コカミドプロピルベタインとは…成分効果と毒性を解説

洗浄 起泡 増粘 可溶化 刺激緩和 ヘアコンディショニング
コカミドプロピルベタイン
[化粧品成分表示名称]
・コカミドプロピルベタイン

[医薬部外品表示名称]
・ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン液

化学構造的にヤシ油から得られる脂肪酸とジメチルプロピレンジアミンから脂肪酸アミドアミンを合成し、ベタイン化して得られるヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタインであり、アミノ酢酸ベタイン型に分類される分子量342.5の両性界面活性剤です(文献3:2019)

コカミドプロピルベタインを構成するヤシ油の脂肪酸組成は、一例として、

脂肪酸名 脂肪酸の種類 炭素数:二重結合数 比率(%)
カプリル酸 飽和脂肪酸 C8:0 5.6-6.0
カプリン酸 飽和脂肪酸 C10:0 5.4-5.7
ラウリン酸 飽和脂肪酸 C12:0 53.1-53.2
ミリスチン酸 飽和脂肪酸 C14:0 16.1-17.4
パルミチン酸 飽和脂肪酸 C16:0 8.1-8.3
ステアリン酸 飽和脂肪酸 C18:0 10.0-10.2

このような種類と比率で構成されていることが報告されており(文献1:1991)、ラウリン酸とミリスチン酸を主とした脂肪酸構成となっています。

両性界面活性剤はpHによって異なるイオン性を示しますが、アミノ酢酸ベタイン型両性界面活性剤の酸性および塩基性領域における性質は、以下の表のように、

  アミノ酸型 ベタイン型
アミノ酢酸ベタイン型 スルホベタイン型
酸性領域(等電点以下) 陽イオン界面活性剤 陽イオン界面活性剤 両性界面活性剤
塩基性領域(等電点以上) 陰イオン界面活性剤 両性界面活性剤 両性界面活性剤
中性領域(等電点) 両性界面活性剤 両性界面活性剤 両性界面活性剤

一般的な両性界面活性剤とは異なり、カチオン部が四級アンモニウム塩の構造であることから、等電点(∗1)以上(塩基性領域)で陰イオン界面活性剤ではなく、両性界面活性剤の性質を示し、等電点以下の酸性領域では四級アンモニウム型陽イオン界面活性剤の性質を示すのが特徴です(文献4:2006)

∗1 等電点とは、両性界面活性剤のようなアニオンになる官能基とカチオンになる官能基の両方を持つ化合物において、ちょうどアニオン性とカチオン性とがバランスする点であり、電離後の化合物全体の電荷平均が0となるpHのことです。

化粧品に配合される場合は、

これらの目的で、シャンプー製品、ボディソープ製品、洗顔料&洗顔石鹸などに使用されています。

陰イオン界面活性剤との併用による起泡・洗浄

陰イオン界面活性剤との併用による起泡・洗浄に関しては、コカミドプロピルベタインは洗浄性および起泡性を有していますが、一般に単独で配合されることはなく、陰イオン界面活性剤と併用することによって洗浄性の増大、キメの細かいクリーミーな泡質および泡安定性の向上が広く知られていることから(文献5:2002;文献6:1993)、陰イオン界面活性剤と併用して洗浄製品に汎用されています。

陰イオン界面活性剤の増粘

陰イオン界面活性剤の増粘に関しては、シャンプーやボディソープなどを手からこぼれにくくするためには適度な粘度が必要であるとされています。

コカミドプロピルベタインは、弱酸性領域においてはアニオン界面活性剤と中性塩を形成することが知られていますが、この中性塩を形成するpHで粘度が最大となり、陰イオン界面活性剤水溶液の良好な増粘剤として機能することから、増粘目的でアニオン界面活性剤と併用されます(文献4:2006)

また、アミノ酸系界面活性剤を主剤とした処方系では粘度構築が難しいとされており、陰イオン界面活性剤、コカミドプロピルベタインおよび非イオン界面活性剤を適切な割合で処方することで理想的な粘度構築を実現させています(文献8:2014)

陽イオン界面活性剤の可溶化

陽イオン界面活性剤の可溶化に関しては、コカミドプロピルベタインは陰イオン界面活性剤と複合体を形成し、陰イオン界面活性剤水溶液中に陽イオン界面活性剤を可溶化することが知られており(文献4:2006)、これら3種類の界面活性剤が一緒に配合されている場合は、陽イオン界面活性剤の可溶化技術が用いられている可能性が考えられます。

強陰イオン界面活性剤の刺激緩和作用

強陰イオン界面活性剤の刺激緩和作用に関しては、ラウリル硫酸Naオレフィン(C14-16)スルホン酸Naなど比較的皮膚刺激性が高い陰イオン界面活性剤と併用することで、エネルギー効果によりタンパク質への吸着量が最小となり、その結果として陰イオン界面活性剤による皮膚や毛髪への刺激性を低下・緩和させることが知られており、多くの処方において陰イオン界面活性剤と一緒に配合されます(文献5:2002;文献7:2005)

コアセルベート生成によるヘアコンディショニング作用

コアセルベート生成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コアセルベートについて解説します。

シャンプーの主剤である陰イオン界面活性剤は、コカミドプロピルベタインなどの両性界面活性剤およびグアーヒドロキシプロピルトリモニウムクロリドなどのカチオン化高分子との相互作用により、シャンプー希釈時にある濃度領域においてコアセルベーションと呼ばれる、溶質が均一に分散した状態から部分的に溶質が集合し溶質の多い領域と極めて少ない領域に分離する現象を起こすことが知られています(文献9:2015)

コアセルベーションおよびコアセルベート

このコアセルベーションによって分離した溶質の多い領域は、洗浄機能とコンディショニング機能をもつ複合体でコアセルベートと呼ばれており、コアセルベートはシリコーンや油性成分を取り込み、それらが毛髪表面に吸着することで、すすぎ時に毛髪へ滑らかさを付与し、コンディショニング効果を発現することが報告されています(文献9:2015;文献10:2004)

実際のシャンプー剤においては、シャンプー塗布後の泡立て時には洗浄作用が発現し、その後、汚れをすすぎ流す過程で陰イオン界面活性剤の濃度が低下し希釈されることでコアセルベートが生成され、生成されたコアセルベートが毛髪に吸着し、コンディショニング効果が発現するように設計されています(文献12:2018;文献13:1989)

コアセルベートは、陰イオン界面活性剤、両性界面活性剤およびカチオン化高分子の3成分によって生成されますが(∗2)、両性界面活性剤はコカミドプロピルベタイン単体で配合するより、コカミドプロピルベタインとココアンホ酢酸Naなどのグリシン型両性界面活性剤を併用することで、コアセルベート生成量がさらに増加することが報告されています(文献11:2014)

∗2 コアセルベートは、陰イオン界面活性剤およびカチオン化高分子の相互作用のみで生成されますが、両性界面活性剤を加えた3分子の相互作用とすることでコアセルベート生成量が増えることが広く知られており、製品においてはこの3種類を併用することが一般的です。

このような背景から、陰イオン界面活性剤、カチオン化高分子、アミノ酢酸ベタイン型両性界面活性剤およびグリシン型両性界面活性剤が併用されている場合は、コアセルベート生成によるヘアコンディショニング作用を目的とした処方の可能性が考えられます。

実際の使用製品の種類や数および配合量は、海外の2010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。

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というのは、洗い流し製品(シャンプー、洗顔料、クレンジングなど)を指します。

コカミドプロピルベタインの配合製品数と配合量の調査結果(2010年)

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コカミドプロピルベタインの安全性(刺激性・アレルギー)について

コカミドプロピルベタインの現時点での安全性は、

  • 外原規2006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2006に収載
  • 30年以上の使用実績
  • 皮膚一次刺激性:0.52%濃度以下ほとんどなし-軽度
  • 皮膚累積刺激性:1.9%濃度においてほとんどなし-重度
  • 眼刺激性(眼をすすがない場合):ほとんどなし-中程度
  • 眼刺激性(眼をすすぐ場合):ほとんどなし-軽度
  • 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-皮膚感作を起こす可能性あり
  • 光感作性:ほとんどなし

このような結果となっており、洗浄製品のような短時間の非連続使用として皮膚から完全に洗い流すように設計された製品において、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。

ただし、皮膚炎を有する場合において理容師・美容師など職業的・日常的に接触する機会の多い場合は、一般使用と比較して皮膚感作を引き起こす可能性が高くなるため、注意が必要です。

以下は、この結論にいたった根拠です。

皮膚刺激性について

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ(文献1:1991)によると、

  • [ヒト試験] 19人の被検者に0.06%活性コカミドプロピルベタインを含む製剤水溶液を対象に単回閉塞パッチテストを実施したところ、4人の被検者に±の反応が観察され、残りの15人は皮膚刺激反応はみられず、この試験物質は実質的に非刺激性であると結論付けられた(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1983)
  • [ヒト試験] 12人の被検者に0.52%活性コカミドプロピルベタインを含む液体石鹸水溶液0.2mLを5日間閉塞パッチ適用し、皮膚刺激スコア(0-4)を評価したところ、0.48であった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1980)
  • [ヒト試験] 10人の被検者に2種類の1.9%活性コカミドプロピルベタインを含む液体石鹸製剤0.3mLを対象に21日間累積皮膚刺激性試験を閉塞パッチにて実施したところ、すべての被検者におけるそれぞれの製剤の累積皮膚刺激スコア(0-630)は588および581であった(Hill Top Research Inc,1980)

と記載されています。

試験データをみるかぎり、軽度の一次刺激および重度の累積刺激が報告されているため、軽度の一次刺激および重度までの累積刺激を引き起こす可能性があると考えられます。

眼刺激性について

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ(文献1:1991)によると、

  • [動物試験] 9匹のウサギの片眼に30%活性コカミドプロピルベタイン0.1mLを点眼し、3匹の眼は食塩水で約4秒間すすぎ、残りの6匹の眼はすすがず、Draize法に基づいて眼刺激スコア(0-110)を評価したところ、眼をすすがない群では24,48,72時間後および7日後でそれぞれ32.5,31.7,41.7および27.2であり、眼をすすいだ群では24時間後で10.0であり、48時間後にはすべて消失した(Food and Drug Research laboratories Inc,1982)
  • [動物試験] 3匹のウサギ2群の片眼に4.5%活性コカミドプロピルベタイン溶液0.1mLを点眼し、3匹は4秒間眼をすすぎ、もう1群は眼をすすがず、Draize法に基づいて眼刺激性を評価したところ、眼をすすがない群では2日目まですべてのウサギにわずかな角膜刺激およびケモーシスが観察され、7日目には消失した。目をすすいだ群では2匹にわずかな角膜刺激が観察された(Leberco,1965)
  • [動物試験] 9匹のウサギの片眼に10%活性コカミドプロピルベタイン0.1mLを点眼し、3匹は4秒間眼をすすぎ、6匹は眼をすすがず、Draize法に基づいて眼刺激スコア(0-110)を評価したところ、眼をすすがない群では24,48および72時間後でそれぞれ25.7,16.7および9.3であり、7日目にはすべて消失した。眼をすすいだ群では24時間で2.0であり、48時間後では実質的に非刺激であった(Food and Drug Research laboratories Inc,1982)
  • [動物試験] 6匹のウサギの片眼に3%活性コカミドプロピルベタイン0.1mLを点眼し、点眼後に眼刺激スコア(0-110)を評価したところ、24時間後の平均眼刺激スコアは41.6であり、この試験物質は眼刺激剤であると結論付けられた(Seppic,1985)
  • [動物試験] 9匹のウサギの片眼に2.3%活性コカミドプロピルベタインを含む液体石鹸0.1mLを点眼し、3匹は点眼後に30秒間眼をすすぎ、6匹は眼をすすがず、点眼後に眼刺激スコア(0-110)を評価したところ、眼をすすがない群の平均眼刺激スコアは18.7であり、眼をすすいだ群の平均眼刺激スコアは20.0であった。刺激の種類は主に結膜刺激と虹彩であり、この製品は眼の洗浄の有無にかかわらず、中程度の眼刺激剤であると結論付けられた(Stillmeadow,1980)

と記載されています。

試験データをみるかぎり、洗眼の有無にかかわらず、中程度までの眼刺激性が報告されているため、最小限-中程度の眼刺激が起こる可能性があると考えられます。

皮膚感作性(アレルギー性)について

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ(文献1:1991;文献2:2012)によると、

  • [ヒト試験] 30人の被検者に1.87%活性コカミドプロピルベタインを含むシャンプー水溶液0.1mLを対象にHRIPT(皮膚刺激&感作試験)を実施したところ、いずれの被検者も皮膚感作反応を示さなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1980)
  • [ヒト試験] 100人の被検者に10%活性コカミドプロピルベタインを含むシャンプー製剤を対象にHRIPT(皮膚刺激&感作試験)を実施したところ、いずれの被検者も皮膚感作の兆候は観察されなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1984)
  • [ヒト試験] 141人の被検者に1.5%-3.0%活性コカミドプロピルベタイン水溶液を対象にHRIPT(皮膚刺激&感作試験)を実施したところ、いずれの被検者も試験期間において皮膚感作反応を示さなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1988)
  • [ヒト試験] 210人の被検者に6%活性コカミドプロピルベタイン溶液を対象にHRIPT(皮膚刺激&感作試験)を実施したところ、いずれの被検者も試験期間において皮膚感作反応を示さなかった(Clinical Research Laboratories Inc,2009)
  • [ヒト試験] 27人の被検者に0.018%活性コカミドプロピルベタインを含むフェイシャルクレンジング水溶液を対象にmaximization皮膚感作性試験を実施したところ、いずれの被検者も皮膚感作反応を示さず、この製品は通常使用下において接触性皮膚感作反応を引き起こさないと結論づけられた(KGL Inc,2007)

と記載されています。

試験データをみるかぎり、共通して皮膚感作性なしと報告されているため、通常使用下において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 –

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ(文献2:2012)によると、

  • [ヒト試験] 皮膚アレルギーテストを受けた706人の患者のうち93人は化粧品による接触皮膚炎と仮診断された。93人のうち4人が1%コカミドプロピルベタイン水溶液に対して陽性反応を示した。このうち2人はコカミドプロピルベタインを含むシャンプーを使用した後に額、耳、首にかゆみと紅斑がみられ、残りの2人はコカミドプロピルベタインを含む洗顔料を使用した後に顔や首に湿疹を発症した(Personal Care Products Counci,1987)
  • [ヒト試験] 化粧品および生活用品に対するアレルギー性接触皮膚炎の疑いがある210人の患者にNACDG(North American Contact Dermatitis Group:北米接触皮膚炎共同研究班)標準パッチテスト(合計70のアレルゲンパッチテスト)に加えて、1%コカミドプロピルベタイン水溶液を対象にパッチテストを実施したところ、12人(5.7%)の患者が1%コカミドプロピルベタインに陽性反応を示した。陽性反応を示した患者の10人は頭部に皮膚炎を有しており、残りの2人は手湿疹を有していた。陽性反応を示した12人のうち7人はコカミドプロピルベタインを含む製品の使用を止めた後に皮膚炎が解消されたことから、コカミドプロピルベタインと皮膚炎には明確な関連があると判断された(J. F. Fowler,1993)
  • [ヒト試験] 1991年2月から1994年6月の期間において様々な標準パッチテストで職業性接触皮膚炎の疑いのある781人の患者(781人のうち217人の患者は美容師)と化粧品皮膚炎の疑いのある102人の患者に1%コカミドプロピルベタイン水溶液をパッチテストし、患者がコカミドプロピルベタインを含む製品を使用している場合で、これらの製品の使用を中止することで皮膚炎が解消した場合のみ関連性が認められるものとした。職業性接触皮膚炎の疑いのある781人のグループでは56人(7.2%)がコカミドプロピルベタインに対して陽性反応を示し、そのうち17人は製品の使用と明確な関連性が認められた。化粧品皮膚炎の疑いのある102人のグループでは3人(3%)がコカミドプロピルベタインに対して陽性反応を示し、この3人はいずれも製品の使用と明確な関連性が認められた(A. C. de Groot et al,1995)

と記載されています。

試験データをみるかぎり、化粧品通常使用の例では4-6%の割合で皮膚感作が報告されているため、皮膚炎を有する場合、化粧品通常使用下においてまれに皮膚感作を引き起こす可能性があると考えられます。

また、皮膚炎を有する場合でも、一般的な化粧品使用と比較して、理容師・美容師をはじめ日常的にコカミドプロピルベタインと接触する機会の多い職業では、接触性皮膚炎を発症する可能性が高くなると考えられます。

光感作性について

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ(文献1:1991)によると、

  • [ヒト試験] 30人の被検者に3%活性コカミドプロピルベタイン水溶液を対象に光感作性試験をともなうHRIPT(皮膚刺激&感作試験)を実施したところ、いずれの被検者も光感作反応を示さなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1988)

と記載されています。

試験データをみるかぎり、光感作性なしと報告されているため、光感作性はほとんどないと考えられます。

∗∗∗

コカミドプロピルベタインは界面活性剤にカテゴライズされています。

成分一覧は以下からお読みください。

参考:界面活性剤

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文献一覧:

  1. Cosmetic Ingredient Review(1991)「Final Report on the Safety Assessment of Cocamidopropyl Betaine」Journal of the American College of Toxicology(10)(1),33-52.
  2. Cosmetic Ingredient Review(2012)「Final Report of the Cosmetic Ingredient Review Expert Panel on the Safety Assessment of Cocamidopropyl betaine (CAPB)」International Journal of Toxicology(31)(4),77S-111S.
  3. “Pubchem”(2019)「Cocamidopropyl betaine」, <https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Cocamidopropyl-betaine> 2019年9月10日アクセス.
  4. 日光ケミカルズ(2006)「両性界面活性剤」新化粧品原料ハンドブックⅠ,207-215.
  5. 刈米 孝夫(2002)「界面活性剤の開発」界面活性剤の応用技術,1-41.
  6. 宮澤 清(1993)「化粧せっけん及びヘアシャンプーの泡立ちとソフト感」油化学(42)(10),768-774.
  7. 永井 邦夫(2005)「低刺激性シャンプー基剤」三洋化成ニュース(430).
  8. 川研ファインケミカル株式会社(2014)「アミノ酸型界面活性剤の増粘方法のご紹介」技術資料.
  9. 日油株式会社(2015)「毛髪洗浄剤組成物」特開2015-205834.
  10. 樋渡 佳子, 他(2004)「カチオン性高分子と界面活性剤のコアセルベートに関する研究」日本化粧品技術者会誌(38)(3),211-219.
  11. 川研ファインケミカル株式会社(2014)「ソフタゾリンLHL」技術資料.
  12. 江連 美佳子(2018)「美しい髪をめざして-香粧品ができること-」日本香粧品学会誌(42)(1),15-20.
  13. 奥村 丈夫, 他(1989)「頭髪化粧品と毛髪」色材協会誌(62)(10),615-623.

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