Das Aussehen von Präparaten wird wie ihr Geruch individuell als angenehm oder unangenehm wahrgenommen und daher gerne korrigiert oder hervorgehoben – insbesondere in Lebensmitteln und Kosmetika. Farben lassen Produkte gefälliger erscheinen, wecken Assoziationen und dienen somit nicht nur dem Make-up.
Hilfsstoffe
Von Farbstoffen spricht man, wenn es sich um farbige Substanzen handelt, die in der Wasser- oder Ölphase von Produkten löslich sind, während Pigmente unlösliche Feststoffe sind, die als Suspensionen vorliegen. Beide gehören in die Kategorie der Hilfsstoffe und können pflanzlichen, tierischen, synthetischen oder mineralischen Ursprungs sein. Sie liefern keinen Beitrag zur physiologischen Wirkung von Kosmetika.
Pigmente
Häufigste Vertreter der mineralischen Pigmente sind Titandioxid (weiß)1, 2 und Eisenoxide (rot, braun, schwarz). Ihre Farbwirkung resultiert aus der elektronischen Konstitution von Metallatomen – unter anderem von Titan, Eisen, Chrom oder Mangan. Bei den Pigmenten ist zu beachten, dass die zugrundeliegenden Metalle manchmal nur in bestimmten Oxidationsstufen verwendet werden dürfen – beispielsweise Chrom in der 3-wertigen Form (Cr3+); das entsprechende Chromoxid ist grün. Das 6-wertige Chrom (Cr6+) ist kanzerogen (krebserzeugend) und kommt zum Beispiel im Bleichromat (gelb) vor.
Da je nach Aufbau eines Kosmetikum z B. Eisen-Ionen aus Eisenoxiden in Spuren in das Produkt übergehen können und die Autoxidation empfindlicher Komponenten durch Luftsauerstoff katalysieren können, werden Pigmentpartikel häufig mit Aluminiumhydroxid, Siliziumdioxid oder Ähnlichem überzogen ("gecoatet"). Durch diese Technik lassen sich auch Farbnuancen erzeugen.
Farbstoffe
Organische Farbstoffe und Pigmente enthalten sogenannte Chromophore, d. h. planare Molekülstrukturen (π-Elektronensysteme), die Teile des sichtbaren Lichts absorbieren. Am bekanntesten sind die synthetischen Azofarbstoffe, deren Silbe "Azo" auf den darin enthaltenen Stickstoff (N) bzw. "Diazo" auf die Gruppierung –N═N– hinweist. Diese in der Regel intensiven und preiswerten Farbstoffe haben den Nachteil, dass sie durch körperliche Enzyme reduktiv gespalten werden können und die in der Synthese eingesetzten Komponenten zurückbilden. Darunter befinden sich unter anderem kanzerogene aromatische Amine. Daher nehmen die Restriktionen für ihren Einsatz in Lebensmitteln, Kosmetika und Textilien zu.
Beispiel für eine andere chemische Struktur ist das Chinolingelb, das als E 104 ("E-Nummer" gilt für Lebensmittelzusatzstoffe) und CI 47005 (CI: Colour Index) als Haarfärbemittel verwendet wird.
Tierische Farbstoffe sind CI 75470 (Karminsäure der Schildläuse; Rot) und CI 75800 (Violett der Purpurschnecke).
Farbgebende Wirkstoffe
Viele natürliche Farbstoffe werden synthetisch hergestellt und gelten dann als naturidentisch. Einige besitzen auch Wirkstoffeigenschaften (Tabelle).
| Vorkommen |
Farbgebung in Lösung |
Farbige Komponente |
Wirkung |
| Möhren, Tomaten, Paprika |
Gelb-Rot |
Carotinoide wie Betacarotin (Provitamin A [E 160a]), Lutein (E 161b), Lycopin (E 160d), Capsanthin (E 160c) |
Antioxidantien, Metabolisierung vgl. Vitamin A und Retinoide |
| Grünalgen, Krebse, Lachs |
Orange-Rot |
Astaxanthine (Stereoisomere) |
Astaxanthine gehören zu den Carotinoiden, sind antioxidativ wirksam und werden analog metabolisiert. Vertreter: Astaxanthin (E 161j), Canthaxanthin (E 161g) |
| Calendula-Extrakt |
Gelb |
Quercetin (Flavonol) |
Polyphenolisches Antioxidans |
| Mitochondrien, Innereien, Nüsse |
Gelb-Orange |
Coenzym Q10 (Ubichinon) |
Nur das farblose, reduzierte Coenzym Q10 (Ubichinol) ist ein starkes Antioxidans |
| Kamille (ätherisches Öl) |
Blau |
Substituierte Azulene |
Entzündungshemmend |
| Kurkuma |
Gelb |
Curcumin (E 100) |
Entzündungshemmende Wirkung vermutet, aber nicht gesichert |
| Früchte |
Rot-Braun |
Anthocyane (E 163) |
Lebensmittefarbstoffe. Wie die verwandten oligomeren Proanthocyanidine (OPC) des Traubenkernextrakts sind sie starke Antioxidantien |
| Blaualgen |
Blaue Suspension |
Phycocyanin |
Antioxidans |
| Zinkoxid – mineralisch |
Weiße Suspension |
Synthetisches Zinkoxid |
Antiseptisch |
Die meisten Farbstoffe werden in gelöster Form, bei Lotionen etwa, in nur geringer Konzentration eingesetzt, so dass eine Abfärbung auf Textilien weitgehend ausgeschlossen ist. Anders ist die Situation bei Pigmenten von Lippenstiften, Pudern und sonstigen Make-up-Präparaten: Hohe Konzentrationen sind dort notwendig, um eine ausreichende Abdeckung zu erreichen.
In Abdeckstiften wird die Farbe Grün, die zur komplementären Neutralisation rötlicher Hautanomalitäten notwendig ist, durch eine Mischung der Eisenoxide Schwarz (CI 77499) und Gelb (CI 77492) erreicht. Zinkoxid und Titandioxid verstärken die abdeckende Wirkung.
Tattoos
Wie bei den in der dekorativen Kosmetik verwendeten Pigmenten sind auch bei Tattoos im Laufe der Zeit viele Schwermetallverbindungen wie z. B. Cadmiumsulfid (gelb) im Laufe der Zeit verboten worden. Sie stehen auf der Verbotsliste (Anhang II) der Kosmetikverordnung (KVO). Die zugelassenen Pigmente sind im Anhang IV aufgeführt. Dazu gehören die bereits erwähnten Eisenoxide mit ihren unterschiedlichen Tönungen, Titandioxid (weiß), Chromoxid (grün) und Carbon Black (Ruß).
Bei den ebenfalls im Anhang IV befindlichen organischen Farbstoffe handelt es sich um ein breites Spektrum unterschiedlicher Substanzen – unter anderem Chinacridone (CI 73900 Rot-Violett), Phthalocyanine (Grün-Blau), Diazoverbindungen (Gelb-Orange), Diketopyrrolopyrrole (Orange-Rot), Indanthron (Blau) und Dioxazine (Violett), um nur einige zu nennen.3
Bei Tattoos spielt die Stabilität der Farbstoffe im Vergleich zu Kosmetika eine noch größere Rolle. In der Epidermis entstehende Abbauprodukte sind aber letztlich unvermeidlich. Sie entstehen durch:
- Reduktive Spaltung, z. B. von Diazoverbindungen durch Enzyme der Epidermis und des Mikrobioms
- Oxidativer Angriff durch ROS (Reactive Oxygen Species), d. h. reaktive, körperliche Sauerstoffverbindungen4
- Spaltung durch die energiereiche UV-Strahlung des Sonnenlichts
Dementsprechend findet man unterschiedlichste Tattoo-Bruchstücke wie etwa Anilin, Benzoesäure- und Naphthoesäureamide, Benzo- und Naphthonitril.
Analog dem unbeabsichtigten Abbau wird die Entfernung von Tattoo-Farbpartikeln meist mit energiereichen Lasern oder operativ durchgeführt.5 In der chemischen Variante arbeitet man z. B. mit reaktiven Sauerstoffverbindungen wie Wasserstoffperoxid (stabilisiert)6 in Kombination mit AHA-Säuren (z. B. Milchsäure) und komplexbildenden Additiven – gegebenenfalls unterstützt durch Dermabrasion oder andere abtragende Verfahren.
Braun durch Selbstbräuner
Dihydroxyaceton (DHA) reagiert mit den Aminogruppen der Korneocyten. Diese Kondensationsreaktion führt zu einer Selbstbräunung – auch Melanoidin genannt, das dem natürlichen Melanin ähnlich ist, aber keinen Schutz gegen UV-Strahlung bietet. Neben DHA wird Erythrulose eingesetzt, zuweilen in Kombination mit DHA.7 Darüber hinaus sind Bräunungsbeschleuniger – unter anderem Tyrosin und Derivate – im Handel, die der verstärkten Melaninbildung dienen sollen.
Literatur
- H. Lautenschläger, Titandioxid – der Weißmacher, Beauty Forum medical 2022 (3), 16-17
- H. Lautenschläger, Ist Titandioxid alternativlos? Beauty Forum 2023 (3), 96-98
- S. Kochs, U. Hauri, M. Foerster, W. Bäumler, I. Schreiver, Neue Erkenntnisse über prähistorische Kunst, Chemie in unserer Zeit 58 (2), 80-92 (2024)
- H. Lautenschläger, Feuer und Feuerwehr – wie freie Radikale und Antioxidantien wirken, medical Beauty Forum 2019 (2), 20-23
- H. Petersen, K. Roth, To Tattoo or not to Tattoo, Chemie in unserer Zeit 50 (1), 44-66 (2016)
- Fagron Group B.V., Patentschrift WO 2008/128514 A1 vom 30.10.2008
- H. Lautenschläger, Selbstbräuner – Schön braun ohne Sonne, Kosmetische Praxis 2007 (6), 8-10
Dr. Hans Lautenschläger |
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