Au cœur de la chimie des lipoaminoacides, les acylglutamates ont suscité le réel intérêt de la cosmétique européenne à la fin des années 90, pour des applications dans les produits à rincer. Reconnus d'un point de vue scientifique comme des tensioactifs multifonctionnels doux, ces tensio- hyper -actifs sont dotés de multiples facettes et sont encore très prometteurs pour les années à venir.

Petit retour aux sources

Les acylglutamates sont composés d’un acide gras à chaîne C8 ou plus et de l’acide L- glutamique, et sont obtenus par réaction d’acylation.

À l’origine, le chercheur japonais Kikunae Ikeda a identifié le goût umami (savoureux) en 1908, comme étant du glutamate. Il a découvert que le bouillon d’algues kombu en contenait, mais aussi les légumes, la viande, le poisson, les produits fermentés. Il breveta l’industrialisation d’un assaisonnement à base de glutamate de sodium sous le nom de Ajinomoto et s’associa en 1908 avec Saburosuke Suzuki, un industriel japonais, pour produire et commercialiser son invention.
Depuis lors, le glutamate de sodium est utilisé dans l’alimentaire comme exhausteur de goût.

C’est dans les années 60 que d’importantes recherches ont été conduites sur les acylglutamates comme tensioactifs anioniques doux. Le premier grade d’acylglutamate fut lancé par Ajinomoto en 1972 et utilisé pour la 1ère fois dans un pain nettoyant dermatologique par la marque Yamanouchi Pharmaceutical Co. au Japon.

En Europe, les industriels de la cosmétique se sont intéressés à cette chimie au milieu des années 90. Beiersdorf a notamment beaucoup travaillé sur le Sodium cocoyl glutamate, et fut un des premiers groupes européens à l’utiliser dans ses produits mis sur le marché dans le réseau de la grande distribution. Une nouvelle génération des produits d’hygiène est alors née, plus qualitative et respectueuse de la structure de l’épiderme.

Au niveau des industriels de matières premières, le groupe Z&S fut le premier en Europe, en 1995, à produire des acylglutamates dans son usine italienne à Tricerro et continue aujourd’hui à innover dans ce domaine.

Procédés d’industrialisation : vers une approche durable ?

Les acylglutamates sous forme neutralisée sont obtenus par réaction d’un chlorure d’acide gras avec de l’acide glutamique, suivant la réaction de Schotten-Baumann comme indiqué ci-dessous dans le cas d’une neutralisation au sel de sodium :

Le sel de sodium peut être remplacé par du sel de potassium.
Il est également possible d’utiliser des sels organiques comme le TEA.

Un solvant est nécessaire dans le procédé d’industrialisation et donne donc un sous-produit de réaction, en plus du sel résiduel provenant de la réaction de Schotten - Baumann. Les solvants utilisés peuvent être de l’hexane, de l’acétone, de l’alcool isopropylique, du propylene glycol, du propanediol.

Différentes approches existent dans l’industrie chimique, suite à la réaction principale de Schotten-Baumann :
• séparation avec un acide inorganique pour éliminer le sel et le solvant suivi d’une neutralisation : le produit final est d’une grande pureté mais le procédé utilisé nécessite plusieurs étapes avec une grande consommation d’énergie ;
• le sel est conservé à la fin du procédé et le solvant est distillé : c’est une approche plus durable que la précédente mais qui nécessite une étape supplémentaire à la réaction principale ;
• le sel et le solvant sont conservés à la fin du procédé industriel : c’est l’approche la plus durable qui se fait en une étape. Le choix du solvant est donc primordial et peut, dans le cas du propanediol, apporter des bénéfices supplémentaires à l’acylglutamate, comme l’hydratation ou l’amélioration de la solubilité des formulations.

Bien que la pureté du grade d’acylglutamate obtenu soit essentielle, les industriels notent une demande croissante des marques cosmétiques pour des grades issus d’une approche durable.

Un autre point important dans cette approche durable est l’origine végétale et renouvelable des matières premières constituant un acylglutamate. L’acide gras provient de l’huile de noix de palme, RSPO ("Roundtable on Sustainable Palm Oil") si possible, ou de l’huile de coco. L’acide glutamique est issu de la fermentation de la mélasse de betterave à sucre ou du blé.

L’importance de l’acide glutamique et des acides gras pour la peau et le cheveu

L’acide glutamique et les acides gras sont des composants physiologiques de la peau et du cheveu. L’acide glutamique est un acide aminé important du NMF (Natural Moisturizing Factor) de l’épiderme et un précurseur du PCA, mais aussi de la proline et de l’hydroxyproline, soit de deux acides aminés essentiels dans la synthèse du collagène et de l’élastine. La kératine contient 15 % d’acide glutamique.

Les acides gras libres dans la couche cornée représentent 25 % de la quantité totale des lipides de l’épiderme. Ils sont essentiels à la fonction barrière de la peau.

Durant le processus de kératinisation, à savoir le procédé par lequel la couche cornée est obtenue, une importante quantité d’enzymes provenant des corps de Odland est exocitée dans l’environnent extracellulaire. Ces enzymes peuvent cliver différents substrats.

Si on applique un acylgmutamate sur la peau, il est clivé par ces enzymes et les deux composants originaux sont alors obtenus : acide gras et acide glutamique.

Cela signifie qu’il n’y aura pas de résidus de tensioactif sur la peau ou sur le cheveu, propriété spécifique et essentielle des acylglutamates et des acylaminoacides en général. Par l’application de ces tensioactifs, on redonne à la peau et aux cheveux ses composants physiologiques.

Propriétés des acylglutamates

Tests effectués par le groupe Z&S

Tensioactifs non irritants

Les acylglutamates, quelle que soit la chaîne grasse, sont non irritants.

 100 % des cellules ont survécu en présence de Sodium capryloyl glutamate.
Il en est de même pour des chaînes grasses plus longues.

Tensioactifs non délipidants

Le Sodium lauroyl glutamate, et les acylglutamates de façon générale, quelque soit la chaîne grasse, sont non-délipidants. Ils éliminent le squalène, un composant important du sébum, mais pas les lipides du ciment intercellulaire essentiels au bon maintien en eau de la couche cornée. Ceci s’appelle le pouvoir sélectif nettoyant des acylglutamates.

Le Sodium cocoyl glutamate améliore significativement l’effet hydratant des formulations à rincer. Il permet aussi de diminuer l’adsorption d’un SLES (Sodium lauryl ether sulfate) sur la peau et est un émulsionnant H/E hydrophile avec possibilité d’un procédé à froid. Il peut donc être utilisé dans des produits à rincer et non-rincés. Il en est de même pour la chaîne lauroyl.
Ce sont les deux chaînes grasses les plus utilisées actuellement sur le marché cosmétique.

Le schéma ci-dessous résume les différentes propriétés actives des acylglutamates suivant la chaîne grasse choisie, ajoutées à celle de l’acide glutamique.

Le groupe Z&S propose une large gamme d’acylglutamates sous le nom commercial "PROTELAN" avec une approche durable et innovante.

"Pépite", oui, ces tensio- hyper- actifs le sont !

Multifonctionnels, apportant de multiples bénéfices à la peau et aux cheveux, ils sont très modernes et répondent parfaitement aux attentes des consommateurs du 21e siècle tout en facilitant grandement la vie des formulateurs ! Ils permettent de formuler de façon raisonnée des produits à rincer et non-rincés, en respectant le fameux "Less is More" : moins d’ingrédients, plus de bénéfices. Ils s’intègrent parfaitement dans une chimie durable et responsable.