Estudos e caracterização dos parâmetros de qualidade de amostras cosméticas associando métodos espectroscópicos e calibração multivariada

Abstract

Resumo: Com o aumento global no consumo de produtos cosméticos, a qualidade e a segurança do produto final tornaram-se cruciais. A indústria cosmética tem modernizado seus processos, visando máxima eficiência e combinando qualidade com custo operacional. Neste trabalho, propõe-se a utilização de calibração multivariada em três aplicações distintas de interesse da indústria: quantificação de ingredientes ativos em repelentes, avaliação da estabilidade de emulsões e quantificação de conservantes. Na primeira parte, desenvolveu-se uma metodologia para a quantificação simultânea de três ingredientes ativos em repelentes comerciais, utilizando Espectroscopia de Excitação-Emissão de Fluorescência (EEM) e métodos de ordem superior (MCR-ALS e PARAFAC). Os modelos quimiométricos apresentaram boas recuperações dos espectros puros, mesmo com sobreposições severas, e obtiveram erros de predição (REP) abaixo de 12%. A comparação com o método de referência (HPLC-DAD) demonstrou que os resultados não apresentaram diferença significativa com 95% de confiança em termos de exatidão. Na segunda parte, um estudo multivariado avaliou a estabilidade de emulsões cosméticas, seguindo o "Guia de Estabilidade de Produtos Cosméticos" da ANVISA. Empregou-se um planejamento fatorial 2³ associado ao Imageamento Hiperespectral Raman e quimiometria (MCR-ALS) para a análise química, e reologia para a avaliação física. Indícios de oxidação do surfactante foram observados a partir de 24 horas em alguns experimentos e, após 30 dias, todos os ensaios apresentaram desestabilização física da emulsão. Por fim, na terceira parte, desenvolveu-se uma metodologia para a determinação de seis conservantes em diversas matrizes cosméticas, combinando HPLC-DAD com a comparação de três métodos quimiométricos (MCR-ALS, PARAFAC e U-PLS/RBL). As ferramentas baseadas em recuperação de sinal (PARAFAC e MCR-ALS) apresentaram boas recuperações dos perfis espectrais e de eluição, mesmo com sobreposição severa. Os três métodos se mostraram eficientes, com REP abaixo de 12,6%. A validação com LC-MS/MS, avaliada pelo EJCR, confirmou que os resultados propostos não apresentaram diferença significativa, atestando a exatidão da metodologia

Abstract: With the global increase in the consumption of cosmetic products, ensuring the quality and safety of the final product has become paramount. Consequently, the cosmetics industry is modernizing its processes to achieve maximum efficiency by balancing quality standards with operational costs. This work proposes the application of multivariate calibration across three distinct areas of industrial interest: the quantification of active ingredients in repellents, the stability assessment of cosmetic emulsions, and the quantification of preservatives. In the first part, a methodology was developed for the simultaneous quantification of three active ingredients in commercial repellents using Excitation-Emission Matrix (EEM) fluorescence spectroscopy coupled with higher-order chemometric methods (MCR-ALS and PARAFAC). The chemometric models demonstrated good recovery of pure spectral profiles, despite severe spectral overlap, achieving prediction errors (REP) below 12%. Comparison with the reference method (HPLC-DAD) revealed no significant difference at the 95% confidence level, attesting to the method's accuracy. The second part involved a multivariate study to evaluate the stability of cosmetic emulsions, following the guidelines established by ANVISA's "Guide on Stability of Cosmetic Products." A 23 factorial design was employed, combining Raman Hyperspectral Imaging and chemometrics (MCR-ALS) for chemical analysis, with rheology used for physical assessment. Indications of surfactant oxidation were observed as early as 24 hours in certain experiments, and after 30 days, all trials exhibited physical destabilization of the emulsion. Finally, in the third part, a methodology was developed for the determination of six preservatives in various cosmetic matrices, coupling HPLC-DAD with a comparative analysis of three chemometric methods (MCR-ALS, PARAFAC, and U-PLS/RBL). The signal recoverybased tools (PARAFAC and MCR-ALS) demonstrated effective recovery of spectral and elution profiles, even in the presence of severe overlap. All three methods proved efficient, yielding REP values below 12.6%. Validation using LC-MS/MS, assessed via the EJCR test, confirmed that the proposed results showed no significant difference, thereby verifying the accuracy of the methodology