Một trong những câu hỏi luôn khiến các nhà nghiên cứu đau đầu là làm sao để lựa chọn loại chất bảo quản tốt nhất cho sản phẩm của họ. Để trả lời câu hỏi này không hề dễ và cần sự kết hợp của nhiều yếu tố. Tuy nhiên, rất ít người biết rằng, trước khi đi tìm kiếm chất bảo quản, cần phải hiểu lý do vì sao chúng ta sử dụng chất bảo quản.
Chất bảo quản được đưa vào sản phẩm nhằm:
- Hạn chế khả năng sản phẩm bị hỏng do vi khuẩn
- Ngăn ngừa các vi khuẩn gây bệnh
Các vi khuẩn gây bệnh có thể nhiễm vào sản phẩm của bạn chủ yếu là vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, nấm men và nấm mốc. Với số lượng nhỏ, chúng không gây hại gì, nhưng chúng lại có thể nhân lên theo thời gian và gây ra các tác động xấu tới chất lượng sản phẩm và sức khỏe người sử dụng. Ví dụ như vi khuẩn Pseudomonas có thể gây nhiễm trùng da và mắt, sốc độc tố, viêm họng, và ngộ độc. Các loại nấm như Candida albicans có thể gây ra chứng tưa miệng. Ngoài ra, nhiều loại vi khuẩn còn gây hư hỏng sản phẩm, tạo ra mùi khó chịu, đổi màu sản phẩm.
Những lưu ý khi lựa chọn chất bảo quản
Để lựa chọn loại chất bảo quản phù hợp với công thức mà vẫn an toàn với người sử dụng, cần xem xét các yếu tố dưới đây:
- Loại sản phẩm
- Các thành phần trong sản phẩm
- Chi phí sản xuất
- Vật liệu chứa
- Chất lượng nguyên liệu
- Điều kiện sản xuất
- Thói quen của người tiêu dùng
- Định hướng marketing
- Các quy định và yêu cầu của thị trường
Bạn đang làm về loại sản phẩm nào?
Điểm mấu chốt của câu hỏi này là xác định xem, loại sản phẩm bạn đang phát triển có lưu lại trên da sau khi sử dụng hay không. Một số chất bảo quản như Methylisothiazolinone cần được rửa sạch sau khi sử dụng, nếu không sẽ gây ra các kích ứng đối với da nhạy cảm. Trong khi đó, các chất bảo quản khác như paraben lại không gây ra phản ứng gì khi lưu lại trên da trong thời gian dài.
Ngoài ra, cũng cần lưu ý xem loại sản phẩm bạn đang phát triển dạng khô hay dạng dung dịch. Đối với một số sản phẩm khô, không nhất thiết phải thêm chất bảo quản để bảo vệ sản phẩm vì vi khuẩn cần một lượng nước nhất định để phát triển nên chúng rất khó sinh sôi trong các sản phẩm khô. Tuy nhiên, trong một số loại mỹ phẩm, trong quá trình sử dụng, chúng có tính hút ẩm cao hoặc bị ngấm nước từ bên ngoài, từ đó tạo môi trường cho vi khuẩn tăng sinh.
Các thành phần trong sản phẩm
Các thành phần trong sản phẩm là yếu tố quan trọng cần xem xét trong việc lựa chọn chất bảo quản. Ví dụ, không nên dùng paraben làm chất bảo quản với các sản phẩm chứa protein. Trong khi đó, các chất bảo quản là acid hữu cơ thường không được dùng trong các sản phẩm chứa các cation và các nguyên liệu không phân ly. Xanthan gum, Lecithin, cellulose gum có thể làm giảm hoạt tính của một số chất bảo quản. Kaolin, Titanium Dioxide và Silica thậm chí khiến các chất bảo quản bị tủa và mất hiệu quả bảo vệ. Đối với các sản phẩm chứa các thành phần tự nhiên, người nghiên cứu cần sử dụng nhiều chất bảo quản hơn so với bình thường.
Chi phí sản xuất
Việc bổ sung chất bảo quản vào cũng khiến chi phí sản xuất sản tăng lên, do đó cũng cần cân nhắc về giá thành nguyên liệu trước khi sử dụng. Các loại chất bảo quản không tương tác với cơ thể, không chứa formaldehyde và paraben thì có giá thành cao hơn nhiều so với các chất bảo quản khác.
Vật liệu chứa
Cần cân nhắc về loại vật liệu chứa của sản phẩm trước khi chọn chất bảo quản. Vật liệu chứa không đơn thuần là loại bao bì của sản phẩm mà còn là các bể chứa trong dây chuyền sản xuất. Ví dụ như trong quá trình sản xuất, sản phẩm được chứa trong các bể chứa lớn có nắp sẽ dễ bị hư hỏng hơn sản phẩm được dẫn trong hệ thống ống có bơm, do đó cũng cần sử dụng chất bảo quản mạnh hơn. Ngoài ra, acid hữu cơ thường bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, vì thế không nên chứa chúng trong các bao bì trong suốt.
Điều kiện sản xuất
Việc lựa chọn chất bảo quản cũng sẽ phụ thuộc vào điều kiện sản xuất cụ thể. Một số dây chuyền sản xuất có các màng sinh học, các loại màng này rất khó làm sạch và có thể gây nhiễm khuẩn cho sản phẩm. Trong trường hợp này, các chất bảo quản cần sử dụng không chỉ để bảo vệ sản phẩm mà còn cần hạn chế sự nhiễm khuẩn của toàn hệ thống sản xuất.
Các quy định về chất bảo quản
Mỗi quốc gia, khu vực đều có quy định riêng về loại và lượng chất bảo quản có thể sử dụng trong mỹ phẩm. Do đó, khi bổ sung chất bảo quản và sản phẩm, người nghiên cứu cũng cần nắm rõ các quy định về loại nguyên liệu này ở các khu vực. Dưới đây là danh sách các cơ quan chịu trách nhiệm đưa ra các quy định về chất bảo quản ở một số nơi trên thế giới:
- FDA- Hoa Kỳ
- Ủy ban châu Âu- EU
- Bộ Y tế Canada
- Bộ Y tế Nhật Bản
- Bộ Y tế Úc
- FDA Trung Quốc
- Cofepris – Mexico
- Bộ Y tế và Phúc lợi Gia đình – Ấn Độ
- CTFA – Nam Phi
- Chỉ thị về mỹ phẩm ASEAN – Các quốc gia Đông Nam Á
- ANMAT – Argentina
- INMETRO – Brazil
Ngoài ra, mỗi thị trường cũng như hãng phân phối sẽ có những giới hạn về lượng và loại chất bảo quản được sử dụng. Ở Mỹ, các hãng bán lẻ như Whole Foods và Credo đều có danh sách các thành phần bị cấm. Ngay cả các nhà bán lẻ như Target, Walmart và Sephora cũng có những hạn chế về loại thành phần được sử dụng. Các quy định này được các nhà bán lẻ, hãng phân phối tự xây dựng và cần hết sức lưu ý khi phát triển sản phẩm. Ngoài các quy định pháp lý, các nhà nghiên cứu cũng cần xem xét tới xu hướng và thói quen tiêu dùng của các thị trường đang hướng tới.
Các loại chất bảo quản phổ biến
Paraben
Paraben là dẫn xuất của p-hydroxybenzoic acid chất bảo quản được sử dụng phổ biến nhất trong ngành công nghiệp mỹ phẩm. Chúng cũng có thể được tìm thấy trong tự nhiên ở cà rốt, dưa chuột và xoài. Một số loại paraben thường dùng là Methylparaben, Propylparaben và Butylparaben. Các chất này thường tồn tại ở dạng bột, một số dạng paraben ít tan trong nước. Nhóm hoạt chất này có tác dụng diệt nấm (nấm mốc và nấm men) tốt nhưng không có hiệu quả với vi khuẩn, chỉ một số ít là có tác dụng ức chế sinh trưởng của vi khuẩn gram âm.
Mặc dù paraben được chứng minh là gây rối loạn hormone nhưng lượng được sử dụng trong mỹ phẩm vẫn đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Ngoài ra, năm 2005, cũng có bằng chứng cho việc paraben có liên quan đến ung thư vú nhưng sau đó tác giả đã nhanh chóng rút lại thông tin trên. Tuy nhiên, vẫn có những quan điểm trái chiều xung quanh nhóm chất bảo quản này. Một số nhà chức trách ví dụ như nhóm NGO và một số nhà phân phối vẫn không chấp nhận thành phần này trong mỹ phẩm, trong khi SCCS (một nhóm khoa học độc lập ngoài EU), các cơ quan quản lý ở Mỹ và Nhật Bản đã xác nhận việc sử dụng và đưa paraben vào nhóm an toàn khi sử dụng.
Thông số kỹ thuật:
- Khoảng pH tối ưu: 3.5- 8.0
- Khả năng tan và tương tác: Ít tan trong nước, các hợp chất ở dạng muối dễ tan trong nước, khả năng tan trong dầu không giống nhau giữa các hoạt chất
- Nồng độ sử dụng: 0.1-0.4%
Paraben được sử dụng trong các sản phẩm như kem dưỡng da, các sản phẩm cho tóc, môi, chăm sóc da, mỹ phẩm có màu.
Các dẫn xuất của formaldehyde
Các dẫn xuất của formaldehyde cũng là nhóm chất bảo quản thường thấy trong mỹ phẩm. Những hoạt chất này tiêu diệt vi khuẩn bằng cách tấn công vào protein của chúng. Ban đầu, các nhà sản xuất sử dụng formaldehyde để bảo quản sản phẩm, tuy nhiên, khi có các quan điểm nghi ngờ về tính an toàn của hoạt chất này, họ bắt đầu chuyển sang sử dụng các dẫn xuất của formaldehyde ví dụ như DMDM Hydantoin, Imidazolidinyl Urea, và Glutaraldehyde. Nhóm hoạt chất này có hiệu quả kháng khuẩn tốt, chúng có tác dụng kháng nấm, tuy nhiên, hiệu quả bảo vệ không giống nhau giữa các hoạt chất.
Mặc dù là các dẫn xuất nhưng người tiêu dùng vẫn không có thiện cảm với loại thành phần này, vì thế, nhiều tổ chức đã đưa nhóm này vào danh sách hạn chế và chỉ được dùng trong một số sản phẩm nhất định do nghi ngờ khả năng gây dị ứng da của chúng.
Thông số kỹ thuật:
- Khoảng pH tối ưu: 3.0- 10.0
- Khả năng tan và tương tác: Tan tốt trong nước, các dẫn xuất nhẹ có thể tan trong dầu. Tương tác mạnh với protein trong tế bào, phản ứng với avobenzone, không ổn định với nhiệt
- Nồng độ sử dụng: 0.1-0.8%
Do lo ngại về khả năng gây dị ứng của nhóm hoạt chất này nên các dẫn xuất của formaldehyde chỉ nên có trong các sản phẩm tẩy rửa như dầu gội đầu, sữa tắm.
Isothiazolone
Mức độ bảo vệ sản phẩm của nhóm hoạt chất này (ví dụ như Methylchloro-Isothiazolinone và Methyl-Isothiazolinone) không cao, nhưng ưu điểm của chúng là có khả năng hoạt động tốt ở nhiều mức pH và có thể thay thế cho paraben cũng như các dẫn xuất của formaldehyde. Tuy nhiên, nhóm hoạt chất này cũng không được ủng hộ do một nghiên cứu đã chỉ ra chúng có thể gây kích ứng cho da mẫn cảm (khoảng 2-3% dân số). Ở EU, nhóm Isothiazolone bị cấm ở nhiều sản phẩm lưu lại trên da (ví dụ như kem dưỡng da, mặt nạ,…) và có giới hạn hàm lượng đối với các sản phẩm tẩy rửa.
Thông số kỹ thuật:
- Khoảng pH tối ưu: 2.0- 9.0
- Khả năng tan và tương tác: Tan tốt trong nước, chất nhũ hóa, chất hoạt động bề mặt
- Nồng độ sử dụng: 7.5- 15 ppm (khoảng 0.0015%)
Do lo ngại về khả năng gây kích ứng của nhóm hoạt chất này nên các chất nhóm Isothiazolone chỉ nên có trong các sản phẩm như sữa tắm, dầu gội và dầu xả.
Các chất bảo quản khác
Nếu như không muốn sử dụng paraben, các dẫn xuất của formaldehyde hoặc các chất khác không “tự nhiên” thì bạn có thể tham khảo danh sách dưới đây:
Các dẫn xuất của phenol
Các dẫn xuất của phenol, ví dụ như Phenoxyethanol đã được dùng trong mỹ phẩm từ lâu. Chúng được xem là lựa chọn thay thế cho paraben và các dẫn xuất của formaldehyde nhưng hiệu quả bảo vệ không cao. Không giống như các dẫn xuất của formaldehyde (tương tác với protein), các dẫn xuất của phenol tiêu diệt vi khuẩn bằng cách phá vỡ màng tế bào. Chúng cũng có khả năng kháng khuẩn phổ rộng nhưng khả năng tiêu diệt nấm và vi khuẩn yếu. Các dẫn xuất này sử dụng chủ yếu để ức chế Pseudomonas, do đó, chúng thường được kết hợp với các chất bảo quản khác trong công thức ví dự như glycol.
Thông số kỹ thuật:
- Khoảng pH tối ưu: 3.0 – 10.0
- Khả năng tan và tương tác: Ít tan trong nước, có tương tác với protein và các chất không phân ly, làm giảm độ nhớt của sản phẩm, ổn định với nhiệt, có mùi nhẹ
- Nồng độ sử dụng: 0.4 – 1.0%
Các dẫn xuất này được sử dụng phối hợp với các chất bảo quản khác trong các sản phẩm tẩy rửa cũng như các sản phẩm lưu lại trên da như kem dưỡng.
Acid hữu cơ và muối của chúng
Các hoạt chất trong nhóm này có độc tính thấp và được xem là các chất tự nhiên và có nguồn gốc tự nhiên, được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm được dán nhãn “tự nhiên” và đáp ứng yêu cầu của các tổ chức như Whole Foods. Một số hoạt chất trong nhóm này như:
- Benzoic Acid
- Natri Benzoate
- Sorbic Acid
- Kali Sorbate
- Dehydroacetic Acid
- Natri Dehydroacetate
- Salicylic Acid
Các hoạt chất này tồn tại trong tự nhiên, nhưng khi được sử dụng trong sản xuất công nghiệp, để tiết kiệm chi phí, các nhà sủa xuất ưa chuộng sử dụng các hoạt chất tương tự được tổng hợp nhân tạo hơn.
Mặc dù được xem là “tự nhiên” nhưng không có nghĩa các chất thuộc nhóm này không gây ra cảm giác khó chịu (do tính acid của chúng) và thậm chí, một số hoạt chất còn có thể gây dị ứng ở một số người (sorbic acid).
Thông số kỹ thuật:
- Khoảng pH tối ưu: dưới 5.0
- Khả năng tan và tương tác: Ít tan trong nước, không tương tác với cation, protein và các chất không phân ly, một số hoạt chất nhạy cảm với ánh sáng, một số làm đổi màu sản phẩm.
- Nồng độ sử dụng: 0.2- 0.5%
Acid hữu cơ và muối của chúng được dùng chủ yếu trong các sản phẩm sữa tắm và dầu gội.
Quat
Đây là các hợp chất chứa nitơ và mang điện tích dương khi ở trong dung dịch. Nhiều hoạt chất thuộc nhóm này đã được chứng minh là có khả năng diệt khuẩn tốt. Một số chất thuộc nhóm này là Benzalkonium Chloride, Methylbenzethonium chloride và Benzethonium chloride. Do đặc tính cation, chúng ít được sử dụng chung với các chất hoạt động bề mặt nhóm anion.
Alcohol
Ethanol là một chất bảo quản tốt nhưng chúng chỉ hiệu quả ở nồng độ cao và có tác động xấu tới môi trường. Có thể thay thế ethanol bằng rượu benzyl, rượu dichlorobenzyl, và thậm chí cả propylene glycol.
Các bảo quản khác
- Chiết xuất từ hạt boracitrus
- Muối đồng
- Dầu thơm
- Glycerin
- Hinokitiol
- Mật ong
- Chiết xuất từ cây kim ngân hoa Nhật Bản
- Dầu Melaleucol (Cây Trà)
- Perillic acid
- Các dẫn xuất pyridine như natri pyrithione và kẽm pyrithione được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn gây gàu
- Muối
- Bạc clorua
- Natri gluconat
- Đường
- Axit usnic
- Chiết xuất wasabi
- Muối kẽm
Nâng cao hiệu quả của chất bảo quản
Ở đa số các sản phẩm, nhà sản xuất sẽ sử dụng nhiều hơn một loại chất bảo quản, và bổ sung một số thành phần tạo phức. Cần lưu ý rằng dù một chất bảo quản có hiệu quả kháng khuẩn tốt cũng không tiêu diệt được toàn bộ vi khuẩn, do đó, cần phối hợp nhiều chất bảo quản để đảm bảo tiêu diệt được mọi vi khuẩn, nấm mốc và nấm có thể có khi sử dụng.
Một số chất bảo quản có thể diệt được nhiều loại vi khuẩn (ví dụ như alcohol, paraben, các dẫn xuất của formaldehyde) và được sử dụng nhiều trong các loại mỹ phẩm. Trong khi đó, một số chất như natri benzoat, kali sorbate lại chỉ có hiệu quả bảo vệ với một số loại vi khuẩn, một số khác lại có hiệu quả tốt với các loại nấm. Do đó, cần phối hợp nhiều loại chất bảo quản để mở rộng phổ hoạt động của các chất bảo quản sử dụng trong mỹ phẩm.
Phối hợp các chất bảo quản
Ngoài việc sử dụng nhiều chất bảo quản, nhiều thành phần trong mỹ phẩm có khả năng phối hợp với nhau để tự bảo vệ, từ đó giảm lượng chất bảo quản, giảm khả năng gây độc và chi phí sản xuất.
Dưới đây là một số thành phần có thể nâng cao hiệu quả bảo vệ của các chất bảo quản:
- Các loại acid, kiềm
- Alcohol (ví dụ như rượu ethyl, isopropyl, benzyl)
- Các chất hoạt động bề mặt nhóm cation (ví dụ như Benzalkonium clorua, cetyl pyridinium clorua)
- Chất hoạt động bề mặt nhóm anion (ví dụ như Xà phòng, natri lauryl sulfat)
- Este (ví dụ như Glyceryl monolaurate, sucrose hexadecanoate)
- Chất giữ ẩm (ví dụ như Glycerin, propylene glycol, butylenes glycol, sorbitol, caprylyl glycol, ethylhexylglycerin, 1,2-hexanediol)
- Các chất tan trong nước (ví dụ như đường, dextrin, muối)
- Chất chống oxy hóa dòng phenolic (ví dụ như t-butyl hydroxyanisol [BHA] và t-butyl hydroxytoluene [BHT])
- Chiết xuất từ thực vật (ví dụ như dầu cây trà, tannin)
- Chất tạo phức (ví dụ: axit citric, tetranatri EDTA, natri etidronate)
- Các chất tạo màu
- Các chất tạo hương
Kết luận
Điều quan trọng nhất mà bạn cần lưu ý đó là sản phẩm phải được bảo quản đủ tốt. Tốt nhất là nên thử sử dụng các chất bảo quản mới mặc dù có thể có những rủi ro như hiệu quả kém hơn, không ổn định theo thời gian, hoặc tiềm ẩn các rủi ro với sức khỏe.
Nguồn bài viết tham khảo tại: The best cosmetic preservatives