Эмульгаторы — это вещества, обеспечивающие создание эмульсий из несмешивающихся жидкостей. Они абсорбируются на границе раздела фаз, образуя связующую пленку между двумя средами (или, как их еще называют фазами). Из-за особой структуры полярная часть молекулы эмульгатора обладает сродством к воде, а неполярная (насыщенные или ненасыщенные цепи жирных кислот) — к жировой фазе. 

Эмульгаторы разделяют одну из жидкостей на отдельные капли, удерживая их в другой жидкости во взвешенном состоянии. Поскольку эти капли ограждены защитным слоем молекул эмульгаторов, они не сливаются и друг с другом тоже. В итоге два вещества находятся в стабильной, нерасслаивающейся смеси.

Поверхностно-активными веществами (ПАВ) — называются химические соединения, которые концентрируются на поверхности раздела термодинамических фаз (проще говоря, несмешиваемых веществ) и вызывают снижение поверхностного натяжения между ними.

Эмульгаторы представляют собой крупные молекулы, имеющие как полярные (заряженные), так и неполярные (электрически нейтральные) группы (дифильные или амбифильные молекулы). Поэтому одна часть такой молекулы притягивается, а другая отталкивается от молекулы среды, в которой растворено вещество. Неполярные группы (например, бензольное кольцо) не растворяются в других неполярных растворителях, в частности в жирах. Напротив, полярные группы (-ОН, -СООН) растворяются в воде (гидрофильны), но не растворяются в органических растворителях и маслах. Т.о ., различные части молекулы эмульгатора обладают противоположными свойствами: одна часть является водорастворимой, а другая — жирорастворимой. Это позволяет молекуле эмульгатора становиться как мостиком, обеспечивающим связывание несмешиваемых фаз. Обволакивая раздробленные капельки дисперсионной фазы, эмульгаторы препятствуют их воссоединению. В зависимости от силы притяжения различных частей молекулы эмульгатора происходит его преимущественное связывание с той или иной фазой. Если преобладает влияние гидрофильной части молекулы, получается эмульсия типа «масло в воде»; если доминирует притяжение гидрофобной части — образуется эмульсия типа «вода в масло» (в/м). Указанные силы притяжения также определяют относительную растворимость эмульгатора в масле или воде. Активность эмульгаторов зависит от величины взаимного притяжения молекул эмульгатора и молекул несмешиваемых фаз.

ПАВ в косметике можно встретить в следующих качествах:

  • эмульгаторы в кремах и лосьонах;
  • детергенты очищающих и моющих средств;
  • кондиционеры в составе средств по уходу за кожей или волосами;
  • растворители в парфюмерии и ароматических средствах;
  • увлажнители в средствах для химической завивки.

Определение относительного сродства эмульгатора к воде (гидрофильности) или к жиру (липофильности) имеет значение для оценки его эмульгирующих свойств. Все ПАВ отличаются друг от друга значением величины, которая называется гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ). Это величина позволяет определить область применения ПАВ. В 60-х года XX века Д.Дэвисом была разработана шкала ГЛБ со значением от 0 до 40.

Эмульгаторы с липофильными свойствами имеют низкие значения ГЛБ (от 3 до 6) и образуют эмульсии типа «вода в масле»:

  • водонерастворимые металлические мыла — мыла, содержащие поливалентные металлы (кальций, магний никель, марганец, алюминий, кобальт, свинец);
  • аммониевые соединения различной структуры;
  • эфиры жирных кислот и пропиленгликоля;
  • монопальмитат и монолеат сорбитана, глицерилмоностеарат;
  • трагакант;
  • крахмалы, декстрины, лецитин.

Эмульгаторы с гидрофильными свойствами имеют более высокие значения ГЛБ (7-17) и образуют системы типа «масло в воде» (м/в). Самыми сильными эмульгаторами являются детергенты — поверхностно-активные (ПАВ) моющего действия. Их прямое назначение — растворять жиры при стирке, мытье посуды, умывании и т.д. Встраиваясь в обширные жировые отложения, детергенты дробят их на мелкие капли, которые легко смываются водой. У моющих средств ГЛБ обычно от 13 до 15.

К гидрофильным эмульгаторам относят:

  • водорастворимые щелочные мыла — калиевые, натриевые, аммониевые соли высших жирных кислот;
  • алкилированные сульфаты и сульфонаты (лаурилсульфат натрия, додецилсульфонат натрия);
  • синтетические эфиры фосфорной кислоты;
  • катионные эмульгаторы;
  • монолаурат сорбитана;
  • полиоксиэтиленовые смеси (кетомакроголь + кетостеариловый спирт; полиэтиленоксид + эфир сорбитола + олеиновая кислота); 
  • триэтаноламина олеат и стеарат.

Детергенты — одни из наиболее дешевых эмульгаторов. Практически каждый крем содержит какое-то количество детергентов. Обычно они используются для усиления действия других эмульгаторов. При нанесении на кожу детергенты действуют на липидный барьер кожи так же, как на все другие жировые образования, — встраиваются в него, нарушают его упорядоченную структуру и разбивают на отдельные капельки.

Детергенты токсичны и для клеток, поскольку действуют разрушающе на клеточную липидную мембрану. Как все ПАВ они могут проникать довольно глубоко в кожу, вплоть до клеток зародышевого слоя эпидермиса. 

Некоторые ПАВ диссоциируют (распадаются) в воде с образование поверхностно-активных ионов — такие ПАВ называют ионогенными. Другие ПАВ к диссоциации неспособны — такие вещества называют неионогенными

Заряд иона является ключевым моментом в классификации ПАВ, поскольку их свойства в зависимости от этого очень разнятся. ПАВ, в результате диссоциации которых образуются положительно заряженные ионы (+), называют катионами, а отрицательные (-) — анионами. На различия ПАВ также влияют жирные кислоты в жирорастворимой части поверхностно-активного агента. 

В зависимости от заряда ионов, варьируются и токсичные свойства ПАВ: обнаружено, что катионные ПАВ являются более раздражающими для кожи, чем анионные, а анионные — более раздражающими для кожи, чем неиногенные. Т.о., интенсивность раздражения кожи падает в следующем порядке: (+)>(-)>(0).

Классификация ПАВ:

  • Анионные (анионактивные) — содержат в молекуле одну или несколько полярных групп и диссоциируют в водном растворе с образованием длинноцепочечных анинонов, определяющих их поверхностную активность.

Это наиболее часто используемые косметические эмульгаторы, поскольку они дешевы и стабильны. Из-за прекрасных чистящих свойств и обильного пенообразования анионные ПАВ.

К анионным ПАВ относятся мыла (щелочные, металлические и органические) и многочисленные серосодержащие соединения — сульфаты и сульфонаты, получаемые путем этерификации жирных спиртов.

Наиболее распространенные анионные ПАВ:

  • Стеариновая кислота (Stearic  acid);
  • Лаурилсульфат натрия (Sodium lauryl sulphate);
  • Додецилсульфат натрия (Sodium dodecyl sulfate);
  • Лаурилсульфат аммония (Ammonium lauril sulfate), равно как и другие соли алкилсульфатов;
  • Ларуетсульфат натрия (Sodium laureth sulfate), также известный как лаурилэфирсульфат натрия;
  • Алкилбензолсульфат (Alkyl benzene sulfonate);
  • α-олефинсульфат (alpha olefin sulfonate);
  • NAK-стеарат
  • Триэтаноламина лаурилсульфат (triethanolamine lauryl sulfate).
  • Катионные ПАВ (катионактивные) — молекулы которых диссоциируют в водном растворе с образованием поверхностно-активного катиона с длинной гидрофильной цепью.  Катионные ПАВ включают амины и их соли, а также четвертичные соединения аммония. Они плохо переносятся большинством людей и в настоящее время редко используются в действительно качественной косметике. Катионные эмульгаторы менее эффективны, чем анионные, так как в меньшей степени снижают поверхностное натяжение; но они могут взаимодействовать с поверхностью адсобента, например, с клеточными белками бактерий, обусловливая бактерицидное действие (используются в качестве антисептиков). Катионные ПАВ есть во многих бытовых чистящих средствах и порошках для стирки белья — здесь они зарекомендовали себя весьма неплохо.

Наиболее распространенные катионные ПАВ:

  • Лаурилсульфат аммония (Ammonium lauryl sulfate) — обладает высоким раздражающим потенциалом;
  • Додецилтриметиламмония бромид (Dodecyl trimethylammonium bromide);
  • Цетилтриметиламмония бромид (Cetyl trimethylammonium bromide);
  • Цетилпиридиния хлорид (Cetylpyridinium chloride);
  • Полиэтоксилированный таловый амин (Pylyethoxylated tallow amine);
  • Бензалкония хлорид (Benzalkonium chloride);
  • Бензетония хлорид (Benzethonium chloride).
  • Неионные (неионогенные) ПАВ — не диссоциируют в воде и на ионы. Неионные ПАВ состоят из жирных кислот, полисорбатов, полиэтиленгликолевых липидов, лаураминоксида. Они часто используются в эмульсиях для ухода за кожей, поскольку они обладают низкой реактивностью и хорошим профилем безопасности. Неионогенные ПАВ могут быть использованы как с катионными, так и анионными эмульгаторами. Характерная особенность неиногенных ПАВ — жидкое состояние и малое пенообразование в водных растворах. В косметологии все большее применение находят алкилполигликозиды (АПГ) — неионногенные сурфактанты последнего поколения. 

Алкилполигликозиды получают из природного сырья. Это продукт каталитической реакции между глюкозой и жирными спиртами. Источником глюкозы является крахмал, получаемый из риса, картофеля, пшеницы. А источником жирных спиртов являются кокосовое и пальмовое масла. АПГ хорошо совместим с другими сурфактантами. Причем комбинация с ними позволяет снизить их раздражающее действие на кожу, улучшить дерматологические характеристики. АПГ — экологически безопасный продукт.

Самым  распространенным неиногенным ПАВ является глицерин (Glycerine) — он стал основой для целого класса эмульгаторов, называемых эфирами глицерина (Glyceryl esters) и моностеаратами глицерина (Glyceryl monostearates).  Глицерин добавляют в состав косметических эмульсий, поскольку он обладает высокими гигроскопичными и увлажняющими свойствами.

Наиболее распространенные неиногенные ПАВ:

  • Алкил полиэтиленоксида (Alkyl polyethylene oxide);
  • Сополимеры полиэтиленоксида (Copolymers of Polyethylene oxide);
  • Сополимеры полипропиленоксида (Copolymers of Polypropylene oxide) коммерческое название обоих сополимеров — полоксамеры (Poloxamers) или полоксамины (Poloxamines);
  • Алкилы полиглюкозидов (Alkyl polyglucosides), в том числе октилглюкозид (Octyl glucoside)  и децилмальтозид (Decyl maltoside);
  • Жирные спирты: цетиловый спирт (Cetyl alcohol), олеиновый спирт (Oleyl alcohol) и стеариловый спирт (Stearyl alcohol);
  • Кокамид МЭА (Cocamide MEA) и кокамид ДЭА (Cocamide DEA), а также полисорбаты Твин 20тм (Tween 20тм) и Твин80тм (Tween80тм);
  • Стеарет-2, стеарет-21 (Steareth-2, Steareth-21).
  • Амфотерные ПАВ — бетаины и сульфобетаины — поверхностно-активные вещества содержат в каждой молекуле по две функциональные группы, которые, в зависимости от рН, позволяют им существовать в анионном, катионном или неионогенном состоянии. 

Амфотерные ПАВ совместимы со всеми типами ПАВ в широком диапазоне рН.Они мягче действуют на кожу по сравнению с анионными ПАВ, и их часто вводят в состав косметики для компенсации эффектов более агрессивных поверхностно-активных веществ. Основной сферой применения ПАВ являются шампуни и лосьоны для тела.

Наиболее распространенные амфотерные ПАВ:

  • Кокоамфоацетат натрия (Sodium cocasmphoacetate);
  • Кокоамфопропионат натрия (Sodium cocoamphopropionate);
  • Кокоамфодиацетат динатрия (Disodium cocoamphodiacetate);
  • Кокоамодипропионат динатрия (Disodium cocoamphodipropionate).
  • Полиэтиленгликоли (Polyethylene glycol, PEG, ПЭГ) — это полимеры этиленгликоля, двухатомного спирта с формулой OH-CH2-CH2-OH. К ПЭГ относятся не только сами ПЭГ, но и синтетические растительные гликоли, а также полимеры этиленоксида. Популярность и универсальность ПЭГ обусловлена их хорошей растворимостью в воде, метаноле, бензоле и дихлораметане, хотя, некоторые считают их устаревшим компонентом в косметике. Соединения ПЭГ применяют в качестве связывающих веществ, растворителей, эмольентов, пластификаторов, основ, переносчиков, эмульгаторов и диспергирующих агентов. Вследствие столь широкого спектра возможностей, ПЭГ и сегодня являются важной частью любой химической композиции. Числа, которые присутствуют в названиях ПЭГ означают их среднюю молекулярную массу, и по ним можно судить о температуре плавления. Для ПЭГ, используемых в косметике, диапазон молекулярных масс составляет 200-600 Да (дальтон) в зависимости от консистенции продукта. Идут споры о том, могут ли ПЭГ с низкими молекулярными массами (200-400 Да) вызывать зуд и сухость кожи.
  • БиоПАВ — поверхностно-активные вещества биологического происхождения (биоПАВ) представляют  собой высокомолекулярные липидные комплексы в виде глико- и фосфолипидов, а также липопротеидов. Существенным отличием от синтетических аналогов является происхождение — биоПАВ создаются в ходе брожения с участием ферментов и бактерий. Иными словами, они производятся микроорганизмами, а не синтезируются в химических лабораториях. БиоПАВ используют в качестве эмульгаторов, пенообразователей, растворителей, коферментов, увлажняющих, очищающих и противомикробных агентов. Основными свойствами биоПАВ являются их биосовместимость с кожей, способность к биологическому разложению, хорошая усвояемость и в целом достаточно низкая токсичность, что означает весьма малый шанс получить раздражение кожи. Было показано, что биоПАВ, полученные из дрожжевых и растительных масел, обладают увлажняющими свойствами, схожими с природными церамидами. Но их стоимость выше, что обусловлено сложностью производства. 

Примером современного анионного липопептидного биоПАВ является натриевая соль сурфактина (Surfactin sodium), а примером высокотехнологичного гликолипида — рамнолипид (Rhamnolipid).

  • Силиконовые ПАВ — кремнийорганические соединения. Силиконы проявили себя, как биологически инертные вещества, т.е. они не вмешиваются в биохимические процессы, протекающие в коже. Силиконы: 1) безопасны и инертны для кожи; 2) остаются на поверхности кожи и не проникают через роговой слой; 3) имеют хорошие потребительские характеристики; 4) не взаимодействуют с активными компонентами рецептуры. Силиконы, сочетая все эти свойства, превосходят в этом своих органических собратьев.

Цена и качество

На сегодняшний день эталоном совместимости с кожей по-прежнему является соевый лецитин (Soybean lecithin) и масло из рисовых отрубей (Rice bran oil).  Примером других эмульгаторов из пищевой промышленности, успешно используемых в косметических продуктах, может служить кокосовое и пальмовое масла (Coconut oil, Palm oil).

Качественные эмульгаторы:

  • Цетеариловый глюкозид (Cetearyl glucoside) — современный эмульгатор, производится в соответствии с экологическими принципами. Идеально подходит для изготовления легких кремов, лосьонов и кондиционеров. Влагосвязывающая часть вещества выделяется из глюкозы, получаемой из кукурузного масла, а жировой компонент — из кокосового ореха. 
  • Стеароиллактилат натрия (Sodium stearoyl lactylate) — эмульгатор на растительной основе для кремов и лосьонов, получаемой из молочной и стеариновой кислоты растительного происхождения. Используется для создания профессиональных косметических продуктов.
  • Глицерилмоностеарат (Glyceryl monostearate) — эмульгатор на растительной основе, получаемый из стеариновой и пальмитиновой кислоты. Хороший заменитель растительных компонентов в кремах и лосьонах. Отлично подходит для изготовления легких кремов. 
  • Цетиловый спирт (Cetyl alcohol) — используется в качестве стабилизатора для других эмульгаторов. Изготовляется из жирной кислоты масла пальмовых косточек (пальмитиновой кислоты), которую обрабатывают жидким газом для удаления атома свободного кислорода. Делает кремы и лосьоны густыми и улучшает их консистенцию. 

Очищающие ПАВ и гигиеническое мыло

Современные разработки направлены на усовершенствование мыла — ученые пытаются скорректировать его щелочной рН, что позволит снизить раздражающий эффект. Также в состав мыла включаются вещества, которые предотвращают формирование кальциевых солей жирных кислот в жесткой воде, образующих накипь.

Кожей лучше переносятся пережиренные (детское, ланолиновое) и нейтральные мыла, а наиболее сильным раздражающим эффектом обладают щелочные. Вместе с тем дезинфицирующие, обезжиривающие и моющие свойства у щелочного мыла существенно выше. 

Добавки к мылу обусловливают его внешний вид, текстуру и запах. Это могут быть:

  • Ланолин (Lanolin) и парафин (Paraffin) — создают пережиренное мыло.
  • Сахароза (Sucrose) и глицерин (Glycerine) — позволяют делать прозрачные куски мыла. 
  • Оливковое (Olive oil)  и ореховое масло (Nut oil) — могут использоваться вместо твердых жиров (характерно для «кастильского» мыла).
  • Диоксид титана (Titanium dioxide) в концентрации до 0,3% включительно и другие неорганические пигменты (например, алюминевые) — придают мылу яркий оттенок без образования нежелательной цветной пены, а также повышают его оптическую белизну.
  • Натриевая карбоксиметилцеллюлоза (Sodium carboxymethylcellulose) и другие производные целлюлозы — стабилизаторы пены, которые делают ее более кремовой. 
  • Отдушки в концентрации от 2% и более — придают мылу приятный запах и позволяют сохранить его таким вплоть до конца использования. 

Особенности кускового и жидкого мыла:

  • Традиционное щелочное мыло состоит из щелочных солей длинноцепочечных жирных кислот и имеет рН 9-10.
  • Комбинированное мыло (твердое) состоит из щелочного мыла,  к которому добавлены ПАВ; оно также имеет рН 9-10.
  • Синтетические моющие средства (синдеты) — это твердое или жидкое мыло, в составе которого синтетичиские детергенты, наполнители и менее 10% щелочного мыл; имеют скорректированный рН, равный 5,5-7.

Мыло медицинского назначения

Такое мыло может содержать антибактериальные компоненты — бензоилпероксид (Benzoyl peroxide), серу (Sulphur), резорцин (Resorcinol), триклокарбан (Triclocarban) или триклозан (Triclosan).

Триклокарбан превосходно устраняет грамположительные микроорганизмы, а триклозан — грамположительные и грамотрицательные бактерии (что, кстати, не всегда хорошо). Эти мыла обычно имеют рН 9-10 и могут вызвать раздражение, особенно если защитный барьер ослаблен или травмирован.

Увлажняющие кусковые мыла на основе синтетических моющих средств содержат лаурилизетионат натрия (Sodium lauryl isethionate) и имеют рН, скорректированный при помощи молочной или лимонной кислоты до уровня 5-7. Эти продукты являются менее раздражающими для кожи и иногда имеют маркировку «бьюти-мыло».

Пенные средства для мытья лица и тела

В составе гелей для душа можно встретить много вазелина, — в теории это улучшает состояние сухой кожи. Однако помните, что качество вазелина как компонента значительно варьируется у разных поставщиков, и какой из вазелинов присутствует в вашем геле для душа, известно лишь его производителю.

Ниже представлены наиболее популярные очищающие ингредиенты.

 

В общем, потребителям можно порекомендовать следующее:

  • Не использовать дешевую косметику, почти наверняка она содержит относительно много детергентов, представляющих собой самый дешевый и простой способ стабилизировать эмульсии.
  • При чувствительной, сухой и поврежденной коже следует пользоваться либо очень качественной косметикой, либо натуральными маслами восстанавливающего действия.
  • Доверить подбор крема опытному специалисту, который умеет «читать» список ингредиентов и знает, как действуют на кожу различные косметические средства. 
nemesida
nemesida7@gmail.com

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.