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Determination of the influence of factors (ethanol, pH and aw) on the preservation of cosmetics using experimental design

Authors


Synopsis

Objective

Ethanol, pH and water activity are three well-known parameters that can influence the preservation of cosmetic products. With the new constraints regarding the antimicrobial effectiveness and the restrictive use of preservatives, a D-optimal design was set up to evaluate the influence of these three parameters on the microbiological conservation.

Methods

To monitor the effectiveness of the different combination of these set parameters, a challenge test in compliance with the International standard ISO 11930: 2012 was implemented. The formulations established in our study could support wide variations of ethanol concentration, pH values and glycerin concentration without noticeable effects on the stability of the products.

Results

In the conditions of the study, determining the value of a single parameter, with the tested concentration, could not guarantee microbiological conservation. However, a high concentration of ethanol associated with an extreme pH could inhibit bacteria growth from the first day (D0). Besides, it appears that despite an aw above 0.6 (even 0.8) and without any preservatives incorporated in formulas, it was possible to guarantee the microbiological stability of the cosmetic product when maintaining the right combination of the selected parameters.

Conclusion

Following the analysis of the different values obtained during the experimentation, there seems to be a correlation between the aw and the selected parameters aforementioned. An application of this relationship could be to define the aw of cosmetic products by using the formula, thus avoiding the evaluation of this parameter with a measuring device.

Résumé

Objectifs

L'alcool, le pH et l'activité de l'eau sont les trois paramètres bien définis qui peuvent influencer la conservation des produits cosmétiques. Avec les nouvelles contraintes concernant l'efficacité antimicrobienne et la limite d'utilisation de conservateurs, un plan D-optimal est mis en place pour évaluer l'influence de ces trois paramètres sur la conservation microbiologique.

Methodes

Afin de vérifier l'efficacité des différentes combinaisons de ces paramètres, un challenge test est réalisé selon la norme internationale ISO 11930:2012. Les formulations utilisées dans notre étude ont permis de tester de grandes variations d'alcool, de pH et de glycérine, sans effets notables sur la stabilité des produits.

Resultats

Dans les conditions de l'étude, l'évaluation de la valeur d'un seul paramètre, aux concentrations testées, ne permet pas de garantir une conservation microbiologique satisfaisante. Cependant, une forte concentration d'éthanol associée à un pH extrême permet d'inhiber la croissance des bactéries dès la première journée (D0) du challenge test. De plus, il apparaît que malgré une aw supérieure à 0,6 (voire 0,8) et en l'absence de conservateurs dans les formules, il est possible de garantir la stabilité microbiologique du produit cosmétique lorsque l'on maîtrise les bonnes combinaisons des paramètres définis au préalable.

Conclusion

L'analyse des résultats a permis de mettre en avant une corrélation entre l'aw et les paramètres cités en amont. L'utilisation de cette équation permettrait d'appréhender la valeur de l'aw d'un produit cosmétique à partir de sa formule et cela éviterait alors une évaluation de ce paramètre avec un appareil de mesure.

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