3.2.1 . Zmäkčovadlá

Zmäkčovadlá alebo zvlhčovače sú zložky, ktoré zmäkčujú pokožku tým, že zabraňujú strate vody a sú popri emulgátoroch a aktívnych látkach najdôležitejšími zložkami vo formulácii ( Alander, 2012 ; Jones a Sellinger, 2022 ). Tieto zložky dodávajú prípravkom ich senzorické vlastnosti, ako sú pocitové (jemnosť, roztierateľnosť a elasticita) a vizuálne (napríklad matné alebo lesklé) vlastnosti a určujú ich konzistenciu ( Douguet et al., 2017 ). Tiež ich polarita určuje rozpustnosť aktívnych látok a ovplyvňuje ich biologickú dostupnosť ( Wechers et al., 2004 ). Podľa Allandera a kol. ( Alander, 2012 ), zmäkčovadlá možno klasifikovať do 4 rôznych skupín podľa ich molekulárnej štruktúry: uhľovodíky, mastné alkoholy, estery a silikónové oleje ( tabuľka 1 ).

Zmäkčovadlá na báze uhľovodíkov sú široko používané v kozmetickom priemysle vďaka svojim okluzívnym vlastnostiam, hydratačnej sile, odolnosti voči oxidácii a dlhej skladovateľnosti ( Bom et al., 2019 ; Chao et al., 2018 ). Zahŕňajú jednoduché syntetické uhľovodíky, ako je vazelína a minerálny olej, získané z ložísk minerálnych olejov, a skvalán, získaný hydrogenáciou prírodného skvalénu (zo zvierat alebo rastlín) ( Alander, 2012 ). Hlavným problémom udržateľnosti, ktorý predstavuje vazelína a minerálny olej, je ich petrochemický pôvod. Hoci nie je ľahké nájsť alternatívu k zložkám s takýmito vlastnosťami, nedávno Pinto a spol. (2022) vykonali in vivo test na ľudských dobrovoľníkoch a ukázali, že niekoľko rastlinných olejov malo okluzívne účinky porovnateľné s vazelínou, aj keď dosiahnutie takýchto účinkov trvalo dlhšie. Skvalén, stabilný derivát skvalénu, je vynikajúcim zmäkčovadlom, ale keď sa získava zo živočíšnych zdrojov, spôsobuje problémy s využívaním, ako je nadmerný rybolov hlbokomorských žralokov. Preto je výhodné použiť skvalány získané zo zeleniny alebo skvalány získané mikrobiálnou fermentáciou. Skvalán získaný zo zeleniny sa získava hlavne z destilátu dezodorantu olivového oleja, získaného z priemyslu olivového oleja, ktorý možno recyklovať (pozri časť 3.3.2 ) ( Bondioli et al., 1993 ). Skvalán je možné získať aj z obnoviteľných zdrojov cukru (napr. cukrovej trstiny) pomocou modernej biotechnológie, kombináciou prirodzených enzymatických reakcií s tradičnými chemickými krokmi. Americká spoločnosť Amyris využíva tento prístup na získanie β-farnezenu z cukrovej fermentácie kvasiniek Saccharomyces cerevisiae a následné chemické získanie skvalánu ( McPhee et al., 2014 ).

Mastné alkoholy kombinujú dlhý uhľovodíkový reťazec s primárnou hydroxylovou skupinou a zahŕňajú cetylalkohol, oktyldodekanol, oleylalkohol a izostearylalkohol ( Alander, 2012 ; Bom et al., 2019 ). Ich hlavnou funkciou je stabilizovať formulácie a poskytnúť konzistenciu, ale v nízkych koncentráciách (1–2 %) interagujú s emulgátorom a poskytujú zmäkčovanie a zvlhčovanie ( Chao et al., 2018 ). Nasýtené mastné alkoholy sa získavajú z nasýtených rastlinných olejov (palmový, sójový) alebo hydrogenáciou živočíšnych tukov. Oleylalkohol napríklad existuje v rastlinných a živočíšnych voskoch a možno ho získať z veľrybieho oleja alebo jojobového oleja. V závislosti od zdroja suroviny sú prítomné aj stearyl a cetylalkohol. Guerbet alkoholy sú tiež široko používané v kozmetike. Tieto rozvetvené alkoholy zahŕňajú etylhexanol, hexyldekanol a oktyldodekanol a keďže sú nasýtené, sú zvyčajne odolné voči oxidácii ( Alander, 2012 ). Oktyldodekanol je kvapalný, oxidačne stabilný alkohol, ktorý môže byť rastlinného pôvodu alebo chemicky syntetizovaný ( The United States Pharmacopeial Convention, 2017 ). Získavanie týchto mastných alkoholov predstavuje problémy udržateľnosti vrátane využívania zvierat (živočíšne tuky na syntézu oleylalkoholov a cetylalkoholov sa získavajú z delfínov a vorvaňov), odlesňovania (palmový a kokosový olej) a používania petrochemických látok a ťažkých kovov v reakciách chemickej syntézy ( Bom a kol., 2019 ). Alternatívy k týmto postupom zahŕňajú použitie mastných alkoholov odvodených z rastlín získaných v rámci trvalo udržateľných poľnohospodárskych postupov ( Bom et al., 2019 ) alebo výrobu týchto zlúčenín vo veľkom meradle pomocou geneticky upravených mikrobiálnych bunkových tovární, ako nedávno opísali Krishnan et al. (2020) . Napríklad Bare Naked Botanicals používa cetylalkohol z trvalo udržateľného zdroja ako jednu zo zložiek svojho emulgátora ECOMulse, ktorý sa získava z trvalo udržateľných kokosových a palmových olejov ( Bare Naked Botanicals, 2022 ).

Estery sú veľmi všestrannou zložkou kozmetiky, pôsobia ako zmäkčovadlá, aktívne látky, emulgátory atď. a sú veľmi dôležité pre stabilitu, senzorické vlastnosti a vzhľad týchto produktov ( Douguet et al., 2017 ). Estery sú tradične výsledkom kondenzačnej reakcie medzi alkoholom a karboxylovou kyselinou alebo mastnou kyselinou v prítomnosti silného kyslého katalyzátora pri vysokých teplotách ( Veit, 2004 ). Existuje teda široká škála kombinácií vedúcich k esterom s rôznymi vlastnosťami. Estery používané ako zmäkčovadlá môžu byť prírodné (od zvierat alebo rastlín) alebo syntetické ( Chao a kol., 2018 ; Douguet a kol., 2017 ). Najpoužívanejšie estery v kozmetickom priemysle sú: izopropylmyristát, monoester vznikajúci reakciou izopropylalkoholu a kyseliny myristovej, prírodná mastná kyselina prítomná u zvierat a rastlín; olivový olej, prírodný olej z olív, odolný voči oxidácii a s dobrou kožnou znášanlivosťou; kaprylový/kaprinový triglycerid, syntetická zlúčenina rastlinného pôvodu získaná z palmového alebo kokosového oleja a vysoko odolná voči oxidácii ( Bom et al., 2019 ). Olivový olej aj triglycerid kyseliny kaprylovej/kaprinovej sa môžu použiť priamo vo formulácii alebo sa môžu použiť ako východiskový bod pre syntézu ďalších zložiek pomocou oleochémie ( Alander, 2012 ). Problémy udržateľnosti tejto skupiny zahŕňajú využívanie zvierat (keď kyselina myristová používaná pri syntéze izopropylmyristátu pochádza zo zvierat), odlesňovanie (keď je kyselina myristová rastlinného pôvodu; na získavanie palmového a kokosového oleja) a/alebo zneužívanie olivového oleja z potravinárskeho priemyslu na použitie v kozmetických prípravkoch ( Bom et al., 2019 ). Okrem toho konvenčné, kyselinou katalyzované a vysokoteplotné esterifikačné reakcie môžu degradovať niekoľko východiskových materiálov, sú energeticky náročné a musia zahŕňať dodatočné kroky na odstránenie kyslého katalyzátora ( Veit, 2004 ).

Jednou z alternatív je prechod na biokatalytické procesy, ktoré zahŕňajú miernejšie reakčné podmienky, zachovávajú reaktanty a produkty a majú nižší vplyv na životné prostredie. Jedným príkladom je Tegosoft OER od spoločnosti Evonik, zmäkčovadlo vyrábané pomocou enzymatickej katalýzy namiesto chemických katalyzátorov (kovy, silné kyseliny), ktoré sú škodlivé pre životné prostredie ( Bird, 2010 ). Použitie enzýmovej katalýzy tiež znižuje teplotu procesu, čím sa ušetrí asi 60 % energie. Okrem toho spoločnosť tvrdí, že kvalita získaných produktov je lepšia ako pri použití chemickej syntézy. Ďalšou alternatívou je použitie tovární na mikrobiálne bunky, ktoré už boli spomenuté pre mastné alkoholy. Napríklad RhYme Biotechnology vytvorila Actinowax™ na báze voskových esterov a vyrábaná fermentáciou udržateľných zdrojov cukrov pomocou geneticky modifikovaných kmeňov pôdnej baktérie Rhodococcus ( Rhyme Biotechnology, 2021 ). Actinowax™ má vynikajúce multifunkčné kozmetické vlastnosti a možno ho použiť aj ako stabilizátor, koemulgátor a zmáčadlo.

Silikóny a ich deriváty sú široko používané v kozmetike vďaka kombinácii vynikajúcich vlastností: sú chemicky inertné, odolné voči oxidácii a vlhkosti a sú ľahko roztierateľné a vytvárajú vodeodolné, ale priepustné filmy ( Chao et al., 2018 ). Silikóny sa syntetizujú z kremíka, kyslíka a uhľovodíkov a najpoužívanejšie v kozmetickom priemysle sú lineárny dimetikón, ktorý znižuje lepivosť a zanecháva hladký pocit na pokožke, a cyklický cyklometikon, ktorý zvyšuje prchavosť prípravku ( Bom et al. , 2019 ; Chao a kol., 2018 ). Používanie silikónov má však niekoľko problémov s udržateľnosťou, najmä pokiaľ ide o životné prostredie, a od začiatku roku 2020 je v Európe zakázané oplachovať produkty ( Paraszczuk et al., 2021 ). Silikóny sú chemicky veľmi stabilné a hoci je to požadovaná vlastnosť kozmetických prísad, je škodlivá pre životné prostredie v dôsledku bioakumulácie, najmä vo vodných ekosystémoch ( American Chemical Council, 2022 ; Goussard et al., 2022 ). Bolo preskúmaných niekoľko alternatív silikónov, vrátane prírodných produktov alebo tých, ktoré sú odvodené od zelenej chémie. Prírodné alternatívy zahŕňajú polysacharidy získané z rastlín, zvierat, húb a/alebo mikroorganizmov, ako sú deriváty chitosanu (napr. chitosan sukcinimid z húb) a karagénan z extraktov z červených rias ( Cheong a kol., 2018 ; Kanlayavattanakul a Lourith, 2021 ). Pokiaľ ide o produkty odvodené od zelenej chémie, spoločnosť Inolex poskytuje rozsiahle portfólio udržateľných silikónových alternatív a ponúka návod, ako vybrať vhodné náhrady pre každý typ silikónu ( Inolex, 2022 ). Nepolárne alkánové zmäkčovadlá sa široko používajú ako alternatívy k silikónom, pretože sú odolné voči oxidácii, chemicky inertné, biologicky odbúrateľné a netoxické pre morský život ( Duprat-de-Paule et al., 2018 ). Spoločnosť Seppic vyvinula rad tekutých zmäkčovadiel Emogreen™, odvodených z udržateľnej biomasy palmového oleja, ktorá rešpektuje 6 princípov trvalo udržateľného pestovania biomasy a výrobný proces je bez rozpúšťadiel ( Duprat-de-Paule et al., 2018 ; Seppic, 2020 ). Ďalší rad zmäkčovadiel od tej istej spoločnosti, Emosmart™, sú syntetické, ale chemicky inertné a ľahko biologicky odbúrateľné ( Seppic, 2016). Spoločnosť BASF tiež poskytuje niekoľko alternatív k silikónom. Kombinácia undekánu a tridekánu, Cetiol® Ultimate, prírodný a biologicky odbúrateľný, môže nahradiť cyklometikón, čím sa zlepší výkon a stabilita produktov opaľovacej starostlivosti. Ďalšou alternatívou tohto cyklického silikónu je Cetiol® C5, kokosový kaprylát, alkán získaný z kokosu. Poskytuje podobný pocit na pokožke, podporuje zapracovanie práškov a zvyšuje rozpustnosť kryštalických UV filtrov. Cetiol® CC, chemicky dikaprylkarbonát, je stabilné multifunkčné suché zmäkčovadlo, ktoré možno použiť ako náhradu lineárnych silikónov v deodorantoch a antiperspirantoch (Cosmetics Business, 2019b ).

3.2.2 . Povrchovo aktívne látky

Povrchovo aktívne látky plnia v kozmetickom prípravku niekoľko rôznych funkcií v závislosti od ich koncentrácie a povahy: môžu pôsobiť ako emulgátory (povrchovo aktívne látky, ktoré stabilizujú emulzie), zvlhčovadlá, detergenty alebo dispergátory, solubilizátory, zosilňovače penetrácie atď., ktoré sa používajú na kontrolu senzorických a funkčné vlastnosti produktu ( Sakamoto et al., 2017 ). Existujú 4 triedy povrchovo aktívnych látok: aniónové, katiónové, neiónové a amfotérne ( Romanowski, 2015 ).

Najpoužívanejšie povrchovo aktívne látky v kozmetike sú aniónové povrchovo aktívne látky, najmä alkylsulfáty, ktoré majú dobré penivé a čistiace vlastnosti. Príkladmi sú SLS a laurylsulfát amónny (ALS). Laureth sulfát sodný (SLES) je menej dráždivý ako SLS, z ktorého pochádza etoxyláciou etylénoxidom . Táto reakcia však môže zanechať v produktoch zvyšky 1,4-dioxánu a etylénoxidu. Ďalšie aniónové povrchovo aktívne látky zahŕňajú alkylbenzénsulfonát , izotionáty, acylsarkocináty, izotionáty atď. ( Romanowski, 2015 ). Katiónové povrchovo aktívne látky, ako sú kvartérne amóniové zlúčeniny (QAC), majú nízku penivosť a používajú sa hlavne vo výrobkoch na úpravu vlasov na zníženie statickej elektriny a zvýšenie lesku ( Romanowski, 2015 ). Nie sú však biologicky odbúrateľné a sú škodlivé pre morský život ( Sar et al., 2019 ). Okrem toho môžu spôsobiť podráždenie pokožky ( Peyneau et al., 2022 ).

Neiónové povrchovo aktívne látky, ako sú alkylpolyglukozidy (APG), sú dobrou prírodnou alternatívou k nabitým a syntetickým neiónovým povrchovo aktívnym látkam (napr. polyetylénglykol, PEG), pretože sú vyrobené zo 100% obnoviteľných rastlinných surovín a sú ľahko biologicky odbúrateľné ( Geetha a Tyagi, 2012 ; Paraszczuk a kol., 2021 ). Tieto zlúčeniny, ktoré zahŕňajú kokosové, lauryl, decyl a kaprylyl/kaprylglukozidy, sa vyrábajú z mastných alkoholov (odvodených z kokosového a palmového oleja) a glukózy (z kukurice alebo zemiakov) ( Beerling, 2014 ; Bom et al., 2019 ). Okrem toho, že sú šetrné k životnému prostrediu, APG majú nízku toxicitu, sú mierne a vysoko kompatibilné s pokožkou ( Geetha a Tyagi, 2012 ).

Emulgátory sú povrchovo aktívne látky používané na stabilizáciu emulzií; najpoužívanejšími konvenčnými emulgátormi sú etoxylované povrchovo aktívne látky a PEG, ktoré zdieľajú problémy udržateľnosti diskutované vyššie ( Paraszczuk et al., 2021 ). Alternatívne zložky prírodného pôvodu zahŕňajú emulgátory na báze polyglycerolu, emulgátory na báze glukozidov, estery sacharózy, sorbitan, glyceril, polyglyceril, zmesi alkylglukozidov a estery olivového oleja ( Beerling, 2014 ; Paraszczuk et al., 2021 ). BASF ponúka Eumulgin® VL 75, neiónový emulgátor na báze glukozidov, chemicky laurylglukozid (a) polyglyceryl-2 dipolyhydroxystearát (a) glycerín, ktorý je vhodný pre emulzie starostlivosti o pleť ( Prospector, 2022b ). Ďalšou možnosťou je sójový lecitín, prírodný a biodegradovateľný amfotérny fosfolipid, ktorý sa však môže ťažko formulovať, okrem toho, že je drahý ( Beerling, 2014 ).

Použitie povrchovo aktívnych látok a emulgátorov získaných z mikroorganizmov je tiež dobrou udržateľnou alternatívou ku konvenčným náprotivkom; v skutočnosti sa tieto zlúčeniny, vyrobené pomocou biotechnológie, nazývali multifunkčnými zložkami 21. storočia ( Santos et al., 2016 ). Okrem toho, že sú udržateľnejšie, sú biologicky odbúrateľné, majú nízku toxicitu a lepšie fungujú v extrémnych podmienkach ( Sałek a Euston, 2019 ). Nedávny článok od Ahmadi-Ashtianiho a kol. (2020) poskytuje komplexný prehľad niekoľkých biosurfaktantov produkovaných mikroorganizmami s potenciálnym využitím v kozmetike.

3.2.3 . Rozpúšťadlá

Na solubilizáciu kozmetických prísad sa používajú rozpúšťadlá, ako sú glykoly získané z ropy (propylénglykol, butylénglykol ), etanol a glycerín ( Bom et al., 2020c ). Okrem toho sa rozpúšťadlá vo veľkej miere používajú počas výrobnej fázy produktu na vykonávanie extrakcií, separácií a procesov syntézy ( Bom et al., 2019 ). Rozpúšťadlá sú jedny z najproblematickejších kozmetických zlúčenín kvôli ich ropnému pôvodu, ktoré majú obrovský vplyv na znečistenie životného prostredia a prispievajú k zmene klímy ( Clarke a kol., 2018 ; Welton, 2015 ). Okrem toho môžu ovplyvňovať ľudské zdravie tým, že spôsobujú kožnú citlivosť a podráždenie a vďaka svojej schopnosti prechádzať kožnou bariérou môžu ohroziť integritu proteínov a iných bunkových zložiek ( Beerling, 2014 ).

Použitie alternatívnych procesov a rozpúšťadiel v potravinárskom priemysle a priemysle prírodných produktov nedávno preskúmali Chemat a kol. (2019) . Hlavná stratégia udržateľnosti spočíva v nahradení konvenčných rozpúšťadiel udržateľnejšími. V ideálnom prípade by alternatívne rozpúšťadlo malo byť vhodné na zelenú extrakciu (proces zelenej chémie), malo by mať vysokú rozpustnosť a bod vzplanutia, nízku toxicitu, malo by byť biologicky odbúrateľné alebo ľahko recyklovateľné, získané z obnoviteľných zdrojov a relatívne lacné. Je tiež možné uskutočňovať extrakcie bez rozpúšťadiel; skvelým príkladom je použitie mechanického lisovania na extrakciu olivového oleja z olív. Voda môže byť tiež použitá ako rozpúšťadlo v procesoch, ako je subkritická extrakcia vodou, micelárna extrakcia a hydrotropná extrakcia. Vodná stopa by však mala byť vždy minimálna. Používanie zelených rozpúšťadiel je ďalšou stratégiou: iónové kvapalné rozpúšťadlá, hlboké eutektické rozpúšťadlá (DES) a prírodné DES (NaDES) sa považujú za jedny z najudržateľnejších rozpúšťadiel ( Chemat a kol., 2019 ; Clarke a kol., 2018 ). Ďalšou alternatívou je použitie rozpúšťadiel na biologickej báze, ako sú estery, étery, terpény alebo alkoholy získané z agro surovín fermentáciou ( Chemat et al., 2019 ). Napríklad 1,3-propándiol možno získať z glukózy a melasy alebo z glycerolu, ktorý je vedľajším produktom výroby biopalív, fermentáciou. Tieto procesy potrebujú menej energie a produkujú oveľa menšie množstvá skleníkových plynov ( Mendes et al., 2011 ; Moscoviz et al., 2016 ).

Použitie alternatívnych, ekologickejších rozpúšťadiel je rozhodujúce pre zvýšenie udržateľnosti procesov výroby kozmetiky, ale náhrada musí byť dôkladne preskúmaná, pretože môže výrazne zmeniť vlastnosti produktov ( Welton, 2015 ).

3.2.4 . Konzervačné látky

Kozmetické výrobky, ako každý výrobok obsahujúci vodu a organické/anorganické zlúčeniny, sú náchylné na kontamináciu mikrobiálnymi kmeňmi. Použitie konzervačných látok je nevyhnutné na zachovanie vlastností produktov po prvom použití, zabránenie mikrobiálnej kontaminácii a predĺženie trvanlivosti. Hlavnými skupinami konzervačných látok používaných v kozmetike sú estery parabénov (napr. metylparabén), donory formaldehydu (imidazolidinylmočovina, diazolidinylmočovina), deriváty fenolu (napr. fenoxyetanol), alkoholy, kvartérne zlúčeniny, anorganické a organické kyseliny a ich soli (Hala et al., 2018 ).

Hoci sú pre kvalitu a stabilitu kozmetického prípravku kľúčové, väčšina používaných konzervačných látok má syntetický pôvod, čo predstavuje niekoľko problémov ( Hala et al., 2018 ). Zdá sa, že tieto zlúčeniny sú škodlivé pre ľudské zdravie, hoci existujú štúdie s protichodnými výsledkami. Napríklad je známe, že parabény sa absorbujú kožou a inhaláciou a zdá sa, že sú endokrinné disruptory a majú genotoxický a karcinogénny potenciál (výsledky získané v štúdiách in vitro ). Kvôli týmto obavám Európska únia (EÚ) zakázala používanie niektorých parabénov v produktoch osobnej starostlivosti, zatiaľ čo iné sa môžu používať, ale v obmedzenom množstve ( Nowak et al., 2021 ).

Nahradenie konvenčných konzervačných látok je veľmi náročné ( Beerling, 2014 ; Beerling a Sahota, 2014 ) a súčasné stratégie zahŕňajú: (i) používanie prírodne identických syntetických konzervačných látok, ako je kyselina benzoová/benzoát sodný, kyselina sorbová/ sorbát sodný , benzylalkohol , kyselina salicylová ; (ii) používanie prírodných konzervačných látok z rastlín, ako sú rastlinné extrakty a esenciálne oleje ( Nowak et al., 2021 ; Sakamoto et al., 2017 ); iii) používanie autokonzervačných techník; a (iv) použitie multifunkčných zložiek.

Prírodné konzervačné látky z rastlín, najmä výťažky alebo éterické oleje, sa dajú využiť v kozmetickom priemysle, pričom viaceré štúdie preukázali ich schopnosť inhibovať rast mikróbov. V skutočnosti rastlinné metabolity, ako sú alkaloidy, terpenoidy, polyfenoly, polyacetylény , lektíny a iné, majú antibakteriálne a protiplesňové vlastnosti. Niekoľko štúdií preukázalo antimikrobiálne vlastnosti rastlín ako Chamelia sinensis (čaj), Cinnamomum (škorica), Allium sativum (cesnak), Thymus vulgaris (tymián) a Curcuma longa (kurkuma). Okrem toho sa niektoré antimikrobiálne zložky rastlinného pôvodu už používajú v kozmetike, ako napríklad výťažky z papáje Carica (papája), ktoré sa používajú v deodorantoch, rúžoch a púdroch na tvár, a citrusové extrakty používané v produktoch ústnej hygieny. Éterické oleje z tymiánu, karafiátu ( Syzgizum aromaticum ) a iných rastlín sa nedávno dostali do kozmetiky popri chemických konzervačných látkach. Sú obzvlášť účinné proti hubám, pretože obsahujú niekoľko aktívnych zlúčenín, ktoré bránia hubám rýchlo sa adaptovať ( Nowak et al., 2021 ). Zmes levulinátu sodného a anizátu sodného sa používa aj ako konzervačná látka v kozmetike. Levulinát sodný je soľ kyseliny levulínovej, ktorá sa získava z cukrovej trstiny, zatiaľ čo anizát sodný je soľ organickej kyseliny odvodenej z feniklu. Obidva majú antimikrobiálne vlastnosti a vlastnosti upravujúce pokožku ( Prospector, 2022a ). Hoci je to sľubné, úplné nahradenie chemických konzervačných látok prírodnými je náročné, pretože tieto sú organické a je nepravdepodobné, že môžu byť také účinné ako chemikálie. Okrem toho sú esenciálne oleje slabo rozpustné vo vode, môžu mať silný zápach a interagujú s inými zložkami v prípravkoch. Jednou stratégiou, ako sa vyhnúť takýmto výzvam, je použiť tieto prírodné konzervačné látky zapuzdrené v mikro alebo nanonosičoch, čo však znamená zvýšenie nákladov ( Halla et al., 2018 ).

Techniky autokonzervácie zahŕňajú: použitie surovín, ktoré zabraňujú rastu mikroorganizmov; zníženie množstva vody v kozmetických prípravkoch znížením ich vodnej aktivity pridaním solí, polyolov, aminokyselín atď.; ak je to možné, formulujte kozmetiku skôr ako emulzie typu voda v oleji (V/O) než ako emulzie typu olej vo vode (O/V), čím sa minimalizuje riziko mikrobiálnej kontaminácie; upravte pH produktu na kyslé alebo zásadité: niektoré dezodoranty majú pH 3,5–4,5, katiónové vlasové kondicionéry môžu mať pH 4, zatiaľ čo tekuté mydlá majú pH v rozsahu od 9,5 do 10,5 ( Halla et al., 2018 ).

Multifunkčné zložky sa pridávajú do prípravku, aby plnili hlavnú úlohu, ale môžu prispievať k ďalším funkciám. Napríklad niektoré zmäkčovadlá (napr. glykol kaprylylglykol), niektoré povrchovo aktívne látky (napr. koemulgátor glyceryl kaprylát, fenyletylalkohol), chelatačné činidlá (napr. kyselina etyléndiamíntetraoctová, EDTA) a antioxidanty (napr. fenolové zlúčeniny) majú tiež antimikrobiálne účinky. vlastnosti.

Hoci je to náročné, je možné čiastočne nahradiť syntetické konzervačné látky udržateľnejšími alternatívami. V už spomínanom výskume Bom et al. (2020a) bolo testovaných niekoľko alternatív fenoxyetanolu ako konzervačných látok, ako napríklad Geogard® ECT (benzylalkohol (a) kyselina salicylová (a) glycerín (a) kyselina sorbová), Sensicare® C 2010 (benzoát sodný (a) sorbát draselný) , Sensicare® C 3000 (kyselina dehydrooctová (a) benzylalkohol) atď. Tieto konzervačné látky sú vyrobené zo zlúčenín, ktoré sú vďaka svojej nízkej ekotoxicite všeobecne uznávané celosvetovo.

3.2.5 . Zahusťovadlá

Zahusťovadlá sú zložky, ktoré dodávajú kozmetickým výrobkom konzistenciu. Podľa Jones & Sellinger ( Jones and Sellinger, 2022 ) existujú štyri triedy zahusťovadiel: lipidové, minerálne, prírodné a syntetické. Lipidové zahusťovadlá sú prírodné (napr. cetylalkohol, vosky) a pevné pri teplote miestnosti a môžu sa pridať do prípravku po skvapalnení. Minerálne zahusťovadlá sú tiež prirodzené a absorbujú vodu a olej na zvýšenie viskozity formulácií; príkladmi sú oxid kremičitý a kremičitan horečnato-hlinitý . Medzi ďalšie dve skupiny patria najmä polyméry, ktoré sú v kozmetike široko používané nielen ako zahusťovadlá, ale aj ako stabilizátory, emulgátory a modifikátory reológie ( Lochhead, 2017 ). Prírodné zahusťovadlá sú polyméry, ktoré absorbujú vodu a napučiavajú, čím zvyšujú viskozitu prípravku. Môžu byť prírodné, ako je xantánová guma, želatína, guarová guma, alebo polosyntetické, ako je hydroxyetylcelulóza ( Alves a kol., 2020 ; Jones a Sellinger, 2022 ). Nakoniec, syntetické zahusťovadlá sú multifunkčné syntetické polyméry s niekoľkými výhodami, ako sú vynikajúce organoleptické vlastnosti , nízka cena, vysoká viskozita pri nízkej koncentrácii a dlhodobá stabilita ( Alves a kol., 2020 ; Bom a kol., 2019 ). Častejšie sa používajú v pleťových vodách a krémoch a zahŕňajú karboméry, poloxaméry, poly(etylén, polyakrylamid) a akryloyldimetyltaurát amónny. ( Alves a kol., 2020 ; Jones a Sellinger, 2022 ).

Syntetické zahusťovadlá majú požadované vlastnosti pre kozmetiku vďaka svojej multifunkčnosti, ale môžu predstavovať niekoľko problémov s udržateľnosťou, pretože väčšina z nich pochádza z petrochemických produktov a môže obsahovať nečistoty. Nedávna štúdia zistila, že karboméry a iné vo vode rozpustné polyméry môžu ovplyvňovať nitrifikačné mikroorganizmy, a keďže nie sú biologicky odbúrateľné, sú škodlivé vo vodných ekosystémoch ( Rozman a Kalčíková, 2021 ).

Prírodné polyméry sú udržateľnejšie vďaka svojej biologickej odbúrateľnosti, biokompatibilite a netoxicite; zvyčajne však majú nižší výkon a môžu zanechávať lepkavý pocit na koži ( Bom et al., 2019 ). Najpoužívanejšie prírodné alebo prírodné zahusťovadlá v kozmetike sú karboxymetylcelulóza odvodená od celulózy, hydroxyetylcelulóza, karagén a alginát získaný z morských rias , chitosan získaný deacetyláciou chitínu , xantán získaný fermentáciou, želatína a iné ( Deckner, 2022 ; Gawade a kol., 2020 ).

3.2.6 . Exfoliátory

Exfoliátory sú zložky, ktoré odstraňujú odumreté bunky z hornej časti epidermy a pripravujú pokožku na absorbovanie kozmetických prípravkov. Fyzikálne a chemické exfoliátory plnia túto úlohu rôznymi mechanizmami. Fyzikálne exfoliátory obsahujú brúsne kúsky a zrnité častice a pôsobia mechanicky trením na pokožku, uvoľňujú nečistoty a povrchové odumreté bunky. Chemické exfoliátory prerušujú spojenie medzi epidermálnymi bunkami a odlupujú povrchnejšiu vrstvu epidermis. Patria sem enzýmy (ovocné enzýmy, ako je bromelaín a papaín , mikrobiálne proteázy, keratinázy) ( Trevisol a kol., 2022 ) a mierne kyseliny, ako sú alfa-hydroxykyseliny (napr. kyselina jablčná, glykolová a mliečna) a beta-hydroxykyseliny ( kyselina salicylová) ( Kornhauser et al., 2010 ).

Fyzické exfoliátory sú zodpovedné za väčšinu problémov s udržateľnosťou, pretože väčšina z nich obsahuje syntetické plastové mikroguličky s priemerom menším ako 5 mm, ktoré sú nerozpustné vo vode a nie sú biologicky odbúrateľné, čím sa hromadia a znečisťujú oceány a rieky. Okrem toho ich nakoniec pohltia morské živočíchy a nakoniec aj ľudia ( Rochman a kol., 2015 ; Rosney, 2016 ; Smith, 2017 ). Tieto problémy viedli k tomu, že niekoľko krajín zakázalo používanie plastových mikroguličiek v kozmetike, najmä v produktoch na oplachovanie: v USA bol v roku 2015 uzákonený zákon Microbeads Free Waters Act ( FDA, 2015 ); v Spojenom kráľovstve vláda zaviedla zákaz mikroguľôčok v roku 2018 ( Gov.UK, 2018 ); EÚ pracuje na ďalších obmedzeniach mikroplastov, ktoré sa zámerne pridávajú do kozmetiky a iných výrobkov, ako sa navrhuje na webovej stránke Európskej chemickej agentúry (ECHA) ( ECHA, 2022 ).

Boli skúmané možné alternatívy a nedávno Hunt et al. (2021) publikovali analytický dokument o alternatívach používania plastových mikroguľôčok v kozmetike, ktorý zaradil oxid kremičitý ako najlepší na základe vplyvu jeho životného cyklu na životné prostredie a ľudské zdravie. Ďalšími alternatívami sú biodegradovateľné mikroguľôčky celulózy získané zo škrupín orechov, ovocných semien, ryže, organické mikroguľôčky získané z cukru a iných minerálnych mikroguľôčok (pemza, kremenný piesok atď.).

Kozmetické spoločnosti používajú niektoré z týchto alternatív, ako napríklad ImerCare®, rad exfoliačných činidiel založených na 100% prírodnom perlite získanom zo sopečnej horniny, ktoré majú certifikáciu Cosmos a možno ich použiť na peelingy tváre alebo tela ( Imerys, 2022 ). Holifrog’s Como Popp-E Renewal Scrubby Wash obsahuje makové semienka a bambusový prášok, Klur používa hnedú ryžu a šípkové semiačka na svoju pleť Skin Soil a Reflekt 1 uviedol na trh denný exfoliačný krém na tvár obsahujúci biologicky odbúrateľné mikroguličky na báze jojobových esterov ( Molvar, 2020 ). To je len niekoľko príkladov, na kozmetickom trhu je svet alternatív!

3.2.7 . Farbivá

Farbivá sa v kozmetike používajú buď na farbenie samotného kozmetického výrobku, zvýraznenie jeho vzhľadu, alebo na dodanie farby na pokožku (základ), nechty (lak na nechty) alebo vlasy (farba vlasov) spotrebiteľa. Farbivá môžu byť syntetické alebo prírodné a podľa ich rozpustnosti sa delia na pigmenty alebo farbivá. Pigmenty sú vyrobené z pevných, nepriehľadných anorganických nerozpustných častíc rozptýlených vo vehikule a sú prítomné hlavne v kozmetických výrobkoch a zubných pastách. Farbivá sú organické molekuly, rozpustné vo vode alebo v oleji, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v produktoch starostlivosti o pleť alebo toaletných potrebách ( Georgalas, 2014 ; Guerra et al., 2018 ).

Syntetické farbivá sú najpoužívanejšími farbivami v kozmetike, pretože sú lacnejšie na výrobu, majú širokú škálu farieb a odtieňov a sú stabilné a dlhotrvajúce ( Guerra et al., 2018 ). Takéto farbivá, ktoré zahŕňajú azofarbivá, chinolín a xantón, sú odvodené z petrochemických produktov a predstavujú environmentálne a bezpečnostné problémy ( Adeel a kol., 2018 ; Mohana Priya a kol., 2020 ). Kvôli takýmto obavám už bolo používanie azofarbív v kozmetike zakázané v EÚ, niektorých štátoch USA, Číne, Japonsku atď.

Kozmetický priemysel skúma prírodné multifunkčné farbivá, ktoré sú biologicky odbúrateľné, obnoviteľné a netoxické, a ktoré súčasne farbia, majú vlastnosti proti starnutiu, pôsobia ako konzervačné a UV filtre vo farbách na vlasy, rúžoch, podkladových bázach a iných produktoch (Adeel et al., 2018 ; Bom a kol., 2019 ; Patil a Datar, 2016 ). Anorganické pigmenty sa v prírode vyskytujú ako komplexné minerály, ako sú oxidy železa, zinku a chrómu, sľuda atď., ale hoci ich extrakcia nie je drahá, môže mať škodlivé environmentálne a sociálne dopady, ako už bolo uvedené ( Bom et al., 2019 ). Organické farbivá môžu byť rastlinného, ​​živočíšneho alebo mikrobiálneho pôvodu.

Farbivá rastlinného pôvodu sú sekundárne metabolity (fytochemikálie), súčasť polyfenolov, izoprenoidov , N-heterocyklických zlúčenín, melanínu alebo tetrapyrolových skupín ( Brudzyńska et al., 2021 ), ktoré zahŕňajú karotenoidy (oranžový), betalaín (fialový), lykopén (červená) a antokyány (červená až modrá) ( Mohana Priya et al., 2020 ). Široko používaným farbivom rastlinného pôvodu je indigo z Indigofera tinctoria ( Adeel et al., 2018 ), ale je dostupných niekoľko ďalších; webová stránka spoločnosti Formula Botanica napríklad uvádza 38 prírodných farbív používaných v organickej starostlivosti o pleť (Formula Botanica, 2022 ). Hoci farbivá na rastlinnej báze majú v porovnaní so syntetickými niekoľko výhod, udržateľnosť sa dosiahne iba vtedy, ak rast rastlín nespôsobí odlesňovanie a ak metódy extrakcie majú minimálny vplyv na životné prostredie ( Bom et al., 2019 ). Francúzska make-upová spoločnosť Le Rouge Français (Le Rouge Français, 2022 ) sa špecializuje na „rastlinnú makeupológiu“ a je priekopníkom (od 90. rokov) v alternatívach k chemickým, neobnoviteľným pigmentom. Podobne aj 100% Pure (USA) používa na svojich prírodných makeupových produktoch iba ovocné pigmenty (100% Pure, 2019 ). Patria sem luteín, karotenoidy, flavonoidy, antokyány, lykopén atď., ktoré môžu tiež poskytnúť aktívne výhody pokožke.

Farbivá pochádzajúce zo zvierat sa tiež používali ako prísady do kozmetiky a niektoré značky ich stále používajú. Najpoužívanejší je karmín, vyrábaný z kyseliny karmínovej extrahovanej z niektorých šupín, ako je košenila Dactylopius coccus ( Hunger a Herbst, 2000 ). Hoci sú bezpečné a poskytujú neuveriteľne intenzívnu farbu, hlavnými problémami udržateľnosti pri používaní tohto a iných farbív pochádzajúcich zo zvierat sú etické vykorisťovanie a týranie zvierat.

Farbivá pochádzajúce z mikróbov zahŕňajú sekundárne metabolity z bakteriálnych druhov, ako sú Bacillus, Achromobacter a Brevibacterium ( Adeel a kol., 2018 ; Aman Mohammadi a kol., 2022 ). Prírodný melanín je napríklad možné extrahovať z kmeňov Streptomyces bellus izolovaných z morských sedimentov ( Srinivasan et al., 2017 ). Produkcia takýchto biofarbív môže byť transponovaná do priemyselného meradla pomocou biotechnologických prístupov, ako je rast prirodzených alebo geneticky upravených mikroorganizmov vo veľkom meradle v obnoviteľných zdrojoch uhlíka a dusíka ( Aman Mohammadi et al., 2022 ).

3.2.8 . Vône

Vône sú vyrobené z malých prchavých molekúl, ako sú estery, ktoré poskytujú kozmetickým výrobkom príjemnú vôňu ( Calkin a parfuméria, 1994 ). Hoci sa používajú v nízkych koncentráciách, vonné látky sú jednou zo zložiek, ktoré sú náchylnejšie spôsobiť senzibilizáciu pokožky ( Nardelli et al., 2011 ), môžu spôsobiť znečistenie ovzdušia v dôsledku ich prchavosti a majú nízku biologickú odbúrateľnosť ( Bickers et al., 2003 Sakamoto a kol., 2017 ). Okrem toho je pre spotrebiteľov ťažké urobiť informovaný udržateľný výber, pretože v zozname zložiek kozmetiky sú vône jednoducho uvedené ako parfumy bez podrobného zloženia ( Bom et al., 2019 ). Podľa Medzinárodnej asociácie vôní sa však predpisy menia tak, aby zahŕňali väčšiu transparentnosť v zložení vône ( International Fragrance Association, 2022 ).

Existujú prírodné a syntetické vône. Syntetické vône obsahujú syntetické aromatické zlúčeniny, sú rozmanitejšie, lacnejšie a môžu byť intenzívnejšie a dlhotrvajúce. Môžu byť prírodne identické, tj chemicky syntetizované z petrochemických materiálov, aby napodobňovali prírodné arómy (napr. syntetický linalool, ktorý napodobňuje linalool získaný z levanduľového oleja) alebo vytvárajú novú arómu, ktorá sa v prírode nenachádza (napr. metyldihydrojasmonát). alebo chemicky modifikované zlúčeniny prírodného pôvodu ( O’Lenick a Matson, 2011 ). Prírodné vône sú komplexné zmesi esenciálnych olejov, exsudátov, koncentrátov, destilátov, extraktov a iných ( O’Lenick a Matson, 2011 ). Väčšina prírodných vôní pochádza z rastlinných esenciálnych olejov, ako je levanduľa, eukalyptus, bergamot, jazmín a iné. Esenciálne oleje dodávajú prípravkom nielen príjemnú vôňu, ale môžu pôsobiť aj ako aktívne zložky alebo konzervačné látky. Niekoľko esenciálnych olejov je však alergénnych ( Sharmeen et al., 2021 ). Prírodné vône môžu byť tiež živočíšneho pôvodu, najznámejšie je pižmo, výlučok ázijského pižmového jeleňa. Medzi ďalšie živočíšne vône patrí ambra, stvrdnutý črevný výlučok keporkakov, a kastoreum, tukový olej, ktorý vylučuje severoamerický bobor. Takéto zložky sú drahé a majú zjavné etické problémy a problémy s využívaním zvierat. Pižmový jeleň je v súčasnosti chráneným druhom, preto bol obchod s pižmom zakázaný. Syntetické alternatívy, hoci nie sú udržateľné, zahŕňajú chemickú syntézu bieleho pižma a ambry, zatiaľ čo príkladom prírodnej alternatívy je použitie labdanum, živice s intenzívnou arómou, získanej z kríka Cistus ladanifer ( La Carrément Belle, 2021 ). .

Prírodné vône sú vnímané ako ekologickejšie, zdravšie, obnoviteľné, ale môžu predstavovať problémy s udržateľnosťou, čoho príkladom je masívne odlesňovanie spôsobené výrobou santalového a ružového dreva. Stratégie udržateľného poľnohospodárstva a biotechnológie môžu pomôcť zmierniť takéto problémy ( Bom et al., 2019 ). Napríklad v Austrálii boli zavedené nové plantáže santalového dreva založené na udržateľných poľnohospodárskych postupoch, z ktorých sa získava esenciálny olej ( Utroske, 2019 ). Využitie biotechnológie zahŕňa vývoj mikrobiálnych bunkových tovární, ako sú upravené Escherichia coli alebo Saccharomyces cerevisiae , na výrobu prírodných esterov z obnoviteľných surovín , ako bolo nedávno preskúmané ( Lee a Trinh, 2020 ).

Ďalšou stratégiou používanou priemyslom vôní je technológia headspace , ktorú zaviedol Mookherjee v roku 1980. Táto technika sa používa na zachytenie pachových zložiek vo vzduchu okolo rastliny, čo umožňuje jej štúdium bez zničenia rastliny ( Laudamiel et al., 2008 ).

3.2.9 . UV filtre

Niekoľko kozmetických prípravkov na trhu obsahuje UV filtre, ktoré chránia užívateľa pred škodlivými účinkami UV žiarenia, ako je predčasné starnutie pokožky. Filtre proti UV žiareniu môžu byť anorganické (niekedy označované ako fyzikálne alebo minerálne) alebo organické (niekedy nazývané chemické). Anorganické filtre zvyčajne obsahujú oxidy zinku a titánu a fungujú hlavne tak, že odrážajú a rozptyľujú svetlo ( Chisvert a Salvador, 2007 ; Milito et al., 2021 ). Hoci sú stabilnejšie, vydržia dlhšie, predstavujú estetické problémy, pretože zanechávajú na koži biele zvyšky ( Majumdar a Chatterjee, 2017 ); nedávno sa tento problém minimalizoval použitím mikronizovaných formulácií ( Milito et al., 2021 ). Napriek tomu sa ťažšie formulujú. Organické filtre zvyčajne obsahujú chromofor , tj aromatickú molekulu konjugovanú s karbonylovými skupinami, ktorá je schopná absorbovať slnečné svetlo a premieňať ho na tepelnú energiu. Príkladmi týchto filtrov sú butylmetoxydibenzoylmetán, oxybenzón, etylhexylmetoxycinamát, etylhexylsalicylát , oktokrylén a homosalát ( Chisvert a Salvador, 2007 ; Milito a kol., 2021 ). Sú fotostabilné, poskytujú širší rozsah ochrany proti UVA a UVB a sú esteticky atraktívnejšie ako anorganické filtre; môžu však spôsobiť podráždenie kože a alergie ( Chisvert a Salvador, 2007 ; Majumdar a Chatterjee, 2017 ). Niektoré nedávne štúdie ukázali, že všetky vyššie uvedené organické UV filtre sa systémovo absorbujú do tela už po jednom použití ( Matta et al., 2020 ), zatiaľ čo iné poskytli dôkaz, že tieto filtre môžu mať estrogénne a antityroidné účinky ( Chisvert a Salvador , 2007 ). Organické aj anorganické filtre môžu mať negatívne účinky na životné prostredie; ich akumulácia v pobrežných vodách môže bioakumuláciou a biomagnifikáciou ovplyvniť morský život, spôsobiť hormonálne zmeny a narušenie endokrinného systému u rýb, abnormálny vývoj morských ježkov a bielenie koralov ( Milito et al., 2021 ; Sánchez-Quiles a Tovar-Sánchez, 2015 ).

Tieto problémy viedli k výskumu fotoprotektívnych prírodných zložiek alebo zložiek z obnoviteľných zdrojov, napríklad fytochemikálií, ktoré môžu absorbovať UV svetlo , ako sú polyfenoly, antokyanidíny, vitamíny, karotenoidy atď. ( Beerling, 2014 ; Radice et al., 2016 ). Marto a spol. (2016) použili superkritickú extrakciu s CO ₂ na získanie olejovej frakcie zvyškov kávového priemyslu a vyhodnotili jej vplyv na vývoj UV filtrov pre kozmetiku. Výskum ukázal, že emulzie obsahujúce túto pridanú zložku mali celkovo lepšiu ochranu pred slnkom ako prípravky bez nej. Morské ekosystémy sú tiež dôležitým zdrojom prírodných UV filtrov. Amador-Castro a kol. (2020) nedávno zhodnotili aminokyseliny podobné mykosporínu a scytonemín produkované červenými makroriasami ako potenciálne nové UV filtre pre opaľovacie prípravky. Morské organizmy, ako sú morské trávy a halofyty , môžu tiež produkovať polyfenoly, najmä flavonoidy, ako je trifloterol-A, floroglucinol a florotanín ekol, ktoré môžu pôsobiť priamo absorbovaním UV žiarenia alebo nepriamo vďaka ich vychytávaniu antioxidantov/ROS (reaktívne formy kyslíka). vlastnosti ( Milito et al., 2021 ). Ďalšie prírodné zlúčeniny morského pôvodu so zaujímavými vlastnosťami ochrany proti UV žiareniu sú karotenoidy (sinice, mikro a makroriasy), sulfátované polysacharidy (červené riasy, zelené riasy , hnedé riasy), eumelanín (zo sépiového atramentu), topsentín (z morskej huby Spongosorites genitrix ) a ovotioly, deriváty aminokyselín produkované niektorými cyanobaktériami, mikroriasami a morskými bezstavovcami ( Milito et al., 2021 ). Použitie prírodných UV filtrov je stále obmedzené, pretože nie je dostatok výsledkov in vivo , ktoré by dokazovali ich účinnosť, a tieto štúdie nemožno nahradiť štúdiami in vitro a/alebo in silico ( Beerling, 2014 ; Pawlowski a Petersen-Thiery, 2020 ). Prebiehajúci výskum však naznačuje, že hoci by sa tieto zložky ako také nemali používať ako UV filtre , ich pridanie do prípravkov na ochranu pred slnečným žiarením zvyšuje ich ochranu pred slnkom ( Marto et al., 2016 ).

Syntetické UV filtre môžu byť tiež nahradené novými zlúčeninami získanými pomocou zelenej chémie transformáciou obnoviteľných surovín alebo zvyškov na fotostabilné molekuly, ktoré možno použiť ako ochranu pred slnkom. Nedávno Giacomo a spol. (2020) publikovali predbežnú štúdiu o syntéze fotostabilných molekúl z pentóz vo zvyškovej biomase. Molekuly mali vynikajúcu absorpciu v rozsahu 300–400 nm a boli rozpustné v oleji a iných zložkách kozmetických prípravkov.

3.2.10 . Antioxidanty a chelatačné činidlá

Antioxidanty a chelatačné činidlá sú kľúčové zložky na zabezpečenie stability kozmetických prípravkov. Antioxidanty zabraňujú oxidácii lipidových zložiek (napr. olejov, vôní) v kozmetickom prípravku a pôsobia ako aktívne látky, ktoré majú úlohu proti starnutiu vďaka svojim vlastnostiam zachytávajúcim ROS ( Deckner, 2015 ). Syntetické antioxidanty, ako je butylovaný hydroxytoluén a butylovaný hydroxyanizol, sa používajú častejšie ako prírodné antioxidanty, pretože sú lacnejšie a stabilnejšie počas výrobnej fázy ( Augustyniak et al., 2010 ). Toto je však určitý dôkaz, že tieto zložky môžu spôsobiť alergie, narušenie endokrinného systému a dokonca aj rakovinu ( Okereke et al., 2015 ). Najlepšie prírodné alternatívy k syntetickým antioxidantom sú prírodné molekuly na rastlinnej báze, ako nedávno zhodnotili Hoang et al. (2021) . Patria sem vitamíny, napr. vitamín A (retinol palmitát), vitamín C (kyselina askorbová), vitamín E (tokoferol), vitamín B (pantenol) a vitamín K (fytonadión), ktoré možno získať z rastlinných extraktov. Vitamíny C a E sú najpoužívanejšie antioxidanty v kozmetických prípravkoch proti starnutiu ( Silva et al., 2019 ). Polyfenoly sa dajú využiť aj ako prírodné antioxidanty v kozmetike. Fenolové zlúčeniny získané z hrozna majú protizápalové a antimikrobiálne vlastnosti. Napríklad francúzska značka Caudalie®, známa svojou vinoterapeutickou starostlivosťou o pleť, používa resveratrol (3,5,4′-trihydroxy-trans-stilbén), ktorý sa získava z hroznových výliskov, hlavného vedľajšieho produktu vinárskeho priemyslu, ako prísadu do niekoľkých svojich produkty ( Caudalie, 2020 ; Hoang a kol., 2021 ). Ďalšími zdrojmi fenolových zlúčenín sú granátové jablko (polyfenoly kyselina ellagová a punicalagin), jablko, gaštan, ananás, bazalka, bobule Goji, olivy, papája, šupka baklažánu, banán, broskyňa a listy Gingko biloby ( Hoang et al., 2021 ) .

Prítomnosť kovových zvyškov v kozmetických prípravkoch podporuje oxidačné reakcie, ktoré ovplyvňujú funkcie zložiek, preto je pridanie chelatačných činidiel kľúčové pre stabilitu kozmetických produktov ( Sakamoto et al., 2017 ). Okrem toho chelatačné činidlá zvyšujú účinnosť antioxidantov a konzervačných látok v kozmetike ( Siegert, 2014 ). Jedným z najúčinnejších chelatačných činidiel je EDTA, ale je syntetická a v prirodzenom prostredí nie je biologicky odbúrateľná a môže spôsobiť zdravotné problémy. Citráty a fosfonáty sú tiež široko používané chelatačné činidlá ( Beerling, 2014 ). Molekuly rastlinného pôvodu, ako je kyselina fytová, prítomné v orechoch, obilninách a semenách, sú dobrými prírodnými alternatívami, ale môžu byť drahé ( Canan et al., 2011 ). Spoločnosť Evonik Dr. Straetmans GmbH dodáva kyselinu fytovú odvodenú z ryže ako Dermofeel® PA, ktorá pôsobí synergicky s antioxidačnými zložkami a je vynikajúcou alternatívou k EDTA (Omya Kinetic, 2019 ). Štrukturálny izomér EDTA, kyselina etyléndiamín-N,N′-dijantárová (EEDS) je biodegradovateľnou alternatívou, aj keď nie prirodzenou molekulou ( Gluhar et al., 2020 ). Kyselina glutámová , kyselina N,N-dioctová (GLDA) a jej soli sú ďalšou biologicky odbúrateľnou alternatívou EDTA ( Siegert, 2014 ).

3.3.1 . Vedľajšie produkty kávového priemyslu

Spotreba kávy na celom svete je vynikajúca. Každý rok sa uvarí približne 9 miliónov ton mletej kávy, čo má za následok približne 18 miliónov ton mokrej spotrebovanej kávovej usadeniny (SCG, zvyšok, ktorý zostane po uvarení kávy) ročne, čo je jeden z najvyšších priemyselných zvyškov. Tento odpad sa zvyčajne upravuje a likviduje na skládke, čo môže spôsobiť environmentálne problémy v dôsledku produkcie metánu a iných skleníkových plynov počas kompostovania ( Givaudan, 2020a ; May a Folkerts, 2021 ; Ribeiro et al., 2018 ).

Kávový odpad sa však môže a mal by znovu použiť. V skutočnosti káva obsahuje niekoľko zaujímavých zlúčenín, ako sú molekuly chuti a vône, oleje, kofeín a niekoľko antioxidantov, ktoré sú po uvarení stále prítomné vo významných množstvách. Extrakciou týchto zlúčenín z SCG sa hodnota tohto vedľajšieho produktu znovu zavedie do dodávateľského reťazca, kde slúži ako prírodná aróma, používa sa ako vykurovacie palivo na tuhú biomasu alebo sa spracováva a ďalej recykluje na suroviny, ktoré možno použiť v iných priemyselných odvetviach, napr. ako polyméry, obaly, textil a kozmetika ( Máj a Folkerts, 2021 ).

Ako už bolo uvedené, naša skupina nedávno vyhodnotila použitie oleja extrahovaného z SCG alebo zelených kávových zŕn v emulziách Pickering, ktoré sa majú použiť v prípravkoch na ochranu pred slnkom ( Marto et al., 2016 ). Tieto laboratórne štúdie ukázali, že formulácie kombinujúce olej získaný z SCG s nenasýtenými mastnými kyselinami a nezmydelniteľným materiálom mali ideálne vlastnosti pre kozmetiku určenú na ochranu pred slnkom a hydratáciu.

Taiwanská spoločnosť O’right bola priekopníkom v upcyklácii SCG, ktorá v roku 2006 vyvinula rad vlasových produktov s názvom Hair O’right. Táto spoločnosť, certifikovaná ako uhlíkovo neutrálna a udržateľná, tiež vytvorila Recoffee Tree in the Bottle, pričom tieto produkty predávala vo fľašiach vyrobených z SCG a kyseliny polymliečnej (PLA), ktoré obsahujú kávové semená, ktoré klíčia, keď je fľaša zakopaná v pôde. Tento produkt získal zlatú medailu a špeciálnu medailu v súťažiach INPEX a RedDot Awards, medzi niekoľkými ďalšími cenami za udržateľnosť, keďže je svetovo najviac oceňovaným šampónom ( O’Right, 2022 ). UpCircle Beauty, spoločnosť založená v roku 2015 dvoma súrodencami v Spojenom kráľovstve, tiež upcykluje SCG zozbierané v niekoľkých kaviarňach v Londýne , okrem niekoľkých ďalších vedľajších produktov (UpCircle Beauty, 2022 ). Repasované SCG sa používajú na výrobu mydiel, pleťových masiek, sér a exfoliátorov. V roku 2020 sa spoločnosti Givaudan (Francúzsko) a Kaffe Bueno (Dánsko) spojili, aby vytvorili kávový olej z vyradeného SCG, produkt s názvom Koffee’Up™. Tento prírodný olej, ktorý bol nazvaný novým arganovým olejom , má hydratačné, protistarnúce a ochranné účinky na pokožku ( Givaudan, 2020b ). Olej sa získava z SCG pomocou CO2 _– studenej superkritickej extrakcie, ktorá zachováva vlastnosti aktívnych molekúl a zároveň je to technika šetrná k životnému prostrediu ( Givaudan, 2020a ).

Okrem SCG sa v priemysle po odstránení semien (kávové zrná) vyhodí aj asi 60 % kávových čerešní (kávové ovocie). Ovocie kávy je bohaté na antioxidanty a kolumbijská spoločnosť Sanam to využila na výrobu extraktu z dužiny s názvom NaoxDerma s vlastnosťami proti starnutiu, protizápalovým a antioxidačným vlastnostiam, ktoré sú vynikajúce pre kozmetické produkty ( Cullor, 2021 ). SLVR’Coffee™ je ďalší produkt získaný z kávových čerešní, vyvinutý spoločnosťou Mibelle Biochemistry (Mibelle Biochemistry, 2022 ). Silverskin je tenká ochranná vrstva, ktorá obaľuje kávové semienka a odpadáva počas procesu praženia, pričom je hlavným vedľajším produktom tohto procesu a vyrába sa vo veľkých množstvách v pražiarňach po celom svete. Štúdie in vitro a in vivo ukázali, že prípravok chráni pokožku pred stresormi a zabraňuje transepidermálnej strate vody (TEWL), čím zvyšuje hydratáciu. Nedávna štúdia naznačila, že tieto účinky sú spôsobené interakciou niekoľkých antioxidačných zlúčenín, ako sú chlorogénové kyseliny, kofeín, melanoidíny a ďalšie ( Bessada et al., 2018 ). SLVR’Coffee™, ktorý v roku 2022 vyhral cenu BSB Innovation Award v kategórii Suroviny, bol tiež finalistom v kategórii „udržateľná prísada“ v súťaži Sustainable Beauty Awards, 2022 , ktorú organizuje Eccovia Intelligence ( Sustainable Beauty Awards, 2022 ) ( Obr. 2 ).

1. Stiahnuť : Stiahnite si obrázok vo vysokom rozlíšení (397 KB)
2. Stiahnuť : Stiahnite si obrázok v plnej veľkosti

Obr . Upcyklácia prísad pre kozmetický priemysel z vedľajších produktov kávového priemyslu. Šedo vytieňované políčka zobrazujú vedľajšie produkty: kávová čerešňa, kávová usadenina a strieborná koža.

3.3.2 . Vedľajšie produkty olivového oleja

Odvetvie olivového oleja, podobne ako kávový priemysel, produkuje veľké množstvo vedľajších produktov, ako sú olivové výlisky, olivové listy a odpadová voda z olivovej múčky (OMWW). Ako nedávno zhodnotila naša skupina ( Nunes et al., 2022 ), tieto vedľajšie produkty majú negatívny vplyv na pôdu a vo vzduchu a vo vodnom prostredí, ale sú bohaté na zaujímavé molekuly, ako sú fenolové zlúčeniny, ktoré je možné získať späť. , upravované a opätovne používané ako bioaktívne látky v kozmetickom priemysle.

Spoločnosť Sophim (Francúzsko), dodávateľ prísad do kozmetiky, vytvorila Phytosqualan®, skvalén získaný z vedľajších produktov olivového oleja, ktorý môže nahradiť skvalén pochádzajúci zo zvierat ako zmäkčovadlo v kozmetických prípravkoch ( Premium Beauty News, 2021 ).

Circumference, udržateľná americká spoločnosť založená kórejským podnikateľom, vyvinula regeneračný denný čistiaci prostriedok s výťažkami z olivových listov v spolupráci s olivovým olejom kalifornskej spoločnosti Brightland, ktorá dodáva vedľajšie produkty na upcykláciu ( Sandler, 2021 ).

3.3.3 . Iní

Laboratoires Expanscience (Francúzsko) vytvorilo niekoľko kozmetických aktívnych a senzorických zložiek z upcyklácie zníženého avokáda, ktoré nemožno predávať ako ovocie ( Expanscience, 2022b ). Tieto zložky zahŕňajú organický panenský avokádový olej, avokádový olej, avokádový prášok, koncentrát polyfenolového extraktu atď., ktoré možno použiť na starostlivosť o pokožku a vlasy. Avokádo sa získava z údolí v Peru, čím prispieva k sociálnej a ekonomickej udržateľnosti v tejto krajine. Jedna z týchto zložiek, číslo 6, je koncentrovaný polyfenolový extrakt, ktorý sa používa v koncentráciách 1–3 % v produktoch na očné kontúry ( Culliney, 2020 ). Avokádo nie je jediným prírodným zdrojom ingrediencií pre túto spoločnosť, ktorá okrem iného používa aj koreň maca, olej z pšeničných klíčkov a mučenku ( Expanscience, 2022b ).

Vyššie uvedená spoločnosť Givaudan vyvinula upcyklačný produkt s názvom Vetivyne™, vyrobený z koncentrovaného vodného extraktu z koreňov haitského vetiveru, vedľajšieho produktu voňavkárskeho priemyslu ( Givaudan, 2018 ). Táto aktívna zložka pôsobí v kožných lipidoch, zvyšuje hydratáciu pokožky a odhaľuje vlastnosti proti starnutiu. Korene vetiveru sú certifikované ekologickým a fair-trade štandardom Fair for Life , ktorý sa získava od družstva výrobcov na Haiti, čím sa zabezpečuje environmentálna a sociálna zodpovednosť. Tento produkt získal prvú cenu v kategórii Natural Products, Raw Materials, actives na European BSB Innovation Awards v roku 2018. Givaudan tiež použil upcyklované semená čučoriedok na vývoj Omegablue®, zložky, ktorú možno použiť na pokročilú opravu pokožky. Zatiaľ čo čučoriedky sa používajú v potravinárskom priemysle, antokyanidíny možno extrahovať z ovocnej šupky na použitie v doplnkovom a farmaceutickom priemysle . Semená sú vedľajším produktom, ale vďaka svojmu optimálnemu pomeru omega 6: omega 3 sú cenným zdrojom prísad pre kozmetický priemysel, zlepšujú hydratáciu a funkciu kožnej bariéry ( Givaudan, 2021 ).

Hrozno a súvisiace odvetvia (napr. víno) tiež poskytujú množstvo vedľajších produktov, ktoré môžu byť použité v iných odvetviach na recykláciu prísad. Ako už bolo spomenuté, jednou z alternatív ku konvenčným antioxidačným zložkám sú fenolové zlúčeniny z červeného hrozna, ako je Caudalie’s resveratrol, ktorý má vlastnosti proti starnutiu, antimikrobiálne a protizápalové vlastnosti ( Caudalie, 2020 ).

Ďalší príklad upcyklácie pochádza od švajčiarskej spoločnosti Rahn AG. Táto spoločnosť použila zbytočný koláč z lisovaných tekvicových semienok na vytvorenie bioaktívnej látky – Reforcyl®-Aion – ktorá sa komercializuje podľa princípov obehového hospodárstva. Klinické štúdie ukázali, že zložka má hydratačné, antioxidačné a anti-aging vlastnosti aktiváciou zdravého procesu autofágie v kožných bunkách. Produkt bol ocenený cenou BSB Innovation Prize v roku 2020 v kategórii Životné prostredie ( Rahn AG, 2020 ; Behrens, 2020 ). Americká spoločnosť Cargill Beauty extrahuje pektín z jablčných výliskov alebo citrínovej kôry, zvyšky z potravinárskeho priemyslu, za vzniku UNIPECTINE™, ktorý možno použiť ako zahusťovadlo a ako stabilizátor v kozmetických prípravkoch. Pektín sa získava vodnou extrakciou, udržateľným a ekologickým procesom, ktorý nevyužíva organické rozpúšťadlá ( Cargill, 2022 ).