Formulation, Scale-Up and Physicochemical Characterization of a Foaming Exfoliating Face and Body Scrub Containing 5% Alpha-Hydroxy Acid

Öz

In this study, a foaming exfoliating face and body scrub formulation containing 5% lactic acid (alpha-hydroxy acid, AHA) was developed and its physicochemical, microbiological, and antimicrobial properties were evaluated at different production scales. The formulation contains lactic acid (5%, pH 3.5–4.0) as a chemical exfoliant, fine crystalline sucrose (30%) as a physical exfoliant, a combination of sodium cocoyl isethionate (SCI) and cocamidopropyl betaine as the surfactant system, glycerin (10%) as a humectant, yellow iron oxide (CI 77492) as a colorant, and lemon peel essential oil (Citrus Limon Peel Oil) as a fragrance ingredient. The formulation was successfully scaled up from laboratory scale (100 mL) to semi-industrial scale (10,000 mL) without any modification to the original composition. Physicochemical characterization revealed that pH values remained within the target range (3.885–3.997) across all production scales, homogeneous appearance and organoleptic properties were maintained, and no phase separation was observed following centrifugal testing. Microbiological quality assessment demonstrated that total aerobic mesophilic microorganism and yeast/mould counts were below 10 CFU/g, and the absence criterion was met for all specified pathogenic microorganisms. Challenge testing conducted in accordance with TS EN ISO 11930:2019 confirmed that the preservative system reduced all five standard challenge organisms below the detection limit by day 14, maintaining efficacy through day 28. Three-month stability evaluation confirmed that pH, color, odor, appearance, and microbiological safety parameters remained stable under all tested storage conditions. These findings demonstrate the physicochemical stability, microbiological safety, and suitability of the developed formulation for commercial cosmetic product development.

Anahtar Kelimeler

• alpha-hydroxy acid
• exfoliating scrub
• lactic acid
• cosmetic formulation
• scale-up
• surfactant

Destekleyen Kurum

This research received no specific grant from any funding agency in the public, commercial, or not-for-profit sectors.

Etik Beyan

This study involved the development and physicochemical, microbiological, and stability characterization of a cosmetic formulation. No human subjects, animal experiments, or clinical trials were conducted in the course of this research. Accordingly, ethics committee approval was not required for this study.

Teşekkür

The author thanks Düzce University Coordination Office of Specialization in Environment and Health Technologies for providing the opportunity to use its infrastructure.

%5 Alfa-Hidroksi Asit İçeren Köpüren Eksfoliyan Yüz ve Vücut Scrub'ının Formülasyonu, Ölçek Büyütme ve Fizikokimyasal Karakterizasyonu

Öz

Bu çalışmada, %5 laktik asit (alfa-hidroksi asit, AHA) içeren köpüren eksfoliyan bir yüz ve vücut scrub formülasyonu geliştirilmiş; fizikokimyasal, mikrobiyolojik ve antimikrobiyal özellikleri farklı üretim ölçeklerinde değerlendirilmiştir. Formülasyon, kimyasal eksfoliyan olarak laktik asit (%5, pH 3,5–4,0), fiziksel eksfoliyan olarak ince kristal şeker (sakkaroz, %30), sürfaktan sistemi olarak sodyum kokil izetinat (SCI) ve kokamidopropil betain kombinasyonu, hümektan olarak gliserin (%10), renklendirici olarak sarı demir oksit (CI 77492) ve koku bileşeni olarak limon kabuğu uçucu yağını (Citrus Limon Peel Oil) içermektedir. Formülasyon, laboratuvar ölçeğinden (100 mL) yarı-endüstriyel ölçeğe (10.000 mL) herhangi bir kompozisyon değişikliği yapılmaksızın başarıyla büyütülmüştür. Fizikokimyasal karakterizasyon sonuçları, tüm üretim ölçeklerinde pH değerlerinin hedef aralıkta (3,885–3,997) kaldığını, homojen görünüm ve organoleptik özelliklerin korunduğunu ve santrifüj testi sonucunda faz ayrışması gözlemlenmediğini ortaya koymuştur. Mikrobiyolojik kalite değerlendirmesi kapsamında toplam aerobik mezofilik mikroorganizma ve maya-küf sayıları 10 CFU/g'ın altında tespit edilmiş; tüm belirtilen patojen mikroorganizmalar için yokluk kriteri sağlanmıştır. TS EN ISO 11930:2019 standardına göre gerçekleştirilen antimikrobiyal etkinlik (challenge) testi, koruyucu sisteminin beş standart mikroorganizmaya karşı 14. günde tespit sınırının altına inerek 28. güne kadar etkinliğini koruduğunu göstermiştir. Üç aylık stabilite analizinde pH, renk, koku, görünüm ve mikrobiyolojik güvenlik parametrelerinin tüm depolama koşullarında stabil kaldığı belirlenmiştir. Bu bulgular, geliştirilen formülasyonun fizikokimyasal kararlılığını, mikrobiyolojik güvenliğini ve ticari üretim için uygulanabilirliğini ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

• alfa-hidroksi asit
• eksfoliyan scrub
• laktik asit
• kozmetik formülasyon
• ölçek büyütme
• sürfaktan

Destekleyen Kurum

Bu araştırma, kamu, ticari veya kar amacı gütmeyen sektörlerdeki herhangi bir finansman kuruluşundan özel bir destek almamıştır.

Etik Beyan

Bu çalışma, bir kozmetik formülasyonun geliştirilmesi ile fizikokimyasal, mikrobiyolojik ve stabilite karakterizasyonunu kapsamaktadır. Araştırma sürecinde herhangi bir insan katılımcı, hayvan deneyi veya klinik çalışma gerçekleştirilmemiştir. Bu nedenle, etik kurul onayı gerekmemektedir.

Teşekkür

Yazar, altyapısından yararlanma imkânı sağladığı için Düzce Üniversitesi Çevre ve Sağlık Teknolojilerinde İhtisaslaşma Koordinatörlüğü'ne teşekkür eder.

Kaynakça

1. Andersen, F. A. (1998). Final report on the safety assessment of glycolic acid, ammonium, calcium, potassium, and sodium glycolates, methyl, ethyl, propyl, and butyl glycolates, and lactic acid, ammonium, calcium, potassium, sodium, and TEA-lactates, methyl, ethyl, isopropyl, and butyl lactates, and lauryl, myristyl, and cetyl lactates. International Journal of Toxicology, 17(1), 1–241. https://doi.org/10.1177/109158189801700101