Les humectants, comme des poissons dans l’eau !
Les humectants sont des ingrédients cosmétiques que l’on retrouve dans un grand nombre de cosmétiques comportant de l’eau. Ils y jouent un rôle important servant, en particulier, à éviter le dessèchement des formules. Mais pas que…1
Pas que… avec, en effet, un effet positif en matière de conservation des produits en contenant, en retenant l’eau de leurs petits bras musclés.
L’effet conservateur du sel et du sucre était connu depuis longtemps. Depuis 1953, on sait pourquoi grâce à un chercheur à l’origine du concept de l’activité de l’eau. Car oui, à défaut d’avoir une mémoire, l’eau a un présent très actif. Elle est capable de se lier à des solutés (des molécules hygroscopiques) et, de cette façon, elle n’est plus disponible (ou moins disponible) pour les micro-organismes environnants. En se mariant à l’eau, les humectants lui lient les mains et la mènent par le bout du nez. Pas question de s’évader !
Intéressant, ce concept, qui permet de diminuer les concentrations des conservateurs utilisés ! Intéressant mais complexe.
On vous en dit un peu plus au sujet de ce concept bien connu du secteur agro-alimentaire, découvert il y a quelques années par les laboratoires cosmétiques !
Tout d’abord, un mot sur l’activité de l’eau
Cette notion a été inventée dans les années 1950 par W.J Scott qui s’intéresse alors aux conditions de multiplication de souches de Staphylococcus aureus, responsables d’intoxications alimentaires. L’aw est une valeur thermodynamique, définie comme le rapport entre la pression de vapeur équilibrée (P1) de l’échantillon et la pression de vapeur de saturation (P0) de l’eau pure à la même température, aw = P1/P0. La valeur de l’aw traduit la proportion relative entre l’eau liée (une eau liée chimiquement à des molécules comme les humectants) et l’eau libre (l’eau non liée et donc directement disponible pour les microorganismes). L’échelle de valeurs va de 0 (pour une eau entièrement liée) à 1 (pour une eau entièrement libre),2 puisque, comme l’indique Reid, en 2007, l’aw correspond à un rapport de « fugacité » (donc de capacité à s’échapper, à s’évaporer) entre l’eau contenue dans un système (l’aliment, le cosmétique que l’on étudie) et l’eau pure, les deux étant testés à la même température.3
Plus la valeur est élevée (activité supérieure à 0,6 ou 0,8), plus la conservation du produit est problématique et nécessite le recours à des conservateurs antimicrobiens.4
Ensuite, un mot sur les humectants
Des molécules hygroscopiques, qui, par définition, ont une forte affinité pour l’eau et se lient avec elle. Des molécules bien connues et considérées comme des excipients, comme les glycols (propylène-glycol en tête) ou à cheval entre la catégorie des excipients et des actifs (la célèbre glycérine !). Ceux-ci sont considérés, avec le sorbitol et les PEG, comme des humectants « traditionnels ». Mais on trouve dans la littérature des actifs (urée, D-panthénol),5 présentés aussi comme étant des humectants.
Des ingrédients qui donnent du goût et améliorent la conservation des aliments
En 2016, une publication thaïlandaise s’intéresse à la façon d’attendrir la chair des poules de réforme (ces poules pondeuses qui une fois l’âge arrivée sont envoyées à l’abattoir du fait du déclin de leur capacité de ponte), afin d’en faire des aliments transformés aux qualités gustatives améliorées. Pour arriver à ces fins, la viande est soumise à différents traitements ; elle est hachée, séchée, torréfiée, on lui ajoute des humectants, qui permettent d’apporter une saveur sucrée (dans le cas des humectants traditionnels) et de réduire l’activité de l’eau, donc d’améliorer la conservation du produit dans le temps.6
Ceci n’est pas nouveau puisque, dans les années 1970, on évoque déjà l’intérêt des humectants dans le cadre de la maitrise de la réaction de Maillard (réaction de brunissement enzymatique, due à la réaction entre les sucres réducteurs et les protéines ou acides aminés libres). On établit même une relation entre la vitesse de brunissement et l’activité de l’eau ; la vitesse augmentant proportionnellement avec la valeur de l’activité de l’eau (aw), jusqu’à un maximum où la dilution du réactif provoque une diminution ultérieure de la vitesse. 7
Par ailleurs, dans les années 1990, on trouve des publications qui traitent, d’une part, de l’importance de l’activité de l’eau (aw),8 en ce qui concerne le développement microbien pouvant survenir dans les aliments et d’autre part, de l’impact gustatif de cette aw dans le domaine de l’affinage de certains fromages comme le cheddar.9,10
Une activité de l’eau, très sensible, qui doit être la plus faible possible. Il a, ainsi, été démontré que lorsque cette activité augmente de 0,01 unité, cela réduit de moitié les chances d’obtenir une réduction de 5 log du nombre de Salmonelles susceptibles de se développer dans des saucisses. Sachant qu’en matière d’alimentation, on tend à réduire les teneurs en sel (ce sel, qui constitue un conservateur, connu depuis fort longtemps), ce qui n’est pas favorable à une conservation optimale (L’augmentation de la quantité de sel ajouté dans un aliment comme une saucisse de 1 % à 3 % est capable de multiplier par 7,5 les chances d’obtenir une réduction de 5 log du nombre de Salmonelles).11
Des ingrédients qui donnent du goût aux cosmétiques
La glycérine et le sorbitol sont des humectants-phares des pâtes dentifrices jouant à la fois le rôle d’humectant et d’édulcorant. Un effet édulcorant peu intense (puisque ces humectants ont un pouvoir sucrant 2 fois moins élevé que celui du saccharose), qui oblige les formulateurs à incorporer des édulcorants intenses comme la saccharine. Certains chercheurs s’interrogent alors sur la nécessité de trouver de nouveaux humectants (comme le tagatose, par exemple) avec un pouvoir sucrant plus élevé et un caractère acariogène évidemment !12
Des ingrédients qui améliorent la conservation des cosmétiques
Depuis les années 2000, les conservateurs antimicrobiens sont dans la tourmente. Souvent critiqués bien qu’indispensables, on essaie au maximum de réduire leur dose d’emploi, afin de maximaliser les critères de sécurité. Pour ce faire, on essaie de tendre vers les cosmétiques qualifiés parfois « d’autoconservés », c’est-à-dire formulés en tentant de réduire au maximum les conditions de vie favorables aux micro-organismes variés.13 L’incorporation d’humectants dans la phase aqueuse des préparations est une bonne solution pour permettre de passer le challenge test (test visant à vérifier que le cosmétique n’est pas un milieu de culture favorable au développement microbien), sans abuser de conservateurs antimicrobiens. Ceux-ci ayant, par ailleurs, une activité optimale sur une plage de pH bien définie, plage devant être respectée.14
Et pourtant des ingrédients qui sont parfois présentés comme des prébiotiques
C’est le cas par exemple de l’inuline qui nous est présentée comme un humectant exploitable dans le domaine cosmétique, mais également comme un prébiotique, c’est-à-dire comme une molécule capable de favoriser le développement de certains micro-organismes.15 Idem pour le tréhalose.16 A manipuler avec prudence !
Les humectants, en bref
Les humectants et l’eau s’aimaient d’amour tendre. Et cet amour est facile car les deux compères vivent dans le même élément, contrairement au petit poisson et au petit oiseau de Juliette Gréco.17 Comme des poissons dans l’eau, ces humectants y sont dans leur élément et permettent de gagner en qualité microbiologique. Une affaire à étudier de près car la moindre modification de pH, de salinité… peut tout flanquer par terre. Et si en plus on s’amuse à mettre des humectants prébiotiques, voire carrément des probiotiques dans le milieu… là, c’est pas gagné. L’eau, elle aura, dans ces conditions, beau jeu de nous dire qu’elle se souvient des micro-organismes qu’elle a croisé il y a peu !
Bibliographie
2 Nakagawa H, Oyama T. Molecular Basis of Water Activity in Glycerol-Water Mixtures. Front Chem. 2019 Nov 1;7:731
3 Dunlop MW, McAuley J, Blackall PJ, Stuetz RM. Water activity of poultry litter: Relationship to moisture content during a grow-out. J Environ Manage. 2016 May 1;172:201-6
4 Berthele H, Sella O, Lavarde M, Mielcarek C, Pense-Lheritier AM, Pirnay S. Determination of the influence of factors (ethanol, pH and a(w) on the preservation of cosmetics using experimental design. Int J Cosmet Sci. 2014 Feb;36(1):54-61
5 Crowther JM. Understanding humectant behaviour through their water-holding properties. Int J Cosmet Sci. 2021 Oct;43(5):601-609
6 Sorapukdee S, Uesakulrungrueng C, Pilasombut K. Effects of Humectant and Roasting on Physicochemical and Sensory Properties of Jerky Made from Spent Hen Meat. Korean J Food Sci Anim Resour. 2016;36(3):326-34. doi: 10.5851/kosfa.2016.36.3.326. Epub 2016 Jun 30
7 Labuza TP, Warren RM, Warmbier HC. The physical aspects with respect to water and non-enzymatic browning. Adv Exp Med Biol. 1977;86B:379-418
8 Troller JA. Trends in research related to the influence of « water activity » on microorganisms in food. Adv Exp Med Biol. 1991;302:305-13
9 Reid JR, Coolbear T. Altered specificity of lactococcal proteinase p(i) (lactocepin I) in humectant systems reflecting the water activity and salt content of cheddar cheese. Appl Environ Microbiol. 1998 Feb;64(2):588-93
10 Reid JR, Coolbear T. Specificity of lactococcus lactis subsp. cremoris SK11 proteinase, lactocepin III, in low-water-activity, high-salt-concentration humectant systems and its stability compared with that of lactocepin I. Appl Environ Microbiol. 1999 Jul;65(7):2947-53
11 Patarata L, Fernandes L, Silva JA, Fraqueza MJ. The Risk of Salt Reduction in Dry-Cured Sausage Assessed by the Influence on Water Activity and the Survival of Salmonella. Foods. 2022 Feb 2;11(3):444
12 Lu Y. Humectancies of d-tagatose and d-sorbitol. Int J Cosmet Sci. 2001 Jun;23(3):175-81
13 Kerdudo A, Fontaine-Vive F, Dingas A, Faure C, Fernandez X. Optimization of cosmetic preservation: water activity reduction. Int J Cosmet Sci. 2015 Feb;37(1):31-40
14 Jermini MFG, Schmidt-Lorenz W. Activity of Na-Benzoate and Ethyl-Paraben Against Osmotolerant Yeasts at Different Water Activity Values. J Food Prot. 1987 Nov;50(11):920-927
15 Bhanja A, Sutar PP, Mishra M. Inulin-A polysaccharide: Review on its functional and prebiotic efficacy. J Food Biochem. 2022 Dec;46(12):e14386
16 Calvete-Torre I, Sabater C, Villamiel M, Margolles A, Méndez-Albiñana P, Ruiz L, Hernandez-Hernandez O. Exploring the modulatory effect of trehalose-derived galactooligosaccharides on key gut microbiota groups. Int J Biol Macromol. 2024 Jul;273(Pt 1):133053
17 https://www.youtube.com/watch?v=BXW5Xz5rF8A
