CC BY
110
УДК 541.64:665.58
К. В. Данилова, Ю. А. Шигабиева, С. А. Богданова
ОПТИМИЗАЦИЯ КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОСМЕТИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ С ДОБАВКОЙ АНТИОКСИДАНТА
Ключевые слова: экстракт зеленого чая, антиоксидантная активность, шампунь, полимерный косметический гель,
пенообразующая способность, вязкость, предел текучести.
Разработаны рецептуры косметических композиций - шампуня и полимерного косметического геля с биологически активной добавкой антиоксидантного действия - экстрактом зеленого чая. На основании изучения коллоидно-химических свойств композиции (реологических характеристик гелей, пенообразующей способности шампуней и т.д.) осуществлена оптимизация концентрационных пределов ввода антиоксиданта. Установлено соответствие косметических композиций нормативным показателям.
Keywords: green tea extract, antioxidant activity, shampoo, polymer cosmetic gel, foaming ability, viscosity, yield value.
Cosmetic compositions of shampoo and polymer cosmetic gel with biologically active additive of antioxidant action (green tea extract) were developed. The optimization of antioxidant concentration based on colloid chemical properties (rheological characteristics of gels, foaming ability of shampoo, etc.) was carried out. Cosmetic compositions accordance to the normative indexes was set.
Введение
В настоящее время актуальной тенденцией в химической технологии косметических средств является введение полезных субстанций в гетерогенные косметические композиции -биологически активных добавок (БАД),
получаемых из природного сырья [1]. Ярким примером таких добавок является экстракт зеленого чая (camellia sinensis (green tea). Он уменьшает сухость кожи, улучшает микроциркуляцию в тканях, укрепляет стенки сосудов. Уникальные свойства экстракта зеленого чая обусловлены высокой концентрацией полифенолов. Известно, что зеленый чай обладает антиоксидантными,
противовоспалительными и фотопротекторными свойствами [2].
Свободные радикалы, образующиеся под действием ультрафиолетового излучения, вызывают окислительный стресс и фотоиндуцированное воспаление кожи. Все это приводит к повреждению коллагеновых и эластиновых волокон, разрушению гиалуроновой кислоты и мембран клеток, является основной причиной старения кожи [3].
В связи с этим, перспективным направлением в технологии косметических средств является разработка косметических продуктов с функциональными добавками антиоксидантного и фотопротекторного действия, как традиционных (пеномоющие композиции), так и новых форм косметических средств - полимерных гелей, обладающих комплексом полезных свойств (увлажнение, питание, предупреждение старения). Вместе с тем, возникают проблемы подбора условий получения устойчивых композиций, регулирования биодоступности БАД. Особенности взаимодействия полезных добавок с традиционными компонентами гетерогенных косметических композиций, их взаимного влияния на комплекс свойств изучены недостаточно.
Ранее были разработаны рецептуры и исследованы коллоидно-химические свойства косметических композиций с антиоксидантами
природного и синтетического происхождения -экстрактом чаги, липоевой кислотой [4, 5]. Исходя из этого, целеобразным являлось проведение аналогичных исследований с перспективным антиоксидантом - экстрактом зеленого чая.
Целью данной работы являлась разработка рецептуры и условий получения косметических средств с экстрактом зеленого чая и исследование их свойств.
Экспериментальная часть
Объектами исследований являлись образцы геля и шампуня, содержащие различную концентрацию экстракта зеленого чая, максимально допустимую для косметических композиций.
В состав шампуней входил комплекс основных ПАВ и со-ПАВ, регуляторы вязкости и кислотности, витаминная добавка - Д-пантенол, консервант и парфюмерная композиция.
Базовая рецептура гелей включала синтетический высокомолекулярный полимер акриловой кислоты «СагЬотег141», увлажняющую добавку - глицерин, триэтаноламин, консервант и парфюмерную композицию.
Определение рН разработанных косметических композиций осуществлялось в водном растворе с массовой долей продукта 10% [6].
Пенообразующая способность шампуней с экстрактом зеленого чая определялась по методу Росс-Майлса при г=37±2 0С [7].
Реологические исследования косметических гелей проводили на ротационном вискозиметре Яео^оп с измерительным устройством типа «цилиндр-цилиндр» в диапазоне скоростей сдвига 20-700с-1 при 200С.
Антиоксидантная активность
косметических композиций с добавкой экстракта определялась вольтамперометрическим методом на приборе "ЦветЯуза-01-АА" [8, 9]. Градуировка анализируемого антиоксиданта осуществлялась по меланину чаги.
Обсуждение результатов
При разработке составов и технологии получения косметических композиций с высокоэффективным антиоксидантом - экстрактом зеленого чая мы руководствовались следующими основными положениями: системы должны равномерно наноситься на кожу, обладать стабильностью, высокой эффективностью, максимальным высвобождением действующего вещества и пролонгированным действием, а также применительно к шампуням обладать хорошим моющим действием, давать объемную пену.
Шампуни с содержанием экстракта зеленого чая 0,5% масс., 1% масс. и 2% масс. представляют собой вязкую прозрачную жидкость бледно-желтого оттенка. Нормативные показатели данного продукта представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Характеристики шампуней с различным содержанием экстракта зеленого чая
Shampoo, extract content % mass. Performance standards
pH value Foaming ability:
Foamy number, mm Foam stability
without extract 6,3 190 0,96
0,5 6,2 141 0,92
1 6,7 200 0,96
2 7,0 202 0,97
GOST Standard 5,0-8,5 100 min 0,8 min
Из табл. 1 видно, что разработанные шампуни с 0,5% масс., 1% масс. и 2% масс. экстракта зеленого чая удовлетворяют всем нормируемым показателям и потребительским требованиям.
Определение антиоксидантной активности биологически активных добавок и исследование влияния на нее компонентов рецептуры косметических композиций является актуальной задачей.
На рис. 1 приведены значения антиоксидантной активности различных
композиций с экстрактом зеленого чая.
0,5 4îiMûcc. 1 %масс. 2%ыасс.
Рис. 1 - Антиоксидантная активность экстракта (1) и шампуня (2) с 0,5% масс., 1%масс., 2%масс. экстракта зеленого чая
Из рис. 1 видно, что антиоксидантная активность экстракта зеленого чая возрастает пропорционально его концентрации. Антиоксидантная активность шампуней также возрастает с увеличением концентрации активной добавки до определенного значения. При введении 2% масс. экстракта зеленого чая величина антиоксидантной активности изменяется незначительно по сравнению с композицией с 1% масс.
Отмечено, что антиоксидантная активность шампуней существенно (в сотни раз) превышает аналогичную характеристику для экстракта. Очевидно, имеет место синергизм компонентов рецептуры, который приводит к увеличению антиоксидантной активности.
Важную информацию можно получить на основании исследования влияния БАД на пенообразующую способность. Методом Росс-Майлса нами была исследована пенообразующая способность шампуней с экстрактом зеленого чая в диапазоне концентраций 0,5-2% масс. по сравнению с базовой композицией (рис. 2).
Нмакс., мм
-,-,-,-
12 3 4
Рис. 2 - Высота столба пены шампуня с экстрактом зеленого чая: 1 - без экстракта, 2 -0,5% масс., 3 - 1% масс., 4 - 2% масс.
Как видно из представленной диаграммы, введение экстракта зеленого чая неоднозначно влияет на высоту столба пены базовой композиции шампуня, а именно 0,5% масс. БАД незначительно снижает пенообразующую способность. Введение 1% масс. и 2% масс. экстракта повышает данную характеристику, что может быть связано с проявлением поверхностно-активных свойств компонента [10].
Полученные результаты позволяют определить рекомендуемые концентрации экстракта зеленого чая для ввода в пеномоющие композиции.
В последние годы интерес представляет использование гелей на основе редкосшитых полимеров акриловой кислоты, при нанесении которых на коже образуются тончайшие пленки, обеспечивая пролонгированный эффект
биологически активных веществ.
Ранее были исследованы некоторые структурно-механические свойства гелей с БАД [11, 12]. В данной работе изучены тиксотропные свойства, температурные режимы, подобраны оптимальные концентрации гелеобразователя и нейтрализующего агента для получения гелей косметического назначения, обладающих
оптимальными технологическими и
потребительскими свойствами.
Был получен однородный, прозрачный гель желто-зеленого цвета с приятным запахом.
Создатели косметических средств обращают самое пристальное внимание на реологические свойства косметических продуктов. Структурно-механические характеристики гелей являются эффективным и объективным показателем их качества при производстве, хранении и использовании, оказывают заметное влияние на процессы высвобождения БАД из композиций, а также на их потребительские свойства: нанесение на кожу, адгезию, впитываемость и способность выдавливаться из туб. В табл. 2 представлены некоторые новые реологические характеристики гелевых композиций с экстрактом зеленого чая.
Таблица 2 - Реологические характеристики гелей с экстрактом зеленого чая
Rheological factor Gel without BAA Gel with green tea extract, extract content % mass.
0,5 1 2
Viscosity n, Pa*s at y=5,4s-1 57 45 46 35
Yield value тк, Pa 459 445 420 410
Mechanical stability 1,41 1,37 1,17 1,12
Предел текучести гелей является важным параметром, который характеризует прочностные свойства исследуемых систем. Табл. 2 показывает, что введение в гелевую основу экстракта зеленого чая приводит к снижению данной характеристики, что способствует облегчению нанесения гелей на поверхность кожи, способствует проникновению активного компонента в эпидермис. Введение экстракта зеленого чая во всем концентрационном диапазоне приводит к уменьшению механической стабильности системы. Снижение данной характеристики в 1,3 раза в случае 2% масс. является нежелательным из-за затруднений при транспортировке и хранении продукции.
4 3 2 1
юо 200 эоо 4üo мо eaa Напряжения сдвига тк.Па
Рис. 3 - Кривые течения косметических гелей с экстрактом зеленого чая: 1 - без экстракта, 2 -0,5 % масс., 3 -1 % масс., 4 - 2 % масс.
Данные рис. 3 указывают на наличие у данных гелевых систем тиксотропных свойств, о чем свидетельствует восходящая и нисходящая ветви «петли гистерезиса». «Петля гистерезиса» является еще одним определяющим фактором в выборе концентрации биологически активной добавки, обеспечивающей получение композиции с заданным комплексом свойств. Сравнивая данные для всех приведенных систем, можно увидеть, что введение экстракта зеленого чая приводит к сужению «петли гистерезиса», что говорит о незначительном ослаблении тиксотропных свойств. Наибольшей площадью «петли гистерезиса» обладает система с 1% масс. БАД. Введение 2% масс. экстракта приводит к уменьшению расстояния между восходящей и нисходящей кривой, что нежелательно с технологической точки зрения.
Таким образом, исходя из вышеприведенных реограмм, в гелях оптимальной концентрацией антиоксидантной добавки -экстракта зеленого чая, придающей композиции необходимые технологические и потребительские характеристики, является 1% масс.
Нами был проведен анализ влияния температуры на структурно-механические характеристики геля с 1% масс. экстракта зеленого чая. Диапазон температур был выбран, исходя из возможных температурных пределов хранения и использования - 20-50 0С.
Было выявлено, что псевдопластический характер течения геля с 1% масс. БАД сохраняется в выбранном интервале температур. Значительных
структурно-механических наблюдается, что
изменений в
характеристиках свидетельствует об условиях хранения значения вязкости
не
устойчивости композиции в и применения. Найденные находятся в реологическом
оптимуме для гидрофильных гелевых композиций.
Выводы
1. Разработаны рецептуры шампуней и косметических гелей с БАД - экстрактом зеленого чая, обладающим антиоксидантными свойствами. Установлено, что полученные косметические композиции соответствуют нормативным показателям для косметических средств.
2. В результате определения антиоксидантной активности водных дисперсий и шампуней с экстрактом зеленого чая установлено, что увеличение концентрации активной добавки приводит к возрастанию антиоксидантной активности. Показано, что на антиоксидантную активность оказывают существенное влияние ингредиенты косметических композиций.
3. На основании определения пенообразующей способности шампуней с экстрактом зеленого чая были установлены концентрационные пределы ввода данной добавки.
4. Изучение реологических характеристик косметических гелей показало, что они имеют псевдопластический характер, обладают тиксотропными свойствами. Показано, что введение
экстракта зеленого чая приводит к уменьшению вязкости и предела текучести гелей, что облегчает их нанесение на кожу.
На основании полученных результатов осуществлена оптимизация концентрации активной добавки, придающей композиции наиболее выраженные антиоксидантные свойства.
Следовательно, концентрацию, которую мы можем рекомендовать в технологиях косметических средств, при получении шампуня и геля с экстрактом зеленого чая, составила 1% масс.
Литература
1. Косметика: Косметические препараты и теоретические основы современной практической косметики / пер. с нем. Г. Фойстель [и др.]. - Киев: Вищашк., 1990. - 333 с.
2. Thomas F., Holly J. M., Persad R. Green tea extract (epigallocatechin-3-gallate) reduces efficacy of radiotherapy on prostate cancer cells / F. Thomas, J.M. Holly [et al.] // Urology.- 2011. - P.1-4.
3. Senftleben U., Karin M. The ILK/NFKappa B pathway / U. Senftleben, M. Karin // Crit Care Med. - 2002. - P. 3-6.
4. Романова Ю.А. Антиоксидантные свойства косметических композиций с дитиооктановой кислотой / Ю.А. Романова, С.А. Богданова, Л.Н. Залялютдинова, С.Г. Абдуллина, Ю.Г. Галяметдинов // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - № 10. - С. 52-56.
5. Шигабиева Ю.А. Разработка и исследование косметических композиций с экстрактом чаги / Ю.А. Шигабиева, С.А. Богданова, М.А. Сысоева, В.Р. Хабибрахманова, Ю.Г. Галяметдинов // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. - № 3. - С. 2934.
6. ГОСТ 29188.2-91. Изделия косметические. Метод определения водородного показателя рН. - Взамен ОСТ 18 - 304 - 76, ГОСТ 7983-82 ; введ. 1993-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1992. - 4 с.
7. ГОСТ 22567.1-77. Средства моющие синтетические. Метод определения пенообразующей способности. -Введ. 1978-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 1977. - 4 с.
8. Яшин А.Я. Новый экспрессный амперометрический способ определения антиоксидантной активности растительных лекарственных препаратов, биологически активных добавок и напитков / А.Я. Яшин [и др.] // Масложировая промышленность. - 2007. - №3. - С. 3944.
9. Яшин А.Я. Определение содержания антиоксидантов в растительных маслах / А.Я. Яшин, Н.И Черноусова, П.П. Бабенко // Масложировая промышленность. - 2007. - №2. - С. 18-19.
10. Шигабиева Ю.А. Коллоидно-химические свойства пенообразующих и гелевых композиций с биологически активными компонентами: дисс. ... канд. хим. наук. -Казань, 2014. - 158 с.
11. Залялютдинова Л.Н Влияние композиции аминокислот с микроэлементами на содержание парамагнитных центров животных лимфосаркома Плисса / Л.Н. Залялютдинова, Р.Ф. Бакеев, Р.Г. Яхин // Международная школа современного развития магнитнорезонансной спектроскопии. - Казань, 2000. -С. 81.
12. Шигабиева Ю.А. Коллоидно-химические свойства гетерогенных косметических композиций с аминокислотным комплексом лития / Ю.А. Шигабиева, С.А. Богданова, Л.Н. Залялютдинова, Л.Р. Ульянина, К.А. Хазиахметова, Ю.Г. Галяметдинов // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 16. - С. 44-47.
© К. В. Данилова - магистрант каф. технологии косметических средств КНИТУ, [email protected]; Ю. А. Шигабиева -канд. хим. наук, ассистент той же кафедры, [email protected]; С. А. Богданова - канд. хим. наук, ассистент той же кафедры, [email protected].
© K. V. Danilova, Master's student, Department of Technology Cosmetics, KNRTU, [email protected]; Y. A. Shigabieva, Doctor of Chemistry, Assistant professor, Department of Technology Cosmetics, KNRTU, [email protected]; S. A. Bogdanova, Doctor of Chemistry, Assistant professor, Department of Technology Cosmetics, KNRTU, [email protected].
