Microencapsulação do óleo essencial de Cymbopogon flexuosus via spray drying visando a aplicação em formulações cosméticas

Abstract

Os óleos essenciais têm sido investigados como alternativas naturais aos conservantes sintéticos em formulações cosméticas, devido às suas propriedades antimicrobianas e antioxidantes. Entretanto, sua volatilidade, instabilidade e baixa solubilidade em água limitam sua aplicação direta. Nesse contexto, a microencapsulação por spray drying surge como estratégia para estabilizar e viabilizar o uso desses compostos. O presente trabalho teve como objetivo selecionar um óleo essencial (OE) com potencial cosmético e desenvolver micropartículas com diferentes polímeros de parede de origem natural. O OE de Cymbopogon flexuosus (capim-limão) apresentou o melhor equilíbrio entre atividade antioxidante e antimicrobiana, e as micropartículas produzidas com goma arábica apresentaram elevado teor de óleo encapsulado (?82%). A microencapsulação não promoveu perda significativa de atividade antioxidante e antimicrobiana, mantendo valores equivalentes ao óleo não encapsulado (55,2 ± 4,5% para as micropartículas e 51,0 ± 1,6% para o óleo livre). Após 60 dias sob estresse térmico (50 °C), o óleo livre reduziu sua atividade antioxidante para 25,5 ± 0,3%, enquanto as micropartículas mantiveram 44,2 ± 0,8% (p < 0,0001). Sob radiação UV, os valores foram 32,9 ± 0,4% e 46,2 ± 0,8% (p < 0,001), respectivamente. Incorporadas em óleo de amêndoas doce, as micropartículas apresentaram menor formação de produtos oxidativos ao longo do estudo de estabilidade térmica acelerada, evidenciando melhor estabilidade oxidativa. Paralelamente, no teste de eficácia conservante em gel-base de HPMC, tanto formulações contendo as micropartículas quanto o óleo livre atenderam aos critérios farmacopéicos. Os resultados demonstram que a microencapsulação por spray drying preserva a funcionalidade e amplia a estabilidade do óleo essencial de Cymbopogon flexuosus, reforçando seu potencial como ingrediente conservante de origem natural para formulações cosméticas.

Abstract: Essential oils have been investigated as natural alternatives to synthetic preservatives in cosmetic formulations due to their antimicrobial and antioxidant properties. However, their high volatility, chemical instability, and low aqueous solubility limit their direct application. In this context, spray-drying microencapsulation emerges as a technological strategy to enhance the stability and applicability of these compounds. The present study aimed to select an essential oil (EO) with cosmetic potential and to develop microparticles using different natural polymeric wall materials. Cymbopogon flexuosus (lemongrass) essential oil demonstrated the best balance between antioxidant and antimicrobial activity. Microparticles produced with gum arabic exhibited a high encapsulation efficiency (?82%). Microencapsulation did not result in significant loss of antioxidant or antimicrobial activity, maintaining values comparable to the non-encapsulated oil (55.2 ± 4.5% for microparticles and 51.0 ± 1.6% for free oil). After 60 days under thermal stress (50 °C), the free oil showed a reduction in antioxidant activity to 25.5 ± 0.3%, whereas microparticles retained 44.2 ± 0.8% (p < 0.0001). Under UV radiation, antioxidant activity values were 32.9 ± 0.4% for free oil and 46.2 ± 0.8% for microparticles (p < 0.001). When incorporated into sweet almond oil, microparticles exhibited lower formation of oxidative products during accelerated thermal stability testing, indicating improved oxidative stability. Additionally, in preservative efficacy testing using an HPMC-based gel, formulations containing either microparticles or free oil met pharmacopoeial acceptance criteria. The results demonstrate that spray-drying microencapsulation preserves the functional properties and enhances the stability of Cymbopogon flexuosus essential oil, reinforcing its potential as a natural preservative ingredient for cosmetic formulations.