Kovinski ioni in kelatorji

Objavil Tončka Mavrič dne 12. septembra, 2018

Kovinski ioni in njihovi lovilci: kelatorji

Z besedo “kelator” smo se čisto bežno srečali v prejšnji objavi, ki je bila namenjena vitaminu C. Na kratko sem kelatorje označila kot sestavine, ki so sposobne kovinske ione “ukleščiti” v svojo strukturo, v podrobnosti pa se namenoma nisem spuščala. Seveda se čisto spontano ob takem zapisu pojavi vprašanje: zakaj pa bi morali kovinske ione sploh kam vkleščiti? In od kod se ti kovinski ioni vzamejo?

Pojdimo lepo po vrsti.

Kaj so kovinski ioni in od kod pridejo v naš izdelek?

Z besedno zvezo “kovinski ioni” najpogosteje označujemo proste ione železa (Fe+++), kalcija (Ca++), cinka (Zn++), niklja (Ni++) in bakra (Cu++), ki so v sledeh naravno prisotni v večini surovin, ki jih uporabljamo za izdelavo domače kozmetike. Njihovi prisostnosti se skorajda ne moremo izogniti: so sestavni del naših surovin, tako tistih naravnega kot tudi sintetičnega izvora, v nekaterih primerih pa je njihova vsebnost lahko tudi precej visoka, npr. v sestavinah mineralnega izvora kot so gline, pigmenti ipd.

Prosti kovinski ioni so v kozmetičnem izdelku nezaželjeni, saj lahko sprožijo vrsto različnih reakcij in posledično vplivajo na končni izdelek. V grobem bi (negativno) delovanje kovinskih ionov lahko razdelili na tri večje faktorje: oksidacija, zmanjšanje stabilnosti emulzij in hitrejšo razrast mikroorganizmov.

Kovinski ioni pospešijo ali katalizirajo oksidacijo vseh občutljivih snovi, ki jih najdemo v kozmetičnem izdelku: rastlinske maščobe in olja se prej užarčijo; naravna barvila kot npr. karotenoidi oksidirajo in spremenijo barvo; aktivne sestavine kot npr. vitamin C ali vitamin A oksidirajo in izgubijo vso svojo aktivnost ali celo postanejo pro-oksidativni, oksidirajo pa tudi sestavni deli eteričnih olj, ki spremenijo vonj ali pa celo postanejo dražilni.

Kovinski ioni poleg hitrejše oksidacije lahko izdelek tudi stabilnostno zamajejo. Na eni strani lahko delujejo namreč kot agregatni centri, okoli katerih se, preprosto povedano, združujejo vedno večji delci emulzije, ki se na neki točki razdeli. Po drugi strani pa vplivajo na mikrobiološko stabilnost, saj kovinski ioni pravzaprav predstavljajo pogoj za hranjenje, razrast in delitev bakterij.

Delovanje kelatorjev – lovilcev kovinskih ionov

Kot že rečeno, se prisotnosti kovinskih ionov ne moremo izogniti, saj so (v sledeh) sestavni del velikega deleža kozmetičnih surovin. Prav tako jih iz izdelka ne moremo kar odstraniti, lahko pa jih onesposobimo. To dosežemo s kelatorji.

Kelatorji so torej tiste spojine v kozmetičnih izdelkih, ki lovijo kovinske ione in jih “ukleščijo” ali onesposobijo, da ne morejo negativno vplivati na druge sestavine. Strokovno temu rečemo, da kelatorji s kovinskimi ioni tvorijo komplekse. Kelatorjem ali helatorjem pogosto rečemo tudi ligandi ali sekvestranti.

Beseda “kelacija” izhaja iz grške besede chelè – klešče in pravzaprav zelo lepo opiše delovanje kelatorjev. Kelator se namreč okoli kovinskega iona razporedi v obliki obroča ali rakovih klešč, tako nastaneta dve (ali več) koordinacijski vezi med kovinskim ionom ter kelatorjem. Kovinski ion je “ukleščen” in varno ujet.

Uporaba kelatorjev v kozmetičnih izdelkih poveča njihovo stabilnost (predvsem pri emulzijah tipa O/V), zmanjša hitrost oksidacije surovin zaradi kovinskih ionov (rastlinska olja in masla, eterična olja, aktivne sestavine, različni rastlinski izvlečki), upočasni spremembo barve in vonja, izboljša mikrobiološko stabilnost in poveča učinkovitost uporabljenega konzervirnega sistema.

Kelatorji – uporaba

Preden se lotim (kratkega) seznama naravnih kelatorjev, se za hip zaustavimo pri vprašanju, ki se vam je med branjem gotovo že porodilo. Je uporaba kelatorjev v (domačem) kozmetičnem izdelku sploh nujna?

Pri izdelavi kozmetičnih izdelkov za prodajo, je uporaba kelatorjev smiselna in jo tudi toplo priporočam, saj lahko podaljša življenjsko dobo izdelka in vpliva na njegovo stabilnost. Pri domači izdelavi pa odgovor žal ne more biti jasen in enoznačen, saj je veliko odvisno od formulacije, pa tudi od časa trajanja izdelka. Ob preprosti kremi, sestavljeni le iz vode, nekaj rastlinskih maščob, emulgatorja ter kakšne vlažilne sestavine, prisotnost kelatorja ni nujna. Vsekakor pa je o uporabi kelatorja smiselno razmisliti takrat, ko izdelek vsebuje snovi, ki so bolj kot druge podvržene oksidaciji: vitamini in drugi antioksidanti, rastlinski izvlečki, naravna barvila (tudi kot del izvlečkov) in podobno; še posebej, če so te sestavine “vodilni” ali “glavni” akterji izdelka.

V konvencionalni kozmetiki se kot kelator najpogosteje pojavlja EDTA (di-natrijeva sol etilendiamintetraocetne kisline), ki pa v naravni kozmetiki ni dovoljena. Za te namene se v naravni kozmetiki poslužujemo drugih alternativ: citronske kisline in njenih soli, fitinske kisline in njenih soli ter glukonske kisline in njenih soli. Kelatorji navadno niso termolabilni in jih zato dodajamo v toplo A fazo.

Fitinska kislina in natrijev fitat sta dobavljiva pri različnih evropskih spletnih trgovcih. Sta naravnega izvora in nekoliko dražja, vendar precej učinkovita. Kot kelator ju uporabljamo v količinah med 0,1 in 0,2% (fitinska kislina), oz. 0,05-0,5% (natrijev fitat).  Natrijev fitat deluje tudi sinergistično z drugimi, antioksidativnimi sestavinami.

Citronska kislina je prosto dobavljiva tako v živilskih trgovinah kot tudi v trgovinah s kozmetičnimi surovinami, natrijev citrat pa je včasih nekoliko težje najti. Oba uporabljamo kot kelatorja v količinah okoli 0,1%, vendar lahko uporabljamo tudi višje količine (do 4%). Pri uporabi citronske kisline v višjih odstotkih seveda pazimo na pH izdelka, saj ob preveliki količini citronske kisline ob prenizkem pH izdelek deluje zelo dražilno.

Glukonsko kislino bomo težko zasledili, našli pa bomo njeno sol, natrijev glukonat. Poleg kelatorskih lastnosti deluje tudi kot vlažilno sredstvo. Kot kelator zadostuje že v količini do 0,1%, lahko pa ga uporabljamo tudi do 1%.