, rossori, pruriti

Il Conservante Ideale
Attività antimicrobica: lo spettro
d’azione deve essere il più ampio
possibile (Gram + Gram -, funghi,
lieviti) alla minor dose possibile
Solubilità: Deve essere idrosolubile o
facilmente solubilizzabile nel sistema in
cui è impiegato
Compatibilità con gli altri
componenti: Non deve essere
inattivato da anionici, non ionici,
cationici, proteine, polveri, ecc.
Stabilità ai vari pH: stabile e attivo
tra pH 2-12
Costo contenuto
Tossicità: Non deve essere tossico
e deve essere ben tollerato alle
dosi abituali di impiego
Coefficiente di ripartizione: Nei
sistemi bifasici deve ripartirsi
principalmente nella fase acquosa
Stabilità alla Temperatura: non
deve degradarsi termicamente né
essere voltile alla temperatura di
lavorazione e stoccaggio.
Colore-odore-sapore: assenti
Compatibilità con il contenitore:
Non deve permeare o corrodere il
contenitore
Al momento della scelta del sistema di preservazione, prima di sperimentarlo in vivo
attraverso la tecnica del Challenge test è importante considerare questi 10 punti

Scelta del Conservante
Scelta del sistema conservante in relazione alla formula:
Materie prime presenti: presenza di acqua, lipidi, etanolo, ambienti diversi
per la proliferazione di microrganismi.
Sito di applicazione: Prodotto cosmetico destinato a zone delicate (contorno
occhi o mucose esterne) meglio tollerato se il conservante utilizzato
appartiene alla categoria dei Parabeni;
Tempo di permanenza: prodotti destinati a permanere sul consumatore
(creme idratanti) parabeni ;
Studio e convalidazione del sistema conservante: è un dovere del
formulatore testare l’efficacia del conservante

Agar Cup Plate
Determinazione degli aloni di inibizione di crescita dei
microrganismi con terreni agarizzati selettivi:
v La soluzione di conservante viene piastrata maggiore èil diametro
dell’alone di inibizione maggiore èl’attività antimicrobica del preservante
testato
v Le concentrazioni testate variano da dosi molto elevate (al limite della
tollerabilità) fino a dosi bassissime
v I risultanti diametri degli aloni di inibizione ci forniscono i primi dati
sulle concentrazioni significative da prendere in considerazione nei
successivi test
Intervallo di attività del conservante

Determinazione di MCI e MCM
MCI: Minima Concentrazione Inibente la crescita di microrganismi coltivati in mezzo
di coltura selettivo
MCM: Minima Concentrazione Microbicida
§ Ceppi per batteri, funghi e lieviti
§ Soluzioni madri di antimicrobico con 15% di polisorbato e 85% di soluzione
fisiologica sterile
§ Diluizioni con lo stesso solvente
§ 18 h di incubazione delle soluzioni con i germi MCI
§ 1 ml seminato in 25 ml di terreno agarizzato inoculazione per 18h a 37°C per
batteri e lieviti, 25°C e 48h per funghi MCM = concentrazione di sostanza
antibatterica capace di impedire la crescita microbica anche dopo questo seconda
test

Prova Sfida
E’ necessario estendere la valutazione microbiologica al prodotto finito da preservare
FORMULATORE: prepara la forma
chimico-fisica scelta e su consiglio
del microbiologo aggiunge il sistema
di preservazione ad un passaggio
stabilito
L’azione germicida è:
MICROBIOLOGO:inocula miscele di
germi noti anche numericamente
prodotto termostatato per 8gg a
37°C CMT (Conta Microbica
Totale) sopravvivenza dei germi
inoculati
ADEGUATA se sopravvive meno dello 0,2% dei germi inoculati
DISCUTIBILE se sopravvive meno dell’1% dei germi inoculati
INSUFFICIENTE se sopravvive meno del 10% dei germi inoculati
INADEGUATA se sopravvive più del 10% dei germi inoculati

Esempio di conservante:
PARAOSSIBENZOATO DI METILE (METILPARABEN)
1. Forza preservante debole: MCI > 1000 ppm. Per i batteri > 3000 ppm. Buon
sinergista per i funghi
2. Non è tossico né irritante
3. E’ poco solubile in acqua
4. Coefficiente di ripartizione orientato verso la liposolubilità nei sistemi bifasici
tende a perdere attività
5. Parabeni inattivati dagli emulsionanti non ionici
6. Buona stabilità a pH intermedi; maggiore attività a pH inferiore a 7. Bassissima
attività a pH superiore a 9-10
7. Stabile ad alte temperature
8. Compatibile con i contenitori
9. Nessun colore-odore-sapore
10.Costo contenuto incidenza sul costo totale della formulazione quasi nulla.

Antimicrobici
Sostanze in grado di agire sia da microbiostatico che da microbiocida
Tensidi cationici e sostanze cationiche non tensioattive
Tensidi anfoteri
Tensidi non ionici
Alcoli, glicoli, eteri
Fenoli, fenoli e difenoli alogenati, polifenoli
Acidi, sali, esteri
Aldeidi, cessori di formaldeide, complessi con formaldeide
Tioderivati
Mercuriali
Vari
Sostanze alternative
In una buona formulazione:
I conservanti in genere vanno aggiunti a T basse,
NO a sbalzi di pH,
NO ad agenti fortemente ossidanti o riducenti
NO al contatto diretto con Acidi e Basi forti

LEGGE 11 OTTOBRE 1986 n 713
Allegati: elenchi sostanze il cui uso è vietato
o sottoposto a vincoli nell’uso cosmetico
Allegato I: elenco indicativo per categoria dei prodotti cosmetici
Allegato II: elenco delle sostanze che non possono entrare nella composizione
dei cosmetici
Allegato III: elenco delle sostanze il cui uso èvietato nei prodotti cosmetici,
salvo in determinati limiti e condizioni
Allegato IV: elenco dei coloranti che possono essere contenuti nei prodotti
cosmetici
Allegato V sezione prima: elenco dei conservanti che possono essere
contenuti nei prodotti cosmetici
Allegato V sezione seconda: elenco dei filtri UV ammessi di cui èautorizzato
l’uso nei prodotti cosmetici

Allegato V sezione prima:
Si definiscono conservanti le sostanze che entrano a far parte dei prodotti cosmetici
principalmente per inibirvi lo sviluppo dei microrganismi.
Altre sostanze impiegate nei prodotti cosmetici possono possedere proprietà
antimicrobiche e, quindi, possono favorirne la conservazione, come, ad esempio
numerosi oli essenziali ed alcuni alcoli. Queste sostanze non figurano nel presente
allegato.
N.Ord
1
Sostanze
Acido benzoico
DC It (+)
[65-85-0] e suoi
sali ed esteri (+)
Conc. Massima
autorizzata nel
prodotto cosmetico
finito
0,5% (acido)
Restrizioni
-
Altre limitazioni
e prescrizioni
Modalità di
impiego ed
avvertenze da
indicare
obbligatoriamente
sull’etichetta
-

CATIONICI
ANFOTERI
NON IONICI
Tensidi
BUON POTERE BATTERIOSTATICO E
BATTERICIDA
PROBLEMI DI ODORE ED INCOMPATIBILITÀ

BENZETONIO CLORURO
Tensidi Cationici
CATIONICI (SALI DI AMMONIO QUATERNARIO)
Questi composti presentano diverse incompatibilità, soprattutto con
sostanze anioniche ed elettroliti. La loro attività è maggiore a pH
leggermente alcalino (pH 7,5- 8,0)
Dosi: 0,01-0,1%
BENZALCONIO CLORURO
Dosi: 0,003-0,1%
Antibatterico parziale

CLOREXIDINA BASE
Dosi: 0,02-0,1%
Sostanze Cationiche non
Tensioattive

ANFOTERI (derivati delle Betaine)
Alchilamidobetaina
Dosi 10-50%
R=C 12 -C 14
Tensidi Anfoteri

Tensidi non Inonici
NON IONICI (derivati delle alchiloamidi undecileniche)
CH 3
R-N O
CH 3
Alchilaminossidi
R= C 11 -C 17
Dosi 1-5%
CH 2 OH
R-N O
CH 2 OH
Alchilolaminossidi
R= C 11 -C 17
Dosi 1-5%
O
=
CH 3
RC-NH(CH 2 ) 3 -N O
CH 3
Alchilolamidoaminossidi
Dosi 1-5%
Monoetanolamide undecilenica: Undecylenamide MEA Dosi:1-5%

ALIFATICI
CH 3 -CH 2 OH
ALCOOL ETILICO
Dosi: 10-80%
AROMATICI
ALCOOL BENZILICO
Dosi: 0,5-1%
ALCOOL FENILETILICO
Dosi: 0,25-0,5%
Alcoli
CH 3 CHCH 3
OH
ALCOOL ISOPROPILICO
Dosi: 20-60%
GLICOLI
CH 3 CHCH 2 OH
OH
GLICOLE PROPILENICO
Dosi: 5-10%
CH 3 CH 2 CH 2 CHCH 2 OH
OH
GLICOLE PENTILENICO
Dosi: 3-5%

FENOLO
Dosi: 0,1%
PARA
Fenoli
CRESOLO
Dosi: 0,1%
ORTO
META
TIMOLO
Dosi: 1%
Attività antimicrobica dipendente dal pH e dal
coefficiente di ripartzione olio/acqua. Hanno attività
batteriostatica ottimale a pH < 5,0; l’attività ènulla a
pH>8,0
VANTAGGI: BUONA SOLUBILITÀ (LIQUIDI),
VOLATILI
ETANOLO, ALTE DOSI, HA EFFETTI SECONDARI
SULLA CUTE (DISIDRATANTE, IRRITANTE)
ALCOLI AROMATICI (FENOLI): PROBLEMI
TOSSICOLOGICI
FENOLI ALOGENATI

Acidi Inorganici e Sali
presentano soprattutto attività antifungina; l’attività èpropria della
forma indissociata pH ottimale è in genere acido (

ACIDO SORBICO:
Dose: 0,1-0,2%
METIL PARABEN:
Dose: 0,2-0,8%
Acidi Organici
ETIL PARABEN:
Dose: 0,2-0,8%
ACIDO BENZOICO:
Dose: 0,1-0,5%
PROPIL PARABEN:
Dose: 0,2-0,8%
ACIDO SALICILICO:
Dose: 0,5%
BUTIL PARABEN:
Dose: 0,2-0,8%

HCHO
FORMALINA:
Dose: 0,2%
Formaldeide e Cessori di
Formaldeide
(CH 2 O) n
PARAFORMALDEIDE:
Dose: 0,2%
O
=
HOCH 2 -NH-C-N
HOCH 2
DIAZOLIDINUREA
Dosi: 0,3%
HOCH 2
N
N
=
HOC(CH 2 ) 3 CHO
GLUTARALDEIDE:
Dose: 0,2%
O
CH 2 OH

S
ZOLFO PRECIPITATO – ZOLFO COLLOIDALE –
ZOLFO SOLUBILIZZATO – ZOLFO ORGANICO
Dosi: 1-5%
Cl
Fenolderivati del Mercurio
S
=
O
N
CH 3
S
=
N-metilisotiazolinone e analogo clorurato
Dosi: 0,05-0,1%
I composti organici del mercurio agiscono come antibatterici legandosi ai gruppi funzionali delle
proteine, in particolare ai gruppi tiolici, SH. L’attività è funzione dell’equilibrio di ripartizione
olio/acqua a sua volta dipendente dal pH del mezzo in cui si trova l’antibatterico. L’attività passa da
batteriostatica a battericida in funzione della concentrazione e del pH del mezzo.
FENILMERCURIO NITRATO
Dosi: 0,004-0,07%
Derivati solforati
MERTIOLATO (THIOMERSAL-THIMEROSAL
Dosi: 0,005-0,1%
O
N
CH 3

I CONSERVANTI “recenti”
esempi di sostanze recenti
AgCl su TiO 2
idrossimetilglicinato di sodio, chlorphenesin
SOSTANZE “ALTERNATIVE”
1,2 pentilenglicole
etilesilglicerina
capriloil glicina
tea tree oil…esteri laurici…derivati fosfolipidici

VALUTAZIONE PRATICA PRESERVANTI
Preservanti
CATIONICI
ACIDI E LORO SALI
PARABENI
FENOLI E FENOLI
ALOGENATI
DIFENOLI ALOGENATI
Compatibilità
Incompatibili con anionici,
alcuni anche con proteine
Incompatibili con cationici
Inattivati da non ionici e
proteine. Ripartizione a
favore della fase lipidica.
Bassa solubilità in acqua
Bassa idrosolubilità,
ripartizione in fase oleosa
Non idrosolubili.
Ripartizione in fase olio.
Incompatibili con cationici
Altre
caratteristiche
Tossici ad alti dosaggi
Rischiosi per gli occhi
Non efficaci a pH>7
Più attivi sui funghi, meno
sui batteri. Preferibile la
miscela.
Possono essere irritanti.
Hanno un forte odore.
Volatilizzano a
temperature superiori ai
30°C
Adatti per creme A/O,
polveri e tensidi
Giudizio finale
Discreti come preservanti,
purificanti e deodoranti.
Poco attivi su Gram -
Validi antifungini in
preparazione a pH acido o
neutro. Il più valido è
l’acido sorbico, anche
sotto il profilo della
tollerabilità
Mai usati sa soli, ma
sempre in miscela con
specifici antibatterici
Sono più adatti come
preservanti per contenitori
e imballaggi che come
preservanti.
Più utilizzati come
deodoranti

Preservanti
MERCURIALI
FORMALDEIDE
DONATORI
PROGRESSIVI DI
FORMALDEIDE
Compatibilità
Poco idrosolubili.
Ripartizione in fase
oleosa. Inattivati da
proteine e anionici
Spettro ampio. Basso
costo. Idrosolubile. Stabile
con ogni tipo di
tensioattivo. Incompatibile
con proteine
Per lo più attivi dui batteri.
Idrosolubili
Altre
caratteristiche
Alta tossicità e irritabilità.
Impiego rischioso
Irritante (proibita in taluni
stati). Volatile, odore
sgradevole, alta reattività
Assieme agli isotiazolinoni
costituiscono un valido
sistema preservante
Giudizio finale
Antimicrobici completi. La
loro tossicità li rende
pericolosi per l’uso in
cosmesi. E’ consentito
l’uso del mertiolato nei soli
cosmetici per il trucco
oculare
Prodotto valido per
sanitizzare impianti e
contenitori
Combinati
opportunamente con altri
conservanti, forniscono
sistemi di preservazione
molto efficaci per quasi
tutte le forme cosmetiche

OSSIDAZIONE E IRRANCIDIMENTO
Cause dell’alterazione dei lipidi e di altre sostanze ossidabili contenute nei cosmetici
Natura biologica attività enzimatica e/o microbiologica
Natura chimica e fisica radiazioni UV, calore, umidità, ioni ferrici o rameici
Il complesso delle trasformazioni lipidiche evidenziato olfattivamente si
indica col termine di irrancidimento
A parte i caratteri organolettici alterati,
i cosmetici contenenti sostanze irrancidite
si comportano come irritanti cutanei

Autossidazione
FENOMENO DEGRADATIVO PIÙ PERICOLOSO, TIPICO DEI LIPIDI INSATURI
Il fenomeno prende avvio in vicinanza del doppio legame l’atomo di H vicino
al doppio legame è fortemente reattivo
RH R + • H• INIZIATORI
R• ROO• O2 RH R• ROO
+ROOH
•
ROOH RO • + RO •
Iniziatori: radiazioni UV, calore, ioni metallici, ossigeno
Propagazione avviene in presenza di ossigeno radicale
perossido che attacca un acido grasso RH idroperossido
+ radicale R
Gli idroperossidi sono composti instabili si
decompongono in radicali liberi, aldeidi, chetoni e alcoli
prodotti volatili responsabili del cattivo odore che rivela
l’avvenuto irrancidimento
Il fenomeno si interrompe quando l’ossigeno presente è quasi tutto consumato e quando
vari radicali cominciano ad interagire tra loro formando specie non reattive

Come prevenire l’irrancidimento?
Evitare energia di iniziazione (luce-calore) al
momento dell’immagazzinamento dei grassi
(conservare in luogo fresco e asciutto)
Evitare tracce di ioni metallici sono
sufficienti concentrazioni inferiori a 1ppm
no recipienti di ferro e rame; usare agenti
sequestranti
Evitare il contatto diretto del grasso con
l’ossigeno (aggiunta di acido ascorbico o
derivati)
Disattivazione della riproduzione dei radicali
sostanze inibitrici che cedono H al radicale
libero disattivandolo tocoferoli, gallati, BHT,
BHA (antiossidanti veri e propri)
X
X
INIZIAZIONE
PROPAGAZIONE

AGENTI FILTRO che blocchino le radiazioni UV (derivati del
benzofenone)
AGENTI SEQUESTRANTI che complessino ioni EDTA, HEDTA
AGENTI ANTIOSSIDANTI primari che blocchino le reazioni a catena
(BHT, BHA, gallati, tocoferoli)
Una miscela ben dosata di antiossidanti e sinergisti prolunga notevolmente la
stabilità del grasso all’ossidazione. La reazione a catena si interrompe con la
formazione di un dimero dell’antiossidante, rigenerato poi dal sinergista

L’ANTIOSSIDANTE PRIMARIO dona H
che interrompe la reazione a catena dei
radicali liberi non sa però proteggere
indefinitamente dall’ossidazione deve
essere rinnovato
IL FILTRO UV estingue i raggi UV,
escludendo l’apporto energetico
necessario alla liberazione radicalica
Non devono impartire un odore particolare
Devono essere solubili nella sostanza da proteggere
Non devono impartire colorazione
Non devono modificare il pH del mezzo
Non devono essere tossici o sensibilizzanti
L’ANTIOSSIDANTE SECONDARIO o
sinergista assorbe l’ossigeno presente
nell’ambiente e rigenera l’antiossidante
primario
L’AGENTE CHELANTE o SEQUESTRANTE
chela i perossidi iniziatori previene la
formazione di radicali liberi

SEQUESTRANTI
La protezione da ossidazioni causate da metalli pesanti (ferro e rame) viene realizzata con l’uso di sequestranti
che chelano gli ioni metallici, impedendo di dar luogo a reazioni ossidative a catena
EDTA acido etilendiaminotetracetico
e suoi sali
HEDTA ( acido
idrossietilendiaminotriacetico)

Sinergisti

ANTIOSSIDANTI FENOLICI
Antiossidanti

Antiossidanti
ANTIOSSIDANTI IDROSSICROMANI E CHINONICI
idrossianisolo

ANTIOSSIDANTI AMINICI
Antiossidanti

ANTIOSSIDANTI ACIDI
Antiossidanti
Acido fosforico
Acido ascorbico – ascorbil palmitato – ascorbil stearato
Acido citrico
Acido malico
Acido tartarico
Acido adipico
Acido propionico
Acido sorbico
Acido formico

Antiossidanti naturali
TOCOFEROLO
LECITINA
ACIDO CAFFEICO
BENZOINO
PIROCATECOLO
SESAMOLO
TANNINI
FLAVONOIDI
Tutte le sostanze contenenti fenoli e polifenoli (es. propoli,
rosmarino, oli essenzialicontenenti timolo, isotimolo, eugenolo)

ANTIOSSIDANTI – SEQUESTRANTI – PRESERVANTI – costituiscono un’unica voce
nel campo della “conservazione” .
Gli antiossidanti esigono la liposolubilità il processo di ossidazione
riguarda i lipidi
I sequestranti devono essere solubili in acqua dove possono svolgere la
funzione di complessazione degli ioni
I sequestranti, in particolare fanno da ponte tra antiossidanti e
antimicrobici ad essi è riconosciuta un’attività sinergica nella prevenzione
dell’inquinamento microbico