Dlaczego kosmetyk zmienia kolor i zapach?

Zmiana koloru lub zapachu kosmetyku może być skutkiem przemian chemicznych składników, rozwoju mikroorganizmów albo kilku procesów zachodzących równocześnie. Jednak bez znajomości receptury, procesu technologicznego, opakowania i warunków przechowywania nie da się jednoznacznie wskazać przyczyny zachodzenia zmian w produkcie.

Zmiana koloru i zapachu kosmetyku jako sygnał niestabilności

Kosmetyk uznaje się za stabilny, jeżeli w określonych warunkach przechowywania oraz w przewidywanym okresie użytkowania jego parametry fizyczne, chemiczne i mikrobiologiczne pozostają w granicach przyjętych kryteriów. Ocenia się więc nie tylko brak rozwarstwienia czy wytrącania osadu, lecz także utrzymanie barwy, zapachu, pH i właściwości składników odpowiedzialnych za działanie produktu.

Na stabilność produktu wpływają czynniki takie jak: kompatybilność składników, temperatura, wilgotność, światło oraz dostęp powietrza, a wraz z nim tlenu. Znaczenie ma również opakowanie, ponieważ decyduje o ekspozycji produktu na promieniowanie i dostępie tlenu z powietrza. Czasami dwie próbki tej samej formulacji zachowują się inaczej. Wynika to z faktu, że jedna znajduje się w opakowaniu przezroczystym, a druga jest chroniona przed światłem. Dodatkowo istotna jest kompatybilność formulacji z opakowaniem.

Zmiana barwy może towarzyszyć degradacji składnika

Dobrym przykładem jest kwas askorbinowy. W wyniku jego utleniania powstaje kwas dehydroaskorbinowy, który może następnie ulegać hydrolizie do kwasu 2,3-diketogulonowego i dalszym przemianom. Degradacji może towarzyszyć żółknięcie formulacji. W badaniu stabilności 22 komercyjnych kosmetyków zawierających kwas askorbinowy lub jego hydrofilowe pochodne stopniową zmianę barwy z białej na żółtą zaobserwowano w ośmiu produktach zawierających kwas askorbinowy, natomiast ich zapach pozostał niezmieniony. Analiza HPLC-UV wykazała jednocześnie degradację kwasu askorbinowego w 10 z 12 badanych produktów. Natomiast zakres zmian zależał od formulacji i warunków przechowywania (1).

Jednak na podstawie intensywności żółtej barwy nie można jednoznacznie określić stopnia ubytku witaminy C. Barwa zależy od całego układu, w tym od rodzaju powstających produktów, pH i obecności innych składników. Wpływ innych składników na zawartość witaminy C dobrze pokazują wyniki badań nad zmianą składu kremów, które zawierały także ryboflawinę, niacynamid i α-tokoferol. W kremach O/W poddanych działaniu promieniowania UV ryboflawina i niacynamid przyspieszały fotodegradację kwasu askorbinowego, podczas gdy α-tokoferol ją ograniczał. Wyniki dotyczą określonych receptur i warunków naświetlania, dlatego nie stanowią ogólnej reguły dotyczącej łączenia tych składników w kosmetykach (2)

Utlenianie lipidów zmienia zapach emulsji

W rodnikowym mechanizmie autooksydacji lipidów rodnik lipidowy reaguje z tlenem, tworząc rodnik nadtlenkowy. Rodnik ten może oderwać atom wodoru od kolejnej cząsteczki lipidu, w wyniku czego powstaje wodoronadtlenek lipidowy i następny rodnik lipidowy zdolny do podtrzymania reakcji łańcuchowej. Pierwotnymi produktami autooksydacji są więc wodoronadtlenki lipidowe. Są one zasadniczo bezwonne, natomiast podczas ich dalszego rozkładu mogą powstawać aldehydy, ketony, alkohole, węglowodory, furany i kwasy karboksylowe, wśród których znajdują się związki lotne o niskich progach wykrywania zapachu (3,4).

W modelowej emulsji O/W zawierającej olej słonecznikowy zmianę zapachu wykryto (ocena sensoryczna) już po godzinie przechowywania w temperaturze 50°C bez dostępu światła. Zużycie tlenu określano na podstawie zmniejszenia ilości tlenu w fazie gazowej zamkniętych fiolek. Stężenie tlenu oznaczano metodą chromatografii gazowej z detektorem przewodności cieplnej, a wyniki przeliczano na mmol zużytego O₂ na kilogram oleju. Po godzinie zużycie wynosiło 53 mmol O₂/kg oleju, podczas gdy początkowo w fazie gazowej dostępnych było około 430 mmol O₂/kg oleju. Paneliści, którzy oceniali próbki wykrywali zatem zmianę zapachu już na wczesnym etapie utleniania (4).

Podczas dalszego przechowywania zapach świeżego oleju ustępował nucie smażonego tłuszczu, a po 100 godzinach zaczynała dominować nuta przypominająca farbę. W fazie gazowej nad emulsją po 100 godzinach zidentyfikowano 21 lotnych produktów utleniania lipidów. Wśród nich znajdowały się między innymi heksanal, 1-okten-3-ol, (E,E)-2,4-dekadienal i kwas heksanowy. W badaniu heksanal wykorzystano jako wzorzec nuty skoszonej trawy, 1-okten-3-ol – nuty grzybowej, a (E,E)-2,4-dekadienal – nuty smażonego tłuszczu. Zmian profilu sensorycznego emulsji nie można było jednak przypisać bezpośrednio zmianie stężenia jednego wybranego związku (4).

To, jak bardzo odczuwalna będzie zmiana zapachu, zależy od stężenia oraz progu wykrywania poszczególnych produktów utleniania. Znaczenie ma również baza kosmetyczna. Jej skład może ograniczać uwalnianie substancji lotnych do fazy gazowej nad produktem, natomiast zapach samej bazy może maskować ich obecność. Są to odrębne zjawiska. W modelowych preparatach do pielęgnacji skóry progi wykrywania sześciu lotnych produktów utleniania lipidów różniły się w zależności od formulacji, a 3-metylobutan-1-ol opisywano za pomocą innych określeń zapachowych w bazach o różnej zawartości fazy lipidowej (5).

Zmiany mikrobiologiczne nie zawsze są widoczne

Rozwój mikroorganizmów może prowadzić do zmiany barwy wskutek powstawania barwnych metabolitów, rozkładu składników receptury albo zmiany pH. Pseudomonas aeruginosa może wytwarzać niebieskozieloną pyocyjaninę i żółtozieloną, fluorescencyjną pyowerdynę, natomiast Serratia marcescens – czerwoną prodigiozynę. Pyowerdyna jest sideroforem uczestniczącym w pozyskiwaniu żelaza przez bakterię. Pyocyjanina jest związkiem aktywnym redoks, który może wywoływać stres oksydacyjny, natomiast dla prodigiozyny wykazano w układach eksperymentalnych między innymi aktywność cytotoksyczną i immunomodulującą. Na podstawie tych danych nie można przewidywać działania konkretnego zanieczyszczonego kosmetyku, ponieważ problemem jest obecność drobnoustroju i możliwość wytwarzania przez niego również innych biologicznie czynnych substancji (6-8).

Mikroorganizmy mogą również wytwarzać lotne metabolity, które mogą wpływać na zapach produktu. W badaniu modelowego kremu do rąk zakażonego osobno Escherichia coli, Proteus mirabilis i Pseudomonas aeruginosa albo mieszaniną tych bakterii zidentyfikowano dziewięć lotnych metabolitów. Potwierdzono obecność indolu w próbkach kremu zakażonych E. coli oraz alkohol 2-fenyloetylowy w próbkach zakażonych P. mirabilis. W próbce zakażonej P. aeruginosa wykryto także 2-metylo-1-undekanol, który w tej pracy po raz pierwszy opisano jako metabolit tego gatunku. Sześć markerów przypisanych poszczególnym gatunkom wyznaczono na podstawie wyników uzyskanych w całym układzie badawczym, obejmującym test API 10 S, krem oraz mieszaninę obu podłoży. W gotowym kosmetyku profil lotnych metabolitów zależy więc zarówno od gatunku drobnoustroju, jak i od dostępnych składników produktu (9).

Brak zmiany barwy lub zapachu nie potwierdza czystości mikrobiologicznej. Z kolei pojawienie się nietypowej woni albo zabarwienia jest wskazaniem do wstrzymania oceny użytkowej produktu i przeprowadzenia badań mikrobiologicznych. Ocena sensoryczna nie zastępuje oznaczeń laboratoryjnych.

Jony metali mogą przyspieszać niektóre przemiany

Śladowe ilości jonów żelaza lub miedzi mogą pochodzić z surowców, wody procesowej, urządzeń albo opakowania. Jony metali przejściowych uczestniczą w reakcjach redoks i mogą przyspieszać rozpad wodoronadtlenków do reaktywnych form podtrzymujących utlenianie. Z tego powodu nawet ich niewielkie stężenie może wpływać na szybkość przemian zachodzących w formulacji (3).

Związki chelatujące nie usuwają jonów metali z produktu, lecz tworzą z nimi kompleksy, zmieniając ich postać chemiczną i reaktywność. Jeżeli powstały kompleks ogranicza udział metalu w reakcjach katalitycznych, zastosowanie sekwestrantu może zmniejszyć szybkość niektórych zmian barwy i zapachu. W badaniu starzenia mieszanin perfumeryjnych sól dipotasowa EDTA była jedyną spośród badanych substancji stabilizujących, która zapewniła istotną ochronę w ocenianym układzie. Wyniku tego nie można przenieść automatycznie na każdą recepturę, ponieważ skuteczność sekwestrantu zależy między innymi od rodzaju ligandu i metalu, pH, stężenia oraz pozostałych składników formulacji (10).

Ochrona stabilności wymaga rozpoznania przyczyny

Po zaobserwowaniu zmiany barwy lub zapachu trzeba ustalić dominujący mechanizm. Pomocne jest porównanie próbek przechowywanych w różnej temperaturze, eksponowanych na światło i chronionych przed nim oraz umieszczonych w opakowaniach o odmiennej barierowości. Wyniki należy zestawić z pomiarami pH, analizą zawartości składnika, oznaczeniami produktów utleniania i badaniami mikrobiologicznymi dobranymi do charakteru problemu.

Związek chelatujący może być ważnym elementem ochrony formulacji przed reakcjami inicjowanymi lub przyspieszanymi przez jony metali. Nie zastępuje jednak właściwego systemu konserwującego, przeciwutleniaczy, odpowiedniego opakowania ani prawidłowo prowadzonego procesu produkcyjnego. Dopiero rozpoznanie dominującego mechanizmu pozwala dobrać rozwiązanie, które odpowiada na przyczynę obserwowanej zmiany.

Szkolenie o związkach chelatujących

Mechanizm działania sekwestrantów, ich właściwości oraz dobór do układu kosmetycznego rozwijam podczas szkolenia „Związki chelatujące w kosmetykach – na żywo”, które odbędzie się 22.10.2026 w godzinach 10:00–12:00.

Jeżeli chcesz otrzymywać informacje o kolejnych materiałach i szkoleniach, zapisz się do newslettera BeWuDe.

Literatura

1. Temova Rakuša Ž, Roškar R. Ascorbic acid and its hydrophilic derivatives in commercial cosmetics: a cross-sectional study of their quality control and stability. Cosmetics. 2026;13(4):195. doi:10.3390/cosmetics13040195
2. Ahmad I, Sheraz MA, Ahmed S, Bano R, Vaid FHM. Photochemical interaction of ascorbic acid with riboflavin, nicotinamide and alpha-tocopherol in cream formulations. Int J Cosmet Sci. 2012;34(2):123–131. doi:10.1111/j.1468-2494.2011.00690.x
3. Choe E, Min DB. Mechanisms and factors for edible oil oxidation. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2006;5(4):169–186. doi:10.1111/j.1541-4337.2006.00009.x
4. Villière A, Rousseau F, Brossard C, Genot C. Sensory evaluation of the odour of a sunflower oil emulsion throughout oxidation. Eur J Lipid Sci Technol. 2007;109(1):38–48. doi:10.1002/ejlt.200600084
5. Thomsen BR, Hyldig G, Taylor R, Blenkiron P, Jacobsen C. Odour detection threshold determination of volatile compounds in topical skin formulations. Eur J Lipid Sci Technol. 2018;120(5):1700231. doi:10.1002/ejlt.201700231
6. Hall S, McDermott C, Anoopkumar-Dukie S, McFarland AJ, Forbes A, Perkins AV, et al. Cellular effects of pyocyanin, a secreted virulence factor of Pseudomonas aeruginosa. Toxins (Basel). 2016;8(8):236. doi:10.3390/toxins8080236
7. Ghssein G, Ezzeddine Z. A review of Pseudomonas aeruginosa metallophores: pyoverdine, pyochelin and pseudopaline. Biology (Basel). 2022;11(12):1711. doi:10.3390/biology11121711
8. Muslim SN, Mohammed Ali AN, Alanisi EMA. Anticancer and immunomodulatory activities of prodigiosin extracted and purified from Serratia marcescens. Asian Pac J Cancer Prev. 2024;25(9):3051–3057. doi:10.31557/APJCP.2024.25.9.3051
9. Celeiro M, Varela E, Rodriguez R, Penedo M, Lores M. Tracking bacterial spoilage in cosmetics by a new bioanalytical approach: API-SPME-GC-MS to monitor MVOCs. Cosmetics. 2020;7(2):38. doi:10.3390/cosmetics7020038
10. Blakeway JM, Frey ML, Lacroix S, Salerno MS. Chemical reactions in perfume ageing. Int J Cosmet Sci. 1987;9(5):203–214. doi:10.1111/j.1467-2494.1987.tb00475.x