Conserveermiddelen in cosmetica 065 1 Conserveermiddelen in cosmetica Inleiding Cosmetica zijn gecompliceerde mengsels, die vaak een groot aantal ingrediënten bevatten. Gedurende de fabricage en opslag, of tijdens het gebruik, kunnen deze produkten in kwaliteit achteruit gaan of zelfs bederven. Het bederf kan verschillende oorzaken hebben: chemische interacties tussen de componenten, fysische invloeden (licht, temperatuur) en de werking van micro-organismen. De uitwerking van deze processen kan zichtbaar worden als veranderingen van kleur, geur en uiterlijk. Crèmes kunnen bijvoorbeeld gaan schiften en produkten die veel vetten of oliën bevatten kunnen ranzig worden. Het spreekt vanzelf dat getracht wordt deze achteruitgang van de produkteigenschappen te voorkomen, of ten minste zo lang mogelijk uit te stellen. Daartoe worden verschillende maatregelen genomen. In feite begint conservering bij de ontwikkeling en fabricage van het produkt. Chemische interacties, die verlies van de produkteigenschappen bewerkstelligen, moeten, voor zover mogelijk, voorkomen worden door doordachte formulering. Microbiologische besmetting dient vermeden te worden door een hygiënische produktiewijze. Ook wanneer aan ontwikkeling en fabricage de uiterste zorg is besteed, blijven cosmetica kwetsbaar. Sporen metaalionen uit de verpakking of grondstoffen kunnen chemische reacties in het produkt katalyseren en de gebruikte vetten kunnen ranzig worden. Besmetting met micro-organismen is eveneens waarschijnlijk, omdat het kosmetische produkt meestal met behulp van de vingers uit de verpakking wordt genomen. Om het produkt tegen deze tijdens het gebruik optredende bedrei-
065 2 Conserveermiddelen in cosmetica gingen te beschermen worden chemische verbindingen toegevoegd, die de genoemde effecten tegengaan. De chemische afbraak kan worden onderdrukt o.a. door toevoeging van complexvormers, die de metaalionen binden en op die manier voor reacties maskeren. Het bekendste voorbeeld is EDTA (etheendiaminetetra-azijnzuur). Vetten worden beschermd door anti-oxydanten, verbindingen die óf de reactie onderdrukken, óf zelf de binnentredende zuurstof binden. Voorbeelden van stoffen die voor dit doel worden toegepast zijn vitamine E (tocoferol) en BHA (butylhydroxyanisol). Hoewel het toevoegen van deze stoffen ten doel heeft het produkt tegen verval te beschermen, en zij dus conserveermiddelen genoemd kunnen worden, verstaat men onder conserveermiddelen meestal alleen die verbindingen die ten doel hebben het produkt te beschermen tegen microbiologisch bederf. In het vervolg van deze Chemische Feitelijkheden zullen we ons daarom tot die categorie conserveermiddelen beperken. Micro-organismen in cosmetica Micro-organismen kunnen globaal verdeeld worden in drie soorten: schimmels, gisten en bacteriën. Alle drie soorten kunnen in principe in cosmetica voorkomen. Wanneer er micro-organismen in een kosmetisch produkt groeien, moet het produkt op enig moment besmet zijn geraakt. Besmetting kan via de grondstoffen plaatsvinden, maar ook gedurende de fabricage, verpakking of tijdens het gebruik. Vooral in het laatste geval zal er vaak sprake zijn van een besmetting met meerdere soorten micro-organismen. Na verloop van tijd blijkt dan dat één soort alle andere gaat overheersen. Er ontstaat als het ware een monocultuur. Dit wordt verklaard door verschillen in de snelheid van groei en celdeling onder de heersende omstandigheden. De snelst delende organismen gaan de langzamere overheersen. Welk organisme uiteindelijk tot groei komt is afhankelijk van de omstandigheden. Microorganismen hebben voor hun ontwikkeling, behalve reeksen elementen en enkele groeifactoren, tenminste een koolstofbron en een energiebron nodig. De organismen die in cosmetica groeien zijn in het algemeen heterotroof, dat wil zeggen dat zij hun behoefte aan koolstof niet uit anorganische elementen kunnen putten, maar dat
Conserveermiddelen in cosmetica 065 3 zij afhankelijk zijn van organische moleculen. In veel cosmetica zijn geschikte organische moleculen aanwezig die als voedingsbodem voor micro-organismen kunnen dienen. Zo zijn crèmes geëmulgeerde mengsels van vetachtige substanties met water, waaraan veelal een aantal werkzame bestanddelen is toegevoegd. Dit kunnen bijvoorbeeld eiwitten (collageen), aminozuren en vitamines zijn. Dergelijke verbindingen zijn uitstekend geschikt als voedingsbron voor micro-organismen. Andere in cosmetica gebruikte stoffen, die als substraat kunnen dienen zijn koolhydraten (gommen, slijmen, zetmeel, suikers), alcoholen (glycerol, mannitol en vetalcoholen), vetten en vetzuren, steroïden (cholesterol en lanoline) enzovoorts. Belangrijk is ook de aanwezigheid van water. Zonder water kunnen micro-organismen niet groeien, een gegeven waarvan reeds van oudsher gebruik wordt gemaakt bij de conservering van sommige voedingsmiddelen (stokvis). Afhankelijk van het watergehalte ontwikkelen zich verschillende soorten micro-organismen. Schimmels groeien al als relatief weinig water aanwezig is. Bacteriën eisen een hoog watergehalte, terwijl in het tussengebied gisten tot ontwikkeling kunnen komen. Tenslotte is de zuurgraad belangrijk: in zeer alkalisch en in zeer zuur milieu groeien slechts weinig micro-organismen. De specifieke combinatie van bovenstaande factoren zoals die in een bepaald kosmetisch produkt voorkomt, bepaalt welke micro-organismen de beste kans hebben tot ontwikkeling te komen. In de praktijk blijkt, dat bepaalde soorten relatief vaak in cosmetica voorkomen. Het spreekt vanzelf dat bij de keuze van het conserveermiddel met dat gegeven rekening moet worden gehouden. Risico s van micro-organismen in cosmetica Een goed geformuleerd en geproduceerd kosmetisch produkt is zo geconserveerd dat er geen micro-organismen in kunnen groeien. Wanneer kiemen geïntroduceerd worden, bijvoorbeeld tijdens het gebruik, moet het produkt in elk geval verdere groei onderdrukken, maar bij voorkeur de geïntroduceerde kiemen doden. In de praktijk blijkt dat dit niet altijd het geval is. De Rijkskeuringsdienst van Waren treft regelmatig cosmetica aan waarin grote
065 4 Conserveermiddelen in cosmetica aantallen micro-organismen voorkomen. Kennelijk vormt goede conservering toch een probleem. Hoewel het voorkomen van microorganismen in kosmetische produkten altijd bedenkelijk is, hangt de bedreiging van de gezondheid van de gebruiker door een dergelijk besmet produkt af van de aard van de besmetting. Daarnaast is het soort produkt belangrijk. Oogcosmetica vormen bijvoorbeeld een groter risico dan shampoos, omdat het oog kwetsbaar is en infecties in het oog moeilijk zijn te bestrijden. Echte pathogenen (ziekteverwekkende bacteriën) zijn zeldzaam in cosmetica. Daarentegen komen kiemen die normaal in het milieu voorkomen, relatief vaak voor. Sommige daarvan kunnen onder bepaalde omstandigheden echter ook pathogeen zijn. Ze worden daarom opportunistische pathogenen genoemd. Gevaar bestaat vooral wanneer de afweer van het slachtoffer verminderd is, en het besmette produkt op brandwonden of anderszins beschadigde huid wordt toegepast. Ook risico op urineweginfecties kan bestaan, afhankelijk van de plaats van applicatie. Opportunistische pathogenen die regelmatig worden aangetroffen zijn o.a. Pseudomonas aeruginosa en Staphylococcus aureus. De eerste is bekend door de rioollucht die hij veroorzaakt; de tweede is onder andere de veroorzaker van steenpuisten. Verder worden regelmatig andere Pseudomonas-soorten gevonden, evenals Enterobacter-species en Serratia liquefaciens. Veel andere soorten worden bij uitzondering gevonden. Ook gisten worden vaak aangetroffen. Het gaat dan vooral om Candida-soorten. Schimmels die in cosmetica worden gevonden zijn onder andere Aspergillussoorten en Penicillium-soorten. Welke produkten worden geconserveerd? Niet elk kosmetisch produkt vereist conservering. De gewone (niet zure) permanentvloeistoffen zijn bijvoorbeeld te alkalisch voor groei van micro-organismen. Nagellakken bestaan meestal uit organische oplosmiddelen met een hars en een kleurstof, en vormen geen geschikt milieu. Eau de toilettes, parfums en aftershaves bevatten genoeg alcohol om andere conserveermiddelen overbodig te maken, hoewel soms toch een conserveermiddel wordt gebruikt.
Conserveermiddelen in cosmetica 065 5 De produkten die geconserveerd moeten worden zijn die produkten die water bevatten. Dit zijn er vele. Shampoos, badschuimen, crèmes, bodylotions, haarwaters en haargel, mondwaters, contactlensvloeistoffen en tandpasta s bevatten allemaal (soms vrij veel) water, en de kans op bederf is groot wanneer ze niet geconserveerd worden. In deze produkten treft men dan ook vrijwel altijd één of meerdere conserveermiddelen aan. Wetgeving De toepassing van conserveermiddelen in kosmetische produkten wordt in Nederland beperkt door het Stoffenbesluit Cosmetica (Warenwet 79). Daarin is opgenomen een lijst, (Bijlage V), die aangeeft welke conserveermiddelen gebruikt mogen worden en onder welke voorwaarden dat gebruik is toegestaan. De lijst verandert voortdurend, maar na de wijziging van 28 oktober 1988 zijn 53 categorieën verbindingen opgenomen. Bij elke verbinding is het toepassingsgebied en de maximaal toegestane concentratie aangegeven, alsmede eventueel op het etiket af te drukken waarschuwingen. In feite is de wetgeving ten aanzien van kosmetische produkten binnen de Europese Gemeenschap geharmoniseerd. In de Warenwet is de in Europees verband overeengekomen wetgeving over kosmetische produkten in zijn geheel overgenomen uit EEG-Richtlijn 776/ 768/EEC. De EEG-Richtlijn geeft alleen nog extra informatie over welke stoffen tijdelijk dan wel definitief zijn toegelaten. Uit de Cosmeticarichtlijn blijkt dat van de toegelaten stoffen er 33 definitief zijn toegelaten, en de rest tijdelijk. De laatste categorie wacht nog op een slotbeoordeling; niet alle voor definitieve toelating vereiste informatie is beschikbaar of geëvalueerd. Welke conserveermiddelen in cosmetica Conserveermiddelen voor cosmetica moeten aan verschillende eisen voldoen. Enerzijds gelden die de veiligheid, anderzijds die eigenschappen die de praktische toepasbaarheid bepalen. Voor de consument zijn de veiligheidseisen het belangrijkst. Conserveermiddelen mogen onder de gebruiksomstandigheden niet toxisch zijn en mogen niet mutageen (i.e. het erfelijk materiaal ver-
065 6 Conserveermiddelen in cosmetica anderend) of kankerverwekkend zijn. Daarnaast is bij cosmetica speciaal de huidvriendelijkheid van belang. Omdat ze vaak lang op de huid verblijven mogen ze geen irritatie verwekken, terwijl ook het aantal allergische reacties dat ze veroorzaken, klein moet zijn. De toepasbaarheid wordt vooral bepaald door de werkzaamheid, en het ontbreken van interacties met de overige componenten van het produkt. Een conserveermiddel mag de kleur, geur en andere produkteigenschappen niet beïnvloeden, moet gemakkelijk te verwerken zijn en is bij voorkeur goedkoop. In het verleden is een aantal verbindingen geschikt gebleken. Deze worden soms al decennia gebruikt zonder dat nadelige verschijnselen zijn waargenomen. Tevens worden af en toe nieuwe verbindingen ontwikkeld. Dit laatste is van belang in verband met de soms optredende resistentie van micro-organismen of doordat door moderne fabricageprocessen de oude conserveermiddelen soms niet meer voldoen. De belangrijkste conserveermiddelen zullen we in het kort bespreken. Organische zuren Veel organische zuren hebben een antimicrobiële werking. Slechts enkele daarvan worden in cosmetica als conserveermiddel toegepast. De bekendste zijn benzoëzuur en sorbinezuur. Beide worden ook in voedingsmiddelen gebruikt. Hun toxiciteit is laag, zoals van conserveermiddelen voor voeding verwacht mag worden. Helaas geldt hetzelfde voor hun werking. Een ander nadeel is dat zij slechts werkzaam zijn in de ongedissociëerde vorm, hetgeen beperkingen oplegt aan het ph-gebied waarin zij bruikbaar zijn. Dit is in het zure gebied, tot circa ph 4, zodat ze in lang niet alle cosmetische produkten bruikbaar zijn. Andere zuren die in cosmetica gebruikt worden zijn onder andere dehydroazijnzuur, salicylzuur en p-hydroxybenzoëzuur. Parabenen Parabenen is de verzamelnaam van een aantal esters van p-hydroxybenzoëzuur. De meest gebruikte esters zijn methyl-, ethyl-, propyl-, butyl- en benzylparabenen. Deze verbindingen tonen een goede conserverende werking, gepaard aan een lage toxiciteit en be-
Conserveermiddelen in cosmetica 065 7 naderen het ideale conserveermiddel dicht. Nadeel is vooral de lage oplosbaarheid. Hoewel voldoende om werkzame concentraties te verkrijgen, bemoeilijkt dit een gemakkelijke verwerking. Over de parabenen is gerapporteerd dat zij vaak aanleiding tot allergische reacties zouden geven. Deze mededelingen betroffen echter veelal gebruik in farmaceutische produkten, die vaak worden toegepast op een beschadigde huid. Bij kosmetische produkten, toegepast op de intacte huid, lijken de parabenen juist bijzonder veilig. Ondanks het feit dat ze veruit de meest gebruikte conserveermiddelen zijn, worden ze zelden geïdentificeerd als oorzaak van een cosmetica-bijwerking. Formaldehyde en Formaldehyde-donoren Formaldehyde wordt in de kosmetische industrie gebruikt voor het reinigen van de installaties. Het is een goed conserveermiddel met een breed spectrum. Nadeel is de stekende geur en de grote reactiviteit, die het vaak lastig met andere componenten, vooral uit het parfum, laat combineren. Het is echter uitstekend wateroplosbaar, zodat het uitermate geschikt is voor produkten, die erg veel water bevatten, zoals shampoos en badschuimen. Daarbij gaat de werking niet of weinig achteruit door de wasactieve stoffen in die produkten, wat bijvoorbeeld bij parabenen wel het geval is. Formaldehyde wordt ook gebruikt om besmetting gedurende de produktiefase te onderdrukken. Bij de gebruikelijke concentraties wordt de stof dan meestal opgebruikt, dat wil zeggen dat aan het eind van het produktieproces de concentratie gedaald is. Om het produkt voor de rest van zijn levensduur te conserveren worden dan vaak zogenaamde formaldehydedonoren gebruikt. Voorbeelden zijn Imidazolidinylureum en Dimethyloldimethylhydantoïne. Deze verbindingen slaan formaldehyde chemisch op, en leveren formaldehyde na als dit uit het produkt verdwijnt. De concentratie vrij formaldehyde blijft op die manier ongeveer constant, zodat de conservering is gewaarborgd. Formaldehyde geeft vrij frequent allergische reacties. De donoren doen dit wat minder vaak dan formaldehyde zelf, maar reacties op donoren zijn geenszins zeldzaam.
065 8 Conserveermiddelen in cosmetica Quaternaire ammoniumverbindingen Quaternaire ammoniumverbindingen bestaan uit een lang organisch positief geladen ion (kation) en een tegenion. Het kation bestaat uit een stikstofatoom, met vier alkyl- of alkyl-fenylgroepen. Belangrijkste verbinding in deze categorie is Cetrimide. Ze zijn werkzaam tegen de meeste bacteriën, al is voor sommige kiemen een hoge concentratie nodig om ze afdoende te doden. Minder effectief zijn deze stoffen tegen schimmels en gisten. Nadelen zijn dat ze onwerkzaam worden gemaakt door anionische emulgatoren en detergenten. Dergelijke detergenten worden veel gebruikt in shampoos en badschuimen, zodat quaternaire conserveermiddelen daar niet in gebruikt kunnen worden. Ander nadeel is dat quats de huid nogal irriteren. Gehalogeneerde fenolen Fenolen en daarvan afgeleide verbindingen worden al lang als desinfectans en conserveermiddel gebruikt voor verschillende toepassingen. Verf, leer en hout worden met afgeleiden van fenol geconserveerd. Voor kosmetische produkten vallen de meeste fenolen af wegens hun huidirriterend karakter en toxiciteit. Wel toegestaan zijn onder andere p-chloor-m-cresol en p-chloor-m-xylenol. Men vindt ze nog wel in deodoranten en uiercrèmes. In deze categorie valt ook hexachlorofeen, dat vroeger veel gebruikt werd. Hexachlorofeen is in onbruik geraakt, nadat door een formuleringsfout in een talkpoeder een aantal babies in Frankrijk is overleden. In plaats van een paar tiende procent bevatte het poeder 10% Hexachlorofeen. In de nasleep van deze affaire is hexachlorofeen in kosmetische produkten sinds kort verboden. Bovendien bleek het moeilijk om in de praktijk voldoende lage dioxinegehaltes in deze stof te garanderen. Kwikverbindingen Het Stoffenbesluit Cosmetica Warenwet staat nog twee soorten kwikverbindingen toe in contactlensvloeistoffen en oogwassingen, namelijk thiomersal en fenylmercuriverbindingen. Kwikverbindingen zijn toxisch, zodat men ze liever mijdt. Het zijn echter effectieve conserveermiddelen, die in lage concentraties gebruikt kunnen worden en die reeds lang in farmaceutische oogdruppels worden toegepast. De toepassing van kwikverbindingen in contactlensvloeistoffen is
Conserveermiddelen in cosmetica 065 9 toegestaan, omdat ze bij de weinige conserveermiddelen horen, die in staat zijn de van contactlensvloeistoffen geëiste kiemdodendewerking te bewerkstelligen, terwijl ze goed in het oog worden verdragen. Kathon CG Gedurende de afgelopen tien jaar is Kathon CG, een betrekkelijk nieuw conserveermiddel, in toenemende mate in cosmetica toegepast. Kathon CG, ook bekend onder een aantal andere handelsnamen (Euxyl K100) bestaat uit een 1% oplossing van twee verbindingen, methylisothiazolinon en chloormethylisothiazolinon, in water, waaraan enkele zouten zijn toegevoegd ter stabilisering. Kathon CG is actief in lage concentratie; de aanbevolen hoeveelheid voor conservering van kosmetische produkten is circa 10 ppm (0,001%) actieve ingrediënten. Het Cosmeticabesluit Warenwet limiteert de toe te passen hoeveelheid tot 0,003% actieve stof binnenkort te verminderen tot de helft (0,0015%). Kathon CG is onderwerp van discussie, omdat het zich laat aanzien dat het in de gebruikte concentratie frequent allergische reacties veroorzaakt. Dit gevaar bestaat vooral bij produkten die langere tijd op de huid blijven, zoals dag- en nachtcrèmes, body lotions en dergelijke. Er lijkt reden om het gebruik van dit conserveermiddel in dergelijke produkten te beperken. Conservering van shampoos en badschuimen, die direct weer worden afgespoeld, geeft minder bijwerkingen, zodat er vooralsnog geen aanleiding is het gebruik in deze produkten af te raden. Overigens wordt het mengsel van methylisothiazolinon en chloormethylisothiazolinon ook in andere toepassingen gebruikt, bijvoorbeeld ter conservering van koelwater en proceswater in de industrie. Literatuur Stoffenbesluit Cosmetica, Bijlage V. EEG Richtlijn 76/768/EEC betreffende kosmetische produkten en de daarop volgende wijzigingen zijn en worden gepubliceerd in het Publikatieblad van de Europese Gemeenschappen. M. S. Balsam en E. Sagarin (ed): Cosmetics, Science and technology; John Wiley & Sons, New York, 1974.
065 10 Conserveermiddelen in cosmetica A. C. de Groot en J. W. Weyland: Kathon CG: een belangrijk allergeen in cosmetica, Ned. Tijdschr. Geneeskunde 1987, 131, 6, 246. maart 1989 Dr. J. W. Weijland Rijkskeuringsdienst van Waren Enschede