Universidad Autónoma de Nuevo León
Facultad de Agronomía
Manual básico para la elaboración de productos cosméticos y de higiene personal
Dr. Jorge Ariel Torres Castillo Facultad de Agronomía Universidad Autónoma de Nuevo León
Marzo 2011
Presentación Un cosmético se puede definir a grosso modo como un preparado que se aplica sobre la piel o el pelo con la finalidad de mejorar el aspecto o las condiciones naturales resultado de la interacción con el medio ambiente. En la actualidad, la industria cosmética es muy importante y permite el flujo de miles de millones de dólares al año. Existen muchas casas comerciales que encabezan la lista como lideres en la producción de productos cosmético, muchas de las cuales tienen líneas de producción relacionadas con extractos naturales. La gran variedad de productos oscila desde polvos pigmentados, pastas y champús hasta productos tan elaborados como cremas para eliminar ojeras y antiarrugas, o geles estilizadores de cabello que pueden permanecer hasta 24 horas sin perder la firmeza ni generar residuos. No obstante, estos productos han pasado ya pro procesos de estandarización, selección de materias primas, control de calidad y mercadotecnia. Aún así, las bases son sencillas y muchas de ellas pueden recrearse en un laboratorio sencillo siempre y cuando se disponga de los materiales adecuados. El presente manual es una compilación general de algunos métodos para la preparación de productos cosméticos y de higiene personal desarrollados en el Laboratorio de Biotecnología de la Facultad de Agronomía de la UANL. Las formulaciones han sido evaluadas como bases, sobre estas se pueden realizar modificaciones menores para mejorar las características del producto final.
Champús
Actualmente, los champús son uno de los productos más utilizados para higiene personal por la mayoría de los rangos de edad. Un champú o champú es un preparado que se emplea para eliminar la suciedad del cuero cabelludo y el pelo, se considera que los champús deben tener un poder detergente medio, e ineficaz por así decirlo ya que deben eliminar la acumulación excesiva de suciedad y grasa contenida en el cabello, sin llegar a provocar resequedad, lo cual a su vez afecta el cuerpo, brillo, manejo y lubricación del cabello. Debe existir un equilibrio entre limpieza y acondicionamiento. El desarrollo de un sistema con poder detergente para lavar cabello es sumamente difícil, ya que depende de la variabilidad del sustrato que se pretende limpiar, esto se aprecia de manera general en los tipos de cabello simplemente, por ejemplo, un champú para pelo graso necesita un poder mayor que el que va dirigido a un pelo seco. Además de que se debe considerar el tipo de suciedad que se pretende eliminar, ya sea natural o capturada, ya que varía grandemente según el clima, estilo de vida, trabajo, fisiología, prácticas de higiene, etc. Esto, ya que, aunque el champú debe eliminar más suciedad que grasa, el problema del lavado del pelo es principalmente el de eliminar la grasa. El pelo presenta, presenta una superficie rígida, que no le permite captar suciedad (polvo, contaminantes, residuos orgánicos) sin una capa oleosa, por lo que el empleo de detergentes para eliminar dicha capa permite obtener n cabello limpio. En este caso, el detergente debe ser capaz de interaccionar con la superficie (el pelo) y la capa de grasa, de tal manera que permita su eliminación. Aunque los usuarios normalmente relacionan la espuma con el poder detergente, esto no siempre es cierto y muchas veces es solo un efecto psicológico el hecho de que se prefieran detergentes espumosos, aunque no siempre sean tan efectivos.
Protocolo 1:
Preparación de champú base: A ésta preparación se le pueden agregar 1. En un vaso de precipitado colocar 7 ml de texapón y mezclar con 1 ml de comperlán, mezclarlos hasta que se forme una pasta homogénea. No agregar agua hasta que no se haya formado una mezcla consistente y homogénea. 2. Agregar 10 ml de agua destilada o baja en sales y agitar con una espátula hasta homogeneizar la mezcla. Si es un volumen grande se usa una batidora. 3. Con ayuda de un papel indicador se mide el pH, que debe neutralizarse con ácido cítrico (20%). 4. Finalmente se agrega 1 a 3 gramos de NaCl para moderar el espesor. 5. Para darle el toque final se agregan los colorantes y perfumes en concentrados solubles (c.s.) y finalmente unas gotas de fijador Benjui o Formaldehido al 5%. 6. La preparación queda como una masa espumosa, esta debe dejarse reposar toda la noche para que la espuma asiente o calentar ligeramente la muestra en un horno para facilitar el escape del aire atrapado en las burbujas. Preparado Personal: Varíe la cantidad de alguno de los componentes, usted es libre de elegir cual es el que modifica de la base. Anote sus modificaciones al protocolo y describa que tan viscoso o fluido es la mezcla resultante. No agregue un exceso de ácido cítrico para no crear un champú ácido.
Protocolo 2:
Preparación de champú con extractos botánicos: 1. Preparación de extracto de manzanilla. Pesar 20 gramos de manzanilla seca, depositarlos en un mortero y machacar hasta que quedé un polvo fino, agregar 10 ml de etanol al 70%, mezclar bien y dejar reposar 10 min, luego agregar 30 ml de agua y calentar hasta 80 ºC y dejar reposar 10 min. Filtrar a través de una gasa. El extracto quedará listo cuando se retiren los restos de planta y se añada 1 ml de EDTA al 0.1%. 2. Preparación de extracto de pitaya. Depositar la pulpa de dos a tres frutos de pitaya en un vaso de precipitado, con ayuda de una espátula aplastarlos hasta que se disgregue la pulpa. Agregar 10 ml de etanol y reposar por 10 min. Agregar 30 ml de agua a 80 ºC, agitar durante 5 min y luego filtrar a través de una gasa. El extracto quedará listo cuando se eliminen los restos de pulpa. Agregar 1 ml de EDTA al 0.1%. 3. Preparar el extracto de sábila. Tomar una penca de sábila y retirar la epidermis y tejido ver de, quedarse con la “pulpa” transparente. Pesar 100 gramos y depositar en un mortero. Agregar 30 ml de agua y moler. Filtrar a través de un colador o tamiz y agregar 2 ml de EDTA al 0.1 %. 4. Preparación de champú de hierbas. Pesar 20 gramos de manzanilla, 20 gramos de hierbabuena y 10 gramos de salvia, molerlos en un mortero hasta polvo fino, agregar 20 ml de etanol y dejar reposar 15 min. Seguido agregar 30 ml de agua y macerar por 5 min. Luego calentar a 80 ºC por 5 min y enfriar. Filtra cuando esté tibio y separar los sólidos. Al extracto agregar 2 ml de EDTA al 0.1%. Los restos vegetales sumergirlos en etanol al 70% por 20 s e inmediatamente escurrirlos y depositarlos en una servilleta. Dejar secar los restos vegetales. Se puede realizar la misma operación con pétalos de margarita, de girasol, de rosa, etc. Estos restos secos se depositarán al finalizar la preparación del champú de hierbas. 5. En un recipiente se mezclan el 6 ml de texapón con 13.6 ml de agua y se agita hasta homogeneidad, se ajusta pH a 6.5-7.5 usando ácido cítrico y se deja que la espuma baje.
6. Se agrega 1.5 ml del extracto botánico y la fragancia, colorante, conservadores y cloruro de sodio para modificar la viscosidad. Dejar reposar y envasar.
Protocolo 3: Preparación de gel para cabello
1. En un vaso de precipitado colocar 30 ml de agua destilada o baja en sales, agregar 700 mg de carbopol y agitar con una espátula hasta que el carbopol se integre, poco a poco la mezcla se volverá más viscosa, no deje de agitar hasta que el carbopol esté integrado en su mayoría, procure romper los grumos que se forman. Agregar 30 ml de agua más y seguir agitando por 1 minuto. 2. Después agregue 4 ml de trietanolamina y agite hasta integrarla uniformemente, esta formará el gel, lo cual hará que se vuelva aún más viscoso. 3. Agregué 3 ml de etanol al 70% y mezcle bien. 4. En caso de agregar fragancia hacerlo al momento de añadir el etanol al 70%, y en caso de agregar colorante agregarlo antes de añadir la trietanolamina. 5. Deje reposar la preparación. Preparación personal: Repita el protocolo pero varíe la cantidad de alguno de los componentes, usted es libre de elegir cual es el que modifica de la base. Anote sus modificaciones al protocolo y describa que tan viscoso o fluido es la mezcla resultante.
Protocolo 4: Preparación de productos de extracto de gobernadora (Larrea tridentata )
1. Pese 50 gramos de follaje de gobernadora, tritúrelo en un mortero hasta reducirlo a polvo fino y agregue 30 ml de etanol al 70% y deje reposar por 15 min. 2. Filtre a través de una gasa y separe el líquido que será la fuente de extracto. Gel de gobernadora para pies 1. En un vaso de precipitado coloque 7 ml de etanol al 96 y 2.3 ml de agua, sobre estos añada 0.05 g de carbopol 940 y agite hasta integrar todo el carbopol. 2. Agregue 0.5 ml de extracto y mezcle bien. 3. Finalmente agregue 0.1 ml de trietanolamina, mezcle bien y deje reposar.
1. 2. 3. 4.
1.
2. 3. 4.
Loción alcohólica desodorante de gobernadora Prepare el extracto de gobernadora como se indicó anteriormente. En un vaso de precipitado agregue 4 ml de etanol al 70%, agite y añada 0.2 g de ácido salicílico, agite hasta disolver. Añadir 8 ml de agua destilada. A la mezcla incorpore 8 ml de extracto de gobernadora y agite hasta homogeneizar. La aplicación de esta loción se realiza con un hisopo o con una torunda de algodón, se deja secar y puede colocarse un poco de gel para pies después de su uso. Talco con gobernadora Pese 50 gramos de gobernadora, llévelos a un motero y tritúrelos hasta polvo fino, tamice y el polvo vino sepárelo de los restos más grandes que deben molerse nuevamente. En un mortero limpio coloque 10 gramos de alcanfor. En un vaso de precipitado coloque 20 gramos de talco, agregue 1 g de polvo fino y 0.05 g de alcanfor. Mezcle bien.
El talco de gobernadora lleva fragmentos de la planta, la concentración puede ajustarse, por lo que se debe considerar bajos porcentajes de polvo fino debido a que puede manchar los calcetines. Cremas
Una crema puede definirse básicamente como una emulsión de grasas, aceites y una fase acuosa en un equilibrio delicado, cuya función principal es formar una capa homogénea sobre la superficie cutánea para disminuir el efecto de la resequedad que resulta de la exposición continua de la piel a diversos agentes ambientales, aire seco, sol, sudor, detergentes, jabones, sales del agua, etc. Existen muchos criterios para clasificar a las cremas: puede ser en base a los usos o en base a la composición química de la base, pero para un científico del área cosmética lo más importante es conocer los criterios de formulación, cantidad de fase oleosa con respecto a la fase acuosa, velocidad de absorción por frotamiento, pH, estabilidad, viscosidad, poder emoliente, entre otros parámetros fisicoquímicos. Para mantener en buen estado la piel es necesario lavarla para reducir las cantidades de polvo, grasa corporal y otras secreciones como el sudor; además de remover células muertas, depósitos de sales, residuos cosméticos como maquillaje, arcillas, etc. Esto se realiza normalmente usando agua como el disolvente más común, natural y barato, que normalmente va acompañada con detergentes o jabones para poder deshacerse de las sustancias hidrofóbicas. No obstante, estas sustancias normalmente tienen un efecto excesivo en la eliminación de grasa corporal y suele dejar la piel seca y con sensación áspera, lo que propicia que la piel se maltrate. Estos problemas derivados de la cotidianidad durante el lavado o el baño hacen necesario el uso de cremas que protejan la piel. Cuando se habla de cremas, en el mercado se puede encontrar un sinnúmero de productos, cremas limpiadoras, cremas de día - noche, cremas de masaje, cremas humectantes, emolientes y evanescentes. Las cremas limpiadoras efectúan una limpieza de la superficie de la piel de modo eficaz, gracias a una asociación de agua y a la acción disolvente de aceites, que en una formulación adecuada pueden realizar una limpieza profunda sin
desengrasas la piel, es decir, remueven pero dejan una nueva capa emoliente muy fina formada por aceites limpios. Las cremas de noche o de masaje, por otra parte presentan la característica de presentar una mayor proporción oleosa, y varían de ser sólidas blancas o viscosas fluidas; estás se han diseñado para dejarse sobre la piel durante varias horas o para permanecer inamovibles en la piel aún después de frotarlas sobre la piel, sin que sean a su vez tan susceptibles a eliminarse por prendas o sábanas. En el caso de las cremas densas de este tipo, los componentes principales son petrolato, aceite mineral, lanolina, ceras de bajo punto de fusión como la de abeja o ceras minerales como ceresina o parafina. Otro tipo de crema son las cremas evanescentes, cuyo uso ha ido en aumento debido a las características propias relacionadas a su composición química, estas presentan un rápido efecto de absorción por la piel mediante el frotamiento, las cremas de este tipo están compuestas en la dase oleosa por esteres emolientes que dejan películas apenas visibles sobre la piel, generalmente la fase oleosa está reducida; muy relacionadas a las cremas evanescentes encontramos a las cremas base, las cuales se aplican sobre la piel sin dejar sensación grasienta, dando aspecto mate, lo cual permite la aplicación de maquillaje. En el caso de las formulaciones de cremas evanescentes, la fase oleosa está constituida principalmente por ácido esteárico, lo cual permite que la fase oleosa se funda por encima de la temperatura corporal y que cristalice adecuadamente, ya que es “invisible” durante su uso, y
proporciona una película no grasienta. El emulsionante es jabón, que normalmente se forma “in situ” añadiendo una cantidad de álcali para
neutralizar una parte de los ácidos grasos. A continuación se presenta la formulación sencilla de una crema evanescente: Componente Ácido esteárico Hidróxido de Potasio Glicerina Trietanolamina Agua Perfume y conservador
Cantidad (%) 15 0.7 8 0.8 75.5 c. s.
Algunos elementos que tradicionalmente han formado parte de las fórmulas de cremas hidratantes han sido sustituidos por compuestos más puros, sintéticos y baratos que además garantizan cumplir con un control de
calidad. Un ejemplo clásico es el de la cera de abeja, misma que ha sido piedra angular para la elaboración de cremas y aún figura como elemento popular por su origen natural, pero ha pedido mercado debido a la aparición de emulsionantes y bases secundarios, ya que las ceras de abeja presentan dos desventajas principales como componentes de cremas, una es el olor típico de la cera de abeja que es difícil de enmascarar, otro es que al ser producto de origen natural, sus características dependen del origen, época del año, por lo cual la calidad y el precio juegan un papel importante en las características del producto final. Algunas formulaciones básicas que usan cera de abeja para la preparación de cremas se presentan a continuación: Componente (%) Cera de abeja Aceite mineral Bórax Cera microcristalina Esperma de ballena Aceite de sésamo Agua Perfume, Conservado Cera Parafina
Fórmula 1 5 45 0.2 7
Fórmula 2 16 50 0.8 0
Fórmula 3 12 0 0.5 0
0
0
12.5
0 32.8 c.s.
0 33.2 c.s.
40 35 c.s
10
0
0
Protocolo 5: Crema suavizante
1. En un vaso de precipitados colocar 2 g de ácido esteárico y 2.5 g de vaselina sólida (petrolato) y calentar a 80 ºC hasta que se fundan, procurar que se integren bien. 2. En otro recipiente calentar 3 ml de glicerol, 0.2 ml de trietanolamina, 0.2 ml de etilenglicol y 1.6 ml de agua destilada o baja en sales. 3. Mezclar bien el contenido de ambos recipientes al calor y dejar enfriar. 4. Mientras se realizan las mezclas se debe agregar el colorantes y la fragancia 5. Si se desea aplicar un extracto botánico este se debe incluir en la fase acuosa. Preparación personal: Repita el protocolo pero varíe la cantidad de alguno de los componentes, usted es libre de elegir cual es el que modifica de la base. Anote sus modificaciones al protocolo y describa la consistencia, el aspecto y otras características resultantes. Protocolo 6: Crema evanescente
1. En un vaso de precipitado colocar 1.5 g de ácido esteárico y dejar que se funda a 80 ºC. 2. En otro recipiente calentar 0.8 ml de glicerina y 7.6 ml de agua destilada o baja en sales 3. Cuando el ácido esteárico esté fundido mezclar con el agua y la glicerina a 80 ºC e inmediatamente agregar 0.05 g de KOH 4. Mezclar bien hasta que todo esté distribuido y agregar 0.5 ml de trietanolamina hasta formar la crema. 5. Dejar enfriar y probar. 6. Mientras se realizan las mezclas se debe agregar el colorante y la fragancia. 7. Si se desea aplicar un extracto botánico este se debe incluir en la fase acuosa. Repita el protocolo pero varíe la cantidad de alguno de los componentes, usted es libre de elegir cual es el que modifica de la base. Anote sus
modificaciones al protocolo y describa la consistencia, el aspecto y otras características resultantes
Protocolo 7: Extracción de pigmentos (clorofila, carotenoides y betalaínas)
1. Pesar 20 g de hojas maduras de espinaca secas y molerlas en un mortero adicionando 20 ml acetona a la maceración. Dejar sumergido el material por 10 minutos y recuperar el líquido. 2. Permitir que se evapora la acetona en un horno a 45 ºC por 15 min o hasta que el volumen se reduzca a 10 ml. 3. El extracto concentrado contiene clorofilas, carotenos y xantofilas. 4. Separar los pigmentos presentes usando una cromatografía en papel sencilla: Colocar una banda de papel filtro seco y en la base colocar una aplicación en punto o en banda del extracto de espinaca. Dejar secar. El punto de aplicación debe está 3 a 5 mm por encima de la terminación del papel. 5. Una vez seco, la tira de papel se coloca en un vaso de precipitado, colocando la aplicación hacia la base del vaso, donde previamente se colocó acetona, la superficie del solvente debe tocar el papel pero no debe alcanzar a la aplicación de muestra. 6. Dejar que el solvente suba por capilaridad y arrastre las moléculas solubles. 7. Al final de la separación cortar las bandas resultantes y macerar en un microtubo en presencia del solvente. Centrifugar el macerado y separar el sobrenadante donde va el pigmento. Concentrar el pigmento por evaporación. 8. Repetir el protocolo pero usando frutos de pitaya (partir de 20 g de pulpa), y habrá que probar acetona, etanol o agua para esta muestra.
