ステアリン酸Naの基本情報・配合目的・安全性

ステアリン酸Na

化粧品表示名称 ステアリン酸Na
医薬部外品表示名称 ステアリン酸ナトリウム
医薬部外品表示名称(簡略名) ステアリン酸Na
化粧品国際的表示名称(INCI名) Sodium 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、ステアリン酸のナトリウム塩であり、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Na

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Na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など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、

  • ナト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、洗顔石鹸、ボディ石鹸、メイクアップ化粧品、スキンケア化粧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. ナトリウムセッケン合成による洗浄作用

ナト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ナト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Naは高級脂肪酸であるステアリン酸 + 水酸化Naの中和法によって得られることから、一般に固形石鹸として用いられます[8a]

ステアリン酸のナトリウム塩の洗浄力および起泡力については、以下の表のように、

脂肪酸名 洗浄力
(温水)
洗浄力
(冷水)
起泡性 泡持続性
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[8b]、ステアリン酸など炭素数の多い脂肪酸は70-80℃の温度条件で洗浄力が最大化しますが、温度が低下するにつれて水に対する溶解度が低下しそれにともない洗浄力が低下するため[9]、実際にすすぎに使用する38℃付近ではほとんど洗浄力がなくなることが知られています。

また、1955年に日本油脂によって報告された飽和脂肪酸のナトリウムセッケンの起泡力検証によると、

– 泡立ち性試験 –

各飽和脂肪酸のナトリウムセッケンを水道水溶液(温度35℃)で0.25%濃度に希釈し、それぞれの起泡力をRoss&Miles法に基づいて測定したところ、以下の表のように、

飽和脂肪酸 炭素数 起泡力:泡の高さ(mm)
直後 5分後
ラウリン酸 C₁₂ 217 208
ミリスチン酸 C₁₄ 350 350
パルミチン酸 C₁₆ 37 32
ステアリン酸 C₁₈ 25 21

起泡力に最適な脂肪酸はC₁₂-C₁₄に存在し、他の炭素数ではかなり起泡力が低下していることがわかった。

このような検証結果が明らかにされており[10]、ステアリン酸は他の脂肪酸と比較して起泡力はかなり低下することが認められています。

ただし、実際の洗浄系製品には複数の脂肪酸ナトリウム塩が配合されており、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]

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[12][13]

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[14]、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[15]

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[16a]

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[16b]、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[16c]、一般に他の乳化剤と併用する処方が用いられます。

3. 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(∗3)

∗3 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。

ステアリン酸Na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)

4. 安全性評価

ステアリン酸Na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(リーブオン製品):ほとんどなし-中程度
  • 皮膚刺激性(リンスオフ製品):ほとんどなし(データなし)
  • 眼刺激性: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

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。

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[17a]によると、

  • [ヒト試験] 20人の被検者に0.5%ステアリン酸Na水溶液を24時間閉塞パッチ適用し、パッチ除去後に皮膚刺激性を評価したところ、4人の被検者は最小限-中程度の紅斑を示し、残りの16人は皮膚刺激を示さなかった。この試験物質は許容しうる典型的なセッケン反応であった(Avon Products,1973)
  • [ヒト試験] 212人の被検者に7%ステアリン酸Naを含むスティック型デオドラント製品を対象にHRIPT(皮膚刺激性&感作性試験)を実施したところ、誘導期間において61人に紅斑反応(59人がわずか、1人が中程度および1人が重度の反応)が観察され、チャレンジ期間においては24時間で7人にわずかな紅斑が観察されたが、72時間ですべて消失した(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1978)
  • [ヒト試験] 10人の被検者に0.1-0.25%ステアリン酸Naを含む入浴石鹸水溶液を対象に21日間皮膚累積刺激性試験を実施したところ、いずれの被検者も最小限の紅斑反応を示した(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1975)
  • [ヒト試験] 100人の被検者に0.3-0.75%ステアリン酸Naを含む入浴石鹸水溶液を対象に21日間皮膚累積刺激性試験を実施したところ、いずれの被検者も皮膚感作性の兆候を示さなかった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1975)

このように記載されており、試験データをみるかぎり共通して皮膚感作なしおよび皮膚刺激は非刺激-中程度と報告されているため、一般に皮膚感作性はほとんどなく、皮膚刺激性は非刺激-中程度の眼刺激を引き起こす可能性があると考えられます。

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(∗4)が強いと報告されています[19]

∗4 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]

4.2. 眼刺激性

Cosmetic Ingredient Reviewの安全性データ[17b]によると、

  • [動物試験] 5匹のウサギの片眼に7%ステアリン酸Naを含むスティック型デオドラント製剤を適用し、眼はすすぎ、Draize法に基づいて眼刺激性を評価したところ、1時間後および1,2,3,4および7日目で眼刺激スコアはそれぞれ29,27,21,16,13および7であった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1975)
  • [動物試験] 5匹のウサギの片眼に7%ステアリン酸Naを含むスティック型デオドラント製剤を適用し、眼はすすがず、Draize法に基づいて眼刺激性を評価したところ、1時間後および1,2,3,4および7日目で眼刺激スコアはそれぞれ29,31,24,21,15および8であった(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1975)
  • [動物試験] ウサギの片眼に10-25%ステアリン酸Naを含む入浴石鹸を適用し、眼はすすがず、Draize法に基づいて眼刺激性を評価したところ、この試験物質は軽度の眼刺激剤に分類された(Cosmetic Toiletry and Fragrance Association,1978)

このように記載されており、試験データをみるかぎり共通して非刺激-軽度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-軽度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. 日本化粧品工業連合会(2013)「ステアリン酸Na」日本化粧品成分表示名称事典 第3版,553.
  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)「ステアリン酸ナトリウム」医薬品添加物事典2021,327-328.
  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. ab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. 中垣 正幸(1965)「界面化学 (応用篇). Ⅳ.」油化学(14)(2),72-78. DOI:10.5650/jos1956.14.72.
  10. 難波 義郎, 他(1955)「洗浄力に寄与する要因の研究(第1報)」油脂化学協会誌(4)(5),238-244. DOI:10.5650/jos1952.4.238.
  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. 薬科学大辞典編集委員会(2013)「乳化」薬科学大辞典 第5版,1150.
  13. 鈴木 敏幸(2001)「乳化」化粧品事典,638-639.
  14. 鈴木 敏幸(2001)「エマルション」化粧品事典,356.
  15. 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.
  16. 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.
  17. abR.L. Elder(1990)「Final Report of the Safety Assessment of Lithium Stearate, Aluminum Distearate, Aluminum Stearate, Aluminum Tristearate, Ammonium Stearate, Calcium Stearate, Magnesium Stearate, Potassium Stearate, Sodium Stearate, and Zinc Stearate」Journal of the American College of Toxicology(1)(2),143-177. DOI:10.3109/10915818209013152.
  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.

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