Chất bảo quản là gì? Khi chúng ta nhắc đến chất bảo quản như một thành phần trong công thức mỹ phẩm, chúng được đề cập đến với chức năng bảo vệ sản phẩm khỏi vi khuẩn, nấm từ khi sản phẩm đó được sản xuất ra đến khi nó được người tiêu dùng sử dụng hết hoàn toàn. Để hiểu rõ hơn về thành phần này chúng tôi giới thiệu một số phần sau đến các bạn.

Chất bảo quản là thành phần được xác định có khả năng ức chế sự tăng trưởng, phản ứng và tiêu diệt vi sinh vật trong sản phẩm tránh tình trạng chúng sinh trưởng làm hư hại sản phẩm và ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Chất sát trùng là chất có khả năng ngăn chặn sự phát triển và/hoặc tiêu diệt vi sinh vật khi sử dụng lên mô sống. Một ví dụ cho chất sát trùng là H₂O₂. Chất diệt khuẩn là chất tiêu diệt các vi sinh vật có khả năng gây bệnh trên các vật sử dụng.

Không giống như chất sát trùng hay chất diệt khuẩn có thể tiêu diệt vi khuẩn một cách nhanh chóng, mạnh mẽ và từng loại vi khuẩn cụ thể; chất bảo quản phải có tác dụng đều đặn và duy trì trong một thời gian dài. Tuy nhiên, chất bảo quản không thể thay thế cho các bước làm vệ sinh cơ bản. Hơn nữa, các sản phẩm có sử dụng chất bảo quản không có nghĩa là nó hoàn toàn vô trùng nhưng tất cả các công đoạn sản xuất đều tuân thủ theo các quy định của GMPs. Nói cách khác, chất bảo quản giữ cho sản phẩm sạch một cách thụ động nhưng một sản phẩm được sản xuất với quy trình không sạch cũng sẽ nhiễm khuẩn.

Vậy tại sao việc sử dụng chất bảo quản lại trở nên quan trọng đến như vậy? Nhiễm khuẩn là mối quan tâm không chỉ của nhà sản xuất mỹ phẩm, cơ quan quản lý mà quan trọng nhất là người tiêu dùng. Mỹ phẩm nhiễm khuẩn có thể gây ra các thay đổi có thể nhìn thấy như mất mùi, đổi màu, thay đổi độ nhớt và kết cấu, sinh ra khí, phân hủy hoạt chất hoặc có thể gây hại đến sức khỏe người tiêu dùng – đây cũng chính là hậu quả nghiêm trọng nhất. Các cơ quan quản lý quan tâm đến ảnh hưởng của chúng lên mắt, trẻ em, người bệnh và người già.

Mặc dù chúng ta sống trong một môi trường với đầy các loại vi sinh vật, vi khuẩn là nhóm có thể gây những hậu quả nặng nề nhất. Ví dụ, nhiễm khuẩn do Pseudomonas aeruginosa, một loại vi khuẩn Gram âm, có thể gây tử vong cho nạn nhân đang bị bỏng.

TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT

Những loài vi sinh vật có thể vừa ảnh hưởng lên tính toàn vẹn của sản phẩm và độ an toàn của chúng có thể chia làm ba loại chính: vi khuẩn, nấm men va nấm mốc.

Để phát triển tốt, vi khuẩn nói chung thích pH trung tính hoặc hơi kiềm và nhiệt dộ khoảng 30-37^oC. Vi khuẩn có thể chia thành 2 nhóm dựa trên một quy trình đặc biệt gọi là nhuộm Gram, trong đó Gram dương sẽ có màu tím, Gram âm sẽ có màu đỏ. Sự khác biệt này là rất quan trọng vì rất nhiều các vi khuẩn Gram âm là mầm bệnh trong khi rất ít vi khuẩn Gram dương có khả năng này. Vi khuẩn Gram âm rất khó kiểm soát vì sự phức tạo của thành tế bào đa lớp của chúng. Một trong những chi vi khuẩn Gram âm được quan tâm nhiều nhất là Pseudomonas.

Pseudomonas phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có thể được phân lập từ đất, nước máy, nước biển và thậm chí cả trên da. Nhiều loài Pseudomonas được ghi nhận về tính linh hoạt và khả năng thích nghi dinh dưỡng của chúng. Pseudomonas có thể được tìm thấy và làm giảm một loạt các hợp chất hữu cơ như tinh bột, cellulose, hydrocarbon và polymer. Chúng đề kháng với hầu hết các loại kháng sinh và thường gây nguy hiểm đến sức khỏe rất nghiêm trọng. Pseudomonas aeruginosa thường gây nhiễm khuẩn đường tiết niệu, mắt có thể dẫn đến viêm kết mạc hoặc mất thị lực.

Nấm men thường thích pH acid và phát triển tối ưu trong nhiệt độ phòng. Người ta quan tâm tác động của nấm men trong thẩm mỹ hơn (có thể gây mụn) hơn là mối nguy hiểm về sức khỏe. Candida albican là đại diện phổ biến nhất của nhóm này.

Nấm mốc cũng giống nấm men, chúng thích pH acid và nhiệt độ phòng. Chúng sinh sản bằng cách hình thành bào tử và các bào tử có thể tiếp tục tồn tại vô thời hạn nếu điều kiện thuận lợi. Bào tử rất khó kiểm soát vì chúng có thể hoạt động cả trong môi trường khó khăn và khi có điều kiện thuận lợi chúng lại tiếp tục tăng sinh thành vi khuẩn. Một loài điển hình trong nhóm này là Aspergillus niger phân bố rộng rãi và có khả năng làm hư hỏng sản phẩm.

Vi sinh vật, về cơ bản cũng giống với các loài sinh vật khác, cần có 3 yếu tố để sinh trưởng đó là nước, không khí và chất dinh dưỡng.

Nước được sử dụng nhiều trong sản xuất mỹ phẩm làm chất hòa tan và cung cấp độ ẩm hoặc là loại bỏ tạp chất trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, các sản phẩm dù có nước hay khan nước đều cần sử dụng chất bảo quản. Vì tùy điều kiện sử dụng ví dụ như trong phòng tắm, một màng nước có thể hình thành trên bề mặt sản phẩm khan và chính nơi đó vi sinh vật sẽ phát triển.

Hầu hết các vi sinh vật đều cần có không khí để tồn tại, chúng được gọi là các sinh vật hiếu khí. Khí oxy trong không khí giúp chuyển hóa chất dinh dưỡng thành năng lượng.

Các chất dinh dưỡng hay có thể gọi là thức ăn cần thiết cho quá trình tổng hợp tế bào và cung cấp năng lượng cho vi sinh vật hoạt động. Thực tế bất kỳ hợp chất có chứa carbon nào cũng có thể nuôi dưỡng vi sinh vật. Danh sách các chất này có thể là protein, carbonhydrate thậm chí kể cả cao su, dầu hoặc sơn.

Công thức mỹ phẩm nói riêng là một nguồn dinh dưỡng tuyệt vời cho vi sinh vật. Ví dụ về các thành phần như glycerol, sorbitol và alcol béo, acid béo và este của chúng, sterol kể cả lanolin và các dẫn xuất của nó, protein, vitamin và các chiết xuất thực vật.

Có rất nhiều yêu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của một hệ thống bảo quản. Chúng bao gồm nồng độ của các chất bảo quản, thời gian tiếp xúc, số lượng vi sinh vật , PK bất hoạt và sự ảnh hưởng từ các thành phần khác trong việc sản xuất và đóng gói.

Nhìn chung, nồng độ chất bảo quản càng cao hiệu quả của chúng sẽ càng cao. Thường các chất bảo quản là cá chất diệt khuẩn nghĩa là ở nồng độ cao nó thể giết chết vi sinh vật, ở nồng độ thấp có thể ức chế sự tăng trưởng của vi sinh vật. Đôi khi người ta cũng có xu hướng muốn sử dụng quá nồng độ bảo quản. Tuy nhiên, chất bảo quản là chất có khả năng tác động lên mô sống do đó nồng độ cao sẽ ảnh hưởng đến chính tế bào da của người sử dụng. Mặc khác, nếu nồng độ thấp cũng sẽ không đạt được hiệu quả bảo quản.

Yếu tố thứ hai là thời gian tiếp xúc của chất bảo quản và công thức sản phẩm. Điều này rất quan trọng vì thời gian tiếp xúc càng dài thì số lượng vi sinh vật bị tiêu diệt càng tăng. Theo lý thuyết, số lượng vi sinh vật bị tiêu diệt nhân theo cấp số lũy thừa. Điều đó đồng nghĩa với ở mỗi đơn vị thời gian, phần trăm vi khuẩn bị tiêu diệt là như nhau.

Yếu tố thứ ba ảnh hưởng đến sự bảo quản là số lượng vi sinh vật nhạy với hệ thống bảo quản. Càng nhiều vi sinh vật nhạy với hệ thống bảo quản, hiệu quả của hệ thống càng cao. Nhưng hiện nay có rất nhiều vi sinh vật đã đề kháng với nhiều hệ thống bảo quản.

pH là yếu tố thứ tư vì một số chất bảo quản chỉ có thể hoạt động ở dạng acid.

Một yếu tố nữa cũng cần phải xem xét là sự tương tác giữa các chất bảo quản và các thành phần khác trong công thức. Sự tương tác này có thể dẫn đến hoặc làm bất hoạt hoặc tăng cường tác dụng của chất bảo quản phụ thuộc vào phản ứng hóa học diễn ra. Ví dụ, các chất hoạt động bề mặt anion thường bất hoặt chất bảo quản cation. Protein thường gây bất hoạt quast, paraben và phenolic. Ngoài ra, tăng cường tác động của các chất bảo quản có thể xảy ra khi sử dụng các nguyên liệu như rượu, aldehyde và acid vì chúng thường có sẳn tác dụng kháng khuẩn. Một ví dụ khác của tác dụng tăng cường là việc sử dụng EDTA trong công thức. EDTA có thể được sử dụng để làm tăng tính thấm của màng tế bào bằng cách chelat hóa với các ion kim loại trong công thức của nó do đó làm tăng độ nhạy cảm của các vi sinh vật với một loạt các chất bảo quản. Ngoài ra, khả năng tạo phức EDTA cho phép nó gắn kết với các ion kim loại trong môi trường xung quanh của vi sinh vật để lấy đi các chất dinh dưỡng và khoáng chất cần thiết.

Một vấn đề có liên quan nữa là sự tương tác với bao bì. Việc đóng gói thành phẩm phải được thiết kế để ngăn chặn sự xâm nhập của các tạp chất vào vật chứa nhưng cũng phải đảm bảo rằng vật liệu đó sẽ không gây bất hoạt chất bảo quản do hấp phụ hoặc tạo phức. Polyethylene là một ví dụ có thể hấp phụ paraben từ sản phẩm.

KIỂM TRA HIỆU QUẢ CHẤT BẢO QUẢN

Kiểm tra hiệu quả chất bảo quản là một phần thiết yếu trong việc đảm bảo sự an toàn và đáng tin cậy của một sản phẩm. Hầu hết các nhà sản xuất các sản phẩm chăm sóc cá nhân có đội ngũ nhân viên vi sinh chuyên thực hiện các thử nghiệm này. Các công ty nhỏ hơn có thể sử dụng dịch vụ của một phòng thí nghiệm bên ngoài. Mục tiêu của thử nghiệm là xác định liệu chất bảo quản được sử dụng có khả năng chống lại các chủng vi sinh vật mà sản phẩm có thể tiếp xúc hay không. Ngoài ra cũng xác định xem với nồng độ chất bảo quản đó có bảo vệ được sản phẩm phẩm trong thời gian sản xuất và suốt thời gian sử dụng hay không.

Thủ thuật quan trọng nhất của các nhà vi sinh vật trong việc thử nghiệm xem mẫu có bị ô nhiễm không là bảng đếm vi khuẩn hay còn gọi là màng APC. APC được sử dụng để xác định số lượng các vi sinh vậy hiện có trong một mẫu. Bước này được thực hiện sau khi cấy vi sinh vật trên đĩa thạch chứa chất hỗ trợ sự tăng trưởng của vi sinh vật. Mỗi khúm vi sinh vật được giả định đại diện cho sự tăng trưởng của một chủng vi sinh vật.

Kiểm tra hiệu quả của chất bảo quản thường kéo dài và tốn thời gian. Vì vậy, có một số phương pháp sàng lọc khá nhanh chóng được sử dụng bởi các nhà vi sinh học. Phổ biến nhất trong số này được gọi là nồng độ ức chế tối thiểu hoặc là kiểm tra MIC. Kiểm tra này xác định nồng độ thấp nhất của chất bảo quản sẽ làm chậm sự tăng trưởng của vi sinh vật. Sau đó nồng độ này sẽ được sử dụng cho cả các vi khuản Gram dương, Gram âm, nấm men và nấm mốc.

CHẤT BẢO QUAN LÝ TƯỞNG

Trước khi chúng ta thảo luận về cấu trúc hóa học và chức năng của các chất bảo quan, điều quan trọng là cần phải xem xét đúng chất bảo quản lý tưởng là nhưu thế nào. Cần ghi nhớ rằng không tồn tại chất bảo quản lý tưởng theo nghĩa là một hóa chất đơn lẻ.

Một chất bảo quản lý tưởng sẽ có phổ hoạt động rộng, khi đó chung sẽ có khả năng tiêu diệt một loạt các vi sinh vật như vi khuẩn Gram âm, Gram dương, nấm men và nấm mốc. Thông thường chúng ta cần nhiều chất bảo quản kết hợp lại để tạo thành hệ thống bảo quản lý tưởng này.

Một chất bảo quản cũng nên có hiệu quả ở nồng độ thấp để giảm chi phí, giảm tác dụng độc tính và không ảnh hưởng đến tính chất vật lý của sản phẩm.

Chất bảo quản có thể ổn định trong bất kỳ điều kiện nào gặp phải trong quá trình sản xuất như là nhiệt độ, pH…

Nó cũng không được gây ảnh hưởng đến một trong hai là màu hoặc mùi thơm của sản phẩm và nó phải phù hợp với phạm vi rộng các thành phần có thể được sử dụng trong công thức.

Các chất bảo quản mỹ phẩm cần cung cấp thời gian bảo vệ dài trong suốt quá trình sản xuất và suốt thời gian sử dụng của người tiêu dùng.

Nó cũng phải dễ dàng được phân tích trong các sản phẩm đã hoàn thành. Đây là một việc khó khăn khi mà nhiều chất bảo quản có thể bị ràng buộc với các hóa chất khác hoặc thầm chí với bao bì như trước đó đã đề cập.

Các chất bảo quản cúng phải dễ dàng được xử lý và an toàn cho cả môi trường và con người. Đây cũng không phải là điều dễ dàng vì một hóa chất diệt khuẩn có độc tính sinh học đương nhiên sẽ có ảnh hưởng đến môi trường và mô động vật.