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10.08.2023 by Dr. Gabriele Kaiser

コットンはどのようにして口紅に混入するのか?

シャネル、ディオール、エステ・ローダー、バボール、ランコム、ダグラスなど、化粧品やパーソナルケア製品の成分リストで見かけることが多くなった水素添加綿実油。この名称の背景と、この添加物の加熱・冷却挙動を新型DSC 300Caliris® で測定する方法については、こちらをご覧ください。 Classic byNETZSCH .

綿実油はワタ科植物の種子から抽出され[1]、多くの国で食用油として重宝されている。綿花には昆虫の食害を防ぐ天然毒素が含まれているため、油はまず精製され、有害なゴシポールが除去されなければならない。その結果、不飽和脂肪酸とビタミンEを多く含む淡黄色の液体になる。

綿実油は安定性が高いため、水素添加された状態で化粧品によく使用される。水素添加という用語は、触媒の存在下で不飽和二重結合に水素を蓄積させることを表し、「硬化」とも呼ばれる。水素添加により、淡黄色のオイルは白色またはほぼ白色の粉末になります。しかし、このプロセスでは通常、不飽和結合が残る。そのため、水素添加綿実油には、94%の飽和脂肪に加え、通常約2%の不飽和脂肪酸が含まれている[2]。

化粧品成分としての水素添加綿実油は、保湿性があり、べたつかないテクスチャーが特徴である。特に、肌のクレンジング製品、リップライナー、アイライナー、口紅などに配合されている。

DSC 300Caliris Classic 化粧品研究・試験用の高度な熱分析が可能なコンパクト設計。
図1:新型DSC 300Caliris Classic は、そのコンパクトな設計と堅牢性が印象的。

融解と結晶化挙動

NETZSCH DSC 300Caliris® Classic。そのフットプリント(small )により、(ほとんど)どの研究室にも設置できる。

すべての油脂と同様に、水素添加綿実油は脂質グループに属し、様々な脂肪酸のトリグリセリドから構成されている。脂質の融解域は、鎖の長さ、鎖の分岐、二重結合の数、エステル化の度合い、結晶構造における配置など、様々な要因に依存する[4]。

今回の場合、試料は加熱により約35℃~74℃の広い融解範囲を示した(図1、1回目の加熱、青い曲線)。

加熱中の51.5℃、63.2℃、65.4℃に吸熱(吸熱性)ピークを示す水素添加綿実油のDSC測定グラフ。
図1: 水素添加綿実油のDSC測定、1回目の加熱とその後の冷却; 試料質量: 6.1 mg、加熱/冷却速度:試料質量:6.1 mg、加熱/冷却速度:10 K/分、密閉アルミニウム容器、N2雰囲気

この温度範囲では、いくつかの吸熱(吸熱性)効果が見られる。最も顕著なのは、約52℃、約63℃、約65℃(いずれもピーク温度)である。

その後の制御冷却(図1の赤い曲線)では、物質は約47℃で結晶化し始める。凝固効果は構造化されていない。

冷却後、試料を2回目に加熱すると(再び加熱速度10K/min、図2の水色の曲線)、水素添加綿実油の多形性を反映し、1回目の加熱とは全く異なる結果が得られる。52℃と63℃の2つの明確な吸熱(吸熱性)効果(それぞれのケースでピーク温度)とともに、その間の約55℃(同じくピーク温度)で発熱(吸熱性)効果が生じている。52℃における吸熱(吸熱性)効果の温度位置(図1の水色の曲線)は、1回目の加熱における対応する吸熱効果(破線の紫色の曲線)とよく一致する。2回目の吸熱(吸熱性)ピークは、1回目の加熱に比べてわずかに左にシフトしているようである。

2回目の加熱時の加熱速度を変化させることにより、低い加熱速度(2K/min、図3の水色の曲線)では、1回目の吸熱(吸熱性)効果を完全に抑制し、発熱(発熱性)ピークを2回目の吸熱効果から分離することが可能である。より高い加熱速度(5, 10, 20 K/min)では、吸熱(吸熱性)効果が発生し、加熱速度が増加するにつれて支配的になり、20 K/minの加熱速度では発熱(発熱性)が完全に過補償される。

1回目と2回目の加熱における水素添加綿実油の融解挙動を示すDSC曲線。
図2: 水素添加綿実油のDSC測定、1回目と2回目の加熱:試料質量:6.2 mg、加熱速度:10 K/分、密閉アルミニウム容器、窒素雰囲気
2~20K/minの範囲で加熱速度を変化させた水素添加綿実油の熱挙動を示すDSC分析グラフ。
図3: 水素添加綿実油のDSC測定: 6.試料質量:0~6.3 mg、加熱速度:2~20 K/min、密閉アルミニウムるつぼ、N2雰囲気:試料質量:0~6.3 mg、加熱速度:2~20 K/min、密閉アルミニウム容器、N2雰囲気、個々のスケーリング

したがって、50℃から55℃の範囲における発熱(発熱性)ピークは、構造変化に基づくものである可能性がある。この仮説を検証するには、X線構造解析などの技術を用いたさらなる調査が必要であろう。

結論

水素添加綿実油は水素添加植物油であり、そのかなり複雑な融解挙動は、DSC 300を用いることにより、現象論的に迅速かつ簡単に記述することができる。 Caliris® Classic.この油は、ハードワックスの代替品として化粧品やクリームに使用することができる[5]。

文献

[1]https://www.cosmeticsinfo.org/ingredients/hydrogenated-cottonseed-oil/

[2]https://en.wikipedia.org/wiki/Cottonseed_oil

[3]https://www.100percentpure.com/pages/ingredient-hydrogenated-cottonseed-oil#:~:text=In%20addition%20to%20its%20moisturizing,suitable%20for%20all%20skin%20types.

[4] C. Reitz, PhD thesis, Extrudierte Fettmatrizes mit retardierter Wirkstofffreigabe, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, 2007, pp 11 - 13.

[5] https://file.wuxuwang.com/hpe/HPE6/HPE6_326.pdf

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