加水分解水添デンプンの基本情報・配合目的・安全性

化粧品表示名 加水分解水添デンプン
INCI名 Hydrogenated Starch Hydrolysate
配合目的 保湿感触改良皮膜形成ヘアコンディショニング起泡補助 など

1. 基本情報

1.1. 定義

以下の化学式で表される、加水分解デンプンに水素を添加して得られる糖アルコール(非還元糖)(∗1)です[1][2a]

∗1 糖アルコールとは、還元糖のカルボニル基(−C(=O)−)が還元されてヒドロキシ基(-OH)になった多価アルコールの総称です。

ソルビトール (単糖糖アルコール)
ソルビトール
マルチトール (二糖糖アルコール)
マルチトール
マルトトリイトール (三糖糖アルコール)
マルトトリイトール
マルトテトライトール (四糖糖アルコール)
マルトテトライトール
マルトペンタイトール (五糖糖アルコール)
マルトペンタイトール

化粧品表示名「加水分解水添デンプン」は単一の化合物を指す名称ではなく、デンプンの加水分解の過程によりソルビトール(sorbitol)マルチトール(maltitol)、マルトトリイトール(maltotriitol)、マルトテトライトール(maltotetraitol)およびマルトペンタイトール(maltopentaitol)など単糖および多糖の糖アルコールを含む混合物の総称となっています[2b][3a]

1.2. 物性・性状

加水分解水添デンプンの物性・性状は、

状態 無色透明の液体
溶解性 水、多価アルコールと混和

このように報告されています[4]

また、加水分解水添デンプンは製品グレードによって三糖糖アルコールのマルトトリイトール(maltotriitol)以下を主成分とした低粘度のものと、四糖以上の高分子量の糖アルコールを主成分とした高粘度のものがあります[3b]

2. 化粧品としての配合目的

化粧品に配合される場合は、

  • 角層水分量増加による保湿作用
  • さっぱり感またはしっとり感の付与およびブレーキ感向上による感触改良
  • 皮膜形成
  • うるおいおよびなめらかさ向上によるヘアコンディショニング作用
  • 泡質改善および泡持続性増強

主にこれらの目的でスキンケア製品、ボディケア製品、ハンドケア製品、マスク製品、洗顔料、洗顔石鹸、クレンジング製品、シャンプー製品、コンディショナー製品、アウトバストリートメント製品、ボディソープ製品、まつ毛美容液、プレスタイリング製品、ヘアスタイリング製品、ネイル製品など様々な製品に汎用されています。

2.1. 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[5][6]

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)は低分子の水溶性物質であり、以下の表のように、

成分 含量(%)
アミノ酸 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、ギ酸 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[7a]

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[8a][7b]

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[8b]

このような背景から、角層の水分量が低下している場合に角層水分量を増加することは、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。

2022年に物産フードサイエンスによって報告された加水分解水添デンプンの角層水分量への影響検証によると、

– ヒト使用試験 –

4名の被検者の前腕内側部3箇所にマルトトリイトールを主成分とした加水分解水添デンプン、高分子量を主成分とした加水分解水添デンプンおよび比較対照としてグリセリンを固形分濃度10%となるよう調整した化粧水20μLをそれぞれ塗布し、2時間後までの角層水分量を測定したところ、以下のグラフのように、

角層水分量に対する加水分解水添デンプンの影響

マルトトリイトールを主成分とした加水分解水添デンプンは、グリセリンには及ばないものの、角層水分量の増加と維持による保湿能を示した。

一方で、高分子量を主成分とした加水分解水添デンプンは角層水分量に影響を及ぼさないことが確認された。

このような検証結果が明らかにされており[9a]、マルトトリイトールを主成分とした加水分解水添デンプンに角層水分量増加による保湿作用が認められています。

加水分解水添デンプンの保湿能の違いについては、マルトトリイトールを主成分とした加水分解水添デンプンは平均分子量が500程度であることから、角層細胞に入って保湿能を発揮した一方で、高分子量の加水分解水添デンプンは平均分子量が1,000程度であることから、分子量が大きく角層細胞に入ることができずに角層細胞に影響を及ぼさなかったと考えられています[9b]

2.2. さっぱり感またはしっとり感の付与およびブレーキ感向上による感触改良

さっぱり感またはしっとり感の付与およびブレーキ感向上による感触改良に関しては、加水分解水添デンプンはデンプンの加水分解過程で分解された単糖および多糖の糖アルコールを含む混合物の総称であり、高分子量を主成分としたものがベタツキ感を低減したさっぱり感を付与しながらもブレーキ感(∗2)を向上させる特徴的な質感を付与することから[10a]、重厚感のあるリッチな質感を付与する目的で主にスキンケア製品、メイクアップ製品などに使用されています[3c]

∗2 ブレーキ感とは、肌への粘着性が高い感触のことをいい、ブレーキ感の高い製剤を指で伸ばした場合、指側の肌と塗布した側の肌とが粘着して肌上での指の滑りにブレーキがかかるような感じを覚えることができます。

一方で、マルトトリイトールを主成分とした加水分解水添デンプンはブレーキ感を付与しますが、高分子量のものがベタつきを低減したさっぱりな感触を付与するのに対して、マルトトリイトールを主成分としたものはしっとりした感触を付与することから、製品に応じてこれらが使い分けられています。

2.3. 皮膜形成

皮膜形成に関しては、高分子量の加水分解水添デンプンは接着性の高い水溶性の皮膜を形成するため[3d][10b]、スキンケア製品、メイクアップ製品、ヘアスタイリング製品などに使用されています。

2.4. うるおいおよびなめらかさ向上によるヘアコンディショニング作用

うるおいおよびなめらかさ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。

マルトトリイトールを主成分とした加水分解水添デンプンは、損傷した毛髪にうるおいを与え、キューティクルをなめらかにすることにより、しっとり感の付与および高湿度においてもうねらずまとまりの良い毛髪に仕上がるため[3e][14]、主にシャンプー製品、コンディショナー製品、アウトバストリートメント製品などに使用されています。

2.5. 泡質改善および泡持続性増強

泡質改善および泡持続性増強に関しては、高分子量の加水分解水添デンプンは洗浄剤の泡質を均一にキメ細かくするとともに泡持続性に優れた泡になることから[9c]、泡質を改善し泡持続性を増強する目的で主にシャンプー製品、ボディソープ製品などに使用されています。

3. 混合原料としての配合目的

加水分解水添デンプンは混合原料が開発されており、加水分解水添デンプンと以下の成分が併用されている場合は、混合原料として配合されている可能性が考えられます。

原料名 Tornare
構成成分 グリコシルトレハロース加水分解水添デンプン
特徴 しっとりするのにベタつかない皮膜感のある独特の感触を付与する機能性糖質

4. 配合製品数および配合量範囲

実際の配合製品数および配合量に関しては、海外の2013-2015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)を指し、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。

加水分解水添デンプンの配合製品数と配合量の調査結果(2013-2015年)

5. 安全性評価

加水分解水添デンプンの現時点での安全性は、

  • 20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
  • 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

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。

5.1. 皮膚刺激性および皮膚感作性(アレルギー性)

物産フードサイエンスの安全性データ[9d]によると、

  • [ヒト試験] 被検者(人数不明)に50%加水分解水添デンプン水溶液をパッチ適用し、パッチ除去後に皮膚刺激性を評価したところ、この試験物質は安全な使用に耐えうるものであった
  • [ヒト試験] 被検者(人数不明)に50%加水分解水添デンプン水溶液を対象にHRIPT(皮膚刺激性&皮膚感作性試験)を実施したところ、この試験物質は皮膚刺激剤および皮膚感作剤ではなかった

このように記載されており、試験データをみるかぎり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。

5.2. 眼刺激性

物産フードサイエンスの安全性データ[9e]によると、

  • [in vitro試験] 動物実験代替法を用いて加水分解水添デンプンの眼刺激性を評価したところ、この試験物質は眼刺激剤ではなかった

このように記載されており、試験データをみるかぎり眼刺激なしと報告されているため、一般に眼刺激性はほとんどないと考えられます。

5.3. 光毒性(光刺激性)

加水分解水添デンプンの吸光度を測定したところ、この物質の光反応性は極めて低いことが明らかになっており[9f]、光毒性(光刺激性)はほとんどないと考えられます。

6. 参考文献

  1. 日本化粧品工業連合会(2013)「加水分解水添デンプン」日本化粧品成分表示名称事典 第3版,302.
  2. ab立川 博美・神田 良次(2003)「グリコシルトレハロースを主成分とする新規糖質の特性と化粧品への応用」Fragrance Journal(31)(11),106-113.
  3. abcde物産フードサイエンス株式会社(2021)「アクアオール」Fragrance Journal(49)(1),59.
  4. Roquette Frères(2019)「BEAUTÉ BY ROQUETTE PO 455」Technical Data Sheet.
  5. 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.
  6. 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.
  7. ab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.
  8. 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.
  9. abcdef木村 雄輝, 他(2022)「加水分解水添デンプンを用いた化粧品への利用」Fragrance Journal(50)(12),65-70.
  10. ab物産フードサイエンス株式会社(2022)「リーブオン化粧品の使用感を向上する剤、リーブオン化粧品の製造方法およびリーブオン化粧品」特開2022-074955.
  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. 物産フードサイエンス株式会社(2022)「毛髪のうねりを抑制する剤および化粧料、毛髪の拡がり抑制剤、起泡性洗浄料を改善する剤、頭髪用化粧料の製造方法ならびに起泡性洗浄料の製造方法」特開2022-191562.

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