ステアリン酸Kの基本情報・配合目的・安全性

ステアリン酸K

化粧品表示名称 ステアリン酸K
医薬部外品表示名称 ステアリン酸カリウム
医薬部外品表示名称(簡略名) ステアリン酸K
化粧品国際的表示名称(INCI名) Potassium Stearate
配合目的 洗浄乳化 など

1. 基本情報

1.1. 定義

以下の化学式で表される、ステアリン酸のカリウム塩であり、セッケン(Soap)(∗1)に分類される陰イオン界面活性剤(アニオン界面活性剤)です[1][2]

∗1 セッケンには、「セッケン」「石けん」「せっけん」「石鹸」など4種の表記法があり、これらの用語には界面活性剤を意味する場合と界面活性剤を主剤とした製品を意味する場合がありますが、ここではわかりやすさを考慮して界面活性剤を「セッケン」、セッケンを主剤とした製品を「石鹸」と記載しています。

ステアリン酸K

1.2. 歴史

石鹸の歴史は非常に古く、紀元前3000年頃にメソポタミア地方でシュメール文明を築いたシュメール人が残した文書の中に石鹸らしきものについて書かれた記述があることから、5,000年以上前から使われていたと考えられますが、記録としては紀元1世紀に古代ローマの博物学者であるプリニウスの「博物誌」の中で、

 石鹸は、堅脂と灰で、最上級品はブナの灰とヤギの堅脂でつくられ、濃いのと液になっているのと二種類ある 

プリニウス「プリニウス博物誌〈植物薬剤篇〉」,八坂書房,1994年,p1195より引用

と書かれているものが最古のものであるとされています[3a]

その後、8世紀頃には地中海沿岸のスペイン、イタリアでは脂肪としてオリーブ油が、アルカリとしてカリウムが使用されるようになり、12世紀以降は地中海沿岸諸国で手工業による石けん素地が、アルカリとして木の灰汁の代わりに海藻を焼いたもの(この灰汁の主成分はナトリウムであったといわれています)が使用されるといった経緯を経て、19世紀に工業的に大規模生産されるとともに石鹸が普及していったという歴史があります[3b]

日本においては、1543年にポルトガル船が種子島に漂着したときに鉄砲や金平糖とともにシャボンが持ち込まれたのが最初であったとされており、最も古い記録としては1596年(慶長元年)に博多の貿易商の神谷宗旦から伏見地震の見舞いに贈られたシャボンに対する石田三成の礼状が残されています[3c]

しかし、シャボンはそれから300年以上にわたって民間に普及せず(∗2)、1873年に横浜・磯子の堤磯右衛門によってはじめて製造販売された石鹸である「堤磯右ヱ門石鹸」が発売され、その後1887年には長瀬商店(現 花王)が、1891年には小林商店(現 ライオン)が創業したことなどにより、「石鹸」という単語に置き換わっていくとともに民間に広がっていったようです[3d]

∗2 原因のひとつとして石鹸がキリシタンのものとした忌避されていたと言われています。

1.3. 化粧品以外の主な用途

ステアリン酸Kの化粧品以外の主な用途としては、

分野 用途
医薬品 基剤、乳化目的の医薬品添加剤として外用剤に用いられています[4]

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、

  • カリウムセッケン合成による洗浄作用
  • セッケン合成による乳化

主にこれらの目的で、洗顔料、洗顔石鹸、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。

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. カリウムセッケン合成による洗浄作用

カリウムセッケン合成による洗浄作用に関しては、まず前提知識としてカリウムセッケンの合成について解説します。

セッケンは、広義においては高級脂肪酸の塩の総称、狭義においては洗浄を主目的とする水溶性のアルカリ金属塩を指し、身体の洗浄に最も古くから使用されていることが知られています[5a][6]

セッケンを合成する代表的な工程としては、

セッケン製造の反応式

この2種類があり[5b][7]、またケン化や中和に用いるアルカリは水酸化Na水酸化Kでは、

  • 水酸化Naを用いてケン化または中和する場合:ナトリウムセッケン(固形石鹸)
  • 水酸化Kを用いてケン化または中和する場合:カリウムセッケン(液体石鹸)

このように利用目的が異なり、ステアリン酸Kは高級脂肪酸であるステアリン酸 + 水酸化Kの中和法によって得られることから、一般に液体石鹸として用いられます[8a]

ステアリン酸のカリウム塩の洗浄力および起泡力については、一般に脂肪酸カリウム塩(カリウムセッケン)は脂肪酸ナトリウム塩(ナトリウムセッケン)より溶解性が高く、起泡性に優れていることが知られていますが[9]、30℃および40℃での各脂肪酸濃度0.5%のカリウム塩(カリウムセッケン)の起泡力および泡持続性は、以下の表のように、

  脂肪酸名 起泡性 泡持続性
30℃ 40℃ 30℃ 40℃
飽和脂肪酸 ラウリン酸
ミリスチン酸
パルミチン酸
ステアリン酸
不飽和脂肪酸 オレイン酸

このような傾向が明らかにされており[10]、ステアリン酸は40℃以下では起泡力をほとんど発揮しないことが知られています。

ただし、実際の洗浄系製品には複数のカリウムセッケンが配合されており、また洗浄力や起泡力を増強する成分なども配合されていることが考えられ、総合的な洗浄力、起泡性および泡持続性を示します[11]

カリウムセッケンは主に洗顔料に使用されますが、洗顔においては酸敗した皮脂や汚れを洗浄することが必要である一方で、皮膚の恒常性を保持するための角層細胞間脂質まで洗い流してしまうことは防止する必要があります。

このような背景から、皮膚のつっぱり感や肌荒れを回避するために、皮膚の恒常性に必要な物質を極力洗い流さない選択洗浄性(∗3)が重要であり、顔におけるカリウムセッケンの選択洗浄性とは、皮膚の向上性を保つために重要な因子である角層細胞由来脂質であるコレステロールおよびコレステロールエステルを残存させ、皮脂由来脂質であるスクワレンを汚れとともに洗浄することを意味します。

∗3 選択洗浄性とは、ある物質はよく洗い流すが、ある物質は洗い流さず残すという洗浄剤の性質のことです。

1989年にポーラ化成工業によって報告された各カリウムセッケンの選択洗浄性検証によると、

– 皮脂溶解性試験 –

選択洗浄性について比較するために、皮脂腺由来スクワレンと角層細胞由来脂質であるコレステロールエステルおよびコレステロールを指標として、スクワレン、コレステロールエステルおよびコレステロールの比率が72:14:14のモデル皮脂を0.5%濃度の各カリウムセッケン洗浄液300mLで30分間洗浄し、水洗いを比較として、30分後の残存した皮脂組成を検討したところ、以下のグラフのように、

洗浄30分後のモデル皮脂組成比率の変化

水だけで洗顔した場合では、コレステロールエステルの比率が増加し、コレステロールの比率が減少した。

この結果は、指標とした3成分の中では最も親水性の高いコレステロールが洗浄されやすいものと考えられる。

各脂肪酸カリウム塩で洗浄した結果、パルミチンK、ステアリン酸Kおよびラウリン酸Kの順でスクワレンを十分に洗浄しコレステロールエステルとコレステロールを残す選択洗浄性を示した。

選択洗浄性が明らかに認められた脂肪酸セッケンは、ラウリン酸Kを除き、比較的炭素鎖の長い脂肪酸K(C16およびC18であった。

この結果は、スクワレンのように極性のより低い油剤類に対しては親油基の大きい界面活性剤のほうが親和力が高いために選択洗浄性を示したものと考えられた。

さらに、複数のカリウムセッケンを組み合わせた処方系においても同様の選択洗浄性がみられ、とくにパルミチン酸カリウムセッケンおよびステアリン酸カリウムセッケンを組み合わせたものがスクワレン除去率が高く、

  • ラウリン酸K、ミリスチン酸K
  • ミリスチン酸K、パルミチン酸K、ステアリン酸K
  • パルミチン酸K、ステアリン酸K

これらのいずれの組み合わせにおいてもコレステロールエステルおよびコレステロールを残す選択洗浄性を示した。

このような検証結果が明らかにされており[12]、ステアリン酸Kは優れたスクワレン洗浄力とコレステロールエステルおよびコレステロールを残す選択洗浄性が認められています。

2.2. セッケン合成による乳化

セッケン合成による乳化に関しては、まず前提知識として乳化およびエマルションについて解説します。

乳化とは、互いに溶け合わない2種の液体の一方が微細な液滴(乳化粒子)となり他方の液体中に均一に分散されることをいいます[13][14]

そして、油と水のように互いに溶け合わない2種の液体の一方が微細な液滴(乳化粒子)として他の液体中に分散している乳化物をエマルション(emulsion)といい[15]、基本的なエマルションとして、以下の図のように、

エマルションの基本構造

水を外部相とし、その中に油が微細粒子状に分散しているO/W型(Oil in Water type:水中油滴型)と、それとは逆に油を外部相とし、その中に水が微細粒子状に分散しているW/O型(Water in Oil type:油中水滴型)があります[16]

身近にあるO/W型エマルションとしては、牛乳、生クリーム、マヨネーズなどがあり、一方でW/O型エマルションとしてはバター、マーガリンなどがあります。

現在、一般的に乳化に使用される界面活性剤は非イオン界面活性剤が主流ですが、1950年代以降、非イオン界面活性剤が発達するまでは、化粧品用エマルションの乳化剤として陰イオン系のステアリン酸セッケンなどが主として使用されてきた歴史があります[17a]

ステアリン酸セッケンは、様々な油性成分を乳化し、またO/W型エマルションを生成するための乳化剤として優れており、さらにセッケン乳化によって生成したエマルションは安定性が高く、ある程度の硬度をもちながらさっぱりした感触を付与するという特徴から[17b]、非イオン界面活性剤が発達した今日でもある程度の硬度とさっぱりした感触を目的に使用されています。

ただし、セッケンを乳化剤としたエマルションは温度によって硬度が変化しやすく、また経日変化が大きいことから[17c]、一般に他の乳化剤と併用する処方が用いられます。

3. 混合原料としての配合目的

ステアリン酸は、混合原料が開発されており、ステアリン酸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 CERASYNT Q HLB
構成成分 ステアリン酸グリセリルステアリン酸K
特徴 O/W型乳化剤

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2001-2003年および2016-2019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(∗4)

∗4 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。

ステアリン酸Kの配合製品数と配合量の比較調査結果(2001-2003年および2016-2019年)

5. 安全性評価

ステアリン酸Kの現時点での安全性は、

  • 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
  • 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(データなし)
  • 眼刺激性:詳細不明
  • 皮膚感作性(アレルギー性):ほとんどなし(データなし)

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)

医薬品添加物規格2018および医薬部外品原料規格2021に収載されており、40年以上の使用実績がある中で重大な皮膚刺激および皮膚感作の報告がみあたらないため、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、一般に皮膚刺激および皮膚感作性(アレルギー性)はほとんどないと考えられますが、詳細な安全性試験データがみあたらず、データ不足のため詳細は不明です。

セッケンの皮膚刺激性に関しては、

ラウリン酸(C₁₂) ← ミリスチン酸(C₁₄) ← パルミチン酸(C₁₆) ← ステアリン酸(C₁₈)

この順に皮膚刺激が強いことが知られており、またナトリウムセッケンよりカリウムセッケンのほうが刺激性が強く[18]、セッケンの中ではラウリン酸カリウムセッケンが最もスティンギング(∗5)が強いと報告されています[19]

∗5 スティンギングとは、チクチクと刺すような主観的な刺激感のことです。

ただし、一般に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、セッケンが皮膚に与える影響は極めて少ないことが明らかにされています[20]

5.2. 眼刺激性

試験結果や安全性データがみあたらないため、現時点ではデータ不足により詳細不明です。

5.3. 皮膚吸着性

皮膚吸着性に関しては、まず前提知識として脂肪酸セッケンが吸着した場合の皮膚への影響について解説します。

セッケンを含む洗顔料を使用した洗顔においては、カリウムセッケンが皮膚に吸着残留する量が増えるほど洗顔後につっぱり感やかさつき感を感じる傾向にあり、洗顔後のつっぱり感やかさつき感を防ぐためには、皮膚吸着の少ないカリウムセッケンを使用することが重要であると考えられます。

1999年にポーラ化成工業によって報告されたカリウムセッケンの皮膚吸着性検証によると、

皮脂由来スクワレンと角層細胞由来脂質であるコレステロールエステルおよびコレステロールの比率が72:14:14のモデル皮脂を濃度0.5%に調整した各カリウムセッケン洗浄液300mLで5分,15分および30分間洗浄し、30分後に残存した脂肪酸(洗浄に使用したものと同じ脂肪酸)の量を測定したところ、以下のグラフのように、

脂肪酸セッケンによる皮膚洗浄後に残存吸着した脂肪酸量の比較

ラウリン酸およびミリスチン酸で洗浄した場合は、使用した脂肪酸と同じ脂肪酸量が洗浄時間とともに増加したことから、明らかに皮膚吸着を示していると考えられた。

一方で、パルミチン酸およびステアリン酸は残存量が非常に少なく、洗浄時間とともに減少しており、皮膚吸着していないものと考えられた。

このような検証結果が明らかにされており[21]、ステアリン酸のカリウムセッケンは皮膚吸着性がほとんどないことが認められています。

6. 参考文献

  1. 日本化粧品工業連合会(2013)「ステアリン酸K」日本化粧品成分表示名称事典 第3版,966.
  2. 藤本 武彦(2007)「アニオン界面活性剤」界面活性剤入門,75-111.
  3. abcd藤井 徹也(1995)「石けん小史」洗う -その文化と石けん・洗剤,19-31.
  4. 日本医薬品添加剤協会(2021)「ステアリン酸カリウム」医薬品添加物事典2021,325-326.
  5. ab井出 袈裟市, 他(1990)「セッケン」新版 脂肪酸化学 第2版,106-129.
  6. 日光ケミカルズ株式会社(2006)「脂肪酸塩」新化粧品原料ハンドブックⅡ,174-176.
  7. 藤井 徹也(1995)「石けんの科学」洗う -その文化と石けん・洗剤,31-39.
  8. 田村 健夫・廣田 博(2001)「石けん」香粧品科学 理論と実際 第4版,336-348.
  9. Luis Mauri, 他(1958)「起ホウ力の評価」油化学(27)(5),104-106. DOI:10.5650/jos1956.7.104.
  10. 大矢 勝・皆川 基(1989)「衣類の泡沫洗浄に関する研究」繊維製品消費科学(30)(2),87-93. DOI:10.11419/senshoshi1960.30.87.
  11. 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. DOI:10.5650/jos1956.42.768.
  12. 橋本 文章, 他(1989)「界面活性剤の皮膚への吸着性と洗顔料による選択洗浄性」日本化粧品技術者会誌(23)(2),126-133. DOI:10.5107/sccj.23.126.
  13. 薬科学大辞典編集委員会(2013)「乳化」薬科学大辞典 第5版,1150.
  14. 鈴木 敏幸(2003)「乳化」化粧品事典,638-639.
  15. 鈴木 敏幸(2003)「エマルション」化粧品事典,356.
  16. 田村 健夫・廣田 博(2001)「乳化作用」香粧品科学 理論と実際 第4版,270-273.
  17. abc光井 武夫(1969)「化粧品における応用」油化学(18)(9),521-529. DOI:10.5650/jos1956.18.521.
  18. Leroy D. Edwards(1939)「The pharmacology of SOAPS」Journal of the American Pharmaceutical Association(28)(4),209-215. DOI:10.1002/jps.3080280404.
  19. 奥村 秀信(1998)「皮膚刺激感(痛み)について」日皮協ジャーナル(39),78-82.
  20. 岩本 行信(1972)「セッケン」油化学(21)(10),699-704. DOI:10.5650/jos1956.21.699.
  21. 酒井 裕二(1999)「理想的な洗顏料の開発」日本化粧品技術者会誌(33)(2),109-118. DOI:10.5107/sccj.33.2_109.

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