INCI: Xanthan Gum
Xanthane sind anionische Hydrokolloide und werden fermentativ von natürlichen Mikroorganismen (Xanthamonas campestris) auf der Basis zuckerhaltiger Substrate erstellt, mit Alkohol gereinigt, getrocknet und gemahlen. Bestandteile sind u. a. D-Glucose, Mannose und D-Glucuronsäure; sie gehören zu den langkettigen Polysacchariden.
November 2014 erfragte ich vom Hersteller ein Muster eines neuartiges, COSMOS-, ECOCERT- und NaTrue-konformen kosmetischen Xanthans, das bereits in meinen ersten Tests überzeugende Eigenschaften zeigte. Es löst sich schneller als das bisher verfügbare, als »Xanthan transparent« angebotene Produkt und muss nicht mehr zwingend in Glycerol oder Ethanol angerieben werden: Cosphaderm® X 34. In diesem Beitrag fasse ich neben Aussagen zu Cosphaderm® X 34 auch Hinweise zu anderen Xanthanen zusammen.
Xanthan Gum
- CAS-Nummer: verschiedene, je nach Hersteller und Handelsprodukt
- Funktion: Gelbildner
- Klasse: anionisch
- Dosierung: 0,2–1,5 %
- Verarbeitung: In etwas Alkohol oder Glycerin verreiben, zur Wasserphase geben. Alternativ in die heiße Wasserphase einrühren. Cosphaderm® X 34 muss nicht angerieben werden und löst sich durch Rühren bzw. kann unter Rühren in die Emulsion eingestreut und dispergiert werden.
Wir kaufen Xanthan als weißliches Pulver mit schwachem, charakteristischen Geruch. Auf dem Markt befinden sich verschiedene Qualitäten, die sich im Quellungsvermögen, in der Partikelgröße sowie in Rheologie (dem Fließverhalten) und Optik der erzeugten Gele unterscheiden.
Links »Xanthan transparent«, rechts Cosphaderm® X 34
Wirkung und kosmetischer Einsatz
In der Praxis bewähren sich Xanthane als Gelbildner, als Stabilisator für heiß- und kaltgerührte Emulsionen mit anderen Emulgatoren und als hautfreundliche Verdicker für Shampoos und Duschgele. Sie sind unverzichtbar, wenn es darum geht, stabile Emulsionen mit hohem Wasseranteil zu erzeugen. O/W-Emulsionen erhalten durch eine geringe Zugabe an Xanthan eine gute Gefrierstabilität, da der Gelbildner die Bildung von Eiskristallen mindert.
Neben emulsionsstabilisierenden Eigenschaften weisen Xanthane, wie alle auf zuckerähnliche Strukturen aufgebaute Konsistenzgeber, eine feuchtigkeitsbindende und durch ihre filmbildenden Eigenschaften eine den transepidermalen Wasserverlust vermindernde Wirkung auf; Dr. Hans Lautenschläger empfiehlt daher bei trocken-kalter Witterung eine Kombination von Xanthan mit feuchtigkeitsbindenden Substanzen wie Harnstoff, Glycerin und Salzen (auch mit vergleichbaren Polysacchariden, wie z. B. Hyaluronsäure).
Positiv hervorzuheben ist die Möglichkeit, die Einsatzkonzentration von Emulgatoren durch einen geringen Zusatz an Gelbildnern zu »drücken«. Irritative Wirkungen durch kosmetisch verwendetes Xanthan sind im Gegensatz zu klassischen Emulgatoren auf Grund des hohen Molekulargewichts ausgeschlossen, da es nicht in die Hornschicht penetriert.
Interessant ist, dass Xanthane in Beimischungen von 5–10 % zu anderen Gelbildnern wie Konjac® Mannan, Hyaluronsäure oder Hydroxyethylcellulose synergetisch wirken und die Stabilität der Gele deutlich erhöhen; auch ist in Kombination weniger Gelbildner insgesamt notwendig.
Verarbeitung
Mit Xanthanen verdickte Emulsionen sind im Ruhezustand stabil und werden bei Bewegung und hohen Scherkräften niedrigviskoser (Sie kennen das von Tomatenketchup; dieser wird auch fließfähiger, wenn er geschüttelt wird). Emulsionen mit diesem Fließverhalten bezeichnet man als thixotrop. Auch höhere Temperaturen haben einen verringernden Einfluss auf die Viskosität, die mit Abkühlung des Endprodukts wieder ansteigt.
Xanthane sind sowohl in kaltem als warmem Wasser sehr gut löslich und weisen eine hohe Gefrier-, Tau- sowie Temperaturstabilität auf. Sie können bis ca. 80 °C erhitzt werden, ohne ihre Eigenschaften einzubüßen. Daneben sind Xanthane alkohol- und salzkompatibel sowie pH-Wert-resistent.
Normale Xanthane (sie werden in Onlineshops ohne weitere Namenszusätze oder als »Xanthan transparent« angeboten) werden bevorzugt in reinem Ethanol (95 Vol.-%) oder Glycerin (99%ig, siehe Foto) dispergiert und die Wasserphase bei laufendem Rührer dazugegeben. Diese aus der Pharmazie bekannte Methode eignet sich auch gut zum Nachdosieren des Gelbildners; in diesem Fall wird statt der Wasserphase die fertige Emulsion unter laufendem Rührer in das Gefäß mit dem vordispergierten Xanthan gegeben und gut emulgiert. Alternativ können Xanthane bei laufendem Rührer in der frisch abgekochten Wasserphase eingestreut und direkt dispergiert werden; kleinere Agglomerate lösen sich mit der Zeit auf.
Cosphaderm® X 34 löst sich auch ohne Anreiben in Glycerin bzw. Weingeist unter Rühren rasch auf. Die untere Abbildung zeigt den Unterschied zwischen marktüblichem »Xanthan transparent« und dem Produkt Cosphoderm® X 34:
Beide Produkte wurden mit etwas Wasser benetzt und kurz mit einem Glasstab verrührt.
Dosierung
Je nach Einsatzbereich und Kombination haben sich folgende Einsatzkonzentrationen bewährt:
| Emulsionen | 0,2–0,5 % |
| Gele | 0,8–1,0 % |
| Shampoos, Duschgele | 0,8–1,0 % |
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