加水分解コラーゲンの基本情報・配合目的・安全性

化粧品表示名称 加水分解コラーゲン
医薬部外品表示名称 加水分解コラーゲン液、加水分解コラーゲン液(3)、たん白加水分解液、加水分解コラーゲン液(4)、加水分解コラーゲン末、加水分解コラーゲン塩酸塩、加水分解蛋白質、加水分解プロテイン、コラーゲン加水分解物、ポリペプタイド、加水分解ゼラチン液、コラーゲン・トリペプチド F
医薬部外品表示名称(簡略名) 水解コラーゲン液、水解コラーゲン液-3、水解コラーゲン末、コラーゲン水解末、水解ゼラチン液
化粧品国際的表示名称(INCI名) Hydrolyzed Collagen
配合目的 保湿感触改良ヘアコンディショニング など

1. 基本情報

1.1. 定義

コラーゲンを酸、酵素または他の方法により加水分解して得られる加水分解物です[1]

医薬部外品表示名称については、それぞれ(∗1)

医薬部外品表示名称 本質
加水分解コラーゲン液 ブタ(学名:Sus scrofa domesticus)の骨、皮を加水分解して得られるコラーゲンたん白質加水分解物またはその塩の水溶液
加水分解コラーゲン液(3) ブタ(学名:Sus scrofa domesticus)の骨、皮を加水分解して得られるコラーゲンたん白質加水分解物またはその塩を精製水、エタノールまたはこれらの混液に溶かしたもの
加水分解コラーゲン末 ブタ(学名:Sus scrofa domesticus)の骨、皮を加水分解して得られるコラーゲンたん白質加水分解物またはその塩
加水分解ゼラチン液 ゼラチンを加水分解して得られるポリペプチドの水溶液
コラーゲン・トリペプチド F サメの皮を加水分解して得られるコラーゲンたん白質加水分解物

∗1 その他の医薬部外品表示名称である「たん白加水分解液」は「加水分解コラーゲン液(3)」の別名であり、「加水分解コラーゲン塩酸塩」「加水分解蛋白質」「加水分解プロテイン」「コラーゲン加水分解物」「ポリペプタイド」は「加水分解コラーゲン末」の別名です。

このように、由来原料や物質の状態によって区別されており、化粧品表示名称としてはすべて「加水分解コラーゲン」と表示されます。

1.2. 物性

加水分解コラーゲンは、分子量8,000以下の加水分解性タンパク質であり、水への溶解度が高く、分子量が小さくなるほど吸湿性および皮膚への浸透性が高くなることを特徴としています[2a]

また、加水分解コラーゲンの中にはコラーゲンの最小基本ユニットである「Gly-X-Y」配列を保持したトリペプチド(分子量約280)が多く含有されているものもあり、「Gly-X-Y」配列を保持したトリペプチドを主要成分とした「コラーゲン・トリペプチド」はとくに皮膚浸透性が高くなることが特徴です[3]

2. 化粧品としての配合目的

化粧品に配合される場合は、

  • 皮表水分保持および角層水分量増加による保湿作用
    (角層水分量増加による保湿作用はコラーゲン・トリペプチドのみ)
  • 潤滑性による感触改良
  • なめらかさおよびツヤ向上によるヘアコンディショニング作用

主にこれらの目的で、スキンケア化粧品、メイクアップ化粧品、化粧下地製品、ボディ&ハンドケア製品、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、アウトバス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、ヘアカラー製品、ヘアスタイリング製品、ネイル製品、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. 皮表水分保持および角層水分量増加による保湿作用

角層水分量増加による保湿作用に関しては、まず前提知識として皮膚最外層である角質層の構造と役割および天然保湿因子と水の関係について解説します。

直接外界に接する皮膚最外層である角質層は、以下の図のように、

角質層の構造

水分を保持する働きもつ天然保湿因子を含む角質と角質の間を細胞間脂質で満たした、レンガとモルタルの関係と同様の構造になっており、この構造が保持されることによって外界からの物理的あるいは化学的影響から身体を守り、かつ体内の水分が体外へ過剰に蒸散していくのを防ぐとともに一定の水分を保持する役割を担っています[4][5]

角質層において水分を保持する働きをもつ天然保湿因子(NMF:natural Moisturizing Factor)は親水性の吸湿物質であり、以下の表のように、

成分 含量(%)
アミノ酸類 40.0
ピロリドンカルボン酸(PCA) 12.0
乳酸 12.0
尿素 7.0
アンモニア、尿酸、グルコサミン、クレアチン 1.5
ナトリウム(Na⁺) 5.0
カリウム(K⁺) 4.0
カルシウム(Ca²⁺) 1.5
マグネシウム(Mg²⁺) 1.5
リン酸(PO₄³⁻) 0.5
塩化物(Cl⁻) 6.0
クエン酸 0.5
糖、有機酸、ペプチド、未確認物質 8.5

アミノ酸、有機酸、塩などの集合体として存在しています[6]

また、角質層内の主な水分は、天然保湿因子(NMF)の分子に結合している結合水と水(液体)の形態をした自由水の2種類の状態で存在しており、以下の表のように、

角質層内の水の種類 定義
結合水 一次結合水 角質層の構成分子と強固に結合し、硬く乾燥しきった角質層の中にも存在する水です。
二次結合水 角質層の構成分子と非常に速やかに結合するものの、乾燥した状態でゆっくりと解離するような比較的弱い結合をしている水の分子のことをいい、温度や湿度など外部環境によって比較的容易に結合と解離を繰り返す可逆的な水です。
自由水 二次結合水の容量を超えて角質層が水を含んだ場合に液体の形で角質層内に存在する水であり、この量が一定量を超えると過水和となり、浸軟した(ふやけた)状態が観察されます。

それぞれこのような特徴を有しています[7a][8]

角質層の柔軟性は、水分量10-20%の間で自然な柔軟性を示す一方で、水分量が10%以下になると角層のひび割れ、肌荒れが生じると考えられており、種々の原因により角質層の保湿機能が低下することによって水分量が低下すると、皮膚表面が乾燥して亀裂、落屑、鱗屑などを生じるようになることから、角層に含まれる水分量が皮膚表面の性状を決定する大きな要因として知られています[7b]

このような背景から、肌荒れやバリア機能の低下やなどによって角層の水分量が低下している場合に、皮膚表面に水分を含んだ膜を形成し、皮膚の水分蒸散を防止することや角層水分量を増加は、皮膚の乾燥、ひび割れ、肌荒れの予防や改善において重要なアプローチのひとつであると考えられています。

2020年にニッピによって報告された加水分解コラーゲン(平均分子量8,000)の保水能および水分蒸散量への影響検証によると、

– 保水性試験 –

約2gの、ゼラチン溶液、コラーゲン水溶液を時計皿にいれ、乾燥室に22時間放置後に重量を測定したところ、以下のグラフのように、

水溶性コラーゲンの保水性

コラーゲン水溶液は、乾燥環境下において水およびゼラチンと比較して有意に水分の蒸散が抑制されることがわかった。

– 経表皮水分蒸散量(TEWL)測定試験 –

9人の被検者に水溶性コラーゲン、加水分解コラーゲン配合保湿剤を塗布し塗布1時間後の経表皮水分蒸散量の減少率を測定値し、この相対値をバリア能として算出したところ、以下のグラフのように、

水溶性コラーゲンの経表皮水分蒸散抑制効果

加水分解コラーゲン配合保湿剤を塗布した場合は、分子量の大きい水溶性コラーゲンほどではないものの、未塗布の場合と比較して有意に経表皮水分蒸散量を減少させるバリア能を示した。

このような検証結果が明らかにされており[2b]、加水分解コラーゲン(平均分子量8,000)に皮表水分保持による保湿作用が認められています。

コラーゲンが抱え込む水のほとんどは結合水であり、結合水量はコラーゲンの3重らせん構造に依存することが明らかにされており、加水分解されていない水溶性コラーゲンではヒアルロン酸Naと同等の結合水量を示しますが、加水分解することにより抱え込む結合水量が半減することが明らかにされています[2c]

次に、2001年に宮城化学工業および一丸ファルコスによって報告されたコラーゲン・トリペプチドの角層水分量への影響検証によると、

– ヒト使用試験 –

3人の男性被検者の前腕屈曲部に10%ドデシル硫酸ナトリウム溶液を1時間閉塞塗布することで肌荒れモデルをつくり、そこにコラーゲン・トリペプチド配合化粧水または対照として未配合化粧水をそれぞれ0.5mLを2回塗布した。

肌荒れモデル作成直後と2回目の塗布から2時間後に角層水分含有量を測定し、荒れ肌モデル作成直後における測定値を100として、各化粧水塗布後の角層水分含有量の変化率を算出したところ、以下のグラフのように、

コラーゲン・トリペプチド塗布による角層水分含有量の変化

コラーゲン・トリペプチド配合化粧水は、対照化粧水と比較して塗布前よりも角層水分含有量を増加させることが確認された。

このような検証結果が明らかにされており[9]、加水分解コラーゲン(平均分子量8,000)に角層水分量増加による保湿作用が認められています。

肌荒れモデルにおける試験データですが、コラーゲン・トリペプチドは皮膚への浸透性がすでに明らかにされているため、健常な皮膚においても同様の保湿作用を有していると考えられます。

2.2. 潤滑性による感触改良

潤滑性による感触改良に関しては、加水分解コラーゲンは吸湿性および保水性を有しており、滑らかな感触を付与することから、感触を調整する目的で使用されています[10a]

2.3. なめらかさおよびツヤ向上によるヘアコンディショニング作用

なめらかさおよびツヤ向上によるヘアコンディショニング作用に関しては、まず前提知識として毛髪の構造と毛髪ダメージとその原因について解説します。

毛髪の構造については、以下の毛髪構造図をみてもらうとわかりやすいと思いますが、

毛髪の構造

キューティクル(毛小皮)とよばれる5-10層で重なり合った平らかつうろこ状の構造からなる厚い保護外膜が表面を覆い、キューティクル内部は紡錘状細胞から成り繊維体質の大部分を占めるコルテックス(毛皮質)およびメデュラ(毛髄質)とよばれる多孔質部分で構成されています[11a]

また、細胞膜複合体(CMC:Cell Membrane Complex)がこの3つの構造を接着・結合しており、毛髪内部の水分保持や成分の浸透・拡散の主要通路としての役割を担っています[11b]

これら毛髪構造の中でキューティクルは、摩擦、引っ張り、曲げ、紫外線への曝露などの影響による物理的かつ化学的劣化に耐性をもち、その配列が見た目の美しさや感触特性となります[12a]

一方で、キューティクルはシャンプーや毎日の手入れなどの物理的要因、あるいはヘアアイロン、染毛・脱色、パーマなど化学的要因によるダメージに対して優れた耐性を有しているものの、以下の図をみてもらうとわかるように、

毛髪状態の違い

これらのダメージが重なり合い繰り返されるうちに劣化していき、最終的にキューティクルのめくれ上がりや毛髪繊維の弱化につながることが知られています[12b][13]

このような背景から、損傷したキューティクルを平らに寝かせてなめらかにすることやツヤを向上させることは、毛髪の外観や感触の改善において重要なアプローチのひとつであると考えられています。

加水分解コラーゲンは、毛髪にツヤ、なめらかさ、櫛通り性を付与することが知られており[10b]、ヘアケア製品に使用されています。

3. 配合製品数および配合量範囲

加水分解コラーゲン液(4)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
薬用石けん・シャンプー・リンス等、除毛剤 0.0067
育毛剤 配合不可
その他の薬用化粧品、腋臭防止剤、忌避剤 配合不可
薬用口唇類 配合不可
薬用歯みがき類 配合不可
浴用剤 配合不可

化粧品に対する実際の配合製品数および配合量に関しては、海外の2016-2017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(∗2)

∗2 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。

加水分解コラーゲンの配合製品数と配合量の調査結果(2016-2017年)

4. 安全性評価

加水分解コラーゲンの現時点での安全性は、

  • 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
  • 40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
  • 光毒性(光刺激性):ほとんどなし
  • 光感作性: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の安全性データ[14a]によると、

  • [ヒト試験] 60人の被検者(健常皮膚50人、アレルギー皮膚10人)の左前腕に30%または50%ウシ由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)水溶液0.5mLを24時間閉塞パッチ適用し、適用後に皮膚刺激性を評価したところ、この試験物質は非刺激剤に分類された(Anonymous,2017)
  • [ヒト試験] 60人の被検者(健常皮膚50人、アレルギー皮膚10人)の左前腕に30%ブタ由来加水分解コラーゲン(分子量1,000以下または2,000以下)水溶液0.5mLを24時間閉塞パッチ適用し、適用後に皮膚刺激性を評価したところ、この試験物質は非刺激剤であった(Anonymous,2017)
  • [ヒト試験] 21人の健常な皮膚を有する被検者の背中に30%魚由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)水溶液0.03gを24時間閉塞パッチ適用し、適用後に皮膚刺激性を評価したところ、この試験物質は非刺激剤であった(Anonymous,2017)
  • [ヒト試験] 20人の健常な皮膚を有する被検者に20%魚由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)水溶液0.03gを24時間閉塞パッチ適用し、適用後に皮膚刺激性を評価したところ、1人の被検者にわずかな紅斑が観察されたが、他の被検者はいずれも皮膚刺激を示さなかった(Anonymous,2017)
  • [ヒト試験] 50人の被検者に20%魚由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)水溶液を対象にHRIPT(皮膚刺激性&皮膚感作性試験)を実施したところ、いずれの被検者にも皮膚感作は認められなかった(Anonymous,2017)

このように記載されており、試験データをみるかぎりほぼ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。

4.2. 眼刺激性

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ[14b]によると、

  • [in vitro試験] 正常ヒト表皮角化細胞によって再構築された3次元培養角膜モデルを用いてウシ由来加水分解コラーゲン(分子量2,000以下)25,50,75,100または125μLを処理し、眼粘膜刺激性を評価したところ、この試験物質は最小限の眼刺激剤と判断された(Active Concepts,2010)
  • [in vitro試験] 畜牛の眼球から摘出した角膜を用いて、角膜表面に魚由来加水分解コラーゲン(分子量400以下)を処理し、角膜の濁度ならびに透過性の変化量を定量的に測定(BCOP法)したところ、この試験物質は非刺激剤に分類された(Anonymous,2017)
  • [in vitro試験] 正常ヒト表皮角化細胞によって再構築された3次元培養角膜モデルを用いて55%または100%ウシ由来加水分解コラーゲンを処理し、眼粘膜刺激性を評価したところ、この試験物質は非刺激剤に分類された(Active Concepts,2014)

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。

4.3. 光毒性(光刺激性)および光感作性

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ[14c]によると、

  • [動物試験] モルモットまたはウサギを用いて2%までの加水分解コラーゲンを対象に光刺激性試験を実施したところ、この試験物質は光刺激剤ではなかった(R.L. Elder,1985)
  • [ヒト試験] 0.5%までの加水分解コラーゲンを対象に光毒性および光感作性試験を実施したところ、いずれの被検者においても光刺激および光感作は認められず、また紫外線照射の後に10%加水分解コラーゲン水溶液(分子量1500以下)を塗布したところ、紫外線による紅斑は減少した(R.L. Elder,1985)

このように記載されており、試験データをみるかぎり光刺激および光感作なしと報告されているため、一般に光毒性(光刺激性)性および光感作性はほとんどないと考えられます。

5. 参考文献

  1. 日本化粧品工業連合会(2013)「加水分解コラーゲン」日本化粧品成分表示名称事典 第3版,541.
  2. abc服部 俊治・桑葉 くみ子(2020)「化粧品とコラーゲン」コラーゲンの製造と応用展開Ⅱ,143-166.
  3. 酒井 康夫・大和 留美子(2001)「皮膚浸透性コラーゲン・トリペプチド(CTP)の開発」Fragrance Journal(29)(2),73-77.
  4. 朝田 康夫(2002)「保湿能力と水分喪失の関係は」美容皮膚科学事典,103-104.
  5. 田村 健夫・廣田 博(2001)「表皮」香粧品科学 理論と実際 第4版,30-33.
  6. I Horii, et al(1989)「Stratum corneum hydration and amino acid content in xerotic skin」British Journal of Dermatology(121)(5),587-592. DOI:10.1111/j.1365-2133.1989.tb08190.x.
  7. ab日光ケミカルズ株式会社(2006)「水」新化粧品原料ハンドブックⅠ,487-502.
  8. 武村 俊之(1992)「保湿製剤の効用:角層の保湿機構」ファルマシア(28)(1),61-65. DOI:10.14894/faruawpsj.28.1_61.
  9. 熊谷 素子, 他(2001)「国産豚皮由来コラーゲン・トリペプチドの機能性・安全性と化粧品への応用」Fragrance Journal(29)(11),65-71.
  10. ab株式会社成和化成(2007)「魚鱗由来加水分解コラーゲン」特開2007-326869.
  11. abクラーレンス・R・ロビンス(2006)「毛形態学的構造および高次構造」毛髪の科学,1-68.
  12. abデール・H・ジョンソン(2011)「毛髪のコンディショニング」ヘアケアサイエンス入門,77-122.
  13. クラーレンス・R・ロビンス(2006)「シャンプー、髪の手入れ、ウェザリング(風化)による毛髪ダメージおよび繊維破断」毛髪の科学,293-328.
  14. abcW.F. Bergfeld, et al(2017)「Safety Assessment of Skin and Connective Tissue-Derived Proteins and Peptides as Used in Cosmetics(∗3)」, 2021年11月1日アクセス.
    ∗3 PCPCのアカウントをもっていない場合はCIRをクリックし、表示されたページ中のアルファベットをどれかひとつクリックすれば、あとはアカウントなしでも上記レポートをクリックしてダウンロードが可能になります。

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