かずのすけの化粧品評論と美容化学についてのぼやき

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すごい論文っぽいタイトルになっちゃいました(^^;


これはかなり難しい話なので、

超マニアな人向けです。


文系の人はまず絶対に途中で別の記事に飛んでいってしまうでしょう・・・



それでも書きます。





◎界面活性剤の刺激性=タンパク質変性作用



界面活性剤の刺激性はその界面活性剤のタンパク質変性作用に由来します。


タンパク質を変性させるにはタンパク質の高次構造を破壊する、

つまり高次構造を維持する化学結合を切断する力があれば良いわけです。


タンパク質の高次構造を維持する化学結合は一般的に、

・共有結合

・ジスルフィド結合(ケラチンのみ)

・イオン結合

・水素結合

・疎水性相互作用

・ファンデルワールス力(ごく弱い力のためほぼ無力)


などの結合があります。


その点では界面活性剤には親油基と親水基があることから

疎水性相互作用と水素結合を切断する力がはじめから備わっています。


水の表面張力が強いのは水が多くの水素結合を持っているためであり、

界面活性剤が水の表面張力を弱めるのは水の水素結合を切断するからです。


同様に油も疎水性相互作用という力で引き合っており、

水素結合に比べたら非常に弱い力ですが界面活性剤にはこれを切断する力があります。



つまり、どんな界面活性剤でも親油基と親水基を持つという時点でタンパク質を変性させる力は多かれ少なかれ持っています。


では、界面活性剤の変性作用を序列化するのは一体どのような性質なのか。


今日のテーマはこれです。


ちなみにかずのすけの行っている研究の最も大きなテーマでもあります。




◎界面活性剤のタンパク質変性作用はそのイオン性によって異なる


界面活性剤には、

・親水基がマイナスのイオン性を持つ「アニオン界面活性剤」

・親水基がプラスのイオン性を持つ「カチオン界面活性剤」

・親水基がpHによってプラスにもマイナスにもなる「両性界面活性剤」

・親水基がイオン性を持たない「ノニオン界面活性剤」


の四つの種類があります。


一般的に言われているのは、

これらの刺激性を序列化すると

「カチオン」≧「アニオン>「両性」>「ノニオン」

という形になります。


つまり、「イオン性」を持つ界面活性剤ほどその刺激性は強いということですね。



ここまでは界面活性剤を勉強すれば、触り程度に知っているレベルの話になります。



ここからがあまり知られていない話です。


なぜイオン性を持つほど界面活性剤の刺激性は増すのでしょうか。



◎イオン結合を切断するには


つまりイオン性の界面活性剤には「イオン結合」を切断することができます。



タンパク質はアミノ酸が長くつながった鎖状分子ですが、

それがうまく折りたたまれて球状になったり、繊維状になったりするわけです。

これが折りたたまれるためには、アミノ酸同士がその側鎖基を介して

電気的に引き合うイオン結合が非常に重要です。


アミノ酸には塩基性のアミノ基と酸性のカルボキシル基が備わっていることから、

pHによってその形状を変える性質があります。


pHは正確には水素イオン濃度というもので図られていますが、

水素イオン濃度が多ければ多いほど、プラスの電荷が生まれ、

逆に水素イオン濃度が少ない程マイナスの電荷が生まれています。


タンパク質はアミノ酸が特定のpHの中で特定の形状をとっていることで

その高次構造を維持することができるので、

プラスの電荷やマイナスの電荷を吸着してしまったり与えたりする物質が

作用するとその安定電荷バランスが崩れ、

イオン結合は崩壊します。



つまり、

マイナスの電荷を与えるアニオン界面活性剤や、

プラスの電荷を与えるカチオン界面活性剤は

その性質が強く、強力にイオン結合を切断できるわけです。


よって強力にタンパク質を変質させることができ、

その分刺激が強い界面活性剤が多いのです。




両性界面活性剤は一般的に用いられる中性付近のpHでは正味の電化を持たないことから

イオン結合に作用できず、刺激が弱いと言われています。


しかしそれは両性界面活性剤の活性が弱い時の話であり、

pHが低くなったり高くなったりすることで、そのイオン性も強くなるため、

そういう状況では両性界面活性剤も刺激があることになります。
(一般的に用いられるpHでは低刺激です)



ノニオン界面活性剤は親水基がそもそも水素結合によって水となじむ界面活性剤であり、

イオン性がゼロであることからイオン結合に介入できません。

そのためタンパク質変性作用が弱く、

特に皮膚刺激の小さい洗剤として考えられています。




◎アニオン界面活性剤の中での刺激性の序列について(予告)


さて一口にアニオン界面活性剤といっても様々な種類があります。


・硫酸塩型

・スルホン酸塩型

・リン酸塩型

・カルボン酸塩型

・アミノ酸塩型


こんな分け方初めて聞いたかもしれませんね。

これはかずのすけ的な「親水基形状別分類」です。


アニオン界面活性剤の分類には正式な分類法はありません。

日々日々新しいものが作られているので、

その時その時で分類を決めても追いつかないからです。



ただこの親水基形状別分類は、

その親水基の構造に着目しているので分類が非常に簡単です。


実は、アニオン界面活性剤、つまり洗剤の刺激は

ほとんどがこの親水基の構造で決まってしまいます。


ここまで読んでくれた人がいるのかどうかはかなり怪しいですが、


このシリーズでは次回、

界面活性剤の構造からその刺激性を予測する方法の理論を解説します。





絵も何も無しで書きなぐってしまってすいませんでした・・・。


ここまで読んでくださった方、本当にありがとうございますm(_ _)m






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