Il dibattito concernente l'utilizzo dei conservanti nelle formulazioni rappresenta una tematica di elevata rilevanza e interesse all'interno dell'industria cosmetica. Da una parte, è innegabile che i conservanti siano essenziali per assicurare la sicurezza microbiologica del prodotto finale e per preservare l'integrità del cosmetico durante il suo utilizzo (1). Dall'altra, va riconosciuto che l'impiego di tali sostanze ha suscitato crescenti preoccupazioni tra gli utenti, generando un aumento delle richieste di prodotti privi di conservanti.

In risposta a questa esigenza di mercato, le aziende cosmetiche stanno attivamente esplorando alternative più naturali e sostenibili. Ciò include l'impiego di conservanti di origine vegetale e lo sviluppo di formulazioni autoconservanti attraverso un approccio formulativo che mira a creare un ambiente ostile ai microorganismi tramite l'implementazione di barriere preventive (2,3,4). Questo approccio è noto come "Tecnologia delle Barriere" o Hurdle Technology.

La sfida cruciale in questo contesto risiede nell'identificare l'equilibrio ottimale tra variabili chiave. Queste includono la selezione di ingredienti multifunzionali che agiscano sinergicamente per garantire la stabilità microbiologica del prodotto, la scelta di soluzioni di packaging che possano limitare o prevenire il contatto diretto del prodotto con l'ambiente esterno, e l'attuazione di un piano di igiene altamente efficace per lo stabilimento di produzione.

Affinché il sistema di conservazione svolga la sua funzione protettiva, il processo di selezione degli ingredienti antimicrobici deve basarsi su analisi precedenti che valutino il rischio di contaminazione di ciascun prodotto. Questi fattori sono:

- Il contenuto di acqua libera nella formula, medium ideale per la proliferazione microbica;

- Il contenuto di nutrienti sotto forma di materia organica e microelementi;

- I parametri di temperatura, pH e contenuto di ossigeno. In base alla valutazione del livello e del tipo di rischio specifico per ciascun prodotto, è possibile adottare una strategia di conservazione altamente mirata. Questo obiettivo può essere conseguito, ad esempio, mediante l'integrazione di conservanti tradizionali con booster del sistema conservante, ossia molecole in grado di interferire negativamente con i microrganismi.

Tali agenti consentono la riduzione o, in alcuni casi, l'eliminazione completa della necessità di elevate concentrazioni di conservanti nelle formulazioni. Inoltre, la stragrande maggioranza dei booster, oltre alle loro proprietà antimicrobiche, conferisce benefici aggiuntivi di notevole valore nelle formulazioni cosmetiche. Tra questi vantaggi figurano la capacità di idratazione e l'azione antiossidante, tra gli altri. Inoltre, l'associazione sinergica di un booster con un sistema conservante primario contribuisce significativamente alla mitigazione dei potenziali problemi di sensibilizzazione, poiché consente una drastica riduzione della percentuale efficace di conservante impiegato (5).

LILIANA COMERIO

FRANCESCA PESCATORE

MAURIZIO GIRARDI

GIACOMO BUSALACCHI

Aakon Polichimica | Italia

Per il controllo della crescita microbica, diversi fattori influenzano significativamente l'efficacia del processo. Ciò include il rispetto dei principi delle Buone Pratiche di Fabbricazione (GMP), la selezione di idonei sistemi di imballaggio, nonché specifiche proprietà fisico-chimiche delle formulazioni cosmetiche. L'impiego di materie prime con caratteristiche batteriostatiche e fungistatiche riveste altresì un ruolo fondamentale in questo contesto.

Esempi paradigmatici di tali tipologie di miscele comprendono:

Phenoxyethanol + Glyceryl Laurate

Benzyl Alcohol + Glycerin Laurate

Propanediol, Caprylyl Glycol, Benzoic Acid

Hydroxyacetophenone, Propanediol, Caprylyl Glycol

Pentylene Glycol, Hydroxyacetophenone, Glyceryl Laurate

Triethyl Citrate, Phenyl Propanol, Caprylyl Glycol

Le prime tre combinazioni elencate sono costituite da soluzioni binarie, che comprendono sia conservanti tradizionali che booster. Le ultime tre, invece, rappresentano miscele sinergiche di booster. In entrambi i casi, queste miscele incapsulano appieno la filosofia della Hurdle Technology, caratterizzandosi come insiemi di molecole multifunzionali che agiscono in modo sinergico su diverse fasi della barriera antimicrobica. Si veda la Figura 1 per una rappresentazione grafica di tali concetti.

Il concetto di barriera antimicrobica abbraccia tutte le variabili preminenti coinvolte nella gestione del rischio microbiologico di un prodotto. Nella Figura 1, si possono osservare i sei passaggi fondamentali che concorrono alla limitazione dell'evoluzione microbica.

Figura 1. I 6 steps dell’Hurdle Tecnology.

I sei step da tenere in considerazione sono:

1. pH: La concentrazione di ioni idrogeno (pH) è un fattore cruciale per la vitalità dei microrganismi, i quali hanno un intervallo di pH ottimale per la crescita. Il loro tasso di crescita generalmente diminuisce quando il pH si allontana dalla neutralità, pertanto, alcune formulazioni cosmetiche vengono regolate per mantenere un pH acido, che agisca come barriera contro la contaminazione microbica. Esempi di regolatori di pH sono: Citric Acid, Lactic acid, Sodium Hydroxide, TEA.
   
   
2. Acqua libera: Il secondo step consiste nel ridurre l'acqua libera (Aw), definita come acqua biologicamente disponibile che viene determinata dal rapporto tra la pressione di vapore della formulazione e la pressione di vapore dell'acqua pura alla stessa temperatura. Come riferimento, l'acqua pura ha un valore Aw pari a 1. L'uso di polioli e lipoaminoacidi, complessanti dell’acqua, possono abbassare la Aw, aiutando così a controllare la crescita microbiologica. I batteri hanno generalmente un fabbisogno idrico più elevato rispetto ai lieviti, i quali a loro volta hanno un bisogno più elevato rispetto alle muffe. Tra i batteri, invece, i batteri gram-negativi mostrano una maggiore sensibilità a bassi valori di Aw rispetto ai gram-positivi.
   
   
3. Ioni Metallici: Il terzo step consiste nel ridurre la concentrazione di ioni metallici, poiché questi possono contribuire alla formazione delle pareti cellulari di alcuni microrganismi; in alcuni casi, possono persino inibire l'azione di alcuni conservanti cosmetici come gli acidi organici. A tale scopo possono essere utilizzati agenti chelanti (es. EDTA, Phytic Acid, Tetrasodium Glutamate Diacetate).
   
   
4. Ossigeno libero: Il quarto step consiste nel ridurre i livelli di ossigeno libero, essenziale per la crescita di qualsiasi microbo aerobio. A tale scopo si possono utilizzare molecole antiossidanti: come l'idrossiacetofenone o, ad esempio, la vitamina C ed estratti naturali antiossidanti.
   
   
5. Booster conservanti: Il quinto step è l'utilizzo di molecole multifunzionali che grazie alla loro natura mediamente polare e alla loro struttura anfifilica, sono in grado di interferire con le membrane cellulari dei microrganismi alterandone il corretto funzionamento e aumentandone la permeabilità. I booster più utilizzati sono a base di polialcoli e derivati della glicerina.
   
   
6. Conservanti: Il sesto step è l'uso di conservanti tradizionali, il cui utilizzo può essere limitato applicando le fasi precedenti. Tuttavia, qualora la matrice di valutazione del rischio microbiologico indichi un elevato rischio di contaminazione, potrebbe non essere possibile preservare il prodotto cosmetico attraverso la sola barriera antimicrobica. In questi casi, il prodotto deve essere protetto anche attraverso l’utilizzo di conservanti tradizionali in abbinamento a molecole booster.
   
   

Al fine di approfondire la comprensione delle tipologie di miscele preservative, sono di seguito esaminate due specifiche combinazioni conservanti:

Miscela n°1: Phenoxyethanol + Glyceryl Laurate. Questa miscela incorpora un conservante tradizionale, il Phenoxyethanol, insieme a un booster membrana attivo noto come Glyceryl Laurate. Il Glyceryl Laurate agisce come un interferente negativo sulla membrana microbica, rendendola più permeabile al Phenoxyethanol, il quale a sua volta limita le funzioni vitali dei microorganismi.

Miscela n°2: Pentylene Glycol, Hydroxyacetophenone, Glyceryl Laurate. Questa miscela rappresenta un sinergico insieme di booster. Il Pentylene Glycol svolge un ruolo chiave come complessante dell'acqua libera, riducendo l'attività dell'acqua (Aw), e funge anche da interferente della membrana microbica. L'Hydroxyacetophenone agisce come un efficace antiossidante all'interno del sistema, riducendo la presenza di agenti ossidanti e migliorando al contempo le prestazioni dei booster conservanti.

Le miscele conservanti sviluppate secondo il principio della Hurdle Technology rappresentano un valido mezzo per preservare i prodotti cosmetici dall'eventuale contaminazione microbiologica, grazie alla creazione di una barriera antimicrobica. Questa protezione è il risultato di un'attenta e meticolosa combinazione di molecole multifunzionali che, agendo sinergicamente, inibiscono la crescita dei microrganismi.

La formulazione di prodotti cosmetici "senza conservanti" rimane una sfida complessa e impegnativa nell'ambito della cosmesi moderna.

In conclusione, è importante sottolineare che l'approccio della Tecnologia delle Barriere non si limita alla fase del prodotto finito, ma implica altresì una rigorosa manutenzione e igienizzazione dell'impianto di produzione. Questa pratica riveste un ruolo cruciale nell'incremento dell'efficacia delle nuove miscele di molecole booster, garantendo al massimo il raggiungimento dei più elevati standard di sicurezza microbiologica per una specifica formulazione.

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