トコフェロールの基本情報・配合目的・安全性

トコフェロール

化粧品成分表示名称 トコフェロール
医薬部外品表示名称 dl-α-トコフェロール、d-δ-トコフェロール、天然ビタミンE
医薬部外品表示名称(簡略名) トコフェロール、ビタミンE
慣用名称 ビタミンE
配合目的 酸化防止 など

1. 基本情報

1.1. 定義

脂溶性ビタミンであるビタミンEの一種であり、以下の化学式で表されるトコールのメチル化誘導体です[1a][2]

トコフェロール

医薬部外品表示名称は3種類あり、「dl-α-トコフェロール」と「d-δ-トコフェロール」はそれぞれ単一の化合物ですが、「天然ビタミンE」はダイズ(学名:Glycine max)またはその他の植物から得られるビタミンE、つまり様々なトコフェロールが混合した状態の天然型(d体)トコフェロールを指します(∗1)

∗1 大豆油を含む主な植物油のトコフェロール含有比率は分布と歴史に記載していますが、大豆油の場合はγ-トコフェロールが主要なトコフェロールであると考えられます。

1.2. 種類と生物活性

天然に存在するトコフェロールとしては、以下の化学構造図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

クロマン(chromane)の化学構造図

トコフェロールの化学構造中の環状部分であるクロマン(chromane)に結合するメチル基(CH3の位置や有無によって以下の表のように、

種類 R1 R2 R3 分子量 活性比率
α-トコフェロール CH3 CH3 CH3 430.7 100
β-トコフェロール CH3 H CH3 416.7 40
γ-トコフェロール H CH3 CH3 416.7 10
δ-トコフェロール H H CH3 402.7 1

これら4種類が存在し、それぞれの生物活性も異なります[3a][4a][5a]

また、これらの化学式は以下になります。

α α-トコフェロール
β β-トコフェロール
γ γ-トコフェロール
δ δ-トコフェロール

さらに、トコフェエロールは天然に存在する「d体」と合成型である「dl体」が存在し、それぞれ以下の表のように命名されています。

誘導体 d体(天然型) dl体(合成型)
α d-α-トコフェロール dl-α-トコフェロール
β d-β-トコフェロール dl-β-トコフェロール
γ d-γ-トコフェロール dl-γ-トコフェロール
δ d-δ-トコフェロール dl-δ-トコフェロール

化粧品においては一般的に「dl-α-トコフェロール」が汎用されています。

1.3. 分布と歴史

ビタミンE(vitamin E)は、1922年にラットの妊娠に必要である食餌因子Xとして発見・報告されて以来[6]、1924年にその食餌因子Xが「ビタミンE」と命名されたことによって知られるようになり[7]、1936年には小麦胚芽油から単離された最も活性のあるビタミンEが「トコフェロール(tocopherol)」と命名され[8]、ビタミンE欠乏症による障害とその防御に関する研究をはじめ多くの研究がなされてきた歴史があります[3b]

自然界においては穀物、緑葉植物、海藻類、野菜、魚類など広く分布していますが[5b]、とくに植物油に多く含まれていることが知られており、植物油のトコフェロール含有量としては、一例として以下の表のように、

植物油 トコフェロール含有量(mg/100g)
α β γ δ
ヒマワリ油 38.7 0.8 2.0 0.4
綿実油 28.3 0.3 27.1 0.4
サフラワー油 27.1 0.6 2.3 0.3
米ぬか油 25.5 1.5 3.4 0.4
とうもろこし油 17.1 0.3 70.3 3.4
なたね油 15.2 0.3 31.8 1.0
大豆油 10.4 2.0 80.9 20.8
パーム油 8.6 0.4 1.3 0.2
オリーブ油 7.4 0.2 1.2 0.1
えごま油 2.4 0.6 58.6 4.6
アマニ油 0.5 0 39.2 0.6
ゴマ油 0.4 微量 43.7 0.7

このように報告されています[9]

1.4. 皮膚におけるトコフェロールの生理的活性

1.4.1. 過酸化脂質抑制による抗酸化

過酸化脂質抑制による抗酸化に関しては、まず前提知識として細胞膜の構造、機能および過酸化脂質発生メカニズムについて解説します。

以下の細胞膜の構造図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

細胞膜の構造

細胞膜は、2層の膜リン脂質、グリコスフィンゴ脂質、コレステロールなどの脂質で構成された両親媒性脂質膜であり(∗2)、この細胞膜が細胞内部を保護し独立を保ちつつ、細胞外部との間で物質やエネルギーの出入りを調節する重要な役割を担っています[10]

∗2 両親媒性とは、親水性と親油性の両方を有している性質のことです。

一方で、皮膚に対する紫外線曝露によって産生される活性酸素種である一重項酸素(¹O₂)やヒドロキシルラジカル(HO)は、細胞膜と反応して過酸化脂質(lipid peroxide)を生成することが知られています[11a]

過酸化脂質の発生メカニズムは、以下の図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

過酸化脂質発生メカニズム(脂質過酸化反応)

まず、発生したヒドロキシルラジカル(HO)が脂質(LH)から電子を奪い、水素原子と結合して水(H₂O)と脂質ラジカル(L・)を生成することからはじまり、次に生成された脂質ラジカル(L・)は酸素分子(O₂)と速やかに反応して脂質ペルオキシルラジカル(LOO・)となります。

さらに脂質ペルオキシルラジカル(LOO・)は、他の脂質(LH)と反応して水素を引き抜き、自らは過酸化脂質(脂質ヒドロペルオキシド)となり、同時に新たに脂質ラジカル(L・)が生成されるため、脂質過酸化反応が連鎖的に繰り返されるというものになっており[11b]、このような連鎖的反応によって生成された過酸化脂質は、皮膚に対して炎症、浮腫、壊死、色素沈着などを起こすことが知られています[12]

過酸化脂質はこのようなメカニズムで産生されますが、通常、生体内では産生された脂質ペルオキシルラジカル(LOO・)が脂質(LH)と反応するより先に細胞膜に存在するビタミンEと反応し、ビタミンE自身がビタミンEラジカルとなることにより脂質ペルオキシルラジカル(LOO・)を非ラジカル産物に変化させ、結果として脂質過酸化反応を停止させるという抗酸化メカニズムが機能しています[4b][13a]

また、ビタミンEラジカル(酸化されたビタミンE)は水溶性ビタミンであるビタミンCによって還元され(酸化されていない状態に戻され)、抗酸化能を発揮できることから(∗3)、ビタミンCとの共同によって効率よく抗酸化能を発揮すると考えられています[3c][14a]

∗3 ビタミンEを還元する代わりにビタミンCはビタミンCラジカル(酸化されたビタミンC)となりますが、ビタミンCラジカルは安定であり、そのまま尿中に排泄されます[14b]

ビタミンEは、抗酸化作用を介して細胞膜を保護するほかにも、直接的に細胞膜の隙間に入り込み物理的に細胞膜を安定化していると報告されています[5c]

1.5. 化粧品以外の主な用途

トコフェロールの化粧品以外の主な用途としては、

分野 用途
医薬品 安定・安定化、抗酸化目的の医薬品添加剤として経口剤、外用剤、静脈内注射などに用いられています[15]
食品 天然型であるd-α-トコフェロールがビタミンE強化剤として、それ以外の天然型・合成型トコフェロールは酸化防止剤として用いられています[16]

これらの用途が報告されています。

2. 化粧品としての配合目的

化粧品に配合される場合は、

  • 酸化防止
  • 効果・作用についての補足

主にこれらの目的で、スキンケア化粧品、ボディ&ハンドケア製品、メイクアップ化粧品、化粧下地製品、日焼け止め製品、シート&マスク製品、シャンプー製品、コンディショナー製品、トリートメント製品、洗顔料、クレンジング製品、ボディソープ製品、ネイル製品、制汗剤、入浴剤など様々な製品に汎用されています。

以下は、化粧品として配合される目的に対する根拠です。

2.1. 酸化防止

酸化防止に関しては、まず前提知識として酸化(自動酸化)について解説します。

自動酸化とは、空気中の酸素との接触により常温で起こる酸化反応のことをいいます。

化粧品に用いられている油脂・ロウ類およびその誘導体、界面活性剤、香料、ビタミンなどは、空気中の酸素を吸収して徐々に酸化・変質する、いわゆる酸敗(∗4)の現象を呈すことが知られており[17a]、酸敗は不快なにおいや変色などの原因となり、化粧品の安定性を損なうだけでなく、酸敗によって生じる過酸化物は代表的な皮膚刺激物質であり、人体に悪影響を及ぼすことが知られています[18]

∗4 酸敗(さんぱい)とは、酸化して種々の酸化物を生じ、すっぱくなることをいいます。

トコフェロールは、製品中の酸化しやすい脂質類の代わりにトコフェロールが酸化されることにより、製品そのものの酸化を防止するという酸化防止作用を有しており[4c][13b]、製品自体の酸化防止・安定化目的においては0.03%-0.05%濃度範囲で様々な製品に汎用されています[1b][17b]

また、トコフェロールの酸化防止作用を著しく増強するための相乗剤として、一般にアスコルビン酸などが汎用されています[17c]

2.2. 効果・作用についての補足

紫外線曝露などによる皮膚の酸化は様々な皮膚障害を引き起こすことが知られており、皮膚に対するトコフェロールの塗布は酸化による皮膚障害を軽減すると考えられていることから、皮膚に対する抗酸化目的でトコフェロールが化粧品にも汎用されています。

ただし、トコフェロールは製品の酸化防止剤として汎用されていることからもわかるように、他の成分の代わりに酸化されるほど酸化しやすい成分であるため、皮膚に対する抗酸化目的で配合される場合は酢酸トコフェロールなど安定性を高めた誘導体の形で配合されるのが一般的です[5d]

3. 配合製品数および配合量範囲

dl-α-トコフェロールは、医薬部外品(薬用化粧品)への配合において配合上限があり、配合範囲は以下になります。

種類 配合量 その他
薬用石けん・シャンプー・リンス等、除毛剤 上限なし すべてのdl-α-トコフェロール誘導体をdl-α-トコフェロールに換算してdl-α-トコフェロールとして合計
育毛剤 1.0
その他の薬用化粧品、腋臭防止剤、忌避剤 1.0
薬用口唇類 1.0
薬用歯みがき類 1.0
浴用剤 1.0
染毛剤 トコフェロール及びdl-α-トコフェロールの合計として0.5
パーマネント・ウェーブ用剤 上限なし

また、化粧品における配合製品数および配合量に関しては、海外の1998-1999年および2013-2014年の調査結果になりますが、以下のように報告されています(∗5)

∗5 以下表におけるリーブオン製品は、付けっ放し製品(スキンケア製品やメイクアップ製品など)を表しており、またリンスオフ製品は、洗い流し製品(シャンプー、ヘアコンディショナー、ボディソープ、洗顔料、クレンジングなど)を指します。

トコフェロールの配合製品数と配合量の比較調査(1998-1999年および2013-2014年)

4. 安全性評価

トコフェロールの現時点での安全性は、

  • 食品添加物の指定添加物リストに収載(dl-α-トコフェロールのみ)
  • 医療上汎用性があり有効性および安全性の基準を満たした成分が収載される日本薬局方に収載(dl-α-トコフェロールのみ)
  • 薬添規2018規格の基準を満たした成分が収載される医薬品添加物規格2018に収載(d-δ-トコフェロール、天然ビタミンEのみ)
  • 外原規2021規格の基準を満たした成分が収載される医薬部外品原料規格2021に収載
  • 50年以上の使用実績
  • 皮膚刺激性:ほとんどなし
  • 眼刺激性:ほとんどなし-最小限
  • 皮膚感作性(アレルギー性):ほとんどなし
  • 皮膚感作性(皮膚炎を有する場合):ほとんどなし

このような結果となっており、化粧品配合量および通常使用下において、一般的に安全性に問題のない成分であると考えられます。

以下は、この結論にいたった根拠です。

4.1. 皮膚刺激性および皮膚感作性(アレルギー性)

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性試験データ[19a][20a]によると、

– 健常皮膚を有する場合 –

  • [ヒト試験] 55人の被検者の前腕の無傷の皮膚に1%トコフェロールを含むパラフィン0.05mLを24時間パッチ適用し、0-5のスケールでスコア2(明確な紅斑)を上回る陽性反応を有する被検者の数の割合を測定したところ、陽性率は55人中0人であり、トコフェロールは主な皮膚刺激性ではなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1972)
  • [ヒト試験] 2%dl-トコフェロールを含む小麦胚芽、12%ビタミンEを含む小麦胚芽、32%混合トコフェロールを含む小麦胚芽および植物油の3つの化粧品配合物0.05mLをそれぞれ6人の被検者の背中に閉塞パッチ下で21日間適用し、各パッチは24時間ごとに貼り替え、貼り替えの間に毎日採点を行ったところ、2%、12%、32%のトコフェロールを含む製剤の平均累積刺激スコア(最大84)はそれぞれ3.9、7.0、0.0であった
  • [ヒト試験] 113人の被検者(男性35人、女性78人)に5%トコフェロールを含むクリーム0.2mLを対象にHRIPT(皮膚刺激&感作試験)を半閉塞パッチにて実施したところ、5%トコフェロールを含むクリームは刺激剤または感作剤ではなかった(Consumer Product Testing Co,1997)

– 皮膚炎を有する場合 –

  • [ヒト試験] 湿疹性皮膚炎を有する116人の患者にdl-α-トコフェロールをパッチテストしたところ、1人の患者に陽性反応が観察された(Roed-Petersen and Hjorth,1976)
  • [ヒト試験] 1985年7月1日から1989年6月30日の間に北米接触皮膚炎グループ(North American Contact Dermatitis Group:NACDG)は5%dl-α-トコフェロールを含むワセリンを4,887人の患者にパッチテストしたところ、12人の患者(0.2%)はアレルギー反応を起こし、2人の患者(0.04%)は皮膚刺激を示し、別の2人の患者(0.04%)はトコフェロールに偽陽性反応を示したと回答した(NACDG,1999)
  • [ヒト試験] 2005年から2006年の間に北米接触皮膚炎グループ(North American Contact Dermatitis Group:NACDG)は4,454人の患者にdl-α-トコフェロールを対象に48時間閉塞パッチテストを実施し、パッチ適用48-72時間後および72-186時間に皮膚反応を評価したところ、31人の患者(0.7%)に陽性反応がみられた(KA Zug et al,2009)

このように記載されており、試験データをみるかぎり健常な皮膚を有する場合において共通して皮膚刺激および皮膚感作なしと報告されているため、一般に健常な皮膚を有する場合において皮膚刺激性および皮膚感作性はほとんどないと考えられます。

皮膚炎を有する場合は、5%-100%濃度範囲において一部で陽性反応の報告がありますが、ヒトでの皮膚反応がまれであることからNACDG(北米接触皮膚炎グループ:North American Contact Dermatitis Group)はトコフェロールを標準試験から削除したとコメントしており[20b]、一般に皮膚炎を有する場合において皮膚感作性はほとんどないと考えられます。

4.2. 眼刺激性

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性試験データ[19b]によると、

  • [動物試験] 3匹のウサギの片眼の結膜嚢にトコフェロール0.1mLを無希釈で点眼し、眼をすすいだあとDraize法に基づいて点眼1および4時間後および1,2,3,6および7日後に眼刺激性を0-110のスケールで評価したところ、1時間後に6.0で最大スコアが示された。トコフェロールは最小限の眼刺激剤であると結論付けられた(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1972)
  • [動物試験] 9匹のウサギの片眼の結膜嚢にdl-α-トコフェロール0.1mLを点眼し、点眼2分後に3匹の眼をすすぎ、残りの眼はすすがず、点眼後1,2および7日目に眼刺激性を評価したところ、7日間で洗眼および非洗眼の両方で非常に僅かな結膜の発赤およびケモーシスが観察された。すすがなかった6匹のうち2匹のウサギで注入2日後に明確な結膜の赤みを示した。トコフェロールは非常に軽度の眼刺激を引き起こすと述べられた(Roche,1999)
  • [動物試験] 3匹のウサギの左眼の結膜嚢に0.1%トコフェロール、1-5%アルニカモンタナ抽出物、50%以下濃度大豆油の混合物0.5mLを点眼し、1,2,8,24および48時間後および4,5,6および7日後に眼刺激性を評価したところ、結膜の発赤は24時間観察され、3匹すべてに2時間後にわずかなケモーシスが観察された。この混合物は眼の周りに塗布しても安全であると結論付けた(IBR,1972)

このように記載されており、試験データをみるかぎり非刺激-最小限の眼刺激が報告されているため、一般に眼刺激性は非刺激-最小限の眼刺激を引き起こす可能性があると考えられます。

5. 参考文献

  1. ab日本化粧品工業連合会(2013)「トコフェロール」日本化粧品成分表示名称事典 第3版,676-677.
  2. 大木 道則, 他(1989)「トコフェロール」化学大辞典,1579.
  3. abc浦野 四郎(1994)「ビタミンE」抗酸化物質 – フリーラジカルと生体防御,87-97.
  4. abc平原 文子(1994)「ビタミンEと抗酸化性」栄養学雑誌(52)(4),205-206. DOI:10.5264/eiyogakuzashi.52.205.
  5. abcd阿部 皓一・峯岸 孝次(2001)「ビタミンEの生理作用と皮膚傷害」Fragrance Journal(29)(2),13-21.
  6. H.M. Evans & K.S. Bishop(1922)「On the Existence of a Hitherto Unrecognized Dietary factor Essential for Reproduction」Science(56)(1458),650-651. DOI:10.1126/science.56.1458.650.
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  8. O.H. Emerson, et al(1936)「The Isolation from Cottonseed Oil of an Alcohol Resembling Alpha Tocopherol from Wheat Germ Oil」Science(83)(2157),421. DOI:10.1126/science.83.2157.421.
  9. 杉田 浩一, 他(2017)「食用油脂のビタミンE(トコフェロール)」新版 日本食品大事典,904.
  10. 野澤 義則(2013)「生体膜:構造と機能」イラストレイテッド ハーパー・生化学 原書29版,535-556.
  11. ab藤沢 章雄(2018)「活性酸素種と抗酸化物質」Fragrance Journal(46)(7),51-58.
  12. 遠藤 正行, 他(1991)「角層中における過酸化脂質及び皮表脂質の分布と洗浄による除去」油化学(40)(5),422-426. DOI:10.5650/jos1956.40.422.
  13. ab福井 浩二(2019)「酸化ストレス反応を抑制する抗酸化物質:必須ビタミンの役割」抗酸化の科学,267-285.
  14. ab吉川 敏一, 他(2009)「ビタミンE」活性酸素・フリーラジカルのすべて – 健康から環境汚染まで – ,88-89.
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  16. 樋口 彰, 他(2019)「トコフェロール」食品添加物事典 新訂第二版,241-243.
  17. abc田村 健夫・廣田 博(2001)「酸化防止剤」香粧品科学 理論と実際 第4版,221-226.
  18. 日光ケミカルズ株式会社(2006)「酸化防止剤」新化粧品原料ハンドブックⅠ,471-475.
  19. abM.Z. Fiume(2002)「Final Report on the Safety Assessment of Tocopherol,Tocopheryl Acetate, Tocopheryl Linoleate, Tocopheryl Linoleate/Oleate, Tocopheryl Nicotinate, Tocopheryl Succinate, Dioleyl Tocopheryl Methylsilanol, Potassium Ascorbyl Tocopheryl Phosphate, and Tocophersolan」International Journal of Toxicology(21)(3),51-116. DOI:10.1080/10915810290169819.
  20. abM.M. Fiume, et al(2018)「Safety Assessment of Tocopherols and Tocotrienols as Used in Cosmetics」International Journal of Toxicology(37)(2_suppl),61S-94S. DOI:10.1177/1091581818794455.

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