Polisorbat 20/80 w kosmetykach

Polisorbat 20 i Polisorbat 80 to dwa popularne emulgatory i solubilizatory stosowane w kosmetyce, domowych recepturach DIY oraz małoskalowej produkcji. Ułatwiają łączenie fazy wodnej z olejową.  Dzięki nim możemy tworzyć np. przejrzyste mgiełki zapachowe na bazie wody z dodatkiem olejków lub kąpielowe produkty olejowe, które równomiernie rozproszą się w wodzie. Bardzo podobne do siebie, często jeden można zastępować drugim. Zobacz jakie są różnice między nimi, który do czego bardziej pasuje, kiedy jeden można zastąpić drugim, a kiedy nie. Garść praktycznych informacji, które pomogą w prawidłowym wyborze i zastosowaniu.

Co to są polisorbaty?

Polisorbaty to grupa niejonowych związków powierzchniowo czynnych (surfaktantów), pełniących rolę emulgatorów i solubilizatorów. Polisorbat 20 i 80 są najczęściej spotykane w recepturach kosmetycznych. Chemicznie są to estry sorbitanu, otrzymywane przez reakcję sorbitolu z kwasami tłuszczowymi i tlenkiem etylenu (etoksylacja). Polisorbat 20 (znany też jako Tween 20 lub dodatek spożywczy E432) jest polietoksylowanym sorbitanem monolaurynianu – zawiera w cząsteczce resztę kwasu laurynowego. Natomiast polisorbat 80 (Tween 80, E433) jest polietoksylowanym sorbitanem monooleinianu – opartym na kwasie oleinowym. W praktyce oznacza to, że różnią się głównie częścią lipofilową (tłuszczową) cząsteczki, co wpływa na ich właściwości.

Obie substancje mają postać gęstej, lepkiej cieczy. Polisorbat 20 jest zwykle klarowny lub lekko żółtawy, bez zapachu, natomiast Polisorbat 80 ma barwę od jasnożółtej po bursztynową. Są dość ciężkie – gęstość wynosi ok. 1,1 g/ml (nieco wyższa od wody). Polisorbaty są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Polisorbat 20 bardzo łatwo miesza się z wodą i gliceryną, natomiast Polisorbat 80 również dobrze rozpuszcza się w wodzie i olejach, ale słabo w glicerynie. Ta różnica rozpuszczalności bywa istotna przy doborze substancji do konkretnej formulacji.

Polisorbaty 20 i 80 mają wysokie wartości HLB, odpowiednio ok. 16,7 dla polisorbatu 20 i 15,0 dla polisorbatu 80. Wysoki HLB oznacza silnie hydrofilowy charakter – takie emulgatory łatwiej rozpuszczają się w wodzie i są przeznaczone głównie do emulsji typu olej w wodzie (O/W), gdzie fazą ciągłą jest woda. Nieco wyższe HLB polisorbatu 20 sprawia, że lepiej radzi sobie z małymi ilościami lekkich olejów, natomiast niższe HLB polisorbatu 80 sprzyja emulgowaniu większych ilości cięższych olejów. Innymi słowy, polisorbat 20 jest bardziej hydrofilowy, a polisorbat 80 odrobinę bardziej lipofilowy – co przekłada się na ich zastosowania praktyczne.

Oba polisorbaty zaliczają się do surowców częściowo pochodzenia naturalnego. Sorbitol, z którego powstaje sorbitan, otrzymuje się z surowców roślinnych (np. skrobi kukurydzianej), kwasy tłuszczowe (laurynowy, oleinowy) pochodzą z olejów roślinnych, ale proces etoksylacji przebiega przy użyciu tlenku etylenu (proces syntetyczny). Końcowy produkt to mieszanina różnych izomerów i homologów (nie jest to pojedyncza cząsteczka), jednak jest stabilny i nietoksyczny przy normalnym stosowaniu. Zarówno polisorbat 20, jak i 80 zostały dopuszczone do żywności i kosmetyków – posiadają status GRAS (ogólnie uznane za bezpieczne) według FDA i pozytywną ocenę bezpieczeństwa Cosmetic Ingredient Review.

Właściwości

• HLB i charakter emulsji: HLB 16,7 (Pol.20) vs 15,0 (Pol.80). Oba są wysoko HLB, przeznaczone do emulsji O/W (olej w wodzie). Polisorbat 20 lepiej sprawdza się przy małej zawartości oleju (np. solubilizacja zapachu), a polisorbat 80 – przy większej fazie olejowej (emulsje, olejowe koncentraty).
• Temperatura topnienia: Oba są cieczami w temperaturze pokojowej. Nie krystalizują, co ułatwia ich użycie – nie wymagają podgrzewania do stopienia (choć polisorbat 80 może gęstnieć w chłodzie). Przy obróbce termicznej zaleca się nie przekraczać 80°C, by nie degradować składników (szczególnie polisorbat 80 zawierający nienasycony kwas oleinowy może być wrażliwszy na przegrzanie).
• Stabilność pH: Działają w szerokim zakresie pH 3–10, optymalnie w środowisku neutralnym lub lekko kwaśnym. Skrajne pH (<3 lub >10) może osłabiać ich trwałość w dłuższym okresie, ale typowe kosmetyki mieszczą się w bezpiecznym zakresie.
• Rozpuszczalność: Oba polisorbaty są łatwo rozpuszczalne w wodzie i alkoholach (etanol, glikol itp.). Polisorbat 20 rozpuszcza się także w glicerynie, co bywa przydatne w tonikach i esencjach nawilżających. Polisorbat 80 dobrze miesza się z olejami (np. roślinnymi) i masłami kosmetycznymi – można go łączyć z fazą olejową, lecz nie rozpuszcza się w czystej glicerynie. W czystych olejach mineralnych obydwa rozpuszczają się słabo, ale w praktyce dodaje się je do olejów w obecności fazy wodnej.
• Wygląd i zapach: Polisorbat 20 jest przezroczysty do jasnożółtego i praktycznie bezzapachowy. Polisorbat 80 ma barwę żółtą/bursztynową i może nadawać preparatom delikatnie żółtawe zabarwienie. Oba są pozbawione silnego zapachu, mogą mieć jedynie bardzo lekko tłuszczowy lub gorzkawy posmak (co nie ma znaczenia w kosmetykach).

Znajomość parametrów polisorbatów pomaga przy opracowywaniu formulacji, np. jeśli tworzymy mgiełkę z gliceryną, lepiej wybrać polisorbat 20 (bo polisorbat 80 mógłby się nie rozproszyć w glicerynie). Z kolei do olejku myjącego lub bogatego kremu z dużą fazą olejową, polisorbat 80 będzie bardziej efektywny.

Do czego polisorbat 20, a do czego polisorbat 80?

• Solubilizacja olejków eterycznych i zapachów: Polisorbat 20 jest często wybierany do rozpuszczania niewielkich ilości olejków eterycznych lub kompozycji zapachowych w wodzie (np. w tonikach, sprayach do twarzy, odświeżaczach powietrza). Ma wyższy HLB i jest bardzo hydrofilowy, przez co świetnie solubilizuje nawet małe dawki olejków, dając klarowny roztwór. Jest łagodny dla skóry i nie powoduje podrażnień ani pienienia, dlatego to pierwszy wybór do perfumowanych mgiełek i kolonskich. Polisorbat 80 również może solubilizować olejki, ale jest „silniejszy” i ciemniejszy – gdy polisorbat 20 wystarcza, zwykle preferuje się jego użycie, by produkt był jaśniejszy i maksymalnie delikatny.
• Emulsje kosmetyczne (kremy, balsamy): W formulacjach emulsji olej-w-wodzie obydwa polisorbaty mogą pełnić rolę emulgatora pomocniczego (w duecie z emulgatorem nisko-HLB). Jednak polisorbat 80 sprawdza się lepiej w bogatych kremach, balsamach do ciała i odżywkach do włosów – czyli tam, gdzie faza olejowa jest większa lub zawiera cięższe oleje i masła. Dzięki swojej zdolności stabilizacji większych cząstek tłuszczowych, polisorbat 80 jest preferowany w cięższych emulsjach i produktach o bogatszej konsystencji (kremy, masła, odżywki). Z kolei polisorbat 20, dzięki łagodności, bywa dodawany do lżejszych formuł, np. serum wodnych, toników czy lekkich lotionów, zwłaszcza gdy chcemy wprowadzić niewielką ilość olejku (np. witamin czy zapachu) i potrzebujemy go rozproszyć.
• Produkty myjące i wash-off: Oba polisorbaty są niejonowymi surfaktantami, więc mogą wspomagać oczyszczanie. Polisorbat 80 jest powszechnie stosowany w produktach myjących, które zawierają fazę olejową: np. w olejkach do demakijażu i mycia twarzy, balsamach myjących czy kulach do kąpieli (bath bombs). Dodatek polisorbatu 80 sprawia, że olej po połączeniu z wodą tworzy mleczną emulsję łatwą do spłukania, dzięki czemu produkt nie zostawia tłustej warstwy na skórze czy wannie. Polisorbat 20 również może pełnić taką funkcję, ale ze względu na nieco mniejszą lipofilowość i potencjalną lepkość, częściej zaleca się go do produktów niewymagających spłukiwania (lub takich, które nie są aplikowane na skórę w dużej ilości). Przykładowo, polisorbat 20 znajdzie zastosowanie w szamponach w spreju czy odświeżaczach tkanin, podczas gdy polisorbat 80 – w płynach do kąpieli, peelingach olejowych czy odżywkach spłukiwanych.
• Przemysł spożywczy i farmaceutyczny: Choć w kontekście DIY skupiamy się na kosmetykach, warto wiedzieć, że polisorbaty 20 i 80 są szeroko używane również w innych branżach. Polisorbat 20 pojawia się np. w aromatach spożywczych jako solubilizator witamin i olejków w napojach, a nawet w kroplach miętowych do ust jako środek zwilżający. Polisorbat 80 jest dodawany do żywności, m.in. do lodów, aby poprawić ich gładkość, odporność na topnienie i kremową konsystencję. W farmacji polisorbat 80 stabilizuje niektóre zastrzyki i szczepionki (np. szczepionki przeciw grypie zawierają polisorbat 80 jako substancję pomocniczą).

Polisorbat 20 najlepiej spisuje się przy lekkich, wodnistych formułach z niewielką ilością olejów (mgiełki, toniki, perfumy), natomiast polisorbat 80 jest niezastąpiony tam, gdzie mamy większą dawkę oleju do zdyspergowania (bogate emulsje, olejki do kąpieli, maseczki olejowe). Często oba mogą być stosowane zamiennie w pewnym zakresie – jeśli jeden nie daje sobie rady (np. roztwór nadal mętny lub warstwa oleju się oddziela), warto spróbować drugiego lub zwiększyć dozowanie solubilizatora.

Podstawowe zasady użycia

Ile polisorbatu dodać? To jedno z najczęstszych pytań. Ogólna zasada mówi, że stosujemy tyle polisorbatu, ile mamy fazy olejowej w recepturze – czyli w stosunku 1:1 wagowo. Przykładowo, jeśli przygotowujemy spray do pomieszczeń z 5g olejku eterycznego, dodajemy 5g polisorbatu 20, aby go rozproszyć. Podobnie przy olejku myjącym: na 80g olejów bazowych dajemy 80g polisorbatu 80. Taka proporcja zwykle gwarantuje pełną solubilizację i brak oddzielania się oleju.

W praktyce jednak proporcje mogą się nieco różnić w zależności od konkretnych składników:

• Dla olejków eterycznych i zapachowych: Często 1:1 z polisorbatem 20 wystarcza, ale niektóre olejki wymagają więcej solubilizatora. Warto zrobić małą próbkę – jeśli roztwór jest mętny lub po czasie wytrąca się warstwa olejku, można zwiększyć dawkę do 2:1, a nawet 3:1 (polisorbat:olejek). Każdy olejek ma inną kompozycję (np. cytrusowe mogą wymagać więcej polisorbatu), więc eksperymentowanie jest wskazane.
• Dla emulsji i produktów kąpielowych: W bombach do kąpieli czy pudrach musujących z olejkami, polisorbat 80 dodaje się zwykle w ilości 1–2% w stosunku do masy suchych składników, co odpowiada w przybliżeniu proporcji 1:2 względem użytych olejów (np. na 10 g oleju 5g polisorbatu). Niektórzy stosują mniej (np. 0,5 części polisorbatu na 1 część oleju) jeśli oleju jest mało, aby nie przekroczyć zalecanych stężeń i uniknąć nadmiernej lepkości. Z kolei przy olejkach myjących do ciała/twarzy spotyka się formuły zarówno z 10–20% polisorbatem 80 (dające delikatniejszy, bardziej nawilżający efekt), jak i z 50% polisorbatu (pełna emulgacja, prawie całkowity brak tłustości). Można więc dostosować ilość do pożądanego działania – większy udział polisorbatu = silniejsze emulgowanie i łatwiejsze spłukiwanie.
• Maksymalne stężenia: W kosmetykach zazwyczaj nie przekracza się 5% polisorbatów w produkcie końcowym, chyba że produkt jest z założenia skoncentrowanym olejkiem myjącym. Wyższe dawki mogą wpływać na odczucie na skórze (patrz niżej) oraz na stabilność formuły. W produktach spożywczych limity są jeszcze niższe (np. 0,5–1% w lodach czy sosach).

Jak dodawać polisorbat do formuły

Najlepiej najpierw dokładnie wymieszać polisorbat z fazą olejową, a dopiero potem łączyć z wodą lub bazą wodną. Czyli np. mieszamy polisorbat 20 z olejkiem zapachowym, aż stworzą jednolitą ciecz, i dopiero wlewamy do wody – unikniemy w ten sposób grudek czy rozwarstwienia. Podobnie, polisorbat 80 mieszamy z olejami (np. olejem migdałowym, oliwą) zanim połączymy z np. hydrolatem przy robieniu dwufazowego płynu myjącego. Mieszanie powinno być energiczne (ręczne wstrząsanie/szejker, mieszadełko lub mini-mikser) – polisorbaty są lepkie, więc trzeba chwili, by dobrze otoczyły cząstki oleju i utworzyły stabilną mieszaninę.

Wpływ na konsystencję i odczucie na skórze

Warto pamiętać, że polisorbaty w wysokich stężeniach mogą nadawać produktom pewną lepkość lub kleistość odczuwalną na skórze. Zarówno polisorbat 20, jak i 80, zastosowane np. w pozostawianych na skórze mgiełkach czy serum, powyżej pewnego progu mogą zostawiać delikatnie lepką warstwę.

• W kosmetykach bez spłukiwania (leave-on) lepiej używać tylko tyle polisorbatu, ile konieczne. Np. w sprayu do ciała jeśli 1:1 daje klarowny roztwór, nie dodawajmy więcej. Jeśli produkt jest lepiący, można rozważyć zmniejszenie dawki lub zastosowanie innego solubilizatora o lepszym odczuciu (np. etoksylowanych olejów typu PEG-40 Hydrogenated Castor Oil lub naturalnych hydrolatów zamiast olejku + solubilizatora).
• W produktach spłukiwanych (wash-off) wysoka dawka polisorbatów jest mniej problematyczna – lekka lepkość i tak znika podczas spłukiwania. Dlatego w olejkach myjących czy kąpielowych można dać więcej polisorbatu 80, nie martwiąc się tak bardzo o film na skórze.

Kompatybilność z innymi składnikami

Polisorbaty generalnie dobrze współpracują z różnymi surowcami kosmetycznymi. Są niejonowe, więc nie kłócą się z większością konserwantów ani aktywnych dodatków (w odróżnieniu od niektórych silnie jonowych surfaktantów). Tolerują obecność soli i elektrolitów (zwłaszcza polisorbat 80 jest dość odporny na elektrolity). Ważne jest jednak przestrzeganie czystości mikrobiologicznej – polisorbaty same nie są konserwantami, a jako substancje pochodzenia częściowo naturalnego mogą zawierać śladowe ilości zanieczyszczeń sprzyjających rozwojowi drobnoustrojów. Dlatego każdy wodny roztwór z polisorbatem powinien być odpowiednio konserwowany (dodaj konserwant kosmetyczny, jeśli w recepturze jest woda, aby zapobiec psuciu się produktu).

Porady praktyczne

• Wybierz odpowiedni polisorbat do zadania: Zasada jest prosta – Polisorbat 20 bierzemy do klarownych, wodnych mikstur z niewielką ilością oleju (jak odświeżacze, mgiełki, toniki), a Polisorbat 80 do tych z większą ilością olejów lub wymagających emulgowania cięższych składników (olejki, kremy, kąpiele). Jeśli nie jesteś pewien – miej pod ręką oba. Są niedrogie i wszechstronne, a ich zamienne stosowanie czasem pozwala uratować recepturę.
• Dokładne mieszanie etapowe: Zawsze miksuj polisorbat najpierw z olejową częścią składników, zanim wlejesz do wody – uzyskasz lepsze rozproszenie. Do mieszania możesz użyć miniblaty, spieniacza do mleka lub energicznie wstrząsać zamkniętym pojemnikiem. Im lepiej wstępnie połączysz polisorbat z olejem, tym klarowniejszy i stabilniejszy będzie finalny produkt.
• Sprawdzaj klarowność i stabilność: Po przygotowaniu produktu z olejkiem i polisorbatem odstaw próbkę na dobę. Jeśli zauważysz zmętnienie lub wytrącanie się warstwy olejowej na wierzchu, oznacza to że dawka polisorbatu jest zbyt mała – w takim wypadku dolej nieco więcej, wymieszaj ponownie i obserwuj. Klarowny, jednorodny roztwór to znak, że proporcje są właściwe.
• Unikaj nadmiernego podgrzewania: Gdy formułujesz produkt wymagający podgrzewania (np. emulsję, gdzie polisorbat 80 jest w fazie wodnej lub olejowej), staraj się nie przekraczać temperatury 75–80°C. Wyższa temperatura może pogorszyć właściwości emulgujące polisorbatów i potencjalnie powodować rozkład śladowych nadtlenków czy reszt etoksylacji, co niekorzystnie wpłynie na zapach i trwałość produktu.
• Łączenie z innymi emulgatorami/solubilizatorami: Polisorbaty 20 i 80 można łączyć z innymi substancjami w celu wzmocnienia efektu. Np. w emulsjach często stosuje się mieszanki emulgatorów – polisorbat (wysoki HLB) z drugim emulgatorem niskiego HLB, by objąć szeroki zakres. W solubilizacji zapachów czasem dodaje się np. alkohol etanolowy obok polisorbatu dla zwiększenia klarowności. Każdy dodatek warto jednak przetestować – np. zbyt dużo alkoholu może zmniejszyć skuteczność polisorbatów przy rozpuszczaniu olejków.

Typowe błędy do uniknięcia

• Zbyt mała ilość polisorbatu: Objawia się odwarstwianiem oleju lub opalizacją płynu. To częsty błąd – chcąc zachować lekkość formuły, dodajemy za mało solubilizatora i produkt wymaga wstrząsania przed użyciem (czego właśnie staramy się uniknąć). Lepiej dodać od razu blisko proporcji 1:1, a potem ewentualnie zwiększać, niż zacząć od kilku kropel i liczyć na cud.
• Dodanie polisorbatów niezgodnie z zalecaną metodą: Np. wlanie polisorbatu prosto do wody, a oleju osobno – skutkuje to chwilowym zmętnieniem i słabszym wymieszaniem. Brak fazy wstępnego połączenia z olejem może spowodować, że część olejku “ucieknie” od solubilizatora i będzie pływać osobno.
• Użycie nieodpowiedniego typu polisorbatu: Np. próba użycia tylko polisorbatu 20 w produkcie o wysokiej zawartości tłustych maseł (może się rozwarstwiać), albo polisorbat 80 do próby solubilizacji paru kropel zapachu w toniku (zadziała, ale może wyjść mniej przejrzysty niż polisorbat 20 i po co marnować mocniejszy środek). Wybór złego polisorbatu może skutkować niestabilnością lub np. nieprzyjemną kleistością produktu (np. duża dawka polisorbatu 80 w mgiełce do ciała – lepiej byłoby użyć 20).
• Brak konserwantu w wodnych roztworach z polisorbatem: To częsty błąd początkujących – ciesząc się klarownym płynem z olejkiem, zapominają, że obecność polisorbatów i drobin oleju nie chroni przed rozwojem bakterii czy pleśni. Każdy produkt DIY zawierający wodę i substancje organiczne musi mieć konserwant, chyba że zużyjemy go w ciągu paru dni i trzymamy w lodówce.
• Nieodpowiednie warunki przechowywania: Polisorbaty chłoną wilgoć z powietrza i mogą się rozkładać przy długotrwałym kontakcie z bardzo wysoką temperaturą. Surowce te należy przechowywać szczelnie zamknięte, w chłodnym, ciemnym miejscu. Błędem jest pozostawienie otwartej butelki w wilgotnej łazience – może to skrócić jej trwałość (choć generalnie polisorbaty są dość trwałe i mają długi termin ważności).