Emulgatoren en surfactanten

Hier vallen onder meer de volgende stoffen onder:

natrium lauryl sulfate, sodium laureth sulfate, Diethyl Ester Dimethyl Ammonium Chloride, benzalkonium chloride, stearalkonium chloride, Polyquaternium-7, Polyethylenglycol esters, cocoamidopropyl betaine

De term “surfactant” (afkorting van SURFace ACTive AgeNT) verwijst naar een stof die de oppervlaktespanning van een vloeistof kan verlagen. Met andere woorden: het zijn stoffen die actief zijn op de oppervlaktes of beter gezegd op de grenzen van vloeistoffen (bijvoorbeeld tussen water enolie in een crème of water en lucht in een luchtbel). Daarom worden ze in het Nederlands ook oppervlakteactieve stoffen genoemd. Oppervlakte-actieve stoffen in cosmetica worden emulgatoren (of in het Engels emulsifiers) genoemd en in wasmiddelen heten ze tensiden.

De moleculen zijn zodanig opgebouwd dat de twee uiteinden van dezelfde molecule verschillende eigenschappen bezitten – het ene uiteinde is oplosbaar in het water en het andere niet. Hierdoor bezitten ze unieke eigenschappen. Surfactanten worden in de volgende groepen ingedeeld.

Een grote groep zijn de emulgatoren. Het zijn stoffen die ervoor zorgen dat water en olie met elkaar gemengd kunnen worden (of, technisch gesproken, een emulsie vormen), zodat er een crème of een lotion (bodymilk) ontstaat. Normaal gesproken kun je water en olie met elkaar niet mengen – hun moleculen hebben geen affiniteit met elkaar. Zelfs als water en olie tot witte “melk” geschud worden worden, zullen ze vrij snel weer twee aparte heldere lagen vormen.

Dit vormt een groot probleem in de cosmetica omdat bijna elke crème een mengsel van een zogenaamde water- en oliefase is. Met behulp van emulgatoren wordt het probleem (letterlijk en figuurlijk) opgelost. Hun moleculen zijn aan het ene uiteinde wateroplosbaar en aan het andere uiteinde vet- of olieoplosbaar. Hierdoor fungeren ze als een soort verbindingsbruggetjes tussen olie en water. Hoe dit precies gaat hangt af van de grootte van de twee kanten. Als het watergedeelte groter is wordt er een olie-in-water emulsie gevormd (melk is bijvoorbeeld een olie-in-water of o/w-emulsie), als het vetgedeelte groter is wordt er een water-in-olie emulsie gevormd (mayonaise is een voorbeeld van een water in olie of w/o-emulsie).

Het simpelste voorbeeld van een emulgator is een eigeel. Om bijvoorbeeld het recept Crema Catalana te maken wordt melk (met suiker) en boter in combinatie met eigeel tot een crème gemengd.

De andere grote groep zijn de surfactanten, ook wel detergenten of wasmiddelen genoemd. Het meest bekende voorbeeld ervan is zeep. Deze stoffen vormen de basis van douchegels, shampoo’s, vloeibare zepen, sommige gel-zepen’, et ceterea. Net als bij emulgatoren bestaan de moleculen van deze surfactanten uit een wateroplosbaar uiteinde en vet- of olieoplosbare uiteinde. De olieoplosbare uiteinden kunnen zich hechten aan het vetlaagje op de huid. De wateroplosbare deeltjes zorgen ervoor dat ze in water worden opgelost. Daarom is “vuil” makkelijker van de huid te wassen met zeep dan alleen met water.

Omdat zeep (en andere wasmiddelen) de vetlaag van huid verwijderen, kunnen ze huid “uitdrogen”. Daarom worden aan cosmetische wasproducten stoffen toegevoegd die dit proces tegengaan (o.a. terugvetters – zie aldaar). De ontvettende werking van wasmiddelen is onder andere afhankelijk van hun concentratie. Hoe hoger de concentratie, hoe grondiger ze hun werk doen. Maar de kans op uitdroging en huidirritatie neemt ook navenant toe.

Surfactanten komen in verschillende eigenschapsvormen. Zo zijn er ook surfactanten die heel goede schuimversterkers zijn – handig voor een stevig badschuim, of hydrotropen – die de wateroplosbaarheid van andere stoffen bevorderen, of suspending agents – die ervoor zorgen dat harde deeltjs zoals glitters of scrubdeeltjes niet naar de bodem zakken en daar ook blijven liggen.

Emulgatoren in cosmetica zijn onder te verdelen in vier categorieën, namelijk niet-ionogene (oftewel niet geladen), anionische (negatief geladen), kationische (positief geladen) en amfotere (zowel positief als negatief geladen afhankelijk van de pH). Van deze zijn de niet-ionogene verreweg de minst irriterende, terwijl de kationische het meest irriterend zijn.

Een voorbeeld van anionische surfactanten is gewone zeep (zie sodium hydroxide) . Maar ook de bekende wasstoffen natrium lauryl sulfate en sodium laureth sulfate behoren tot anionische surfactanten.

Het gebruiksgebied van kationische surfactanten ligt grotendeels buiten cosmetica – in de productie van deklagen, inkt, sterilisatie van de chirurgische instrumenten en flessen voor de voedselindustrie (vooral zuivel). Een aantal van de kationische surfactanten wordt gebruikt als wasverzachter (bijvoorbeeld Diethyl Ester Dimethyl Ammonium Chloride). Binnen de cosmetica worden ze toegepast als antistatische stoffen in haarconditioners (bijvoorbeeld benzalkonium chloride, stearalkonium chloride, Polyquaternium-7).

Polyethylenglycol esters (of PEG’s) behoren tot niet-ionogene surfactanten. En het meest bekende voorbeeld van een amfotere surfactant is cocoamidopropyl betaine (zie aldaar). Maar ook andere betaines zijn amfotere surfactanten (zie betaine). Om de stabiliteit van een emulsie te vergroten, wordt vaak een mengsel van emulgatoren gebruikt.