JAIMA Season 2021
機器分析が支える、豊かな暮らしと産業のフロンティア

⾹粧品開発における機器分析

No.12

資⽣堂グローバルイノベーションセンター

本⼭ 晃

香粧品とは化粧品・香料などの総称であり、身体を清潔に保ち美しく装う必需品として文明の創始期から使われています 1。現在では薬機法上の「化粧品」および「医薬部外品」として定義されて い ま す 2。 お そ ら く 香 粧 品 を お 使 い の 多 く の 方 が 意 識 し て い な い と 思 い ま す が、 香 粧 品 の開発には機器分析が極めて重要な役割を担っています 3。本稿では、機器分析が香粧品開発にど う 役 立 っ て い る か に つ い て、 香 粧 品 メ ー カ ー の 分 析 担 当 者 の 視 点 か ら 紹 介 い た し ま す。

１. 香粧品開発における機器分析法－概観－
香粧品開発には実に多種多様な機器分析が用いまざまな機器分析が必要なのでしょうか？ この問いへの答えを香粧品の開発に必要な要素から考えてみましょう。

られています。しかも新技術や分析法の進化とと図１に示すとおり、香粧品の開発に不可欠な要もにその重要性が高まり続けています。現代の研素は①製品の品質・安全性、②使い心地や香りな究開発型の香粧品メーカーはさまざまな分析機器

どの感性・官能性、③シミ・シワを目立たなくするを駆使しなければ競争力のある製品を開発できななどの機能性・有効性、④製品の魅力を伝える製い、と言っても過言ではありません。ではなぜさ品情報・規制対応、の ４つに大別されます。

④製品情報・規制対応
 薬剤浸透度データ
 肌状態ビジュアル 環境負荷モニター，など①品質・安全性
 安定性評価
 原料の純度・不純物評価
 アレルギー物質確認，など

by DESI-MSI, Cryo FIB-SEM,Raman Imaging, etc.

by HPLC, GC/MS, LC/MS(/MS)
NMR, IR, XRD, etc.

②感性・官能性③機能性・有効性

 乳化・分散状態解析
 塗布膜解析 香気成分プロファイリング，など
by SEM, DLS, DSC, 粘度計,PTR-MS，etc.

Internal

 成分浸透度⽐較
 皮膚状態解析
 製造トラブル原因解明，など
by LC/MS(/MS), DESI-MSI, CryoFIB-SEM, Raman Imaging,
XGT, Microscopic IR, etc.

化粧品開発における機器分析の役割
図１ 図１
香粧品開発における機器分析の役割

４ 要素のうち最も重要なのは①品質・安全性器分析法については次項で概説します。ちなみにです。香粧品は化学物質の混合物であり、人体にクリームなどの香粧品と外用医薬品は使用形態が一定期間接した状態で使われるため、品質・安全似ていますが、開発の前提となる考え方が大きく性の確保が最優先となります。用いられる主な機異なります。 医薬品は健康な状態に戻すことがJAIMA Season 2021 Spring3目的であるため、薬効が顕著であることが前提と訴える製品を開発するために行います。例えば、なります。
ただし薬効と副作用は表裏一体のため、製剤の乳化状態や塗布膜の解析、香気成分の分析専門家である医師の監督下で用法用量・適用期間などを、ヒトの感覚評価と併用して行います。乳を厳密に守って用います。一方、化粧品・医薬部

化粒子の大きさや分布は使用感や安定性に直結す外品などの香粧品では、製造者が標準的な使用法るため、DLS（動的光散乱法）や顕微鏡観察などや禁忌事項を明示しますが、使用者が用法用量・で計測します。皮膚適用時の滑らかさに関わる融使用期間を決めることが許容されています。この解温度などの熱特性は DSC（示差走査熱量測定

違いは、薬機法上の香粧品の使途が「身体を清潔法）、バルク製剤の粘弾性は粘度計など、目的にに保ち美しく装うもの」であり、かつ「人体に対適した分析機器で計測し処方を最適化します。香する作用が緩和であること」と規定される 2 ことりはヒトの知覚に直接作用し香粧品の魅力を増すで実質的に担保されています。
すなわち香粧品は、重要な因子です。一方でヒトの嗅覚に優る機器分「使い方に依らず人体に無害でかつ身体を清潔に析法がないため、匂いのヒト官能評価と GC/MS保ち美しく装うもの」として開発される必要があなどの機器分析データを組み合わせて解析しまるわけです。

す。

②感性・官能性，③機能性・有効性、そして④③機能性・有効性の評価では、皮膚最外層であ製品情報の 3つの要素は、嗜好品でもある香粧品る角層への成分浸透度評価、角層水分量の計測なの開発に特有の検討項目です。これらは、美へのどの皮膚解析、析出物同定などの製造トラブル

根源的な欲求に応える製品としての魅力を付与解析などを行います。手法としては HPLC、GC/し、かつ公的に認められた緩和な効果を実感いた

MS や LC/MS（浸透度評価）、NIR（水分量評価）、だく上で不可欠な要素です。これらの評価検討に

顕微 IR・ラマン（製造トラブル解析）などが用

機器分析が大活躍しています。一方、外用医薬品いられます。の開発とは似て非なる難しさがあり、必然的に機

④製品情報の取得目的は製品の機能や優位性の器分析に求められる機能、幅・深さが異なります。

訴求です。③機能性・有効性評価で得たデータに次章では、香粧品開発の ４ 要素に用いられる主加え、グラフ化した数値データを用いる場合もあな機器分析法を詳しくみてみましょう。

りますが、顕微鏡像や分子イメージング法で得た

２. 香粧品開発における機器分析法－各論－

データとは目的成分の空間分布と量をヒートマッ①品質・安全性の検証における機器分析の主なプなどで表したもので、直感的に差を示すのに有役割は，製品中に含まれる成分の安定性確認，原用です。例えば、薬剤の角層浸透度のビジュアル

料の純度・不純物評価、アレルギー性物質の確認

データは、粘着性テープで層状に採取した角層のです。多くの場合、混合物中の微量成分を迅速、数 mm ～ cm 角の領域を DESI-MSI（脱離エレク

高感度かつ正確に定量する必要があるため、分トロスプレーイオン化質量分析イメージング法）離手段であるクロマトグラフィーと特異性の高測定することで得られます3 - 4。内因性のアミノい質量分析計（MS）を検出器として組み合わせ酸も含め、複数成分の面分布を一度の測定で得らた GC/MS、LC/MS などが第一選択となります。

れる優れた方法です。ビジュアルデータを取得可

正確性が求められる場合は UV 検出器を備えた能な機器分析法は増えてきており、測定対象分子HPLC を用いることもあります。物質の同定を行の特性に合わせて手法を選択します。例えば日焼う場合は、精製・単離後、NMR、IR や XRD（単け止めクリーム中の紫外線吸収剤の面分布データ結晶 X 線回折）など、分子構造情報と試料の全は、疑似皮膚基板に塗布した試料の FT-IR また体像がわかる手法を併用します。

はラマンマッピング測定が適しています。ビジュ②感性・官能性評価は、使い心地に優れ感性に4ビジュアルデータが重用されます。ビジュアル

JAIMA Season 2021 Spring

アルデータ取得の流れはおおむね共通で、平面状の試料の各点から数μｍピクセルごとにデータを老化現象の理解などの基礎研究にも使われてお取得し、得られた四次元データ（ＸＹ座標、スペり、皮膚科学に立脚した製品の開発に大きく貢献クトルのエネルギー値とシグナル強度）から目的しています。
香粧品開発に多種多様な機器分析法が必要な理成分の位置と量の像を再構成します。
分子イメージング法は皮膚科学分野でも繁用さ由を、試料の化学的性質の観点からも考えてみまれています（蛍光顕微鏡や多光子顕微鏡を用いたしょう。図２ に香粧品開発における主な分析試

組織中分子の三次元分布解析など）。これらの先料と代表的な機器分析法をまとめました。

端機器分析法は、健康な皮膚の形成機序の解析やヘアスプレー

気体

皮膚ガス

フレグランス
シャンプー・コンディショナー

液体
洗顔料

皮膚・角層、皮脂、汗、など 毛髪、まつげなど

固体

制汗剤
ファンデーション、口紅など

日焼け止め
化粧水、乳液、クリームなど （微粉末入り液体）

粗原料・エキス類

1.
2.
3.

HPLC
GC
SEC

高速液体クロマトグラフィー
ガスクロマトグラフィー
サイズ排除クロマトグラフィー

4.
5.
6.

LC/MS, LC/MS/MS
GC/MS, GC/MS/MS
MALDI-TOFMS

高速液体クロマトグラフィー／質量分析法
ガスクロマトグラフィー／質量分析法
マトリックス⽀援レーザー脱離イオン化質量分析法

7.

NMR(1H-, 13C, 19F, 15N-)

核磁気共鳴スペクトル法

8.
9.

FT-IR
Raman

フーリエ変換赤外吸収スペクトル法
ラマンスペクトル法

10. XRD
11. XRF12. SAXS

X線散乱スペクトル法
蛍光X線スペクトル法
小角X線散乱スペクトル法

13. ICP-AES
14. ICP-MS

誘導結合プラズマ原子吸光スペクトル法
誘導結合プラズマ質量分析法

15. TG-DTA
16. DSC
17. Micro Calorimetry

熱天秤／示差熱分析法
示差⾛査熱量測定法
ミクロ熱量測定法

18. SEM
19. TEM
20. AFM

⾛査型電子顕微鏡法
透過型電子顕微鏡法
原子間⼒顕微鏡

図２ 化粧品開発における主な分析試料と機器分析法

Internal

図２ 香粧品開発における主な分析試料と機器分析法

香粧品開発の分析試料は製剤・原料と皮膚組織混合物をさまざまな目的で分析する必要がある－などの生体試料です。図２から明らかなように、これが香粧品開発に多様な機器分析法が必要な理固・液・気体すべてとその混合物を分析する必要由です。

があります。なお、香粧品の物性は、用途と適用

なお、図２の機器分析法は分析部門主管のもの

部位・機能により決まります。肌を整えるクリー（一部）です。表面張力計や DNA シーケンサー、ム・乳液・化粧水は液体、日焼け止めの多くは微大学と共同開発した独自の皮膚計測機など、他部粉末入りの液体、ファンデーション・口紅などの門が主管する分析機器も活躍しています。設備投メーク製品は固体または半固形液体、髪を整える資の考え方や規模は各社各様ですが、フルラインヘアワックスは固体、そしてヘアスプレーは気体の機器分析法を自社で揃えるメリットが大きい業（実際には液体のミスト）です。これらの物性は、界であることは確かです。一方、維持・管理コス骨格となる基剤の配合比で制御されています。

トや分析担当者の人件費を含めた総投資額の大き

生体試料の物性も多様で、皮膚、毛髪などは固さから、常にアウトソーシング化の話がついて回体、皮脂や角層などは（半）固形、汗や体臭などります。迅速・柔軟な対応など，実質的な貢献度は液体・気体です。しかも多くの試料が複雑な混を考えるとよい投資と断言できるので，分析担当合物であるため、クロマトグラフィーなどの分離者も技量を磨き、成果をきちんと発信することが手段との併用が不可欠です。最近では多次元分離大切と考えられます。

分析法による脂質やタンパク質の網羅解析も行われています。このように、あらゆる性状の複雑なJAIMA Season 2021 Spring5販品がありますが、別途費用が必要なことに加え，

３．課題と今後の展望装置付属の解析ソフトと重複して操作法を覚え

各機器分析法に固有の課題はすでに把握されてなくてはならない点がハードルとなっています。

いると思いますので、ここではユーザー目線でのデータの多次元化・階層化が進み、互換フォーマッ課題と展望を述べたいと思います。

ト化が難しい時代かとは思いますが、ご一考いた分析機器のヘビーユーザー兼管理者の一人としだければ幸いです。
その他にも、自動化、汎用化、ネッて最も改善を期待する課題は、基本コマンドの統トワーク化等々、課題は尽きないかと思いますが、一です。PC 操作に限った話ではありませんが、業界を挙げての進化を大いに期待しています。

例えばクロマトグラムや画像の拡大・縮小のよう最後に、香粧品業界が望む（と思われる）技術なごく基本的なコマンドさえメーカー間でまちま領域を紹介します。図３に示すとおり、①リアル

ちです。些細なことですが、操作法の習得が心理タイム計測、②非侵襲の皮膚内部解析、③ウェラ的なハードルとなり分析機器の利用頻度が下がるブル計測、です。いずれもヒトの計測を行うものことがよくあります。競合企業が歩調を合わせるで、パーソナライズド化粧品の実現に有用と考え難しさなどから完全さは求めませんが、業界団体られます。各領域に（1）リサーチ用のハイスペッ発の基準またはガイドラインがあるとよいようにク機、（2）店頭肌計測用の中・小型機、（3）販売思います。労力はかかりますが、中長期的には用の小型デバイスがあるとベストです。この 10メーカー・ユーザー双方の利益になるのではない

年で香粧品・皮膚組織の分析技術は格段に進化しでしょうか ？

ました。一方でヒトに適用した状態での評価は未データ解析についても同様で、マルチベンダー対応の解析ソフトの普及が望まれます。すでに市発達です。未来の分析機器を開発する際の参考にしていただけると幸いです。

time121086420Q
12345678910111122

455.57610988.5
10113
9Q

456789リアルタイム計測

ウェラブル

101112Q（⾼頻度・⾼精度）（常時計測）

皮膚内部解析
(非侵襲）

身体情報  パーソナライズド化粧品
図３ 発展が期待される技術領域◉参考文献

図３ 発展が期待される技術領域

1. Chaudhri, S. K.; Jain, N. K., History of cosmetics. Asian J.
Pharmaceutics 2009, 164-167.
2. 医薬品、医療機器等の品質、有効性及び安全性の確保等に関する法律。 https://www.mhlw.go.jp/web/t_doernalc?dataId=81004000&dataType=0&pageNo=1.
3. Motoyama, A.; Kihara, K., Mass Spectrometry in
Cosmetic Science: Advanced Ionization Techniques
for Detecting Trace Molecules in or on Human Skin.

6

JAIMA Season 2021 Spring

Mass Spectrom（Tokyo）2017, 6（Spec Iss 2）, S0071.

4. 本山 , 晃 .; 木原 , 圭 ., 脱離エレクトロスプレーイオン化法による大気圧下での質量分析イメージング . Journalof the Mass Spectrometry Society of Japan 2019, 67（4）,112-6.