抗酸化性乳化剤の機能性化粧料としての利用に関する基礎的研究

近畿大学工学部生物化学工学科

渡 邉義 之Octanoyl, lauroyl and palmitoyl ascorbates as antioxidative emulsifier were synthesized by the condensation of ascorbic
and the corresponding fatty acids in acetone using an immobilized lipase from Candida antarctica. The oxidation process of
methyl linoleate as an oil droplet in the O/W emulsion with ascorbic acid or acyl ascorbate was measured at 40℃ , and theirantioxidative properties against the oxidation were examined. Hydrophilic proxidant, AAPH, or lipophilic proxidant, AMVN,
was added to the water or oil phase to investigate the properties, and the kinetic parameters for the oxidation expressed bythe Weibull equation were evaluated.
It was suggested that most of the ascorbic acid molecules in the emulsion would be present in the water phase due to its
high hydrophilicity and suppress the AAPH-induced oxidation on the interface between the water and oil phases. Lauroyland palmitoyl ascorbates would be dissolved in the oil phase and contribute to the suppression of the oxidation in the oilphase rather than on the interface. Octanoyl ascorbate, whose hydrophilic-lipophilic balance number is 11.8, would be in
both phases. Regardless of the presence and type of the ascorbate, the rate constant, k, of the Weibull equation decreased as
the pH of the water phase increased.

１．緒

考えられる．生体にも環境にも優しい機能性化粧料として言の利用が期待される．

脂質は人の食生活に必要不可欠なばかりでなく，化粧品・本研究は，抗酸化性乳化剤を化粧品での一般的な形態で医薬品・化成品の原料として日常生活に欠くことのできなあるエマルション系にて利用した場合のその抗酸化作用おい物質である．しかし，脂質の主要な構成成分である不よび乳化特性を測定し，系内の脂質に対する作用挙動を明飽和脂肪酸は酸化安定性が低く，酸化脂質は生体に対してらかにすることを目的とする．このことにより，化粧品に悪影響を及ぼし様々な疾病を引き起こすため，脂質の酸化代表とされる各種化学製品の化学的および物理的安定性を現象は品質管理の上で大きな問題になっている．特に，近抗酸化性乳化剤を用いることによって改善・向上させるた

年優れた生理活性が注目されているエイコサペンタエン酸めの一助になるものと考える．アシル鎖長の異なるアシル（EPA）やドコサヘキサエン酸（DHA）を構成脂肪酸とすアスコルビン酸を合成し，それらの O/W 型エマルション

る高度不飽和脂質類に対し，効果的な酸化防止策をいかに系での脂質酸化及ぼす影響について二種類の酸化促進剤を講ずることができるかは大きな課題である．そこで，我々用いて検討した．また，アシルアスコルビン酸を使用した

は酵素を用いて多価不飽和脂肪酸等の各種脂肪酸にビタミ際のエマルション中の pH の影響についても併せて検討しン C（L - アスコルビン酸）等の水溶性抗酸化剤を縮合させた．さらに，アシルアスコルビン酸を用いて調製した O/ることによりアシルアスコルビン酸を合成した ．得られW 型エマルション系の外水相に含まれる水溶性物質の安た生成物は，親油性基と親水性基を併せ持つ可食性界面活定性についても速度論的解析を行った．

1）性剤となり得る．また，アスコルビン酸の抗酸化性の発現

２．実に寄与する分子内のエンジオール－ラクトン共鳴構造が特異的に保持されるため，機能性の高い脂質を豊富に含む

2. 1材

験

料

化粧品に対し酸化防止剤として利用することが可能となる．

水溶性酸化促進剤として 2, 2’- アゾビス（2 - メチルプロ

さらに，酵素合成したアシルアスコルビン酸は，食してもピオンアミジン）二塩酸塩（AAPH）を，油溶性酸素促進

腸管において体内のリパーゼにより基質であるアスコルビ剤として 2, 2’- アゾビス（2, 4 - ジメチルバレロニトリル）ン酸と脂肪酸に分解して吸収されるため，可食性であると（AMVN）を使用した．O/W 型エマルション系の内油相にはリノール酸メチルを使用し，これを酸化指標物質とした．また，外水相に含まれる水溶性物質の安定性評価

Studies on application of antioxidativeemulsifier as functional cosmeticsには，(+) - カテキンを用いた．アシルアスコルビン酸は，

Yoshiyuki Watanabe

L-2 C2 の位置特異的触媒作用を利用して L- アスコルビン

Department of Biotechnology andChemistry, School of Engineering, Kinki
UniversityCandida antarctica 由 来 の 固 定 化 リ パ ー ゼ Chirazyme®
酸とオクタン酸，ラウリン酸またはパルミチン酸との縮合− 33 −

コスメトロジー研究報告 Vol.18, 2010

反応により合成された．これらの精製は，既報のものに一

３．結果および考察

2）

部修正を加えて実施した ．

2. 2

3. 1 油滴の酸化安定性に及ぼすアシルアスコルビン酸の濃度およびアシル鎖長の影響

O/W 型エマルションの調製

1.0％（w/v）のデカグリセリンモノラウリン酸エステル

親 水 性 酸 化 促 進 剤 AAPH ま た は 親 油 性 酸 化 促 進 剤

ML-750 水溶液５ml にリノール酸メチル５ml を加え，氷冷AMVN を水相または油相に添加した O/W 型エマルション

しながら，ロータ / ステータ式ホモジナイザを用いて予備中でのリノール酸メチルの酸化過程に及ぼす１mmol/l の乳化した（10,000rpm，５分間）．この粗エマルションを孔アシルアスコルビン酸およびアスコルビン酸の影響を図１

径 0.8 mm の親水性セルロースアセテート膜に供して膜乳に示す．同様に 10 および 100 mmol/l の各種抗酸化剤を添化を実施し，O/W 型エマルションを得た．なお，AAPH加した場合の酸化過程も得た．保存期間中の油滴粒子径のを使用する場合は ML-750 水溶液に，AMVN を利用する

測定結果から，平均粒子径は約 4.5 mm でほぼ一定であっ際にはリノール酸メチルに，それぞれ 1.0％（w/v）となるた．エマルション中のリノール酸メチルの酸化過程に式 1ように添加した．抗酸化剤を添加する場合，1，10 またはに示す Weibull モデル を適用して速度論的解析を試みた．

3）

100 mmol/l のアスコルビン酸，オクタノイル，ラウロイ

nY=exp [−（kt）]

ルまたはパルミトイルアスコルビン酸を添加した．また，

式1

pH の影響について検討する場合には，塩酸－酢酸ナトリ

ここで Y はリノール酸メチルの未酸化率，k は酸化速度

ウム緩衝液を用いて pH ３，４または５に調整した水相を定数，t は時間および n は形状定数である．図１中の実線は，使用した．得られた O/W 型エマルションは，暗所中 40℃算出した Weibull パラメータを用いて描いた計算線である．

にて 200 rpm で攪拌しながら保存した．

図２に酸化速度定数と各種抗酸化剤濃度の関係を示す．図

経時的に採取した O/W 型エマルションを蒸留水にて

２中の点線は，抗酸化剤を含まない場合の酸化速度定数を100 から 500 倍に希釈後，遠心沈降式粒度分布測定装置に示している．抗酸化剤を添加した場合の k 値は，いずれもて油滴粒子径の測定を行った．

抗酸化剤を含まない場合よりも低かった．これは，AAPHおよび AMVN 添加に関係なく抗酸化剤がリノール酸メチ

2. 3

油滴の酸化安定性

ルの酸化抑制に寄与したことを示している．AAPH 添加

O/W 型エマルション液 100 ml を採取し，これにクロロ系では，アスコルビン酸濃度が増えるに従い k 値は大きくホルム／メタノール溶液（2/1（v/v））を 300 ml 加え，よく低下した．オクタノイルアスコルビン酸も同様な傾向が認混ぜた．15,000 rpm で５分間遠心分離した後，油相を 50mlめられたが，その程度はアスコルビン酸よりも小さかった．

取り出し，溶媒を蒸散させた．その後，ヘキサン／ミリス

ラウロイルおよびパルミトイルアスコルビン酸を添加した

チン酸メチル混合液（100/2（v/v））を 300 ml 添加してガス場合，k 値はそれらの濃度に依存せず，抗酸化剤を含まなクロマトグラフィ分析用試料とした．ガスクロマトグラフ

いコントロールに近い値を示した．我々は，アスコルビン

ィ分析には，水素炎イオン化検出器およびキャピラリーカ酸と各種飽和アシルアスコルビン酸のラジカル消去活性がラム（0.32 φmm×15 ｍ，0.2 mm ポリエチレングリコール）ほぼ同等である知見を得ている ．したがって，親水性のを用いた．キャリアガスには窒素を用い，流量 1.8 ml/min

高い抗酸化剤が水溶性酸化促進剤による油相の酸化を抑制にて測定した．カラム温度は 180℃とし，インジェクタおし，一方親水性が低い場合には酸化抑制に寄与できなかっよびディテクタ温度はいずれも 200 ℃であった．なお，ミたものと考えられる．他方，AMVN を含んだエマルショ

リスチン酸メチルは内部標準物質として利用した．

ンでは，アスコルビン酸濃度の増加により若干 k 値が低下4）したが，10 および 100 mmol/l の添加では変化がなかった．

2. 4

外水相カテキンの安定性アシルアスコルビン酸を添加した場合，AAPH 添加系とO/W 型エマルション調製時に所定量のカテキン（１異なり，それらの濃度が増えると k 値が増大する傾向が求mmol/l）およびオクタノイルアスコルビン酸またはアスめられた．AMVN 添加系では，いずれの抗酸化剤濃度にコルビン酸（１mmol/l ～ 3.76 mmol/l）を添加して，暗所中おいても k 値は，アスコルビン酸＞オクタノイル＞ラウロ40℃にて保存した．経時的にサンプリング後，遠心分離にイル＞パルミトイルアスコルビン酸の順に高かった．すなて水相を取り出し，高速液体クロマトグラフィにてカテキわち，アシル鎖長が長いほど，親油性酸化促進剤により促ン残量を測定した．ODS カラム（4.6 φmm×250mm）を用される油相の酸化に対する抑制効果が大きかった．しかし

いて 280 nm にて検出した．溶離液にはメタノール / 水 / リながら，抗酸化剤濃度の増大に伴い k 値が高くなった．以ン酸＝ 20/80/0.5（v/v/v）を用い，流量は 1.0 ml/min とした．

上の結果から，親水性の高いアスコルビン酸分子の多くは− 34 −

抗酸化性乳化剤の機能性化粧料としての利用に関する基礎的研究

図１ （a）AAPH および（b）AMVN 添加系にて 1μmol/l の（○）
アスコルビン酸，（□）オクタノイル，（◇）ラウロイルまたは（△）パルミトイルアスコルビン酸を含んだ O/W 型エマ
ルション中のリノール酸メチルの 40℃での酸化過程（●は抗酸化剤を含まないコントロール）．
実線は Weibull パラメータを用いて算出された計算線を示す．

図２（a）AAPH および（b）AMVN を添加した O/W 型エマル
ション中のリノール酸メチルの酸化速度定数，k，に及ぼす抗酸化剤濃度の影響（シンボルは図 1 に同じ）．
点線は，抗酸化剤を含まない場合の k 値を示す．

図３ （a）pH 3，（b）pH 4 および（c）pH 5 にて 100μmol/l の（○）アスコ
ルビン酸または（△）パルミトイルアスコルビン酸 を含んだ O/W 型エマルショ
ン中のリノール酸メチルの酸化安定性（●は抗酸化剤を含まないコントロール）．
実線は Weibull パラメータを用いて算出された計算線を示す．

エマルション中の水相に存在しており，AAPH に起因しされる．

た油水界面からのリノール酸メチルの酸化を効果的に抑止

形状定数については，酸化促進剤の種類，抗酸化剤濃度

し，一方で AMVN による油相内部での酸化には強い抑制およびアシル鎖長との顕著な関係性が認められなかったが，効果を示さなかったものと考察される．対照的にラウロイいずれもの場合も 1 より小さい値を得た．いずれの系におルおよびパルミトイルアスコルビン酸分子は油相内に溶解いても誘導期間を経ずに酸化が進行したことが示唆された．

し，油水界面よりも油相内部で生じる酸化に対し抑制効果進作用を示すことが知られている ．油相に溶解した多く

3. 2 種々の pH におけるアシルアスコルビン酸とアスコルビン酸の酸化抑制作用の比較のアシルアスコルビン酸分子が部分的に油相内部での酸化pH ３，４および５の AAPH 添加エマルション系でのリを促し，その結果その酸化抑制効果が低下したものと推察

ノール酸メチルの酸化過程に及ぼすパルミトイルアスコを示したものと考えられる．高濃度の抗酸化剤は，酸化促5）− 35 −

コスメトロジー研究報告 Vol.18, 2010

図４ O/W 型エマルション中のリノール酸メチルの酸化に対する（a）酸化速度定数，k，および（b）形状定数，n，のpH 依存性（シンボルは図 3 に同じ）．

図５ （○）pH 3，（□）pH 4 および（△）pH 5 における O/W 型エマルションの乳化安定性．
r 値は油滴粒子径，r0 はその初期値を示す．

ルビン酸およびアスコルビン酸の影響を図３に示す．ま

果が強いため，pH による直接的な影響が弱かったことにた，得られた結果に Weibull 式を適用して算出した k およよるものだろう．

び n 値の pH 依存性を図４に示す．いずれの場合も，pH がアスコルビン酸を添加した場合に最も低い k 値が観察され，3. 3 外水相成分の安定性に及ぼすアシルアスコルビン酸の影響コントロールで最も高かった．水相中の AAPH により誘O/W 型エマルション中でのカテキンの安定性に及ぼす発された酸化はアスコルビン酸により強く抑制され，パルアスコルビン酸およびオクタノイルアスコルビン酸の影ミトイルアスコルビン酸の抑制効果は小さかった．この結響について検討した．カテキンの分解過程に式 1 を適用し果は，前述したアシルアスコルビン酸およびアスコルビンてその分解速度定数 k を安定性の指標とした．いずれも酸の作用挙動についての考察を支持するものと考えられる．

10 mmol/l 以下の添加でコントロールの k 値よりも低い結図５に pH ３，４および５の抗酸化剤を含まないエマルシ果が得られ，カテキンの分解が抑制されたことが示された．

ョンの乳化安定性を示す．pH ４および５の場合，エマル一方，１mmol/l 以上の添加では k 値がコントロールよりションは安定であったが，pH ３では時間とともに油滴粒も高かった．アスコルビン酸とオクタノイルアスコルビン子径が増大した．したがって，pH ３でのリノール酸メチ酸の添加による顕著な差異は認められなかった．水溶液中ルの低い酸化安定性は，油滴粒子の合一や凝集にともなうのカテキンの分解は，溶存酸素によるカテキン分子内の B乳化安定性の低下に起因したものと考えられる ．同様の環の一電子酸化から始まり，その結果セミキノンラジカル傾向は抗酸化剤を添加した場合にも観察された．しかしなが生成することが知られている ．Davies 式から算出されがら，アスコルビン酸を添加した場合の k 値の pH 依存性

るオクタノイルアスコルビン酸の親水性親油性バランスははパルミトイルアスコルビン酸のそれよりも強かった．こ11 . 8 である ．これらの現象についての理由は不明である

れは，pH の増大により水相中のアスコルビン酸分子内のが，今後，より親油性の高いアシルアスコルビン酸を用いエンジオール基の解離を通して，その電子供与能が高まって実験を進めることにより，O/W 型エマルション系でのたことに由来したものと考えられる ．一方，油相中のパ水溶性物質に対する抗酸化性乳化剤の作用挙動が解明されルミトイルアスコルビン酸にはこのような現象が生起しなるものと考えられる．

高くなるにつれ k 値は低下した．いずれの pH においても

6）

7）

8）

9）かったと推察される．

４．総

パルミトイルアスコルビン酸を添加した場合とコントロ括ールでの n 値は pH に強く依存した．対照的にアスコルビ

O/W 型エマルション中での油滴酸化に対する抗酸化性

ン酸添加系での n 値はほぼ一定であった．これはアスコル乳化剤の作用は，その親水性親油性バランスのような特性ビン酸のエマルション中での局在化に起因する酸化抑制効により大きな差異を示すことが明らかとなった．また，エ− 36 −

抗酸化性乳化剤の機能性化粧料としての利用に関する基礎的研究

マルションの pH も乳化および酸化安定性に寄与するだけ

distribution function, J. Food Eng., 37, 175-191, 1998.

ではなく，抗酸化性乳化剤の酸化抑制効果にも影響を及ぼ

４）Watanabe Y, Kuwabara K, Adachi S, et al.: Production

すことが示唆された．さらに，O/W 型エマルション中のof saturated acyl L-ascorbate by immobilized lipase using

水溶性成分の安定性も抗酸化性乳化剤の濃度に依存するこa continuous stirred tank reactor, J. Agric. Food Chem.,とが示された．これらのことから，抗酸化性乳化剤の利用には目的に応じた効果的な特性を有する材料とその使用量

51, 4628-4632, 2003.
５）Matsui T, Yoshida M, Ifuku T, et al.: Preparation ofmicrocapsules containing a-tocopherol as an antioxidantの選定が肝要であるといえよう．

and the application for cosmetics (in Japanese), The謝辞

research reports of the Faculty of Engineering,

本研究を実施するにあたりご支援頂いた財団法人コスメ

Kagoshima University, 47, 71-77, 2005.

トロジー研究振興財団に深く感謝致します．

６）Sims R: Oxidation of fats in food products, Inform, 5,（参考文献）

７）Muzolf M, Szymusiak H, Gliszczyńska-Świgło A, et al.:1020, 1022-1028, 1994.
１）Watanabe Y, Adachi S, Nakanishi K, et al.: Condensationof L-ascorbic acid and medium-chain fatty acids byimmobilized lipase in acetonitrile with low water content,pH-Dependent radical scavenging capacity of green tea
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Proceedings of the Second International Congress ofexperimental design for estimating the kinetic

Surface Activity, Butterworths Scientific Publications,parameters of processes described by Weibull probability

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