USO DE PLANEJAMENTO ESTATÍSTICO EXPERIMENTAL APLICADO AO DESENVOLVIMENTO DE XAMPU ANTICASPA COM EXTRATOS DE ALECRIM E ARNICA

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS – UEA ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA – EST CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

VALESKA SANTANA JEZINI

USO DE PLANEJAMENTO ESTATÍSTICO EXPERIMENTAL APLICADO AO DESENVOLVIMENTO DE XAMPU ANTICASPA COM EXTRATOS DE ALECRIM E ARNICA

MANAUS 2013

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Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Engenharia Química da Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Estado do Amazonas, para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.

Orientador: Prof. MSc. Geverson Façanha da Silva Sil va Coorientadora: Profa. Dra. Patrícia Melchionna Albuquerque

MANAUS 2013

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Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Engenharia Química da Escola Superior de Tecnologia da Universidade do Estado do Amazonas, para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.

Orientador: Prof. MSc. Geverson Façanha da Silva Sil va Coorientadora: Profa. Dra. Patrícia Melchionna Albuquerque

MANAUS 2013

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Monografia de Conclusão de Curso para obtenção do título de Engenheiro, Habilitação em Engenharia Química – Escola Superior de Tecnologia, Universidade do Estado do Amazonas Amazonas

Banca Examinadora:

Prof. MSc. Geverson Façanha da Silva – Orientador

Profa. Dra. Ellen Cristina Costa da Silva – FAMETRO

Profa. Dra. Érica Simplício de Souza – UEA

Conceito:

Manaus, 10 de julho de 2013.

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DEDICATÓRIA Dedico este trabalho à minha mãe Onilde, a pessoa que sempre me ajudou, apoiou e acreditou nas minhas conquistas.

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AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus, por me confortar e por me dar capacidade para vencer todos os obstáculos e conquistar os meus objetivos; Agradeço a minha família pelo apoio e incentivo nos momentos de dificuldades; Agradeço aos colegas Adriana Rosa, Sara Loyola e Dayvison Coelho por todo o apoio durante o desenvolvimento do meu trabalho; Agradeço à coordenação do curso de Engenharia Química pela atenção e apoio durante esses cinco anos de parceria; Agradeço a todos os professores do curso pela dedicação, em especial aos professores Leonel Garcell, Bayardo Ribas, Rafael Duran, Nora Oduardo, Nestor, Niurka, Érica Simplício, Ricardo Serudo, Cláudia Cândida e Sérgio Duvoisin Jr. pelos ensinamentos valiosos; Agradeço à Avlys Cosméticos da Amazônia por todo apoio e por me proporcionar toda a estrutura para que eu pudesse realizar meu trabalho; Agradeço à Dra. Patrícia Melchionna Albuquerque pela orientação neste trabalho, pelos ensinamentos e pelo apoio em diversos momentos de dificuldades ao longo de todo o curso; Agradeço ao meu orientador MSc. Geverson Façanha da Silva pela dedicação, pela generosidade ao transmitir conhecimentos e por ter me incentivado sempre em todas as dificuldades enfrentadas na realização deste trabalho; Agradeço aos membros da banca examinadora por aceitarem o convite e colaborarem para o enriquecimento do meu trabalho; Agradeço a todos os meus amigos pelo apoio e incentivo nos momentos difíceis; Agradeço à Universidade do Estado do Amazonas, em especial à Escola Superior de Tecnologia pela estrutura de qualidade e pelo apoio a esta conquista.

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RESUMO

A caspa atinge 50% da população adulta e é um problema que precisa de tratamento. A indústria de cosméticos atual vem desenvolvendo um forte polo de produtos de origem natural, sendo o xampu um dos produtos mais utilizados pelos consumidores. O processo de desenvolvimento de novos produtos exige a manipulação de diversas variáveis, por isso é utilizado o planejamento estatístico de experimentos estruturado para se obter a melhor resposta possível para um determinado experimento. Dessa forma, este trabalho tem a finalidade de avaliar as propriedades organolépticas e físico -químicas no desenvolvimento de xampu anticaspa com extratos de Rosmarinus officinalis (alecrim) e Arnica montana (arnica) por meio do planejamento estatístico experimental fracionário 2 4-1, avaliando os componentes que afetam as características do xampu formulado. Verificou-se que o surfactante aniônico lauril éter sulftato de sódio foi significativo para as respostas de condutividade elétrica, resistividade elétrica, sólidos totais dissolvidos e viscosidade das formulações desenvolvidas dentro dos níveis de variação considerados neste trabalho. O surfactante não iônico dietanolamina de ácido graxo de coco se mostrou significativo para a resposta do índice de espuma das formulações. Os extratos glicólicos de alecrim e arnica não apresentaram incompatibilidades com os demais componentes da formulação. Com estes resultados, concluiu-se que o planejamento experimental foi eficaz na triagem dos componentes que afetam as características das formulações, possibilitando encontrar a formulação com as melhores propriedades. Palavras-chave: xampu, planejamento experimental, alecrim, arnica.

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ABSTRACT

Dandruff affects 50% of the adult population and is a problem that needs treatment. The cosmetics industry has been developing a strong current Polo natural products, shampoo being one of the most used by consumers. The process of new product development requires the handling of several variables that are used by the statistical design of experiments structured to provide the best possible response for a given experiment. Thus, this study aims to evaluate the organoleptic and physico-chemical development of dandruff shampoo with extracts of Rosmarinus officinalis (rosemary) and Arnica montana (arnica) through statistical experimental design fractional 2 4-1, evaluating components that affect the characteristics of the shampoo formulated. It was found that the anionic surfactant sodium lauryl ether sodium-sulphate was significant responses to electrical conductivity, electrical resistivity, total dissolved solids and viscosity of the formulations developed within the varying levels considered in this study. The nonionic surfactant diethanolamine coconut fatty acid showed a significant response index for foam formulations. Glycolic extracts of rosemary and arnica showed no incompatibilities with other components of the formulation. With these results, it was concluded that the experimental design was effective in screening of components that affect the characteristics of the formulations, allowing the formulation to find the best properties. Key words: shampoo, experimental design, rosemary, arnica .

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LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Folículo piloso e glândula sebácea. ..................................................................... 18 Figura 2 - Camadas do pelo. ................................................................................................ 19 Figura 3 - Tipos de couro cabeludo (1) seco (2) oleoso. ...................................................... 22 Figura 4 - Estrutura das micelas. ......................................................................................... 24 Figura 5 – Equipamento para medir o pH CG digital da marca Gehaka utilizado. ................ 35 Figura 6 - Centrífuga da marca Coleman Macro utilizada na análise de centrifugação das amostras.............................................................................................................................. 36 Figura 7 - Condutivímetro digital CG-1800 da marca Gehaka utilizado para análise de condutividade elétrica, resistividade e sólidos totais dissolvidos das formulações. .............. 37 Figura 8 - Picnômetro de vidro utilizado para determinação da densidade relativa. ............. 38 Figura 9 - Viscosímetro rotativo analógico da marca Quimis, com adaptações, utilizado para determinação da viscosidade dinâmica das amostras. ........................................................ 38 Figura 10 - Amostra de 25 mg localizada no centro da lâmina posicionada no retângulo desenhado na folha de papel milimetrado. ........................................................................... 41 Figura 11 - Duas massas de 2 g e uma de 4,99 g posicionadas sobre o centro d lâmina de vidro localizada no papel milimetrado. ................................................................................. 42 Figura 12 - Formulações desenvolvidas. .............................................................................. 45 Figura 13 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para condutividade elétrica (a linha vertical define 5% de significância estatística). ..................... 48 Figura 14 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta condutividade elétrica. ........................................................................................... 49 Figura 15 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta condutividade elétrica, variando os fatores lauril e anfótero. ................................................ 49 Figura 16 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta resistividade elétrica (a linha vertical define 5% de significância estatística). ....................... 51 Figura 17 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta resistividade elétrica. ............................................................................................. 52 Figura 18 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta resistividade elétrica, variando os fatores lauril e anfótero. .................................................. 52 Figura 19 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta de sólidos totais dissolvidos (a linha vertical define 5% de significância estatística). ........... 54 Figura 20 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta de sólidos totais dissolvidos. ................................................................................. 55 Figura 21 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta sólidos totais dissolvidos, variando os fatoras lauril e anfótero............................................. 55

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Figura 22 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta de viscosidade dinâmica (a linha vertical define 5% de significância estatística). ..... ........... 57 Figura 23 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta viscosidade dinâmica. ........................................................................................... 58 Figura 24 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta viscosidade dinâmica, variando os fatores lauril e anfótero.................................................. 59 Figura 25 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta de densidade relativa (a linha vertical define 5% de significância estatística) ........ .............. 61 Figura 26 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta densidade relativa. ................................................................................................ 62 Figura 27 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta índice de espuma (a linha vertical define 5% de significância estatística). ........................... 64 Figura 28 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta índice de espuma. ................................................................................................. 65 Figura 29 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta índice de espuma, variando os fatores anfótero e dietanolamina. ........................................ 65 Figura 30 - Gráfico dos perfis de espalhabilidade das formulações desenvolvidas em função dos pesos adicionados. ....................................................................................................... 68 Figura 31 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta fator de espalhabilidade (a linha vertical define 5% de significância estatística). ...... ........... 69 Figura 32 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta fator de espalhabilidade. ....................................................................................... 70

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LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Fatores e níveis utilizados no planejamento fatorial 2 4-1 ...................................... 33 Tabela 2 - Matérias-primas, funções e respectivas quantidades dos componentes nas formulações. ........................................................................................................................ 34 Tabela 3 - Faixas de viscosidade medidas pelo viscosímetro da marca Quimis, de acordo com o rotor e a velocidade de rotação utilizada. .................................................................. 39 Tabela 4 - Coeficientes utilizados no cálculo de determinação da viscosidade, de acordo com a velocidade e o rotor utilizado. .................................................................................... 40 Tabela 5 - Determinações da espalhabilidade e massas utilizadas...................................... 41 Tabela 6 - Propriedades organolépticas das formulações. ................................................... 45 Tabela 7 - Matriz resposta para a condutividade elétrica das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1. .................................................................................................... 47 Tabela 8 - Resultados obtidos pela análise de condutividade elétrica dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men. ....................................................................... 47 Tabela 9 - Matriz resposta para a resistividade elétrica das formulações desenvolvidas com o planejamento fatorial 2 4-1. ................................................................................................. 50 Tabela 10 - Resultados obtidos pela análise de resistividade elétrica dos xampus comerciais das marcas Head &Shoulders e Clear Men. ........................................................................ 51 Tabela 11 - Matriz resposta para sólidos totais dissolvidos das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1. ............................................................................................. 53 Tabela 12 - Resultados obtidos pela análise de sólidos totais dissolvidos dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men. ..................................................... 54 Tabela 13 - Matriz resposta para a viscosidade dinâmica das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1. ............................................................................................. 56 Tabela 14 - Resultados obtidos pela análise da viscosidade dinâmica dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men. ..................................................... 57 Tabela 15 - Matriz resposta para a densidade relativa das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1. .................................................................................................... 60 Tabela 16 - Resultados obtidos pela análise da densidade relativa dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men. ....................................................................... 61 Tabela 17 - Matriz resposta para o índice de espuma das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1. .................................................................................................... 63 Tabela 18 - Resultados obtidos pela análise do índice de espuma dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men. ....................................................................... 63 Tabela 19 - Resultados dos testes de espalhabilidade. ....................................................... 66

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Tabela 20 - Resultados dos testes de espalhabilidade dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men............................................................................................ 67 Tabela 21 - Matriz resposta para o fator de espalhabilidade das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1. ............................................................................................. 68 Tabela 22 - Resultados obtidos pela análise do fator de espalhabilidade dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men. ..................................................... 69

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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS α

Grau de Ionização

a.a

Ao ano

ANOVA

Análise de Variância

ANVISA

Agência Nacional de Vigilância Sanitária

Catec

Câmara Técnica de Cosméticos

cm

Centímetro

cP

Centipoise

DP

Desvio Padrão

EDTA

Ácido etilenodiamino tetracético

g

Grama

H

Altura

mg

Miligrama

mL

Mililitro

mm

Milímetro

pH

Potencial Hidrogeniônico

ppm

Partes por Milhão

R

Coeficiente de Correlação de Pearson

RDC

Resolução da Diretoria Colegiada

S

Siemens

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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 14 2 REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................................ 17 2.1 ORIGEM DOS XAMPUS ................................................................................................ 17 2.2 CABELOS...................................................................................................................... 18

2.2.1 Estrutura e Crescimento do Fio ............................................................................... 19 2.2.2 Ligações Químicas do Cabelo ................................................................................. 21 2.3 CASPA .......................................................................................................................... 21 2.4 OS XAMPUS ................................................................................................................. 23

2.4.1 Componentes do Xampu .......................................................................................... 23 2.4.2 Características do Xampu e Ensaios Físico-Químicos .......................................... 29 2.5 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL .............................................................................. 32

3 MATERIAL E MÉTODOS ................................................................................................. 33 3.1 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL .............................................................................. 33 3.2 DESENVOLVIMENTO DAS FORMULAÇÕES ............................................................... 34

3.2.1 Correção do pH ......................................................................................................... 35 3.3 ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS E CENTRIFUGAÇÃO ......... 35

3.3.1 Análise de Características Organolépticas ............................................................. 35 3.3.2 Análise de Centrifugação ......................................................................................... 36 3.4 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS ...................................................................................... 36

3.4.1 Condutividade, resistividade e sólidos totais......................................................... 36 3.4.2 Densidade Relativa ................................................................................................... 37 3.4.3 Viscosidade Dinâmica .............................................................................................. 38 3.5 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE ESPUMA ................................................................. 40 3.6 DETERMINAÇÃO DA ESPALHABILIDADE ................................................................... 41 3.7 AVALIAÇÃO DOS XAMPUS COMERCIAIS ................................................................... 42 3.8 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS RESULTADOS .............................................................. 42

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................................ 44 4.1 AJUSTE DE pH DAS FORMULAÇÕES ......................................................................... 44

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4.2 AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES ORGANOLÉPTICAS............................................ 44 4.3 ANÁLISE DE CENTRIFUGAÇÃO .................................................................................. 46 4.4 RESPOSTAS DO PLANEJAMENTO FATORIAL ........................................................... 46

4.4.1 Avaliação da condutividade elétrica ........................................................................ 46 4.4.2 Avaliação da resistividade elétrica .......................................................................... 50 4.4.3 Avaliação de sólidos totais ...................................................................................... 53 4.4.4 Avaliação da Viscosidade Dinâmica........................................................................ 56 4.4.5 Avaliação da Densidade Relativa ............................................................................. 60 4.4.6 Avaliação do Índice de Espuma ............................................................................... 62 4.4.7 Avaliação da Espalhabilidade .................................................................................. 66 4.5 DETERMINAÇÃO DA FORMULAÇÃO IDEAL ............................................................... 70

5 CONCLUSÕES ................................................................................................................ 72 6 PERSPECTIVAS .............................................................................................................. 73 REFERÊNCIAS......................................................................................................................73

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1 INTRODUÇÃO

A Indústria Química é uma das mais importantes e dinâmicas da economia brasileira. Está presente em praticamente todos os bens de consumo e em todas as atividades econômicas, oferecendo soluções e contribuindo para a melhoria dos processos e a qualidade dos produtos (ABIQUIM, 2010). A Indústria de Higiene Pessoal, Perfumaria e Cosméticos é um dos setores da Indústria Química que mais contribuem com esse dinamismo, apresentando crescimento bem mais vigoroso que o restante da indústria no mercado brasileiro. Este setor da indústria apresentou um crescimento médio nos últimos dezesseis anos de 10% a.a (ao ano), contra 3,1% a.a. do PIB Total e 2,5% a.a. da Indústria Geral (ABIHPEC, 2012). Segundo o Pacto Nacional da Indústria Química, publicado pela Abiquim (2010), os compromissos do setor são: “continuar a desenvolver padrões de conduta elevados e promover a sustentabilidade; impulsionar, a partir da realização de investimentos, o crescimento econômico brasileiro e a sustentabilidade econômica de longo prazo; desenvolver tecnologias, inovar com produtos e soluções avançadas; elevar os padrões de gestão, de responsabilidade fiscal e de produtividade; promover continuamente a qualificação dos trabalhadores da indústria química e contribuir para a formação de pessoas nos setores relacionados”. Constantemente, ao desenvolver produtos cosméticos, aparecem problemas em que é necessário analisar vrias propriedades ao mesmo tempo e estas , por sua vez, são afetadas por um grande nu ́mero de fatores experimentais. Usando planejamentos experimentais baseados em princ ́pios estat ́sticos pode-se contribuir com esse processo de forma racional e econo ̂mica , podendo ser extraídos do sistema em estudo o ma ́ximo de informa

ão til , realizando um nu ́mero m ́nimo de

experimentos. Com este método, é possível investigar os efeitos de todos esses fatores sobre todas as propriedades

, minimizando o trabalho necessa ́rio e o cus

to dos

experimentos, proporcionando a melhoria da qualidade do produto, favorecendo o conhecimento dos fatores experimentais que devemos controlar , elucidando melhor suas caractersticas, diminuindo seu tempo de desenvolvimento, aumentando a produtividade do processo e minimizando a sensibilidade nos produ tos a ̀s variaç o ̃es nas condiç o ̃es ambientais (BARROS NETO et al., 2010). O mercado brasileiro, baseado principalmente em produtos de higiene pessoal e capilares, é um forte polo para o desenvolvimento de cosméticos de origem natural, devido a sua grande biodiversidade. A aplicação de plantas medicinais é baseada, principalmente, no

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conhecimento tradicional de origem popular sendo necessária a aplicação de recursos tecnológicos para investir cientificamente neste conhecimento (PIRES e CEOLIN, 2011). O xampu é um dos produtos cosméticos mais procurados pelos consumidores. Ele possui a finalidade de limpeza ou fixação de substâncias nos fios de cabelo ou couro cabeludo, com a função principal de remover da superfície do cabelo as impurezas provenientes de secreções, resíduos celulares e do ambiente, estrato córneo descamado e produtos de pintura. Nos xampus de tratamento, esta ação de limpeza é acompanhada de uma ação farmacológica estimulante ou normalizadora das funções fisiológicas do bulbo capilar e das glândulas sebáceas (FUJIWARA et al., 2009). Segundo registros que datam do século X, os cabelos já eram lavados não só com água, mas com misturas de ervas e argilas, que limpavam, matavam piolhos e combatiam outras infestações do couro cabeludo (GALEMBECK e CSORDAS, 2009). Uma das causas mais freqüentes de consultas dermatológicas é a dermatite seborréica, sendo o couro cabeludo o local mais afetado. Estima-se que cerca de 40% dos indivíduos com mais de 30 anos são acometidos pela caspa. Segundo pesquisas do Ministério da Saúde, 50% da população entre 20 e 50 anos de idade têm caspa pelo menos uma vez ao ano. Má alimentação, estresse, distúrbios hormonais, uso de tinturas e outros produtos químicos, banhos muito quentes, resíduos de xampus e condicionadores são fatores que podem gerar o problema (FORMARIZ et al., 2005). Embora não represente risco de vida ou maiores problemas para a saúde, a caspa deve ser evitada, pois sua ocorrência influencia diretamente a qualidade de vida e a autoestima do indivíduo (RABITO e TRUITI, 2009). Atualmente, o objetivo dos xampus não é somente a remoção de sebo, suor, restos celulares, íons, ácidos graxos dos produtos de cabelo, partículas metálicas oxidadas e impurezas do couro cabeludo, mas também de ajudar na estética dos cabelos. Hoje, um xampu pode ter mais de trinta ingredientes em sua fórmula, pois, além dos surfactantes, que são os agentes limpadores, existem os agentes condicionantes para minimizar a agressão ao fio. A formulação escolhida deve corresponder à finalidade do produto. Os xampus de tratamento anticaspa, por exemplo, devem possuir características físico-químicas que permitam a sua aderência ao couro cabeludo a fim de que haja a ação antimicrobiana (ABRAHAM et al., 2009; FUJIWARA et al., 2009). Os xampus e loções de tratamento da seborréia, em geral, contêm em sua formulação, antifúngicos sintéticos como Piritionato de Zinco, Cetoconazol e Sulfeto de Selênio. Alguns substitutos naturais possuem reconhecida atividade antisséptica que podem auxiliar o tratamento da caspa tais como o alecrim, Rosmarinus officinalis L ., com poderosa ação contra fungos e bactérias, e a arnica, Arnica MontanaL. (PIRES e CEOLIN, 2011; FENNER et al., 2006).

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O engenheiro químico, entre muitas funções, também pode ser responsável por coordenar pesquisas para desenvolvimento de novos produtos, com maior qualidade e menor custo, a fim de melhorar a vida da população e atender as exigências dos consumidores ávidos por novidades, assegurando as bases para a promoção da sustentabilidade, a realização de investimentos, o desenvolvimento de soluções tecnológicas e a expansão da produtividade. Portanto, o problema científico deste trabalho refere-se à avaliação das propriedades organolépticas e físico-químicas no desenvolvimento de xampu anticaspa por meio de planejamento experimental. Logo, como hipóteses ao problema proposto têm-se: (i) existe a compatibilidade físico-química dos extratos glicólicos de alecrim e arnica com os outros componentes das formulações; (ii) é possível prever as respostas das análises físicoquímicas a partir do estudo detalhado de formulações através de planejamento estatístico experimental. Sendo assim, este trabalho tem o objetivo de realizar triagem dos componentes que afetam as características das formulações de um xampu com extratos glicólicos de Rosmarinus officinalis L. e Arnica montana L., ativos vegetais contra caspa, utilizando

planejamento experimental tendo como objetivos específicos: 

Avaliar os componentes que afetam as características do xampu formulado por meio de planejamento experimental;



Determinar a formulação com as melhores características organolépticas e físicoquímicas, comparando com formulações comerciais.

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2 REVISÃO DA LITERATURA 2.1 ORIGEM DOS XAMPUS Segundo a Câmara Técnica de Cosméticos (Catec), na resolução RDC n° 211 de 14 de julho de 2005, são considerados cosméticos qualquer “preparaão constituda por substâncias naturais ou sintéticas, de uso externo nas diversas partes do corpo humano, pele, sistema capilar, unhas, lábios, órgãos genitais externos, dentes e membranas mucosas da cavidade oral, com o objetivo exclusivo ou principal de limpá-los, perfumá-los, alterar sua aparência e ou corrigir odores corporais e ou protegê-los ou mantê-los em bom estado” (SILVA, 2012a). Os cosméticos já são utilizados desde a antiguidade. Segundo registros, há trinta mil anos atrás, os homens pré-históricos já faziam o uso de substâncias cosméticas, pintando o rosto e fazendo tatuagens para afastar os maus espíritos e agradar aos deuses, em rituais religiosos ou de guerra. Placas de argila encontradas nas escavações arqueológicas na região da Mesopotâmia mostram instruções sobre asseio corporal, evidenciando a preocupação com a higiene pessoal desde os tempos mais antigos (GALEMBECK e CSORDAS, 2009; PANDOLFO, 2010). Nos tempos antigos, os cabelos eram lavados com ervas e argilas para limpar, matar piolhos e combater infestações do couro cabeludo. Extratos de plantas e essências de rosas e jasmim eram usados para tratar a calvície, amaciar os cabelos e diminuir a oleosidade dos fios. No período da Idade Média, os cuidados com os cabelos foram esquecidos. Durante os séculos XV e XVI, eles eram geralmente lavados a seco com argila em pó e depois escovados (KOHLER, 2011). O processo de saponificação foi obtido através da fervura da mistura de soda cáustica, gordura animal e óleos naturais. Durante séculos, o sabão que lavava a roupa era o mesmo que lavava os cabelos. O primeiro sabão líquido destinado especificamente para lavar os cabelos foi criado em 1890, na Alemanha. Era um produto de luxo e pouco acessível, que só chegou para a população após a Primeira Guerra Mundial. A palavra xampu é derivada da palavra hindu “champo” e significa massagear, amassar, apertar (KOHLER, 2011). No início do século XX existiam estabelecimentos onde eram oferecidos banhos parecidos com os turcos, mas com massagens terapêuticas. Os profissionais preparavam misturas com ervas, fragrâncias e água que eram cozidas e aplicadas nas cabeças dos clientes. Os xampus ganharam mais popularidade a partir da expansão da indústria de higiene e beleza. O primeiro xampu com base sintética foi lançado pela Procter & Gamble em 1934 (KOHLER, 2011).

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2.2 CABELOS Os cabelos têm um papel social importante na sociedade desde os tempos antigos e muitas vezes servem como forma de expressão. Ao longo da história, os cabelos sempre foram um importante elemento de adorno pessoal. Desde os cachos dos reis assírios até o elegante corte de cabelo dos faraós, o cabelo foi mostrado, admirado e invejado. Além da função estética, os cabelos possuem funções naturais, a principal é proteger o corpo de certas condições naturais como raios de sol e frio. Estas funções se tornaram menos importantes devido à evolução antropológica (BAREL et al., 2001; HURTADO e HUERTAS, 2010). O fio de cabelo pode ser definido como uma estrutura queratínica morta secretada pelo folículo piloso, localizado na raiz do cabelo, que constantemente produz células empilhadas e queratinizadas que dão origem à haste capilar (KOHLER, 2011, BAREL et al., 2001). A Figura 1 apresenta o folículo piloso e a glândula sebácea. Figura 1 - Folículo piloso e glândula sebácea.

Fonte: www.colegioweb.com.br (2012).

As glândulas sebáceas são estruturas responsáveis por produzir o sebo com seus canais excretores localizados na parte superior do folículo. A função do sebo é lubrificar os pelos e a pele e sua composição química possui ceras monoésteres – 25%, triglicerídeos – 41%, ácidos graxos livres – 16%, esqualeno – 12% (KOHLER, 2011).

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A estrutura do cabelo é formada por proteínas chamadas α-queratinas, constituídas por uma seqüência de 15 a 22 aminoácidos. A queratina se distingue das outras proteínas pelo seu alto teor de ligações dissulfeto provenientes do aminoácido cistina. Estas ligações formam uma rede tridimensional com alta densidade de ligações cruzadas, o que proporciona ao cabelo uma alta resistência química. A queratina é uma proteína fibrosa, resistente, com boa elasticidade e impermeável à água. Outras proteínas que constituem a estrutura do fio de cabelo são: colágeno e elastina. O colágeno é responsável pela forma, elasticidade e resistência. A elastina é uma proteína importante para manter o cabelo saudável (NOGUEIRA, 2003; KOHLER, 2011; WAGNER, 2006).

2.2.1 Estrutura e Crescimento do Fio O fio de cabelo pode ser dividido em três camadas: cutícula, córtex e medula; conforme demonstrado na Figura 2. Figura 2 - Camadas do pelo.

Fonte: Kohler (2011).

A cutícula, que representa cerca de 10% da fibra, é o revestimento externo capilar e possui a função principal de proteger o córtex. Ela é formada por pequenas camadas de escamas incolores de queratina que se superpõem sobre o córtex, se encaixando e se ajustando numa direção preferencial, que vai da raiz até a ponta dos cabelos, acompanhando seu crescimento natural. As escamas, de seis a dez, se unem por um cimento intercelular rico em lipídeos. A cutícula tem a função de proteger o cabelo contra

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danos externos e é responsável por características sensoriais como maciez e brilho (NOGUEIRA, 2003; BAILER et al., 2009; HURTADO e HUERTAS, 2010). O córtex, cerca de 88% da fibra, é o corpo principal do cabelo e é composto por células de queratina de fibras longas interligadas por cadeias de polipeptídeos, formando a configuração de uma hélice tridimensional. Esta organização confere ao fio de cabelo as suas propriedades mais marcantes. O tipo, o tamanho e a quantidade dos grânulos de melanina que formam o córtex definem a cor do cabelo e sua fotoproteçao. Produtos que alteram a estrutura do cabelo como alisantes, coloração e relaxantes atuam nessa camada quebrando ou formando ligações químicas na seqüência de aminoácidos (NOGUEIRA, 2003; BAILER et al, 2009.; KOHLER, 2011; WAGNER, 2006; BAREL et al., 2001). A camada central ou medula, cerca de 2% da fibra capilar, pode ser oca ou não, dependendo da estrutura genética do indivíduo. Ela está localizada no centro do cabelo e sua presença é descontínua ou, em alguns casos, até ausente. A função desta camada em humanos é desconhecida, porém em alguns animais ela possui papel de termorregulação. (NOGUEIRA, 2003; KOHLER, 2011; WAGNER, 2006). Uma pessoa saudável tem de 10 5 a 1,5 x 10 5 fios de cabelo e repõe em média de 50 a 100 cabelos por dia. Cada cabelo cresce aproximadamente 1,5 cm ao mês. Independente da forma do cabelo, a única característica que muda na composição química básica do fio é a sequência de aminoácidos da queratina. O que define a forma do cabelo é a sua seção transversal e o folículo piloso. Os cabelos lisos possuem uma seção transversal mais grossa e cilíndrica e o folículo é completamente reto, enquanto que os cabelos crespos apresentam uma seção transversal achatada e fina e folículo piloso em forma de espiral, já os cabelos encaracolados ou ondulados têm seção transversal variada, mais ou menos elíptica e folículo intermediário (NOGUEIRA, 2003; KOHLER, 2011; VARELA, 2007). O cabelo vive um ciclo regular composto por três fases. A fase anágena corresponde ao crescimento ativo do cabelo e dura de três a seis anos. A fase catágena é quando o cabelo começa a morrer e dura aproximadamente três semanas. Na fase telógena, o cabelo morto é empurrado por um novo fio; esse processo dura aproximadamente três meses (KOHLER, 2011; BAREL et al., 2001). Os elementos químicos que compõem o fio de cabelo são os seguintes: carbono – 43,72 %, hidrogênio – 6,34 %, nitrogênio – 15,6 %, oxigênio – 29,93 % e enxofre – 4,85 % (KOHLER, 2011).

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2.2.2 Ligações Químicas do Cabelo Três importantes ligações químicas acontecem no córtex, são elas: ligação de dissulfeto, ligação de hidrogênio e ligação iônica. A estrutura da cadeia polipeptídica possui uma forma helicoidal com 3,7 aminoácidos em cada volta da hélice. Cada volta da hélice se fixa com a outra por ligações de hidrogênio formando uma cerda elementar que, por sua vez, é ligada a outra cerda retorcida por ligações dissulfeto e por ligações iônicas (VARELA, 2007). A ligação de dissulfeto é formada pela união de dois grupos tiol ( -SH), oriundos de duas moléculas de aminoácido cisteína. Produtos como tioglicolato de amônio ou cremes alcalinos para alisamento com pH acima de 10 são capazes de romper essas ligações, ocasionando uma transformação permanente (KOHLER,2011). A ligação de hidrogênio ocorre entre átomos de H de hidroxilas (-OH) provenientes de dois aminoácidos diferentes. Graças a essas ligações é mais fácil modificar a forma do cabelo quando ele está molhado, pelo simples fato de molhar e escovar os cabelos sua extensão é aumentada, ocasionando uma transformação temporária (KOHLER, 2011). A ligação iônica é baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas. São ligações resistentes que podem ser quebradas com produtos bastante ácidos ou alcalinos. É possível modificar o formato do cabelo quando estas ligações são rompidas, porém nunca se deve quebrar ligações iônicas e de dissulfeto ao mesmo tempo, pois isso causa a dissolução do fio (KOHLER, 2011). 2.3 CASPA O desenvolvimento de um fungo comensal leveduriforme, o Pytirosporum ovale (Malassezia), leva ao aparecimento da caspa. A descamação excessiva, difusa e visível do couro cabeludo acomete aproximadamente 50% da população. A caspa também pode vir acompanhada de irritação e coceira local. Já a dermatite seborréica possui as mesmas características, porém apresenta excesso de oleosidade, vermelhidão, coceira e inflamação do couro cabeludo, ela ocorre em aproximadamente 18% da população mundial e atinge principalmente adolescentes e adultos. Estes dois são os problemas dermatológicos mais comuns do couro cabeludo (FUJIWARA et al., 2009; RABITO e TRUITI, 2009; FORMARIZ et al., 2005). A pele do couro cabeludo, assim como no restante do nosso corpo, está em constante renovação. Este processo, na maioria das vezes, é imperceptível; porém uma disfunção das glândulas sebáceas leva ao desenvolvimento excessivo do fungo P. ovale, habitante natural do couro cabeludo. Essa disfunção pode ser causada por vários motivos

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como alimentação inadequada, alta exposição ao calor, estresse físico e psíquico, consumo excessivo de álcool, alterações hormonais, mudanças bruscas de temperatura, muito uso do secador, uso de água muito quente e de produtos químicos que deixam o couro cabeludo mais sensível. Em condições normais a pele do couro cabeludo é substituída, mais ou menos, uma vez por mês. Quando a pele está mais sensível e susceptível à irritação causada pelos fungos, a troca de células e eliminação de células mortas se torna mais intensa (VARELLA, 2012; UNILEVER, 2012). A caspa pode aparecer de duas formas diferentes dependendo das características do couro cabeludo. Quando o couro cabeludo é seco a caspa se manifesta em forma de flocos brancos soltos e visíveis que se desprendem da cabeça e ficam presos ao cabelo. Quando o couro cabeludo é oleoso a caspa aparece em forma de placas de pele que ficam grudadas na cabeça por causa do excesso de sebo (UNILEVER, 2012). Esta diferença pode ser notada na Figura 3. Figura 3 - Tipos de couro cabeludo (1) seco (2) oleoso.

Fonte: UNILEVER (2012)

Outros problemas surgem junto com a descamação. Quando o couro cabeludo fica mais sensível, agentes externos como bactérias ou mesmo moléculas de poluição penetram na pele provocando irritação e coceira. A caspa também pode levar à queda dos cabelos, que ficam enfraquecidos e quando a pessoa coça a cabeça eles se quebram e caem (BERTI et al., 2007; UNILEVER, 2012). A caspa pode aparecer durante todo o ano. Durante o inverno, o uso de roupas mais escuras que cobrem os ombros evidencia ainda mais o problema e a não exposição aos raios solares, a diminuição das lavagens e os banhos com água quente podem favorecer o desenvolvimento do fungo; no entanto alguns hábitos adotados no verão também podem contribuir com o aparecimento da caspa. O aumento de lavagens estimula

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demais o couro cabeludo e causa mais descamação, assim como o hábito de deixar o cabelo molhado também agrava o problema (UNILEVER, 2012). A caspa é mais frequente entre os homens, porém também pode aparecer em ambos os sexos principalmente a partir da adolescência. É importante fazer o uso contínuo do xampu anticaspa e não alternar com xampus normais para fazer o controle adequado da caspa, já que ela não tem cura. Jamais se deve dormir com os cabelos molhados, xampu e condicionador devem ser retirados totalmente durante a lavagem (BERTI et al., 2007; UNILEVER, 2012). 2.4 OS XAMPUS A função principal de um xampu é limpar os cabelos e o couro cabeludo, remover suor, restos celulares, íons, ácidos graxos dos produtos de cabelo, partículas metálicas oxidadas e impurezas do couro cabeludo. Atualmente, o xampu é um dos produtos de higiene pessoal mais procurados pelos consumidores, que estão cada vez mais exigentes. Por isso, o produto deve não somente limpar, mas também ajudar na estética dos cabelos (ABRAHAM et al.,2009; CALEFFI et al.,2009).

2.4.1 Componentes do Xampu Segundo Motta (2007), as matérias-primas de um xampu são: produto base (detergente), agente engrossante, agente engordurante, estabilizador de espuma, agente perolante, agente conservante, essências, corantes, aditivos especiais e diluente. 2.4.1.1 Surfactantes O principal componente do xampu é o surfactante ou detergente. Responsáveis pela limpeza dos cabelos, eles reduzem a tensão superficial da água permitindo a formação de emulsões estáveis e a preparação de misturas uniformes com substâncias imiscíveis. Surfactantes são moléculas anfipáticas que possuem uma porção apolar hidrofóbica, que se liga aos lipídios do sebo, e uma porção polar hidrofílica, que interage com a água, permitindo assim a remoção de impurezas e o enxágüe do material desejado. A parte apolar das moléculas dos surfactantes é formada por cadeias alquílicas ou alquil-arílicas longas que, dissolvidas em líquidos, associam-se formando micelas, estruturas esféricas formadas quando várias moléculas de tensoativos são colocadas em contato com o óleo e a água (ABRAHAM et al, 2009; GALEMBECK e CSORDAS, 2009; KOHLER, 2011). A estrutura das micelas pode ser observada na Figura 4.

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Figura 4 - Estrutura das micelas.

Fonteltc.nutes.ufrj.br (2013).

A tensão superficial é a força necessária para que a superfície de um líquido se espalhe por um centímetro e é resultante das forças de coesão entre as moléculas do líquido. A tensão superficial da água é 72,6 dinas/cm a 20°C, com a adição de pequenas quantidades de tensoativos ela é reduzida para 30-40 dinas/cm (MOTTA, 2007). As propriedades dos surfactantes fazem com que eles sejam apropriados a uma ampla gama de aplicações industriais, são elas: detergência, emulsificação, lubrificação, capacidade espumante, capacidade molhante, solubilização e dispersão de fases (SILVA, 2012b). Segundo Abraham et al. (2009), existem quatro categorias básicas de surfactantes (baseadas na sua dispersão em meio aquoso): aniônico, catiônico, não iônico e anfótero. a) Tensoativo aniônico Os surfactantes aniônicos se dissociam em meio aquoso. Este tipo de surfactante, como o lauril sulfato de sódio e de amônio, laureto sulfato de amônio e alfa-olefin sulfonado são os mais utilizados comercialmente, pois são exelentes removedores de sebo do couro cabeludo. Porém, não são bem aceitos pelo consumidor porque deixam os fios opacos, pouco maleáveis e difíceis de pentear. Por todos estes fatores, muitas fórmulas adicionam outros surfactantes considerados secundários, como os não aniônicos (ABRAHAM et al., 2009; MOTTA, 2007). Eles representam cerca de 50% da produção mundial. Possuem alta capacidade de formação de espuma e são amplamente utilizados na produção de creme dental, sabonete, xampu e detergente (SILVA, 2012b).

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b) Tensoativo não iônico Os surfactantes não iônicos não se ionizam em solução aquosa, pois seu grupo hidrofílico é do tipo não dissociável, como álcool, fenol, éter, éster e amida. A maioria destes surfactantes são polioxipropileno ou polioxietileno derivados de alquifenol, ácidos graxos, alcoóis e amidas (SILVA, 2012b). Os surfactantes não aniônicos geralmente são usados em combinação com os aniônicos, funcionando como limpadores secundários, já que apresentam pequena capacidade de limpar o couro cabeludo e suavizam o surfactante aniônico. Estes são considerados bons emulsionantes, umectantes e solubilizantes. (ABRAHAM et al., 2009; MOTTA, 2007). A dietanolamina de ácido graxo de coco é um surfactante não iônico muito utilizado na indústria na fabricação de diferentes produtos como xampu, detergente, sabão líquido, gel para as mãos, além de ser utilizado como um inibidor da corrosão em fluídos para metais e em produtos para polimento de superfícies. Ela é uma excelente doadora de viscosidade, estabilizadora de espuma, sobreengordurante e solubilizante de óleos e essências (OLIVEIRA, 2005). c) Tensoativo catiônico Os surfactantes catiônicos têm uma molécula de nitrogênio carregada positivamente ligada diretamente no último grupo hidrofóbico. Eles transportam carga positiva quando em solução aquosa, esta carga consiste um grupo amino ou nitrogênio quaternário (SILVA, 2012b). Os surfactantes catiônicos mais comuns são haletos de trimetilamônio quaternário. Em meio ácido, este tensoativo adquire características catiônicas mais acentuadas, podendo apresentar incompatibilidades com alguns tensoativos aniônicos, reagindo e formando um sal insolúvel em água (SILVA, 2012b). Surfactantes catiônicos geralmente são utilizados em xampus para cabelos secos ou quimicamente tratados devido ao seu poder limitado de remover o sebo e por deixar os fios macios e maleáveis. Os tensoativos catiônicos proporcionam efeitos como aumento de viscosidade, condicionamento e efeito antiestático. São utilizados na formulação de condicionadores (ABRAHAM et al., 2009; MOTTA, 2007). d) Tensoativos anfóteros Os surfactantes anfóteros são substâncias que apresentam tanto o polo negativo quanto o positivo, em meio ácido formam cátions e em meio alcalino formam ânions. Este é o caso de produtos sintéticos como betaínas ou sulfobetaínas. (SILVA, 2012; ABRAHAM et al., 2009).

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Os surfactantes anfóteros possuem ótima compatibilidade com a pele, proporcionam aumento da viscosidade e estabilização da espuma. Eles são utilizados em xampus para bebês, pois não irritam os olhos e são indicados para cabelos finos. Este tensoativo não é utilizado como detergente principal devido ao seu alto preço e baixo poder de detergência (MOTTA, 2007). 2.4.1.2 Agentes Espessantes Como agentes engrossantes são utilizados sais, alginatos e alcanolamidas de ácidos graxos, que também apresentam poder reengordurante e estabilizador de espuma. Os agentes engordurantes como alcanolamidas, lanolina e derivados hidrossolúveis são doadores de viscosidade e espumacidade usados para se evitar a retirada excessiva de gordura pelo tensoativo (MOTTA, 2007; CALEFFI et al., 2009). Apesar de o poder espumante não ter nenhuma ligação com o poder de limpeza, os consumidores costumam levar em conta este fator na hora de escolher o produto. A formação de espuma depende do pH da solução, do conteúdo em eletrólitos e da dureza da água. É possível melhorar ou estabilizar o poder espumante de um xampu através da adição de vários componentes como carboximetilcelulose, fosfatos, alcanolamidas, etc (MOTTA, 2007; CALEFFI et al., 2009). 2.4.1.3 Agente Perolizante Outro aspecto valorizado pelo consumidor é a aparência sedosa ou perolada do xampu. Como agentes perolantes são utilizados ésteres de ácidos graxos, sabões metálicos e certas alcanolamidas de ácidos graxos. A base perolizante surfax (lauril éter sulfocinato de sódio), tensoativo aniônico de limpeza suave, é utilizada para modificar a aparência do produto (MOTTA, 2007; CALEFFI et al.,2009). 2.4.1.4 Agente Conservante Devido à presença de água e de componentes orgânicos, os xampus são susceptíveis a ataques de microorganismos que alteram a qualidade do produto, por isso são utilizados agentes conservantes como metilparabenos (Nipagin) e propilparabenos (Nipazol) (LIMA e COMARELLA, 2011).

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2.4.1.5 Agente Quelante Os agentes quelantes ou sequestrantes de metais são essenciais na formulação de xampus. A água contém sais minerais e a queratina do cabelo tem uma estrutura carregada de cargas negativas. Por atração eletrostática, os metais contidos na água se depositam sobre o cabelo. Quanto mais poroso estiver o cabelo, maior será a deposição de metais sobre os fios, tornando-os opacos, sem maleabilidade e com aparência suja. Quelantes como o EDTA (ácido etilenodiamino tetracético) impedem que os metais contidos na água se depositem sobre os fios de cabelo, já que eles se ligam ao EDTA e são totalmente removidos durante o enxágüe (LIMA e COMARELLA, 2011). 2.4.1.5 Agente Emoliente Substâncias são adicionadas à formulação para amaciar e hidratar os cabelos, restaurando a oleosidade perdida e evitando o ressecamento da pele do couro cabeludo. Como agentes emolientes podem ser usados uréia, óleo de amêndoas ou óleo mineral (LIMA e COMARELLA, 2011). 2.4.1.7 Agente Refrescante O composto orgânico mentol, obtido por síntese ou pela extração do óleo de menta, é adicionado a algumas formulações para causar a sensação de frescor na pele durante a após a lavagem. Quando aplicado na pele, ele produz vasodilatação, provocando efeito refrescante seguido de efeito analgésico. Segundo a Catec, em Resolução RDC n° 8 de 1 de novembro de 2005, em baixas concentrações o mentol não produz efeitos tóxicos, porém em concentração igual ou superior a 3% ele causa efeitos irritantes (ANVISA, 2006). 2.4.1.8 Extratos Vegetais

a) Alecrim Alecrim é o nome popular da planta de nome científico Rosmarinus officinalis L. , pertencente à família Lamiaceae. É uma planta de porte pequeno, pouco ramificada e mede até 1,5m. Nativa da região Mediterrânea, esta planta vive de 8 a 10 anos (PIRES e CEOLIN, 2011; FENNER et al., 2006). Na medicina tradicional, o alecrim é utilizado na forma de chá do tipo infusão contra má digestão, flatulência, cefaléia, fraqueza, memória fraca, hipertensão, reumatismo, entre outras doenças. Em uso tópico local, a planta é considerada cicatrizante, antimicrobiana e

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estimulante do couro cabeludo. Já por via oral, ela é diurética, antiinflamatória intestinal e seu uso é recomendado para o tratamento de cistite e hemorróidas inflamadas (PIRES e CEOLIN, 2011). O alecrim pode ser utilizado na forma de infusão, banhos e uso tópico. Apesar de ser uma planta pouco tóxica, não é recomendada a sua ingestão em grande quantidade, pois pode causar intoxicação com sintomas de sono profundo, espasmos, gastrenterite, irritação nervosa e pode inclusive levar à morte (PIRES e CEOLIN, 2011). Recentes estudos sobre as propriedades terapêuticas de Rosmarinus officinalis L . comprovam sua ação antimicrobiana, cicatrizante, ação sobre a caspa, prevenção da calvície, e atividade antifúngica de seus óleos essenciais (PIRES e CEOLIN, 2011). b) Arnica Arnica é o nome popular da planta de nome científico Arnica montana L, pertencente á família Asteraceae . É uma planta de regiões temperadas que floresce em abundância na América do Norte (FENNER et al., 2006). As propriedades terapêuticas desta planta são conhecidas há muito tempo. Ela é reconhecida por sua ação analgésica, antisseborréica, antisséptica, anticaspa, antiinflamatória, anti-microbiana, estimulante e tônica. A arnica deve ser usada sempre em tratamentos de uso externo e sua ingestão deve ser acompanhada por especialistas (FENNER et al., 2006). Vários xampus anticaspa comerciais de origem natural utilizam esta planta em sua formulação devido a sua propriedade anti-inflamatória que auxilia no tratamento e prevenção da caspa, atuando no controle da oleosidade e tonificando o couro cabeludo. 2.4.1.9 Aditivos Essências e corantes são adicionados aos xampus para satisfazer as exigências do consumidor, porém podem provocar alterações na estabilidade, transparência, viscosidade e cor final. Aditivos especiais são adicionados aos produtos para caracterizá-lo, dependendo da proposta do produto, são exemplos: agentes sequestrantes, antioxidantes, filtros solares, medicamentos etc. Quanto ao diluente, o mais utilizado é água tratada, destilada e ionizada (MOTTA, 2007; CALEFFI et al.,2009).

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2.4.2 Características do Xampu e Ensaios Físico-Químicos O aspecto do xampu deve ser desenvolvido a fim de corresponder com a sua finalidade. Por exemplo, produtos transparentes transmitem a sensação de pureza e limpeza e são indicados para cabelos oleosos, já os perolados são indicados para cabelos secos, pois transmitem a idéia de tratamento. Viscosidade, espuma, eliminação com o enxágue, estabilidade, inocuidade, brilho, cor, odor, funcionalidade e economia são fatores importantes para se avaliar a qualidade do produto. Os xampus devem ser estáveis frente às alterações de temperatura ambiental e exposição à luz solar durante seu tempo de vida (FUJIWARA et al., 2009). Características organolépticas como mudanças de cor e odor devem ser observadas, pois podem indicar alterações químicas ou contaminação microbiológica. Densidade, persistência e qualidade da espuma e volume do produto final são fatores importantes. O produto deve apresentar baixa irritabilidade para garantir a segurança da pele e dos olhos, permitindo o uso diário (FUJIWARA et al., 2009). 2.4.2.1 Viscosidade Para a maioria dos consumidores, a viscosidade está relacionada com a qualidade do produto, mesmo que essa relação não seja verdadeira normalmente. A viscosidade é a resistência de um fluido frente a um fluxo resultante da aplicação de uma força, que causa deformação temporária ou permanente da matéria. Quanto maior a viscosidade, maior a resistência ao fluxo. A formulação não deve permitir que o xampu escorra das mãos durante a aplicação, mas se espalhe com facilidade no couro cabeludo. Nos xampus anticaspa a viscosidade deve permitir uma aderência ao couro cabeludo para que haja a ação antimicrobiana. Os principais agentes espessantes são amidas, betaínas, oleato de decila, ácool laurílico etoxilado, sais orgânicos, derivados da celulose, gomas, polímeros carboxivinílicos e alcoóis polivinílicos (FUJIWARA et al., 2009; CALEFFI et al.,2009). Sais como o cloreto de sódio são utilizados no controle da viscosidade. Quando diluído em água, os íons se separam em solução, rodeados por moléculas de solvente. O cloreto de sódio é o espessante mais utilizado, aumentando a viscosidade do produto através da interação com agentes tensoativos empregados. O uso de eletrólitos é o meio mais barato e eficiente para espessar xampus. Com o acréscimo de quantidades crescentes de sal, a viscosidade aumenta até um ponto máximo e depois começa a decrescer. A quantidade máxima de sal para evitar a turvação é de 1%. Atualmente existe um forte apelo no mercado sobre os malefícios da presença de sal nas fórmulas dos xampus. Porém, caso não estejam em quantidades acima do ideal, os sais não oferecem nenhum risco a saúde

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dos cabelos. Em quantidades elevadas eles reduzem o poder condicionante dos produtos (ABRAHAM et al.,2009; CALEFFI et al, 2009). Segundo Fugiwara et al. (2006), os xampus anticaspa devem apresentar viscosidade de no mínimo 2000 cP. A maioria dos produtos industrializados apresenta viscosidade entre 2000 e 5000 cP. 2.4.2.2 Potencial Hidrogeniônico (pH) O termo pH é o logaritmo negativo da concentração molar de íons de hidrogênio e representa convencionalmente a acidez ou a alcalinidade de uma solução. A escala de pH vai de 1 (ácido) a 14 (alcalino), sendo que o valor 7 é considerado pH neutro (RUSSEL, 2010). A camada hidrolipídica que protege o cabelo tem pH compreendido entre 4,0 e 6,0, levemente ácido. O pH natural para a queratina do cabelo é em torno de 4,0. Quando são utilizados produtos muito ácidos ou muito alcalinos, as cutículas se abrem e deixam o córtex exposto, aumentando a porosidade do cabelo. O pH dos xampus deve ser ligeiramente ácido, entre 5,0 e 7,0 para evitar irritação ocular e cutânea. Soluções de ácido lático, ácido cítrico, ácido fosfórico, glicólico e hidróxido de sódio são usados como reguladores de pH (FUJIWARA et al., 2009). O pH da amostra é determinado por potenciometria, pela determinação da diferença de potencial entre dois eletrodos – o de referência e o de medida – imersos na amostra a ser analisada, e depende da atividade dos íons de hidrogênio na solução (ANVISA, 2007). 2.4.2.3 Densidade A densidade pode ser definida como o quociente entre a massa e o volume de um corpo, medindo o grau de concentração de massa em determinado volume. Ela é determinada com o uso de picnômetro ou densímetro. De um modo geral, a densidade dos xampus líquidos encontra-se entre 1,010 e 1,020g/cm 3. Nos líquidos ou semissólidos, este parâmetro pode indicar a incorporação de ar ou a perda de ingredientes voláteis (ANVISA, 2007; FUGIWARA et al, 2009). 2.4.2.4 Condutividade e resistividade A condutividade elétrica mede, através de condutivímetros, a passagem da corrente elétrica no meio avaliado. Esta é uma análise importante, pois alterações na condutividade

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elétrica de sistemas dispersos podem ser indicativas de instabilidades. O aumento da condutividade pode estar relacionado com a coalescência e a diminuição da condutividade pode estar relacionada com a agregação. O inverso da condutividade é a resistividade, definida como a oposição do material ao fluxo de corrente elétrica (ANVISA, 2007). 2.4.2.5 Sólidos totais A análise dos sólidos dissolvidos totais revela o conjunto de substâncias orgânicas e inorgânicas sob formas ionizadas, moleculares ou micro-granulares contidas no xampu. 2.4.2.6 Teste da centrífuga O teste de centrífuga produz estresse na amostra pela ação da força da gravidade, que atua sobre esta, fazendo com que suas partículas se movam em seu interior. A simulação do aumento da força da gravidade aumenta a mobilidade das partículas e antecipa possíveis instabilidades. Estas instabilidades podem ser observadas caso ocorra precipitação, formação de sedimentos, separação de fases, coalescência ou qualquer outra alteração na amostra (ANVISA, 2007). 2.4.2.7 Índice de espuma A espuma é formada por pequenas bolhas de gás espalhadas na fase líquida. O poder espumante do produto é um indicativo de qualidade, pois os consumidores consideram um fator importante. Entretanto, não há nenhuma relação entre o poder de formação de espuma e o poder detergente do produto. É possível produzir sabão com alto poder detergente e quase nenhum poder de produzir espuma (BITTENCOURT et al, 1999). 2.4.2.8 Espalhabilidade O teste de espalhabilidade analisa as características reológicas dos produtos. Este é um teste importante, pois define se o xampu poderá ser aplicado sobre o couro cabeludo de maneira fácil e agradável. O alto índice de espalhabilidade do produto diminui a quantidade necessária no momento da aplicação, reduzindo o consumo. (BORELLA et al., 2010; SOUZA, 2007).

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2.5 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL Um bom planejamento estatístico de experimentos é fundamental para otimizar o processo, extraindo o máximo de informação útil com um menor número de experimentos, em menor tempo e com menor custo. A atividade estatística mais importante não é a análise dos dados, mas sim o planejamento dos experimentos em que esses dados serão obtidos. Deve-se projetar o experimento de modo que ele seja capaz de fornecer exatamente a informação que procuramos (BARROS NETO et al., 2010; BRASIL, 2010). Entende-se por população o conjunto de todos os valores possíveis numa dada situação. Para que a amostra seja uma representação fiel da população completa, é necessário que seus elementos sejam escolhidos de forma rigorosamente aleatória (COSTA et al., 2006). O que se quer descobrir em um experimento é chamado de resposta ou variável de saída. Esta resposta depende de fatores que deverão ser estudados e variados no experimento. Os fatores são as variáveis de entrada do sistema (BARROS NETO et al., 2010). Para executar um planejamento fatorial, o primeiro passo é especificar os níveis em que cada fator será estudado. Para estudar o efeito de um fator sobre uma dada resposta, é preciso fazê-lo variar de nível e observar o resultado que essa variação produz sobre a resposta. Assim, para k fatores, ou seja, k variáveis controladas, um planejamento completo de dois níveis exige 2 k ensaios diferentes. A lista de todas as combinações possíveis dos níveis escolhidos é chamada matriz de planejamento (BRASIL, 2010). Quando as variáveis são muitas é aconselhável um planejamento fracionário. Quando o número de fatores aumenta, crescem as chances de que alguns deles não afetem a resposta de forma significativa (BARROS NETO et al., 2010). Segundo estudo realizado por Barros Neto et al. (2010), comparando os efeitos das variáveis obtidos com o planejamento completo e os contrastes calculados entre duas metades do conjunto de oito respostas, em um planejamento fatorial 2 4, observa-se que as estimativas da média e dos efeitos principais são muito parecidos nos dois casos. Portanto, é possível estimar a média e os efeitos principais realizando apenas a metade dos ensaios do planejamento completo.

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3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL O planejamento experimental foi utilizado como ferramenta de otimização para o desenvolvimento do xampu anticaspa. Ele permite detectar as possíveis interações entre as variáveis do processo, a fim de determinar um ponto ótimo, nas condições experimentais (ROCHA, 2010). Foram analisados os efeitos de quatro fatores em dois níveis de resposta, codificados como (+1) para o nível maior e (-1) para o nível menor. Para isto, foi elaborado um planejamento fatorial fracionário 2 4-1. Segundo metodologia descrita por Barros Neto (2010), é possível estimar os efeitos principais realizando apenas oito ensaios ao invés dos dezesseis necessários para um planejamento 2 4 completo, ou seja, com a metade dos esforços e menor gasto de materiais, já que os valores das interações significativas do fatorial completo apresentam boa concordância com os valores dos contrastes calculados na meia fração. As respostas investigadas foram: condutividade elétrica, resistividade elétrica, sólidos totais dissolvidos, índice se espuma, espalhabilidade, viscosidade dinâmica e densidade relativa; sendo monitoradas em todas as formulações as características organolépticas como cor, odor e aspecto. A atribuição dos valores para o nível superior e inferior foi feita de forma arbitrária e não interfere na realização dos experimentos e interpretação de resultados, permitindo um planejamento esquematizado em forma de matrizes (AOUADA et al., 2008). Na Tabela 1 são apresentados os valores reais dos níveis para cada um dos fatores estudados. Tabela 1 - Fatores e níveis utilizados no planejamento fatorial 2 4-1 Fatores

Nível Inferior (-1)

Nível Superior (+1)

Lauril Éter Sulfato de Sódio

36,0

54,0

Anfótero Betaínico

1,80

9,00

Dietanolamina de Ácido Graxo de Coco

1,80

9,00

Extrato de Alecrim e Arnica 1:1

5,40

12,60

Os valores dos níveis representam as quantidades (em gramas) utilizadas nas formulações .

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3.2 DESENVOLVIMENTO DAS FORMULAÇÕES

A Tabela 2 apresenta as matérias-primas e suas respectivas funções e quantidades, em gramas, utilizadas nas formulações. As formulações desenvolvidas foram elaboradas com base em formulações conhecidas. Tabela 2 - Matérias-primas, funções e respectivas quantidades dos componentes nas formulações.

Componente Lauril Éter Sulfato de Sódio

Função

Quantidade (g)

Tensoativo aniônico

*

Anfótero Betaínico (coco amido Tensoativo anfótero propilbetaína)

*

Dietanolamina de Ácido Graxo de Tensoativo não iônico Coco

*

Extrato de Alecrim e Arnica 1:1

Antifúngico a antisséptico

*

Nipazol (Propilparabeno)

Conservante

0,09

Nipagin (Metilparabeno)

Conservante

0,18

EDTA

Quelante

0,18

Uréia

Emoliente

0,27

Mentol

Antisséptico e refrescante

0,90

Surfax

Perolizante

3,60

Essência de erva-doce

Aroma

3,60

Ácido Cítrico (sol. 10%)

Corretor de pH

q.s.p

Água

Veículo

106,38

*Quantidades variadas em dois níveis, segundo Tabela 1. Os componentes da formulação foram adicionados a um béquer, em agitação manual com o auxílio de uma espátula, de acordo com a seguinte ordem: primeiramente o lauril éter sulfato de sódio, depois o tensoativo anfótero e em seguida a dietanolamina; depois os conservantes, o agente quelante, o emoliente e o mentol previamente triturado. A água foi adicionada aos poucos, aproximadamente 10 g entre cada componente. Por fim foram adicionados o surfax, o extrato, a essência e a quantidade de água restante.

35

3.2.1 Correção do pH Ao final da preparação, todas as formulações tiveram seu pH corrigido a fim de se obter o valor dentro da faixa ligeiramente ácida ideal para os xampus, entre 5,0 e 7,0 (FRANÇA et al., 2011). A determinação do pH foi realizada por método potenciométrico, em uma dispersão aquosa a 10 % (p/p) da amostra em água de osmose reversa, usando pHmetro CG 1800 digital previamente calibrado, da marca Gehaka (Figura 5), avaliando-se a diferença de potencial entre dois eletrodos imersos na amostra em estudo. Para a correção do pH foi adicionado ácido cítrico em solução a 10% (v/v). Figura 5 – Equipamento para medir o pH CG digital da marca Gehaka utilizado.

Fonte: http://www.gehaka.com.br (2013).

Todas as formulações foram desenvolvidas em duplicata e deixadas em repouso por 24 horas para, então, dar início às análises. O desenvolvimento de formulações e as análises foram realizados no laboratório da Avlys Cosméticos da Amazônia e no laboratório de química da Escola Superior de Tecnologia da UEA.

3.3 ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS E CENTRIFUGAÇÃO

3.3.1 Análise de Características Organolépticas As formulações foram analisadas quanto às características organolépticas de cor, odor e aspecto. A coloração e o aspecto foram analisados visualmente e o odor foi analisado através do olfato (LANGE et al., 2009).

36

3.3.2 Análise de Centrifugação Utilizou-se a centrifugação, em centrífuga da marca Coleman Macro Centrífuga com 12 tubos de 15 mL (Figura 6), para produzir estresse na amostra, simulando aumento na força de gravidade e aumentando a mobilidade das partículas, com o objetivo de antecipar possíveis instabilidades (FARIA et al., 2012). Figura 6 - Centrífuga da marca Coleman Macro utilizada na análise de centrifugação das amostras.

Fonte: http://www.lojaroster.com.br (2013).

Em tubos de ensaio com tampa rosqueada, próprios para centrifugação, foram depositados 10,0 g de amostra e foram realizados ciclos de centrifugação com velocidades de rotação de 1.000 rpm, 2.500 rpm e 3.500 rpm, com duração de 30 minutos cada um. Após o ensaio, as formulações foram analisadas novamente quanto às características organolépticas de aspecto, cor e odor e foram analisadas também alterações como formação de precipitação e separações de fases (SOUZA, 2007; FARIA et al., 2012; CASTELI et al., 2008). As análises foram realizadas em duplicata. 3.4 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS

3.4.1 Condutividade, resistividade e sólidos totais Com condutivímetro digital da marca Gehaka CG-1800 (Figura 7), foram realizadas anlises de condutividade elétrica (μS/cm), resistividade elétrica (Ohm.cm) e concentração de sólidos totais dissolvidos (ppm), através da inserção do eletrodo em dispersão aquosa a

37

10% (p/p) da amostra em água de osmose reversa. Os testes foram realizados em triplicata, limpando sempre o eletrodo com água de osmose reversa entre uma amostra e outra (CASTELI et al., 2008). Figura 7 - Condutivímetro digital CG-1800 da marca Gehaka utilizado para análise de condutividade elétrica, resistividade e sólidos totais dissolvidos das formulações.

Fonte: http://www.gehaka.com.br(2013).

3.4.2 Densidade Relativa A análise de densidade foi realizada com o auxílio de um picnômetro de vidro (Figura 8) e uma balança analítica. Foram registradas as massas, em gramas, do picnômetro vazio (M 0), do picnômetro cheio de água (M 1) e do picnômetro cheio com a amostra (M 2). Os ensaios foram realizados a temperatura ambiente de 25°C e em triplicata. Segundo metodologia descrita pela ANVISA (2007), a densidade relativa (g/mL) foi calculada pela seguinte fórmula:

d=

M2-M0 M1-M0

Onde: d = densidade; M0 = massa do picnômetro vazio, em gramas; M1 = massa do picnômetro com água purificada, em gramas; M2 = massa do picnômetro com a amostra, em gramas.

(1)

38

Figura 8 - Picnômetro de vidro utilizado para determinação da densidade relativa.

3.4.3 Viscosidade Dinâmica A viscosidade dinâmica das formulações foi determinada por Viscosímetro rotativo analógico Q860A (Figura 9), com adaptações, da marca Quimis. A viscosidade da amostra foi determinada através da medição da força de fricção, utilizando um rotor imerso no fluido, que gira com velocidade angular constante. Figura 9 - Viscosímetro rotativo analógico da marca Quimis, com adaptações, utilizado para determinação da viscosidade dinâmica das amostras.

39

Foi preciso estimar a faixa aproximada de viscosidade do fluido a ser medido para seleção do rotor e da velocidade de rotação. Cada combinação destes elementos é aplicada para medir uma faixa de viscosidade diferente, de acordo com a Tabela 3. Tabela 3 - Faixas de viscosidade medidas pelo viscosímetro da marca Quimis, de acordo com o rotor e a velocidade de rotação utilizada.

RPM ROTOR 1 ROTOR 2 ROTOR 3 ROTOR 4 0.3

20.000

100.000

400.000

2.000.000

L

0.6

10.000

50.000

200.000

1.000.000

RPM

1.5

4.000

20.000

80.000

400.000

3.0

2.000

10.000

40.000

200.000

6

1.000

5.000

20.000

100.000

H

12

500

2.500

10.000

50.000

RPM

30

200

1.000

4.000

20.000

60

100

500

2.000

10.000

Valores em cP. RPM = Rotações por minuto. L = baixa velocidade. H = alta velocidade.

Após a seleção do rotor, a amostra foi colocada dentro do tubo de aço inoxidável e mantida no nível indicado no rotor. Depois de selecionada a velocidade, o teste transcorreu até a estabilização do indicador, aproximadamente 30 segundos. Após a estabilização, pressionou-se a trava do disco graduado e desligou-se o motor, simultaneamente, para leitura do valor indicado no disco. O teste foi realizado a uma temperatura ambiente de 26°C e em triplicata. Para o cálculo da viscosidade absoluta da amostra, a leitura do ângulo de deflexão indicada no disco graduado foi multiplicada pelo coeficiente, encontrado na Tabela de coeficientes (Tabela 4), segundo a equação 2, abaixo: Ƞ=k.α Onde: Ƞ é a viscosidade absoluta em cP K é o coeficiente encontrado na Tabela 3 α é a leitura indicada pelo ponteiro (ângulo de deflexão)

(2)

40

Tabela 4 - Coeficientes utilizados no cálculo de determinação da viscosidade, de acordo com a velocidade e o rotor utilizado.

RPM ROTOR 1 ROTOR 2 ROTOR 3 ROTOR 4 0.3

200

1.000

4.000

20.000

L

0.6

100

500

2.000

10.000

RPM

1.5

40

200

800

4.000

3.0

20

100

400

2.000

6

10

50

200

1.000

H

12

5

25

100

500

RPM

30

2

10

40

200

60

1

5

20

100

RPM = Rotações por minuto. L = baixa velocidade. H = alta velocidade.

3.5 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE ESPUMA Para determinação do índice de espuma, foram preparadas soluções com 1,00 mL da amostra de xampu e 10,00 mL de água (BITTENCOURT et al., 1999). Conforme metodologia descrita por Bittencourt et al. (1999), a uma proveta de 100,00 mL, foram adicionados: 5,00 mLde água, 5,00 ml de solução de ácido acético a 4% e 5,00 mL da solução preparada com a amostra. Após agitar-se vagarosamente a proveta, anotou-se o volume marcado (h 0). Em seguida, despejou-se rapidamente na proveta 5,00 mL de solução de bicarbonato de sódio a 5%, para verificação do volume máximo de espuma formado (h

total ).

O experimento foi realizado a temperatura ambiente de 25 °C e em duplicata. O índice de espuma foi calculado pela seguinte equação:

IE =

hespuma x 100 htotal

Onde:

hespuma = htotal – h0

(3)

41

3.6 DETERMINAÇÃO DA ESPALHABILIDADE Conforme metodologia descrita por Souza (2007), em uma folha de papel milimetrado foram traçados os lados de uma lâmina de vidro para microscopia. A seguir, foram traçadas as diagonais do retângulo formado a fim de indicar o ponto central. Amostras de aproximadamente 25 mg foram colocadas no centro da lâmina de vidro, que foi em seguida posicionada sobre o desenho feito na folha de papel milimetrado. Outra lâmina de vidro foi pesada e então suavemente posicionada sobre a primeira lâmina contendo a amostra e, após 1 minuto, anotou-se o raio médio do círculo formado pelo espalhamento da amostra. O mesmo procedimento foi seguido, sempre a intervalos de 1 minuto, adicionando-se dois pesos aferidos de 2g e um de 4,99g (SOUZA, 2007). A Tabela 5 apresenta as etapas do procedimento. Tabela 5 - Determinações da espalhabilidade e massas utilizadas.

Determinação

Massas Utilizadas

1

Lâmina de vidro

2

Lâmina de vidro + Massa 2 g

3

Lâmina de vidro + Massa 2 g + Massa 2 g

4

Lâmina de vidro + Massa 2 g +Massa 2 g + Massa 4,99 g

Fonte: SOUZA (2007), com adaptações.

A Figura 10 mostra a amostra de aproximadamente 25 g localizada no centro da lâmina posicionada no desenho feito na folha de papel milimetrado. Figura 10 - Amostra de 25 mg localizada no centro da lâmina posicionada no retângulo desenhado na folha de papel milimetrado.

A Figura 11 ilustra o final do processo de adição de massas, com as duas massas de 2g e uma de 4,99 g sobre a lâmina de vidro.

42

Figura 11 - Duas massas de 2 g e uma de 4,99 g posicionadas sobre o centro d lâmina de vidro localizada no papel milimetrado.

O experimento foi realizado em temperatura ambiente e em triplicata. A partir dos raios obtidos foram calculadas as áreas das superfícies correspondentes, utilizando a fórmula de cálculo de área do círculo (SOUZA, 2007). Assim, a espalhabilidade é determinada por:

π

(4)

A= r 2

O fator de espalhabilidade corresponde à relação entre a área de espalhamento de amostra conseguido com a aplicação de um esforço cortante sobre a mesma e é expresso em mm2/g, resultante do coeficiente da área total atingida pelo esforço maior que foi aplicado com o peso final resultante da massa de 13,59 g (ZANIN et al., 2001). 3.7 AVALIAÇÃO DOS XAMPUS COMERCIAIS Amostras dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders Menthol Refrescante, lote n° 2258366610, fabricado pela Procter & Gamble e Clear Men Queda Control, lote n° VOG 20 0810 246, fabricado pela Unilever, foram submetidas às mesmas análises feitas nos xampus desenvolvidos neste trabalho para servirem de parâmetro nas comparações entre os resultados obtidos com as formulações desenvolvidas. 3.8 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS RESULTADOS Os

dados

coletados

nos

experimentos

laboratoriais

foram

analisados

estatisticamente com o auxílio do Software Statistica 7.0. Para avaliação da concordância entre as médias dos valores obtidos nas análises das 8 formulações, utilizou-se a Análise de Variância (ANOVA). Ela avalia se existe diferença significativa entre as médias e se os fatores exercem influência em alguma variável independente. Uma análise de variância permite que vários grupos sejam

43

comparados a um só tempo, utilizando variáveis contínuas. O teste é paramétrico, ou seja, a variável de interesse deve ter distribuição normal e os grupos têm que ser independentes. O gráfico de Pareto foi utilizado como ferramenta para determinação dos fatores que influenciam significativamente a resposta, para um nível de confiança determinado de 95%. Em um gráfico de barras, cada fator foi quantificado em termos de contribuição para a resposta. Os fatores são colocados no gráfico em ordem decrescente de influência (LINS, 1993). Foram utilizados gráficos de superfície e contorno da resposta para examinar as relações entre duas variáveis no conjunto quantitativo de fatores experimentais. Esse método permitiu encontrar os níveis de fatores que otimizam a resposta (BRASIL, 2010). Foram utilizados gráficos de distribuição para comparação das respostas observadas com os valores previstos pelo modelo matemático. Este tipo de gráfico foi empregado para avaliar a concordância entre estes valores e a confiabilidade do modelo. A correlação é a medida do grau de dependência linear entre duas variáveis ou entre uma medida da intensidade da associação dessas variáveis. O coeficiente de correlação de Pearson é dado pela seguinte fórmula:

R=

           xy-

x 2-

x 2 n

x y n

y2 -

(5)

y 2 n

O coeficiente de variação R 2 foi utilizado como porcentagem de variação explicada por uma das variáveis em relação à outra.

44

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 AJUSTE DE pH DAS FORMULAÇÕES A variação de pH de uma formulação pode modificar as características físicoquímicas do produto veiculado, influenciando características como sua estabilidade, biodisponibilidade e biocompatibilidade, comprometendo a segurança e a eficácia terapêutica da formulação. Sendo assim, todas as formulações tiveram o pH ajustado ao final de seu desenvolvimento visando adequar o produto à via de administração (PASTAFIGLIA, 2011; SILVA, 2012a). Após trancorridas 24 h do reparo das formulações e ajuste do pH, foi obtido por potenciometria direta em dispersão aquosa, o valor médio de 5,65 ± 0,1. As formulações se mantiveram dentro da faixa de pH ligeiramente ácido recomendado para as xampus, segundo a literatura (FRANÇA et al., 2011) , compatível com o meio em que ele é aplicado. Quando os fios de cabelo são molhados as ligações de hidrogênio presentes se quebram,

mas

ao

secarem

estas

ligações

são

novamente

formadas.

Quando o cabelo é lavado com xampu ácido (pH em torno de 1,5), além das ligações de hidrogênio, são quebradas também as ligações iônicas, o que faz com que o cabelo fique rebelde e seco. Já um xampu com pH alcalino (pH em torno de 8 ou mais) pode ser responsável pelo aparecimento de pontas duplas, pois quebram as ligações de dissulfeto presentes nas extremidades dos cabelos. Por isso, o pH moderado entre 5 e 7, preferencialmente em torno de 5,5, é o ideal para os xampus (VARELA, 2007; KOHLER, 2011). 4.2 AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES ORGANOLÉPTICAS

As formulações apresentaram coloração marrom característica dos extratos de Alecrim e Arnica. A quantidade de extrato influenciou na cor das amostras. As formulações que tiveram a quantidade de extrato em seu nível mais baixo apresentaram coloração marrom claro. Já as formulações que tiveram a quantidade de extrato em seu nível mais alto apresentaram coloração entre marrom médio e marrom escuro. A característica perolada se deve à base perolizante Surfax utilizada em todas as f ormulações. As propriedades organolépticas de aspecto, cor e odor das formulações desenvolvidas estão descritas na Tabela 6.

45

Tabela 6 - Propriedades organolépticas das formulações .

Formulação Aspecto 1 Homogêneo/Translúcido/ Muito fluido 2 Homogêneo/Translúcido/ Fluido 3 Homogêneo/Translúcido/ Fluido 4 Homogêneo/Translúcido/ Pouco Fluido 5 Homogêneo/Translúcido/ Fluido 6 Homogêneo/Translúcido/ Pouco Fluido 7 Homogêneo/Translúcido/ Fluido 8 Homogêneo/Translúcido/ Pouco Fluido

Cor Marrom claro Perolado Marrom médio Perolado Marrom escuro Perolado Marrom claro Perolado Marrom médio Perolado Marrom claro Perolado Marrom claro Perolado Marrom escuro Perolado

Odor Característico da essência erva-doce Característico da essência erva-doce Característico da essência erva-doce Característico da essência erva-doce Característico da essência erva-doce Característico da essência erva-doce Característico da essência erva-doce Característico da essência erva-doce

de de de de de de de de

Todas as formulações apresentaram odor agradável, característico da essência utilizada, e aspecto homogêneo e translúcido. Foi observada uma grande diferença de fluidez entre as amostras; isto foi avaliado mais detalhadamente com a análise de viscosidade. A Figura 12 apresenta a ilustração das formulações desenvolvidas para visualização das propriedades organolépticas. Figura 12 - Formulações desenvolvidas.

46

4.3 ANÁLISE DE CENTRIFUGAÇÃO

Após teste realizado na centrífuga, verificou-se que todas as formulações se mostraram estáveis e com aspecto homogêneo. Nenhuma apresentou separação de fases, precipitações ou mudanças em suas características organolépticas. Todas mantiveram aspecto e odor característicos, assim como a coloração marrom-perolada. Todas as formulações foram submetidas às análises físico-químicas. O tensoativo anfótero adquire características catiônicas em meio ácido e pode reagir com o tensoativo aniônico, ocasionando turvação e precipitação. Este efeito não foi observado com teste da centrifugação. 4.4 RESPOSTAS DO PLANEJAMENTO FATORIAL As Tabelas de respostas a seguir apresentam as respostas médias do planejamento fatorial para as análises físico-químicas, índice de espuma e espalhabilidade; onde A representa o componente Lauril Éter Sulfato de Sódio, B representa o componente Anfótero Betaínico, C representa o componente Dietanolamina de Ácido Graxo de Coco e D representa o componente Extrato de Alecrim e Arnica 1:1.

4.4.1 Avaliação da condutividade elétrica A condutividade elétrica é extremamente sensível às variações do conteúdo iônico da solução e tem sido amplamente utilizada para estimar o grau de ionização de micelas iônicas, assim como para estudarprocessos de auto-associação de micelas (MODOLON, 2009). A condutividade mede a capacidade de uma solução de conduzir corrente elétrica e varia de acordo com o tipo e número de íons que esta contém (MACHADO, 2008). A Tabela 7 apresenta a matriz das respostas obtidas para a avaliação da condutividade elétrica das oito formulações desenvolvidas.

47

Tabela 7 - Matriz resposta para a condutividade elétrica das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1.

Condutividade ± DP μS/cm

Formulação A B C D 1

-1 -1 -1 -1

57,95 ± 0,88

2

+1 -1 -1 +1

70,87 ± 2,69

3

-1 +1 -1 +1

60,60 ± 1,09

4

+1 +1 -1 -1

74,05 ± 5,36

5

-1 -1 +1 +1

59,75 ± 1,88

6

+1 -1 +1 -1

72,25 ± 10,70

7

-1 +1 +1 -1

70,83 ± 1,28

8

+1 +1 +1 +1

72,52 ± 3,37

A = lauril éter sulfato de sódio; B = anfótero betaínico; C = dietanolamina de ácido graxo de coco; D = extrato de alecrim e arnica 1:1. DP = Desvio Padrão.

A Tabela 8 apresenta as resultados obtidos através da análise dos xampus comerciais Head & Shoulders e Clear Men. Tabela 8 - Resultados obtidos pela análise de condutividade elétrica dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men.

Análise

Head & Shoulders

Clear Men

Condutividade (μS/cm) ± DP

46,75 ± 1,62

53,40 ± 0,62

DP = Desvio Padrão.

Através da análise do gráfico de Pareto (Figura 13) é possível perceber que o componente 1, lauril,foi o único fator que afetou significativamente a condutividade elétrica da amostra, para um nível de confiança de 95%; influenciando positivamente na condutividade. Então, é possível afirmar que passando de 36 g para 54 g, obtém-se um maior valor para a condutividade elétrica da formulação. A influência do tensoativo aniônico neste caso se deve ao fato de que a condutividade elétrica é a medida da mobilidade das espécies iônicas em solução e depende do número de íons presente. Para eletrólitos fortes, a concentração de íons na solução é diretamente proporcional à concentração de eletrólito adicionado à solução, enquanto que para eletrólitos fracos, a concentração de íons na solução depende de seu equilíbrio de dissociação: a condutividade depende do número de íons presente e, portanto, do grau de ionizaão (α) do eletrólito (FELIPPE, 2006; MODOLON, 2009).

48

Figura 13 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para condutividade elétrica (a linha vertical define 5% de significância estatística).

(1)Lauril

4,1631

(2)Anfótero

1,764167

(3)Dietanolamina

1,22003

(4)Extrato

-1,16527

p=0,05

Segundo observado por Felippe (2006) a variação da propriedade física condutividade elétrica, assim com a tensão superficial, a solubilidade, o pH, e o espalhamento de luz, é utilizada para medir a formação de micelas em função da concentração do surfactante. A Figura 14 mostra a distribuição dos valores experimentais em função dos valores previstos pelo modelo para a resposta de condutividade elétrica. Através de ANOVA, foi obtido um coeficiente de determinação R 2=0,7886, mostrando 78,86% de linearidade da resposta. Sabendo que o tensoativo anfótero adquire características catiônicas em meio ácido, foram observados os efeitos deste tensoativo juntamente com o surfactante aniônico através dos gráficos de superfície de resposta (Figura 15a) e curvas de contorno (Figura 15b). As curvas mostram que o máximo de condutividade se encontra com os níveis superiores de Lauril e Anfótero e o mínimo com os componentes variados nos níveis inferiores.

49

Figura 14 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta condutividade elétrica. 78 76 74 72 s to

70 si v er

68 P s re lo a V

66 64 62 60 58 56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

Valores Observados

Figura 15 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta condutividade elétrica, variando os fatores lauril e anfótero.

Tomando os valores das análises feitas nos xampus comerciais como parâmetro para esta propriedade física, nota-se que a formulação 1 e a formulação 5, ambas com os dois componentes lauril e anfótero em seus níveis inferiores, obtiveram resultados próximos dos xampus de marcas conhecidas. Os menores valores, próximos dos valores obtidos com os xampus comerciais, foram considerados os melhores. Altos valores de condutividade podem provocar estresse e ressecamento nos cabelos. A formulação 3 não apresenta diferença estatística em relação às formulações 1 e 5. Ela teve o componente anfótero em seu nível superior, porém a combinação de dietanolmina em seu nível inferior e extrato em seu nível superior também pode ter sido favorável para a diminuição da resposta; conforme pode ser observado pelo grau de influência destes componentes dispostos no gráfico de Pareto (Figura 13).

50

A formulação 1 apresentou o valor da condutividade elétrica de 57,95 ± 0,88 μS/cm, verificou-se que este valor esteve muito próximo do resultado obtido com o xampu da marca Clear Men, apresentando uma diferença de apenas 8,5%. Já comparando com o xampu da marca Head & Shoulders, a diferença subiu para aproximadamente 24%. A formulação 5 apresentou condutividade elétrica de 59,75 ± 1,88 μS/cm e ficou também mais próxima do valor obtido com o xampu da marca Clear Men. No entanto a diferença entre eles foi maior, 11,9%. Comparando com o xampu da marca Head & Shoulders, a diferença aumentou ainda mais, ficando em 27,8%. A formulação 3 apresentou o valor de condutividade elétrica de 60,60 ± 1,09 μS/cm, 13,5% diferente do valor médio obtido pelo xampu da marca Clear Men e 29,6% diferente do valor médio obtido com o xampu da marca Head & Shoulders.

4.4.2 Avaliação da resistividade elétrica A Tabela 9 apresenta a matriz das respostas obtidas para a avaliação da resistividade elétrica das oito formulações desenvolvidas. Tabela 9 - Matriz resposta para a resistividade elétrica das formulações desenvolvidas com o planejamento fatorial 2 4-1.

Formulação A B C D

Resistividade ± DP Ohm.cm

1

-1 -1 -1 -1

17,17 ± 0,32

2

+1 -1 -1 +1

14,13 ± 0,52

3

-1 +1 -1 +1

16,40 ± 0,33

4

+1 +1 -1 -1

13,52 ± 0,99

5

-1 -1 +1 +1

16,70 ± 0,55

6

+1 -1 +1 -1

14,10 ± 2,32

7

-1 +1 +1 -1

14,05 ± 0,41

8

+1 +1 +1 +1

13,76 ± 0,64


A Tabela 10 apresenta as resultados obtidos através da análise dos xampus comerciais Head & Shoulders e Clear Men.

51

Tabela 10 - Resultados obtidos pela análise de resistividade elétrica dos xampus comerciais das marcas Head &Shoulders e Clear Men.

Análise

Head & Shoulders

Clear Men

Resistividade (Ohm.cm) ± DP

21,2 ± 0,70

18,62 ± 0,21


O gráfico de Pareto (Figura 16) para a resposta resistividade elétrica indica que o fator Lauril influencia significativamente e negativamente o valor desta resposta para um nível de confiança de 95%, ou seja, passando de 36 g para 54 g de lauril na formulação, menor será a resistividade elétrica da mesma. Figura 16 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta resistividade elétrica (a linha vertical define 5% de significância estatística).

(1)Lauril

-3,60986

(2)Anfótero

(3)Dietanolamina

(4)Extrato

-1,79025

-1,07032

0,8804374

p=0,05

Este resultado confirma o resultado obtido para a resposta condutividade, pois a resistividade é o inverso da condutividade, ou seja, é a medida da oposição de um material ao fluxo de corrente elétrica. Uma maior adição de tensoativo aniônico aumenta a quantidade de íons em solução, aumentando a condutividade e diminuindo a resistividade elétrica da substância. A distribuição dos valores experimentais em função dos valores previstos pelo modelo para a resposta de resistividade elétrica está representada na Figura 17. Através de ANOVA, foi obtido valor do coeficiente de determinação R 2=0,7365, indicando 73,65% de linearidade da resposta.

52

Figura 17 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta resistividade elétrica. 17.5 17 16.5 16 15.5 15 14.5

V a l o r 14 e s P r e v 13.5 i s t o s

13

12.5 13

13.5

14

14.5

15

15.5

16

16.5

17

17.5

18

Valores Observados

A Figura 18 mostra os efeitos das variáveis Lauril e Anfótero na resposta condutividade, por meio da curva superfície de resposta (Figura 18a) e curva de contorno (Figura 18b). As curvas confirmam que o máximo de resistividade se encontra com os níveis inferiores dos componentes lauril e anfótero. Figura 18 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta resistividade elétrica, variando os fatores lauril e anfótero.

A comparação dos valores obtidos com os xampus comerciais e as formulações desenvolvidas neste trabalho para a resposta resistividade é coerente com a resposta condutividade. As formulações 1 e 5, que apresentaram os menores valores de condutividade, apresentaram também os maiores valores de resistividade. Estas

53

formulações foram as que mais se aproximaram dos valores obtidos com os xampus comerciais. A formulação 1 apresentou o valor médio de resistividade elétrica de 17,17 ± 0,32 ohm.cm. Novamente, esta foi a formulação que mais se aproximou do valor obtido com o xampu da marca Clear Men, com uma diferença de 7,8%. Comparando com o xampu da marca Head & Shoulders, a diferença subiu para 19%. A formulação 5 apresentou o valor médio de resistividade elétrica de 16,70 ± 0,55 ohm.cm, obtendo assim uma diferença de 10,3% com relação ao xampu da marca Clear Men e 21,2% com relação ao xampu da marca Head & Shoulders. Outra formulação que obteve um valor de resistividade próximo ao das marcas conhecidas foi a formulação 3, com 16,40 ± 0,33 ohm.cm. Este resultado teve uma diferença de 11,9% em relação ao xampu da marca Clear Men e 22,6% em relação ao xampu da marca Head & Shoulders.

4.4.3 Avaliação de sólidos totais A avaliação de sólidos dissolvidos totais é importante, pois determina o conjunto de todas as substâncias orgânicas e inorgânicas contidas na amostra sob as formas moleculares, ionizadas ou micro-granulares. A Tabela 11 apresenta a matriz das respostas obtidas para a avaliação dos sólidos totais dissolvidos das oito formulações desenvolvidas. Tabela 11 - Matriz resposta para sólidos totais dissolvidos das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1.

Formulação A B C D SólidosTotais (ppm) ± DP 1

-1 -1 -1 -1

29,15 ± 0,51

2

+1 -1 -1 +1

35,38 ± 1,32

3

-1 +1 -1 +1

30,38 ± 0,63

4

+1 +1 -1 -1

37,07 ± 2,64

5

-1 -1 +1 +1

29,92 ± 0,98

6

+1 -1 +1 -1

36,13 ± 5,44

7

-1 +1 +1 -1

35,58 ± 1,02

8

+1 +1 +1 +1

36,37 ± 1,73


54

A Tabela 12 apresenta as resultados obtidos através da análise dos xampus comerciais Head & Shoulders e Clear Men. Tabela 12 - Resultados obtidos pela análise de sólidos totais dissolvidos dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men.

Análise

Head & Shoulders

Clear Men

Sólidos Totais (ppm) ± DP

25,15 ± 1,49

26,80 ± 0,30

DP = Desvio Padrão

O gráfico de Pareto, apresentado na Figura 19, para a resposta de sólidos totais dissolvidos mostra que o fator Lauril é o único que influencia significativamente de forma positiva o valor desta resposta para um nível de confiança de 95%. A análise do gráfico de Pareto indica que aumentando de 36 g para 54 g a quantidade de lauril na formulação, maior é o valor de sólidos totais dissolvidos. Figura 19 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta de sólidos totais dissolvidos (a linha vertical define 5% de significância estatística).

(1)Lauril

4,160

(2)Anfótero

(3)Dietanolamina

(4)Extrato

1,841864

1,256924

-1,22907

p=0,05

A distribuição dos valores experimentais em função dos valores previstos pelo modelo para a resposta de resistividade elétrica está representada na Figura 20. Através de ANOVA, foi obtido valor do coeficiente de determinação R 2=0,7886, indicando 78,86% de linearidade da resposta.

55

Figura 20 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta de sólidos totais dissolvidos. 39 38 37 36 35 34 33 V a 32 l o r e s 31 O b s 30 e r v a d 29 o s 28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

Val ores Previstos

Os efeitos das variáveis Lauril e Anfótero na resposta sólidos totais estão apresentados por meio da curva de superfície de resposta (Figura 21a) e curva de contorno (Figura 21b). As curvas mostram que o menor valor alcançado para esta resposta está na região onde os níveis dos dois fatores estão em seus valores mínimos. As formulações com os componentes lauril e anfótero em seus níveis máximos tendem a ter maiores valores de sólidos totais dissolvidos. Figura 21 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta sólidos totais dissolvidos, variando os fatoras lauril e anfótero.

As formulações 1, 3 e 5, que tiveram o fator lauril em seu nível inferior foram as que obtiveram os melhores valores para esta resposta e foram as que mais se aproximaram dos valores obtidos pelas análises dos xampus comerciais.

56

A formulação 1, com o valor médio de sólidos totais de 29,15 ± 0,51 ppm, foi a que mais se aproximou do valor obtido pelo xampu da marca Clear Men, com uma diferença entre eles de 8,8%. Comparando com o xampu da marca Head & Shoulders, a diferença subiu para 15,9%. A formulação 5 foi a segunda mais próxima do xampu da marca Clear Men, com um valor médio de sólidos totais dissolvidos de 29,92 ± 0,51 ppm, apresentando uma diferença de 11,6% entre eles. Em relação ao xampu da marca Head & Shoulders, a diferença subiu para 19,0%. A formulação 3 obteve o valor médio de 30,38 ± 0,63 ppm, apresentado uma diferença de 14,9% em relação ao xampu da marca Clear Men e 20,8% em relação ao xampu da marca Head & Shoulders.

4.4.4 Avaliação da Viscosidade Dinâmica A viscosidade não é uma propriedade que interfere na capacidade de limpeza dos xampus, no entanto ela deve ser controlada, pois é um fator considerado importante pelo consumidor. No caso do xampu anticaspa, esta característica é ainda mais importante, pois ele precisa ser viscoso o suficiente para proporcionar um contato maior com a pele, fazendo com que o ativo possa agir no couro cabeludo. A Tabela 13 apresenta a matriz das respostas obtidas para a avaliação da viscosidade das oito f ormulações desenvolvidas. Tabela 13 - Matriz resposta para a viscosidade dinâmica das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1.


Viscosidade (cP) ± DP

1

-1 -1 -1 -1

2

+1 -1 -1 +1

2.915,00 ± 17,32

3

-1 +1 -1 +1

1.500,00 ± 183,51

4

+1 +1 -1 -1

11.766,67 ± 1.293,72

5

-1 -1 +1 +1

1.874,67 ± 4,13

6

+1 -1 +1 -1

6.156,67 ± 126,12

7

-1 +1 +1 -1

4.470,00 ± 427,36

8

+1 +1 +1 +1

8.240,00 ± 389,05

185,25 ± 0,69


57

A Tabela 14 apresenta as resultados obtidos através da análise dos xampus comerciais Head & Shoulders e Clear Men. Tabela 14 - Resultados obtidos pela análise da viscosidade dinâmica dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men.

Análise

Head & Shoulders

Clear Men

Viscosidade (cP) ± DP 33.241,67 ± 174,40 28.725,00 ± 280,62 DP = Desvio Padrão.

O gráfico de Pareto, apresentado na Figura 22, para a resposta viscosidade mostra que apenas o componente lauril influenciou significativamente esta resposta para um nível de confiança de 95%. O fator lauril influenciou positivamente a resposta, aumentando o valor da viscosidade dinâmica em função do aumento da quantidade deste componente na formulação entre os níveis de 36 g a 54 g. Figura 22 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta de viscosidade dinâmica (a linha vertical define 5% de significância estatística).

(1)Lauril

3,57640

(2)Anfótero

2,522378

(4)Extrato

(3)Dietanolamina

-1,36762

0,7432719

p=0,05

A literatura explica a influência deste surfactante na resposta viscosidade. Os tensoativos possuem capacidade de diminuir a tensão superficial da água e de outros líquidos, ou seja, diminuir a força resultante de coesão entre as moléculas dos líquidos. O lauril éter sulfato de sódio (tensoativo aniônico) é o mais usado comercialmente como surfactante principal, pois além de ser excelente removedor de sebo do couro cabeludo, ele contribui sinergicamente com a viscosidade (GARCIA et al., 2009; PASTAFIGLIA, 2011; FUGIWARA et al., 2009).

58

Segundo a literatura, o anfótero betaínico (tensoativo anfótero) possui, além do poder de limpeza, notável compatibilidade com a pele e ótima capacidade de contribuir com a viscosidade; como pode ser observado na Figura 22, ele foi o segundo componente que mais contribuiu para o aumento da viscosidade. A dietanolamina de ácido graxo de coco (tensoativo não iônico) atua como agente espessante, espumante e sobreengordurante, sendo assim também uma doadora de viscosidade, entre outras funções (GARCIA et al., 2009; PASTAFIGLIA, 2011; FUGIWARA et al., 2009). Lima e Comarella (2011) estudaram o desenvolvimento de formulações de xampusabonete auxiliar no tratamento da dermatite seborréica e constataram que a dietanolamina de ácido graxo de coco é um doador de viscosidade, aumenta o poder espumante, é um estabilizador da formulação, porém a sua principal função é sobreengordurante. Enquanto os outros tensoativos removem a gordura suja, a dietanolamina repõe uma gordura limpa e vegetal (óleo de coco), devolvendo a oleosidade natural do couro cabeludo. A distribuição dos valores experimentais em função dos valores previstos pelo modelo para a resposta de viscosidade (Figura 23) mostra, através de ANOVA, que foi obtido o valor de R 2=0,7707, indicando 77,07% de linearidade da resposta. Figura 23 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta viscosidade dinâmica. 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 V a l o r e s P r e v i s t o s

3000 2000 1000 0 -1000 -2000 -2000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Valores Observados

A Figura 24 apresenta a curva de superfície de resposta (Figura 24a) e curva de contorno (Figura 24b) para a viscosidade dinâmica em função dos fatores lauril e anfótero. As curvas mostram que o maior valor alcançado para esta resposta está na região onde os níveis dos dois fatores estão em seus valores máximos.

59

Figura 24 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta viscosidade dinâmica, variando os fatores lauril e anfótero.

Pastafiglia (2011) estudou o desenvolvimento de um sabonete líquido íntimo e, assim como o presente trabalho, verificou que os componentes que mais contribuíram com a viscosidade foram lauril éter sulfato de sódio e o tensoativo anfótero, no caso também foi utilizado coco amido propilbetaína. Este trabalho verificou também a contribuição da dietanolamida de ácido graxo de coco no aumento da viscosidade. As análises nos xampus comerciais mostraram grande diferença entre os valores obtidos com as formulações desenvolvidas neste trabalho. O xampu da marca Head & Shoulders teve uma viscosidade média de 33.241,67 ± 174,40 cP e o xampu da marca Clear Men obteve o resultado de 28.725,00 ± 280,62 cP como média da resposta viscosidade. A formulação 4 obteve o maior resultado para a resposta viscosidade, 11.766,67 cP, ainda assim, este resultado se mostrou muito abaixo dos xampus comerciais. Porém, os xampus comerciais não servem como parâmetro para esta propriedade, pois eles possuem aspecto cremoso, diferente dos xampus desenvolvidos no trabalho. Fugiwara et al. (2009), recomenda que a viscosidade do xampu deve estar entre 2000 e 5000 cP, sendo os xampus anticaspa os de maior viscosidade, no entanto os xampus desenvolvidos que apresentaram viscosidade dentro desta faixa não apresentaram resultado suficiente para manter a base perolizante surfax em suspensão por muito tempo. Sendo assim, os melhores resultados obtidos foram os das formulações 6, 8 e 4. Existem, pelo menos, duas formas de se elevar a viscosidade de formulações cosméticas: a adição de matérias-primas convencionais com ação espessante, tais como gomas, polímeros carbóxivinílicos, derivados solúveis de celulose e álcoois polivinílicos, entre outros; a adição de eletrólitos, tal como o cloreto de sódio, lauril sulfato se sódio ou amidas de ácidos graxos (FARIA et al., 2012). Sais como o cloreto de sódio aumentam a viscosidade do produto através da interação com os tensoativos empregados, dada pela dilatação das moléculas do tensoativo

60

e do eletrólito, oferecendo maior resistência ao movimento (GARCIA et al., 2009). O uso de eletrólitos é o meio mais barato e eficiente para aumentar a viscosidade de xampus. Entretanto, atualmente há um forte apelo comercial alertando sobre os malefícios da presença de sal nas formulações dos xampus. Por isso o método empregado neste trabalho foi utilizar surfactantes como substâncias espessantes, embora os sais não ofereçam nenhum risco à saúde dos cabelos quando utilizados em concentração de até 1% (FARIA et al., 2012; ABRAHAM et al., 2009; CALEFFI et al., 2009).

4.4.5 Avaliação da Densidade Relativa A densidade é um parâmetro de controle de qualidade quando há um valor já esperado que possibilite a comparação dos limites aceitáveis, pois valores fora desta faixa podem indicar alteração na composição do xampu (PESSOA JUNIOR, 2011). Segundo Fugiwara et al. (2009), a densidade dos xampus, deve variar entre 1,000 e 1,020 g/mL . A Tabela 15 apresenta a matriz das respostas obtidas para a avaliação da densidade das oito formulações desenvolvidas. ANOVA indicou que os valores não apresentam variância significativa. Tabela 15 - Matriz resposta para a densidade relativa das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1.

Formulação A

B C

D

Densidade ± DP (g/mL)

1

-1 -1 -1 -1

1,04 ± 0,001

2

+1 -1 -1 +1

1,04 ± 0,005

3

-1 +1 -1 +1

1,03 ± 0,004

4

+1 +1 -1 -1

1,04 ± 0,006

5

-1 -1 +1 +1

1,03 ± 0,006

6

+1 -1 +1 -1

1,01 ± 0,029

7

-1 +1 +1 -1

1,03 ± 0,002

8

+1 +1 +1 +1

1,04 ± 0,001


A Tabela 16 apresenta as resultados obtidos através da análise dos xampus comerciais Head & Shoulders e Clear Men.

61

Tabela 16 - Resultados obtidos pela análise da densidade relativa dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men.

Análise

Head & Shoulders Clear Men

Densidade (g/mL) ± DP

1,035 ± 0,007

1,03 ± 0,00


O gráfico de Pareto, apresentado na Figura 25, para a resposta densidade relativa mostra que nenhum dos fatores estudados influencia significativamente esta resposta para um nível de confiança de 95%. Figura 25 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta de densidade relativa (a linha vertical define 5% de significância estatística)

(3)Dietanolamina

-0,735153

(2)Anfótero

0,5470733

(4)Extrato

0,5411025

(1)Lauril

0,3127199

p=0,05

A distribuição dos valores experimentais em função dos valores previstos pelo modelo para a resposta densidade está apresentada na Figura 26. Através de ANOVA, foi obtido o valor do coeficiente de determinação R 2=0,0845, indicando apenas 8,45% de linearidade da resposta. Este resultado mostra que os valores não possuem padrão para elaboração de um modelo matemático.

62

Figura 26 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta densidade relativa. 1.046 1.044 1.042 1.04 1.038 1.036 V a l 1.034 o r e s P r 1.032 e v i s t o s

1.03

1.028 1.015

1.02

1.025

1.03

1.035

1.04

1.045

1.05

Valores Observados

A comparação dos resultados obtidos com as formulações desenvolvidas no trabalho e os xampus comerciais indica que nenhuma formulação obteve diferença maior que 2,5% em relação a nenhuma das marcas.

4.4.6 Avaliação do Índice de Espuma Apesar do poder espumante do xampu não ter nenhuma ligação com o poder de limpeza, os consumidores costumam considerar este fator na hora da escolha do produto, por isso este é um fator importante no design de produtos de consumo (BITTENCOURT et al., 1999; LI et al., 2012). A Tabela 17 apresenta a matriz das respostas obtidas para a avaliação do índice das oito formulações desenvolvidas.

63

Tabela 17 - Matriz resposta para o índice de espuma das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1.


Índice de Espuma ± DP

1

-1 -1 -1 -1

70,77 ± 0,92

2

+1 -1 -1 +1

70,02 ± 1,31

3

-1 +1 -1 +1

74,67 ± 2,90

4

+1 +1 -1 -1

75,73 ± 2,18

5

-1 -1 +1 +1

78,09 ± 0,65

6

+1 -1 +1 -1

77,86 ± 0,97

7

-1 +1 +1 -1

77,64 ± 1,02

8

+1 +1 +1 +1

79,10 ± 1,51


A Tabela 18 apresenta as resultados obtidos através da análise dos xampus comerciais Head & Shoulders e Clear Men. Tabela 18 - Resultados obtidos pela análise do índice de espuma dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men.

Análise

Head & Shoulders

Clear Men

Índice de Espuma ± DP

77,52 ± 1,1

79,40 ± 0,23


O gráfico de Pareto, apresentado na Figura 27, mostra que a dietanolamina tem influência significativa para um nível de confiança de 95%, influenciando positivamente a resposta índice de espuma.

64

Figura 27 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta índice de espuma (a linha vertical define 5% de significância significância estatística).

(3)Dietanolamina

3,911543

(2)Anfótero

(1)Lauril

(4)Extrato

1,890071

0,2805326

-,024098

p=0,05

A dietanolamina dietanolamina de ácido graxo de coco é um surfactante não iônico que funciona como limpador secundário e atua em conjunto com surfactantes aniônicos, suavizando seu efeito. Além de doadora de viscosidade, sobreengordurante e solubilizante de óleos e essências, ela também é uma excelente estabilizadora de espuma, segundo Abraham et al. (2009) e Motta (2007). Segundo a literatura, os surfactantes anfóteros também são estabilizadores de espuma, além de espessantes, e possuem a função de melhorar a qualidade da espuma. Este tensoativo possui também ótima compatibilidade com a pele, porém geralmente não é utilizado como detergente principal devido ao seu alto custo e baixo poder de detergência. Como tensoativo principal atua o lauril, excelente removedor de sebo do couro cabeludo, que também tem função espumante, porém este tensoativo possui menor poder espumante comparado aos demais (MOURA, 2012). Isto pode ser observado também na Figura 27, onde o lauril apresentou um coeficiente muito pequeno em relação aos demais surfactantes. O gráfico de distribuição distribuição dos valores experimentais experimentais em função dos valores previstos pelo modelo matemático para a resposta índice de espuma está apresentado na Figura 28. ANOVA indicou o valor do coeficiente de determinação determinação R 2=0,7473, mostrando 74,73% de linearidade da resposta.

65

Figura 28 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta índice de espuma. e spuma. 81 80 79 78 77 76 75 V a 74 l o r e s 73 P r e v i s 72 t o s

71 70 69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

Valores Observados

A curva de superfície de resposta (Figura 29a) e contorno (Figura 29b) indicam que a região onde foram obtidos os maiores valores de índice de espuma está localizada onde os fatores anfótero e dietanolamina dietanolamina estão variados em seus níveis máximos. Figura 29 - Curva de superfície de resposta (a) e curva de contorno (b) para a resposta índice de espuma, variando os fatores anfótero e dietanolamina. dietanolamina.

Pessoa

(2011)

estudou

a

caracterização

físico-química

de

sabonetes

antibacterianos de diferentes marcas disponíveis no mercado brasileiro e verificou que a associação do surfactante aniônico lauril éter sulfato de sódio com um surfactante anfótero,

66

no caso coco amido propilbetáina, proporciona aumento da viscosidade e estabilização da espuma.Verificou-se ainda que os surfactantes não-iônicos são bons formadores de espuma, possuem alta solubilidade em meio alcalino ou ácido, alta tolerância a eletrólitos, têm boa capacidade umectante e aumentam a viscosidade de outros tensoativos. Em comparação com os valores obtidos pelos xampus comerciais, as formulações 5, 6, 7 e 8 apresentaram os melhores resultados. Todas estas formulações apresentaram diferença inferior a 2,5% em relação aos xampus das marcas Head & Shoulders e Clear Men.

4.4.7 Avaliação da Espalhabilidade A espalhabilidade espalhabilidade é uma importante característica sensorial determinante determinante na aceitação do consumidor e define com que facilidade o produto poderá ser aplicado no couro cabeludo. O teste de espalhabilidade foi realizado em triplicata e os valores médios dos raios e áreas estão na Tabela 19. Tabela 19 - Resultados Resultados dos testes de espalhabilidade. espalhabilidade.

Formulação 1

2

3

4

5

Área Média (mm2) ± DP

4,6 6,6 8,6 13,59 4,6 6,6 8,6 13,59

Raio Médio (mm) 18,00 21,00 23,67 25,83 9,50 11,33 12,50 13,67

4,6 6,6 8,6 13,59 4,6 6,6 8,6 13,59

10,17 12,50 13,83 15,00 8,00 9,17 10,33 11,50

325,78 ± 49,34 491,15 ± 39,25 601,57 ± 50,76 707,02 ± 47,10

4,6 6,6 8,6 13,59

10,67 12,33 13,33 14,33

357,96 ± 38,07 477,80 ± 22,21 558,40 ± 24,02 645,27 ± 25,83

Massa (g)

1.024,16 ± 207,75 1.391,54 ± 241,71 1.167,82 ± 315,30 2.104,06 ± 330,98 283,91 ± 29,83 404,01 ± 41,70 492,20 ± 69,34 588,75 ± 87,87

200,96 ± 0,00 264,02 ± 16,77 335,98 ± 38,07 415,79 ± 36,11

67

6

4,6 6,6 8,6 13,59

9,33 11,67 12,67 14,00

278,41 ± 91,89 430,18 ± 87,02 504,49 ± 45,32 615,44 ± 0,00

7

4,6 6,6 8,6 13,59

10,17 11,83 12,83 14,33

325,25 ± 36,26 439,86 ± 21,30 518,36 ± 60,99 645,27 ± 25,83

8

4,6 6,6 8,6 13,59

9,00 10,50 11,50 13,00

254,86 ± 28,26 347,76 ± 58,47 416,84 ± 63,90 532,23 ± 69,34

DP = desvio padrão.

Na Tabela 20 estão apresentados os resultados obtidos através da análise de espalhabilidade dos xampus das marcas Head & Shoulders e Clear Men. Tabela 20 - Resultados dos testes de espalhabilidade dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men. Xampu

Peso (g)

Raio Médio (mm)

Área Média (mm 2)

Head & Shoulders

4,6

6,00

113,04

6,6

7,00

153,86

8,6

8,00

200,96

13,59

9,00

254,34

4,6

7,00

153,86

6,6

8,00

200,96

8,6

9,00

254,34

13,59

9,50

283,39

Clear Men

A Figura 30 apresenta o gráfico do perfil de espalhabilidade em função da massa adicionada à lâmina das oito formulações desenvolvidas. Analisando o gráfico é possível perceber que a formulação 1, mais fluida, possui um perfil de espalhabilidade muito diferente das demais. As demais formulações possuem perfis muito parecidos, sendo as formulações 4 e 8, as mais viscosas, as que alcançam menores valores de espalhabilidade. A partir dos dados da Tabela 19 foram calculados os valores de fator de espalhabilidade das formulações, apresentados na Tabela 21. Os valores de fator de espalhabilidade dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men (Tabela 22) foram obtidos a partir dos dados da Tabela 20.

68

Figura 30 - Gráfico dos perfis de espalhabilidade das formulações desenvolvidas em função dos pesos adicionados.

A Tabela 21 apresenta a matriz das respostas obtidas para a avaliação do índice das oito formulações desenvolvidas. Tabela 21 - Matriz resposta para o fator de espalhabilidade das formulações desenvolvidas com planejamento fatorial 2 4-1.


Fator de espalhabilidade ± DP

1

-1 -1 -1 -1

155,92 ± 35,54

2

+1 -1 -1 +1

42,24 ± 5,05

3

-1 +1 -1 +1

52,29 ± 8,99

4

+1 +1 -1 -1

30,61 ± 2,91

5

-1 -1 +1 +1

47,52 ± 3,46

6

+1 -1 +1 -1

45,29 ± 0,00

7

-1 +1 +1 -1

47,52 ± 3,46

8

+1 +1 +1 +1

39,43 ± 8,51


69

A Tabela 22 apresenta as resultados obtidos através da análise dos xampus comerciais Head & Shoulders e Clear Men. Tabela 22 - Resultados obtidos pela análise do fator de espalhabilidade dos xampus comerciais das marcas Head & Shoulders e Clear Men.

Análise

Head & Shoulders

Clear Men

Fator de Espalhabilidade ± DP

18,71 ± 0,46

20,85 ± 0,57


O gráfico de Pareto, apresentado na Figura 31, mostra que nenhum dos fatores avaliados influenciou significativamente a resposta para um nível de confiança de 95%. Figura 31 - Gráfico de Pareto do planejamento fatorial fracionário 2 4-1 obtido para a resposta fator de espalhabilidade (a linha vertical define 5% de significância estatística).

(1)Lauril

(2)Anfótero

(3)Dietanolamina

(4)Extrato

-1,34825

-1,12087

-0,937682

-0,905606

p=0,05

O gráfico de distribuição dos valores experimentais em função dos valores previstos pelo modelo matemático para a resposta índice de espuma está apresentado na Figura 32. A ANOVA indicou o valor do coeficiente de determinação R 2=0,3771, mostrando apenas 37,71% de linearidade da resposta. Estes resultados indicam que os valores não apresentam padrão para elaboração de um modelo matemático.

70

Figura 32 - Gráfico de distribuição dos valores previstos pelos valores observados para a resposta fator de espalhabilidade. 14 0 12 0 10 0 s o d

80 a vr e s b

60 O s er ol

40 a V

20 0 -20 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Val ores previstos

4.5 DETERMINAÇÃO DA FORMULAÇÃO IDEAL Ao final de todas as análises realizadas, observou-se que as formulações 1, 3 e 5 apresentaram os melhores resultados para as respostas de condutividade elétrica, resistividade elétrica e sólidos totais dissolvidos, pois estas obtiveram resultados mais próximos aos resultados obtidos com as formulações comercias, que serviram como parâmetro para estas propriedades. No entanto, para a resposta de índice de espuma, as formulações 1 e 3 não apresentaram bons resultados. Os melhores resultados para esta característica foram obtidos com as formulações 4, 5, 6 e 7. As respostas de densidade e espalhabilidade não tiveram influência significativa de nenhum dos componentes avaliados. Visto isso, verifica-se que a formulação 5 apresentou as melhores características na maioria das propriedades analisadas. Quanto à viscosidade, a formulação 5 não apresentou os melhores resultados, porém este fator pode ser ajustado com a adição de um componente doador de viscosidade, como sais, gomas ou polímeros. Por isso, é possível afirmar que a dietanolamina de ácido graxo de coco e o extrato de Alecrim e Arnica 1:1 podem ser mantidos fixos em seus níveis máximos considerados neste trabalho. Na formulação 5, a dietanolamina foi mantida em uma concentração de 5,15% (p/p) e o extrato em uma concentração de 7,21% (p/p). Já os componentes lauril éter sulfato de sódio e anfótero betaínico não devem subir mais que o valor mínimo considerado

71

neste trabalho. A concentração de lauril na formulação 5 foi de 20,6% (p/p) e do anfótero foi 1,031% (p/p).

72

5 CONCLUSÕES A partir das análises feitas com planejamento experimental fatorial fracionário 2 4-1, foi alcançado o objetivo de avaliar as propriedades organolépticas e físico-químicas para o desenvolvimento de um xampu anticaspa. Foi contatada a influência significativa do surfactante iônico lauril éter sulfato de sódio sobre a viscosidade, condutividade elétrica, resistividade elétrica e sólidos totais dissolvidos das formulações. Observou-se também a influência, ainda que não significativa, do surfactante anfótero betaínico. Os melhores resultados foram obtidos com o lauril éter sulfato de sódio em seu nível inferior. Por isso, não é recomendado o aumento deste componente até o seu nível máximo nas formulações desenvolvidas neste trabalho. Constatou-se a influência significativa da dietanolmina de ácido graxo de coco na quantidade de espuma formada pelo xampu. Os melhores resultados foram obtidos com este fator variado no seu nível superior, por isso é recomendado manter este componente em seu nível máximo. Os extratos de Alecrim e Arnica 1:1 também podem ser mantidos em seu nível máximo, visto que não alterou significativamente nenhuma resposta e não houve incompatibilidade dos extratos glicólicos de alecrim e arn ica com os outros componentes da formulação. As respostas de densidade relativa e espalhabilidade das amostras não foram influenciadas significativamente por nenhum fator e também não apresentaram boa linearidade. Todas as formulações apresentaram boas características organolépticas. A formulação 5 apresentou as melhores características físico-químicas, exceto a viscosidade, que deve ser controlada com agentes espessantes. Assim, foi constatado que a hipótese (i) é válida, pois os extratos glicólicos de alecrim e arnica não influenciaram significativamente nenhuma resposta do planejamento experimental e não foram observadas instabilidades das características organolépticas das formulações após o teste da centrífuga. A hipótese (ii) foi confirmada, já que foi possível prever as respostas das análises físico-químicas através de estudo detalhado das formulações a partir do planejamento estatístico experimental.

73

6 PERSPECTIVAS



Elaborar formulação mantendo todos os componentes nas mesmas concentrações utilizadas na formulação 5. Utilizar agentes doadores de viscosidade como sais ou gomas.



Avaliar a estabilidade preliminar e acelerada da formulação desenvolvida.



Realizar teste de prateleira para determinar prazo de validade do produto.

74

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