化粧品中の無機陽イオンとアミン類の分析

1. はじめに
2. 陽イオンの分離条件の検討
3. 化粧品類の陽イオン分析
4. 結論

はじめに

我々の日常生活で使用する化成品の中には、NH_４^＋、K^＋、Na^＋、Ca^２＋、Mg^２＋、アミン類などの陽イオンが様々な目的で添加されています。また、意図しなくても、それらが混入していることがあります。従って、それらの陽イオンを定性・定量することは製品の管理や開発に重要です。

陽イオン測定には、従来、イオンクロマトグラフィーが主に使用されてきました。しかし、化成品には、カラムに吸着し易いアミン類や高濃度の金属塩が含まれていることが多く、不溶成分の凝集により白濁していることが多く見られます。このような場合、イオンクロマトグラフィーによる分析では、カラムの劣化が起こる、もしくは試料の前処理が煩雑であるなどの問題がありました。これらの問題点を回避するために、キャピラリー電気泳動（CE）を用いて、化粧品中の無機陽イオンとアミン類の分析を行いました。

陽イオンの分離条件の検討

化粧品の分析に先立って、陽イオンの分離条件を検討しました。今回の分離の対象とした成分は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、そして鎖種の異なる第1、第2、第3アルキルアミン類です。
検討した分析条件の主なものは泳動液のpH調製です。そこでpHを7.0、4.8、4.2と変えて測定をしました。その結果を図1に示します。

泳動液のpH7.0、pH4.8、pH4.2におけるエレクトロフェログラム
サンプル：標準試料各20ppmの混合溶液

pH7.0ではCa²⁺、Na⁺、Mg²⁺のピークと低分子量のアミン類のピークは重なりますが、pH4.8で分離し始め、pH4.2では完全に分離することができました。次に以上の結果から、今回の分析対象成分とした陽イオン類には、pH4.2が適していることがわかりました。

電気浸透流の速度は、泳動液のpHが中性から酸性になるにしたがって低下することが知られています。各陽イオン成分の移動時間を電気浸透流について補正を行い、pH依存性をみると、アミン類の電気泳動移動度はほとんど変化しませんでした。これは、アミン類のpK値が中性～アルカリ性pH領域にあるため、酸性pH領域では解離による影響を全く受けないためです。

一般に、イオンの電気泳動移動度は電荷が同一であるならば、水和したイオンの半径の差で説明できるとされています。検出順序を、アミンの種類によって比較すると、それぞれ以下のような順序となっていることが確認されました：アンモニア－メチルアミン－ジメチルアミン－トリメチルアミン（メチル基で置換したモノアミン、置換基の数が0,1,2,3の順）；アンモニア－メチルアミン－エチルアミン－プロピルアミン（第１アミンで置換基の炭化水素の鎖長が0,1,2,3 の順）；アンモニア－エタノールアミン－ジエタノールアミン－トリエタノールアミン（エタノール基で置換したモノアミン、置換基の数が0,1,2,3の順）。いずれも各アミンを構成する炭化水素鎖の炭素原子数が増すにつれて、検出が遅れています。つまり電気泳動移動度が小さくなっていることがわかります。

化粧品類の陽イオン分析

以上に述べた分析条件を使用して、実際に化粧品類に含まれる陽イオン類について分析をしました。定量に必要な検量線は、標準品を用いて0.5～20ppmの範囲で作成しました。どの成分においても、相関係数（R2）0.999以上の良い直線性が得られました。検出感度は、NH₄^＋およびアルカリ金属、アルカリ土類金属のイオンについては0.1ｍｇ/L、アミン類については0.5ｍｇ/Lでした。

続いて、化粧水、ヘアークリーム、シェービングクリーム、洗顔剤について、陽イオン分析を行った。化粧水ではCa²⁺、Na⁺、Mg²⁺、ヘアークリームについてはNa⁺、トリエタノールアミン、シェービングクリームについてはK⁺、Na⁺、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンの各成分が見られました（図2）。

サンプル：

化粧水は蒸留水で5倍希釈、ヘアクリーム、シェービングクリームはそれぞれ市販品100g、50gを蒸留水で 1Lになるように希釈しました。

また、洗顔剤については、Na⁺とトリエタノールアミンが見られました。5回測定を行ったところ（図3）、再現性については、各成分のピークの移動時間について0.3％、ピーク面積について2％以内となり、良好な結果が得られました。

サンプル：洗顔剤5gを蒸留水で1Lになるように希釈しました。

	Ｋ⁺	Ｃａ²⁺	Ｎａ⁺	Ｍｇ²⁺	ジエタノールアミン	トリエタノールアミン
化粧水（ｐｐｍ）	-	-	209.4	3.2	-	-
ヘアクリーム（ｇ/ｇ）	-	-	7.2×10^-6	-	-	5.8×10^-4
シェービング（ｇ/ｇ）	2.0×10^-4	-	-	-	1.7×10^-4	2.0×10^-3
洗顔剤（ｇ/ｇ）	-	-	5.2×10^-4	-	-	2.6×10^-2

表１．化粧水、ヘアクリーム、シェービングクリーム、洗顔剤についての定量結果

各化粧品の測定結果から検量線を用いて定量を行った。（表1）化粧水については、硬度は33ppmとなり、100ppm以下なので軟水であることが判りました。また、ヘアークリーム、シェービングクリーム、洗顔剤には、いずれもトリエタノールアミンが検出されました。それは、洗顔剤に最も多く添加されていました。

結論

NH₄⁺およびアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカルアミン類のイオンについては、泳動液のpHを4.2以下として分析を行うと、良い結果が得られました。
各アミン類の電気泳動移動度は、構成する炭素鎖の鎖長が長くなるほど減少し、第1アミン、第2アミン、第3アミンの順に、炭化水素鎖数の増加に伴い減少しました。
香料、界面活性剤などを多量に含む化粧品類の陽イオンが、蒸留水希釈のみと簡単な前処理で、再現性良く分析測定できました。よって、今回検討した陽イオン分析法は、幅広い分野についての応用が期待されます。

（2004/2）