CN106068158B - 临界胶束浓度的降低方法及表面活性剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于，提供用于使当前大量使用的阴离子表面活性剂的临界胶束浓度显著降低而抑制其使用量的方法、和表面活性剂组合物，所述表面活性剂组合物与单独使用阴离子表面活性剂作为表面活性剂的情况相比，显著降低了整体的临界胶束浓度，且抑制了阴离子表面活性剂的使用量。本发明的阴离子表面活性剂的临界胶束浓度的降低方法的特征在于，在所述阴离子表面活性剂中组合使用环状脂肽类生物表面活性剂。
Description
技术领域
本发明涉及用于降低阴离子表面活性剂的临界胶束浓度的方法、和阴离子表面活性剂的临界胶束浓度降低了的表面活性剂组合物。
背景技术
已知表面活性剂在一分子内具有亲水性部分和亲油性部分这两部分，具有清洗、分散、防锈、防腐、湿润、渗透、气泡形成、乳化、可溶化、防静电等各种作用。利用这些作用，表面活性剂在化妆品、医药品、油墨等多种用途中用于使不溶成分在水中乳化或分散等。
表面活性剂例如在水中形成表面活性剂分子的集合体，使其中包含亲油性成分等而发挥其功能。为了形成这样的集合体，需要使表面活性剂的浓度为一定以上。开始形成这样的集合体的表面活性剂的浓度被称为临界胶束浓度(CMC：Critical MicelleConcentration)，为各表面活性剂固有的值。
通常，从对环境的影响及经济性等方面出发，期望表面活性剂的使用量少。例如，直链烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等合成表面活性剂由于可以廉价地制造，所以被用于各种产品或用途。但是，从使亲水性成分和亲油性成分均一化的功能出发，考虑在环境中有各种害处，因此，优选尽可能地降低其使用量，使其不向环境中排放。另外，部分合成表面活性剂、特别是合成阴离子表面活性剂容易透过皮肤组织或粘膜而对生物体带来伤害。因此，越是临界胶束浓度低的表面活性剂，越是能够在低浓度下发挥其功能，因此，配方的自由度也提高，成为优异的表面活性剂。
因此，也在进行临界胶束浓度低的表面活性剂的开发，但也探讨了通过混合使用多种表面活性剂而降低作为整体的临界胶束浓度。例如，非专利文献1中公开有：通过混合使用微生物产生的天然表面活性剂即作为生物表面活性剂的一种的槐糖脂和十二烷基苯磺酸钠，与单独使用十二烷基苯磺酸钠的情况相比，降低了临界胶束浓度。
另外，非专利文献2中记载有：通过混合使用十二烷基硫酸钠和长链烷酰基-N-甲基葡糖酰胺(MEGA-8～10)，能够使十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度变化。
进而，非专利文献3中也记载了混合使用多种表面活性剂。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:Minglei Chen等，Langmuir，27，pp.8854-8866(2011)
非专利文献2:Gohsuke Sugihara等，J.OleoSci.，57(2)，pp.61-92(2008)
非专利文献3:吉田时行等“新版表面活性剂ハンドブック”工学图书，p.135-136(1987)
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，有通过混合使用多种表面活性剂来降低整体的临界胶束浓度的技术。
但是，如非专利文献3中记载的数据所示，即使混合使用多种表面活性剂，临界胶束浓度有降低的情况，也有升高的情况，至少不是急剧地降低。另外，非专利文献2中公开了代表性的合成阴离子表面活性剂即十二烷基硫酸钠和非离子表面活性剂即n-烷酰基-N-甲基谷氨酰胺(MEGA)的组合，但其临界胶束浓度降低效果不大。进而，如非专利文献1所记载的技术，即使在合成阴离子表面活性剂中添加作为生物表面活性剂的槐糖脂，也不能得到临界胶束浓度的急剧降低效果。
因此，本发明的目的在于，提供用于使当前大量使用的阴离子表面活性剂的临界胶束浓度显著降低而抑制其使用量的方法、和表面活性剂组合物，所述表面活性剂组合物与单独使用阴离子表面活性剂作为表面活性剂的情况相比，显著降低了整体的临界胶束浓度，且抑制了阴离子表面活性剂的使用量。
用于解决课题的方案
本发明者等为解决上述课题而进行了深入研究。其结果发现，如果并用具有体积大的结构的环状脂肽类生物表面活性剂，则与单独使用阴离子表面活性剂作为表面活性剂的情况相比，能够显著降低整体的临界胶束浓度，能够抑制阴离子表面活性剂的使用量，从而完成了本发明。
以下，示出本发明。
[1]一种降低阴离子表面活性剂的临界胶束浓度的方法，其特征在于，
在所述阴离子表面活性剂中组合使用环状脂肽类生物表面活性剂。
[2]如上述[1]所述的方法，其中，
作为所述环状脂肽类生物表面活性剂，使用下述式(I)所示的表面活性肽或其盐，
[化学式1]
式中，
X表示选自亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸中的氨基酸残基，
R1表示C9-18烷基。
[3]如上述[1]或[2]所述的方法，其中，
作为所述阴离子表面活性剂，使用直链烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐或烷基硫酸盐。
[4]如上述[1]～[3]中任一项所述的方法，其中，
相对于所述阴离子表面活性剂和所述环状脂肽类生物表面活性剂的合计，使用0.1mol％以上的所述环状脂肽类生物表面活性剂。
[5]一种表面活性剂组合物，其特征在于，
含有阴离子表面活性剂及环状脂肽类生物表面活性剂。
[6]如上述[5]所述的表面活性剂组合物，其中，
所述环状脂肽类生物表面活性剂为下述式(I)所示的表面活性肽或其盐，
[化学式2]
式中，
X表示选自亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸中的氨基酸残基，
R1表示C9-18烷基。
[7]如上述[5]或[6]所述的表面活性剂组合物，其中，
所述阴离子表面活性剂为直链烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐或烷基硫酸盐。
[8]如上述[5]～[7]中任一项所述的表面活性剂组合物，其中，
相对于所述阴离子表面活性剂和所述环状脂肽类生物表面活性剂的合计，含有0.1mol％以上的所述环状脂肽类生物表面活性剂。
[9]如上述[5]～[8]中任一项所述的表面活性剂组合物，其中，还含有水。
[10]一种环状脂肽类生物表面活性剂的用途，其用于降低阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。
[11]如上述[10]所述的用途，其中，
所述环状脂肽类生物表面活性剂为下述式(I)所示的表面活性肽或其盐，
[化学式3]
式中，
X表示选自亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸中的氨基酸残基，
R1表示C9-18烷基。
[12]如上述[10]或[11]所述的用途，其中，
所述阴离子表面活性剂为直链烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐或烷基硫酸盐。
[13]如上述[10]～[12]中任一项所述的用途，其中，
相对于所述阴离子表面活性剂和所述环状脂肽类生物表面活性剂的合计，使用0.1mol％以上的所述环状脂肽类生物表面活性剂。
发明的效果
根据本发明，可以显著降低阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。因此，能够抑制虽然可能对生物体或环境的不良影响但因容易制造且廉价这样的原因而大量使用的阴离子表面活性剂的使用量。另外，本发明中使用的环状脂肽类生物表面活性剂由于是肽化合物，所以无论对于生物体还是环境都是极其安全的。因此，本发明能够克服阴离子表面活性剂的缺点，在产业上是非常有用的。
附图说明
图1是示出直链烷基苯磺酸钠(LAS)的单独水溶液、和将LAS与表面活性肽钠(SFNa)以摩尔比1：1混合，即相对于LAS和SFNa的合计添加了50mol％的SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图2是示出LAS的单独水溶液、及相对于LAS和SFNa的合计以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、999：1(0.1mol％)添加了SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图3是示出十二烷基硫酸钠(SDS)的单独水溶液、和将SDS与SFNa以摩尔比1：1混合，即相对于SDS和SFNa的合计添加了50mol％的SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图4是示出SDS的单独水溶液、及相对于SDS和SFNa的合计以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、999：1(0.1mol％)添加了SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图5是示出作为非离子表面活性剂的聚氧乙烯烷基醚(POE-AE)的单独水溶液、和将POE-AE与SFNa以摩尔比1：1混合，即相对于POE-AE和SFNa的合计添加了50mol％的SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图6是示出POE-AE的单独水溶液、及相对于POE-AE和SFNa的合计以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、999：1(0.1mol％)添加了SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图7是利用原子力显微镜观察由SFNa形成的膜的照片，(1)表示二维形状像，(2)表示层的厚度；
图8是利用原子力显微镜观察SUS基板表面的照片；
图9是利用原子力显微镜观察通过SFNa形成于SUS基板表面上的膜的照片；
图10是示出利用原子力显微镜观察通过SFNa形成于SUS基板表面上的膜的照片，(1)表示用SFNa的25ppm水溶液进行了处理的SUS基板的AFM像，(2)表示用SFNa的12.5ppm水溶液进行了处理的SUS基板的AFM像，(3)表示用SFNa的8ppm水溶液进行了处理的SUS基板的AFM像；
图11是示出全氟辛酸钠(PFOSNa)的单独水溶液、和将PFOSNa与表面活性肽钠(SFNa)以摩尔比1：1混合，即相对于PFOSNa和SFNa的合计添加了50mol％的SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图12是示出PFOSNa的单独水溶液、和相对于PFOSNa以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、999：1(0.1mol％)添加了SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图13是示出LaNa的单独水溶液、和相对于LaNa以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、999：1(0.1mol％)添加了SFNa的水溶液的表面张力的测定结果的图表；
图14是示出LAS的单独水溶液、和相对于LAS以摩尔比计9：1(10mol％)添加了SFNa的水溶液的相对散射光强度的浓度依赖性测定结果的图表；
图15示出在水1mL和角鲨烯3mL中单独添加LAS、单独添加SFNa、或相对于LAS以摩尔比计添加9：1(10mol％)的SFNa而制备的乳液的目视观察结果。
具体实施方式
本发明的方法通过在阴离子表面活性剂中组合使用环状脂肽类生物表面活性剂，降低阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。另外，本发明的表面活性剂组合物含有阴离子表面活性剂及环状脂肽类生物表面活性剂。以下，首先从本发明中使用的各成分进行说明。
本发明中的“阴离子表面活性剂”是指具有阴离子性基团作为亲水性基团的表面活性剂。但是，本发明中的其它重要成分即环状脂肽类生物表面活性剂为阴离子性，也可以说是阴离子表面活性剂。这种情况下，本发明的其它重要成分即环状脂肽类生物表面活性剂与该阴离子表面活性剂即环状脂肽类生物表面活性剂不同。
作为阴离子表面活性剂，有具有长链脂肪酸盐、羧基等阴性基团的生物表面活性剂等源自天然的表面活性剂、和化学合成的合成表面活性剂。作为这种合成阴离子表面活性剂，所谓的合成洗剂中所含的表面活性剂居多，例如可举出直链烷基苯磺酸盐(LAS)、α-烯烃磺酸盐(AOS)、烷基硫酸盐(AS)、烷基醚硫酸酯钠(AES)、烷基磷酸盐(MAP)、聚氧乙烯烷基醚磷酸盐、聚氧乙烯烷基苯基醚磷酸盐。
直链烷基苯磺酸盐(LAS)是在作为疏水性部分的直链烷基苯上取代有磺酸盐基的表面活性剂，由于分子链烷基苯磺酸盐(ABS)导致的泡沫污染成为问题，所以代替ABS而被大量消耗。而且，由于引起皮肤伤害等对人体或环境的影响大，所以寻求其使用量的降低。作为LAS，可举出十二烷基苯磺酸钠。
α-烯烃磺酸盐(AOS)是在作为疏水性部分的长链烷基上取代有磺酸盐基的表面活性剂。AOS虽然生物分解性良好，但在表面活性剂中，鱼毒性也是最高的，因此，寻求其使用量的降低。作为AOS，可举出1-十四碳烯磺酸钠、十六碳烯磺酸钠、3-羟基十六烷基-1-磺酸钠、十八碳烯-1-磺酸钠盐、3-羟基-1-十八烷磺酸钠。
烷基硫酸盐(AS)为高级醇和硫酸的酯盐。与LAS相比，AS的蛋白质改性作用弱，而且，生物分解性仅次于高级脂肪酸盐(肥皂)，所以配合于厨房清洁剂、洗发水、牙膏等。但是，由于并不是完全无害，且用于与皮肤或粘膜直接接触的用途，所以还寻求其使用量的降低。作为AS，可举出十二烷基硫酸钠。
烷基醚硫酸酯钠(AES)具有在AS的烷基和硫酸盐基之间夹持聚烷撑二醇链的结构。已知AES显示比LAS低一级的皮肤伤害，而且，还报告了在妊娠中胚胎在子宫中死亡并被胎盘吸收的“吸收胚胎”的增加、妊娠率的降低、受精卵的着床障碍等，因此，特别寻求使用量的降低。
烷基磷酸盐(MAP)、聚氧乙烯烷基醚磷酸盐、聚氧乙烯烷基苯基醚磷酸盐等含有磷酸盐基的表面活性剂成为湖水等富营养化的原因，所以应降低使用量。
需要说明的是，作为构成阴离子表面活性剂的抗衡阳离子，除钠离子外，可举出钾离子、铵离子。
另外，通常，源自天然的长链脂肪酸盐与合成阴离子表面活性剂相比，临界胶束浓度较高，存在为了得到与合成阴离子表面活性剂同等的效果而必须要更大量地使用的问题。
本发明中使用的阴离子表面活性剂可以仅为1种，也可以组合2种以上使用。
如上述，阴离子表面活性剂具有某些问题。与之相对，本发明中，通过并用环状脂肽类生物表面活性剂，可以显著降低阴离子表面活性剂的临界胶束浓度，可以抑制其使用量。特别是，由于在合成阴离子表面活性剂中寻求其使用量的降低，所以在本发明中，作为阴离子表面活性剂，优选使用合成阴离子表面活性剂。
环状脂肽类生物表面活性剂是具有长链烷基等亲油性基团且具有表面活性作用的环状肽。环状脂肽类生物表面活性剂也被认为只要含有大量碱性氨基酸即可显示阳离子性，但迄今为止发现的环状脂肽类生物表面活性剂为具有羧基等阴性基团的阴离子性。另外，如果阴离子表面活性剂中并用阳离子表面活性剂，则生成不溶物而可能得不到表面活性作用，因此，作为本发明的环状脂肽类生物表面活性剂，优选阴离子性的表面活性剂。
本发明中，通过在阴离子表面活性剂中并用环状脂肽类生物表面活性剂，虽然也取决于其配合量，但根据本发明者等的实验见解，有时也可以将阴离子表面活性剂的临界胶束浓度降低至约1/1000。其理由未必明确，但认为是由于：环状脂肽类生物表面活性剂因其环状结构而容易以大的体积整齐排列，因此，在进入阴离子表面活性剂的分子间的情况下，可以与阴离子表面活性剂一同形成胶束，并且可以降低用于形成该胶束形成的阴离子表面活性剂的最低必要量。另外认为，由于环状脂肽类生物表面活性剂为肽化合物，所以生物分解性极高，对生物体或环境的影响也小。
另外，就环状脂肽类生物表面活性剂而言，环状肽部具有体积大的分子结构，每一分子的占有面积大。即，可以以少量的分子被覆固体的表面。另外，其表面取向性优异，仅将溶液浇铸于基材上，即可形成片层结构，形成具有厚度的被膜。其结果，有可能得到高的防锈效果和防静电效果。
作为环状脂肽类生物表面活性剂，只要是具有体积大的环状结构且显示表面活性作用的肽化合物，就没有特别限制，但例如可举出表面活性肽、节杆菌脂肽(arthrofactin)、lichenysin、viscosin等。
本发明中，作为环状脂肽类生物表面活性剂，可优选使用表面活性肽(I)或其盐。
[化学式4]
[式中，
X表示选自亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸中的氨基酸残基；
R1表示C9-18烷基]
作为X的氨基酸残基既可以是L体也可以是D体，但优选L体。
“C9-18烷基”是指碳原子数为9以上、18以下的直链状或支链状的一价饱和烃基。例如可举出：正壬基、6-甲基辛基、7-甲基辛基、正癸基、8-甲基壬基、正十一烷基、9-甲基癸基、正十二烷基、10-甲基十一烷基、正十三烷基、11-甲基十二烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基等。
本发明中使用的环状脂肽类生物表面活性剂可以仅为1种，也可以组合2种以上使用。例如，也可以含有R1的C9-18烷基不同的多种表面活性肽(I)。
环状脂肽类生物表面活性剂可通过公知方法获得。例如，表面活性肽(I)可根据公知方法培养属于微生物、例如枯草芽孢杆菌的菌株并从其培养液分离，可以为纯化品，也可以为未纯化品，例如直接使用培养液。另外，通过化学合成法得到的表面活性肽也可以同样地使用。
构成阴离子性的环状脂肽类生物表面活性剂的盐的抗衡阳离子没有特别限制，例如可以举出碱金属离子或铵离子。
可用于阴离子性的环状脂肽类生物表面活性剂的盐的碱金属离子没有特别限定，可举出锂离子、钠离子、钾离子等。另外，两个碱金属离子可以相互相同，也可以不同。
作为铵离子的取代基，例如可以举出：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基等烷基；苄基、甲基苄基、苯乙基等芳烷基；苯基、甲苯基、二甲苯基等芳基等有机基团。作为铵离子，例如可以举出：四甲基铵离子、四乙基铵离子、吡啶鎓离子等。
此外，阴离子性的环状脂肽类生物表面活性剂的盐中，两个抗衡阳离子可以相互相同，也可以不同。另外，在如表面活性肽(I)那样具有2个以上的羧基的阴离子性环状脂肽类生物表面活性剂的情况下，部分羧基也可以为-COOH或-COO-的状态。
阴离子表面活性剂和环状脂肽类生物表面活性剂的使用比例只要根据阴离子表面活性剂等适宜调整即可。例如，根据本发明者等的实验见解，在相对于直链烷基苯磺酸盐(LAS)和环状脂肽类生物表面活性剂的合计添加了0.1mol％的环状脂肽类生物表面活性剂的情况下，未发现LAS的临界胶束浓度降低作用，但在相对于作为烷基硫酸盐(AS)的SDS和环状脂肽类生物表面活性剂的合计添加了0.1mol％的环状脂肽类生物表面活性剂的情况下，可以充分降低SDS的临界胶束浓度。具体而言，只要根据所希望的临界胶束浓度降低程度，通过预备实验等决定阴离子表面活性剂和环状脂肽类生物表面活性剂的使用比例即可。
通常，环状脂肽类生物表面活性剂相对于阴离子表面活性剂和环状脂肽类生物表面活性剂的合计的比例可以设为0.1mol％以上，优选为0.5mol％以上，更优选为1mol％以上，进一步优选为5mol％以上，特别优选为10mol％以上。另一方面，该比例的上限没有特别限制，但通常与阴离子表面活性剂相比，环状脂肽类生物表面活性剂价格高昂，因此，从成本的观点出发，该比例优选为70mol％以下，更优选为60mol％以下，进一步优选为50mol％以下。
本发明中，通过在阴离子表面活性剂中并用环状脂肽类生物表面活性剂，降低阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。即，本发明的阴离子表面活性剂的临界胶束浓度的降低方法的特征在于，包含在上述阴离子表面活性剂中组合使用环状脂肽类生物表面活性剂的工序。因此，本发明的表面活性剂组合物也可以仅由阴离子表面活性剂和环状脂肽类生物表面活性剂构成。
另外，本发明的表面活性剂组合物也可以含有阴离子表面活性剂和环状脂肽类生物表面活性剂以外的成分。例如，也可以含有水作为溶剂。另外，还可以含有乙醇等水混和性有机溶剂。
本发明的表面活性剂组合物的其它成分只要根据最终产品的形态等适宜选择即可，没有特别限制，例如可以举出：瓜尔胶、黄原胶等增粘多糖类；羟丙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素类；丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物等羧基乙烯基聚合物；硅酮化合物；着色剂；pH调节剂；植物提取物类；防腐剂；螯合剂；维生素剂；抗炎症剂等药效成分；香料；紫外线吸收剂；抗氧化剂等。
本发明的表面活性剂组合物的最终形式没有特别限制，例如可以举出：乳膏、凝胶、洗液、洗发剂、淋浴用产品、除臭剂产品、止汗剂、防晒调合物、装饰用化妆用物品、液体牙膏、漱口剂等化妆产品或化妆品；作为卸妆或擦婴儿屁股等利用的湿巾等湿润擦拭物；医疗用或家庭用的手指等消毒用的消毒液；纤维产品；纤维产品用的油剂；橡胶、塑料关联产品或其制造工序中使用的乳化剂；土木、建筑产品或用于它们的清洗或处理的清洗剂、防锈剂、表面处理剂；纸、纸浆产品；机械、金属产品；清洁产品；饮料或食品；涂料·油墨产品；环保产品；农业、化肥产品；信息产业产品；防静电剂；表面处理剂；其它工业用清洗剂等。
本申请基于2014年3月5日申请的日本国专利申请第2014-43060号、2014年6月9日申请的日本国专利申请第2014-118831号、及2014年7月28日申请的日本国专利申请第2014-152647号主张优先权的利益。2014年3月5日申请的日本国专利申请第2014-43060号、2014年6月9日申请的日本国专利申请第2014-118831号、及2014年7月28日申请的日本国专利申请第2014-152647号的说明书的全内容为了进行参考而引用于本申请中。
实施例
以下，列举实施例更具体说明本发明，但本发明当然不受下述实施例限制，当然也可以在能够适合前、后所述的宗旨的范围加以适当变更而实施，它们均包含于本发明的技术范围。
实施例1：表面活性肽钠带来的直链烷基苯磺酸钠的使用量降低效果
通过表面张力测定来验证表面活性肽钠(SFNa)相对于与清洗剂配合的主要的阴离子性表面活性剂即直链烷基苯磺酸钠(LAS)的使用量降低效果。具体而言，首先，在容器瓶中加入LAS或SFNa和超纯水，通过用搅拌器进行搅拌使其溶解，制备10mM水溶液。将这些溶液以给定的比例混合后，进一步加入超纯水稀释混合水溶液，得到各水溶液。将该各水溶液移到培养皿中静置一昼夜，使用高性能表面张力计(协和界面科学社制，“DY-500”)在25℃下测定表面张力的浓度依赖性。结果示于图1。
图1表示单独LAS的情况、及将LAS和SFNa以摩尔比1：1混合，即相对于LAS和SFNa的合计添加了50mol％的SFNa的情况下的表面张力的测定结果。由图1可知，与单独LAS的情况相比，在添加了50mol％的SFNa的情况下，从极低浓度就开始显示优异的表面张力降低能。
另外，表面活性剂吸附于表面，在使表面张力降低的同时，达到饱和吸附后，表面张力成为一定，在水中形成被称为胶束的会合体。通常的表面活性剂通过形成胶束而发挥对于清洗力、油污的可溶化力。形成胶束的浓度被称为临界胶束浓度(CMC：CriticalMicelle Concentration)，只要能够降低CMC，就可以消减表面活性剂的使用量。表1表示根据图1的表面张力的测定结果算出的LAS单独水溶液、LAS/SFNa混合水溶液及SFNa单独水溶液的临界胶束浓度的值。
[表1]
由表1可知：相对于LAS和SFNa的合计添加了50mol％的SFNa的情况下的临界胶束浓度与单独LAS的情况相比，成为降低约三数量级、1/1000程度的低值。需要说明的是，添加了50mol％SFNa情况下的CMC与SFNa单独系相比，成为降低一数量级左右(约1/10)的值。这认为是取决于具有体积大的肽结构的SFNa和LAS的特异的协同效果。
另外，图2表示单独LAS的情况、及相对于LAS和SFNa的合计以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、或999：1(0.1mol％)的比例添加了SFNa的情况下的表面张力的测定结果。由2可知，在添加了0.1mol％的SFNa的情况下，未能看到LAS的表面张力的降低效果，但是，在添加了1mol％及10mol的情况下，确认到表面张力的降低效果。
表2表示根据图2的表面张力的测定结果算出的各水溶液的临界胶束浓度的值。
[表2]
由表2可知，LAS的临界胶束浓度在添加10mol％的SFNa时降低约二数量级、为1/100程度，在添加1mol％时也降低约一数量级、为1/10程度。
根据这些结果表明，通过添加极微量的具有体积大的环状肽结构的SFNa，能够大幅降低作为主要的清洗成分的LAS的使用量。
实施例2：表面活性肽钠带来的十二烷基硫酸钠的使用量降低效果
其次，与LAS同样地通过表面张力测定来验证表面活性肽钠(SFNa)相对于主要的阴离子表面活性剂即十二烷基硫酸钠(SDS)的使用量降低效果。具体而言，除使用SDS代替LAS之外，与上述实施例1同样地制备SDS单独水溶液、SDS/SFNa混合水溶液及SFNa单独水溶液，测定表面张力。结果示于图3。
由图3表明，与单独SDS的情况相比，添加了50mol％SFNa的情况下，从极低浓度起就能够看到优异的表面张力降低能。另外，表3表示根据图3的表面张力的测定结果算出的各水溶液的临界胶束浓度的值。
[表3]
由表3可知，相对于SDS和SFNa的合计添加了50mol％SFNa情况下的临界胶束浓度与单独SDS的情况相比，与LAS的情况相同，成为也降低约三数量级、为1/1000程度的值。需要说明的是，添加了50mol％SFNa情况下的CMC与单独SFNa的情况相比，成为也降低一数量级(约1/10)程度的值。
另外，图4表示单独SDS的情况、及相对于SDS和SFNa的合计以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、或999：1(0.1mol％)的比例添加了SFNa的情况下的表面张力的测定结果。图4表明，与LAS的情况不同，即使添加0.1mol％的SFNa，即相对于SDS和SFNa的合计添加1/1000，也能够确认表面张力的降低效果，且在添加1mol％及10mol％时，确认到更显著的表面张力的降低效果。
表4表示根据图4的表面张力的测定结果算出的各水溶液的临界胶束浓度的值。
[表4]
由表4所示的结果可知，SDS的临界胶束浓度的值在添加10mol％的SFNa时降低约二数量级、为1/100程度，在添加1mol％时降低约一数量级、为1/10程度，即使添加0.1mol％，也降低数分之一左右。根据这些结果表明，通过添加极微量的具有体积大的环状肽结构的SFNa，与LAS相同，也能够大幅降低在宽泛的领域应用的SDS的使用量。
参考例1：表面活性肽钠带来的聚氧乙烯烷基醚的使用量降低效果
其次，与LAS及SDS相同，通过表面张力测定来验证表面活性肽钠(SFNa)相对于主要的非离子表面活性剂即聚氧乙烯烷基醚(POE-AE)的使用量降低效果。具体而言，除使用POE-AE(日本乳化剂株式会社制“NEWCOL2308”)代替LAS或SDS之外，与上述实施例1及实施例2相同，制备POE-AE单独水溶液、POE-AE/SFNa混合水溶液及SFNa单独水溶液，测定表面张力。结果示于图5。
根据图5，与单独POE-AE的情况相比，在添加了50mol％的SFNa的情况下，从低浓度起就看到优异的表面张力降低能，但该效果对于LAS或SDS等阴离子表面活性剂来说不显著。另外，表5表示根据图5的表面张力的测定结果算出的各水溶液的临界胶束浓度的值。
[表5]
如表5所示，就相对于POE-AE和SFNa的合计添加了50mol％的SFNa的情况下的临界胶束浓度而言，在LAS或SDS的情况下成为也降低约三数量级、为1/1000程度的值，在POE-AE的情况下，与单独POE-AE的情况相比，成为降低约一数量级、1/10程度的值。
另外，图6表示单独POE-AE的情况、及相对于POE-AE和SFNa的合计以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、或999：1(0.1mol％)的比例添加了SFNa的情况下的表面张力的测定结果。根据图6，与LAS或SDS的情况不同，仅在相对于POE-AE和SFNa的合计添加了10mol％的SFNa的情况下确认到表面张力的降低效果，在其以外的添加0.1mol％及1mol％的SFNa时，未能确认到表面张力的降低效果。
表6表示根据图6的表面张力的测定结果算出的各水溶液的临界胶束浓度的值。
[表6]
由表6所示的结果可知：就POE-AE的临界胶束浓度的值而言，在相对于POE-AE和SFNa的合计添加了10mol％的SFNa的情况下降低1/4左右，但在其以外的添加1mol％及0.1mol％时，与单独POE-AE的情况相比未改变。
根据这些结果表明，具有环状肽结构的SFNa带来的表面活性剂的使用量降低效果对于非离子表面活性剂而言也未看到，并不像对于阴离子表面活性剂那样显著。
参考例2：表面活性肽钠在固体基板上的取向性
向容器瓶注入SFNa和超纯水1mM，通过用搅拌器进行搅拌使其溶解。使用巴斯德吸管将该溶液在云母基板上滴下一滴，并将其在室温下风干。利用原子力显微镜(SeikoInstruments公司制“SPI4000”)观察SFNa取向的云母基板的表面形状。结果示于图7。图7(1)中，照片下的刻度表示照片中的颜色和纵向高度的关系。
根据图7，在5μm×5μm刻度中，在云母表面上观测到特征的层结构的形成。这是因为SFNa会合而形成层结构。层的厚度约为30nm，这表明，由于相较于SFNa的分子长(约2.5nm)非常长，所以通过多个SFNa分子形成多层结构。云母表面具有亲水性，认为SFNa的亲水基即体积大的环状肽部位吸附于云母表面。SFNa的环状肽部位的体积非常大，其分子占有面积极大，因此，可以以少量的添加将固体表面改性。进而认为，由于SFNa显示优异的取向性，所以通过向其它表面活性剂的少量添加，也能够飞跃提高其性能。
参考例3：表面活性肽钠在固体基板上的被膜形成
向容器瓶中注入SFNa和超纯水，以使SFNa的浓度成为1mM(1000ppm)，通过用搅拌器进行搅拌使其溶解。使用巴斯德吸管将该溶液在SUS基板上(日造精密研磨株式会社制，“SUS304”，精密研磨处理品)上滴下一滴，并将其在干燥器内干燥。使用原子力显微镜(Seiko Instruments公司制“SPI4000”)，通过tapping模式观察SUS基板的表面形状。另外，为了进行比较，也同样观察了用SFNa溶液进行处理前的SUS基板。图8表示SUS基板的原子力显微镜照片，图9表示用SFNa溶液处理的SUS基板的原子力显微镜。此外，图8、9中，各照片下的刻度表示照片中的颜色和纵向的高度的关系。
如图8，在用SFNa溶液进行处理前的SUS基板的表面可以确认到研磨带来的数纳米程度的凹凸的存在。与之相对，如图9，在用SFNa溶液处理的SUS基板上几乎未看到凹凸，而观察到SFNa会合并形成层结构。这样，在SUS基板上也确认到SFNa形成被膜。
参考例4：表面活性肽钠在固体基板上的被膜形成
将SFNa和超纯水注入容器瓶，以使SFNa的浓度成为0.025mM(25ppm)、0.0125mM(12.5ppm)或0.008mM(8ppm)，通过用搅拌机进行搅拌使其溶解。使用巴斯德吸管将各溶液在SUS基板上(日造精密研磨株式会社制，“SUS304”，精密研磨处理品)上滴下一滴，将其于干燥器内干燥。与上述参考例3相同，使用原子力显微镜通过tapping模式观察各基板的表面，并拍摄照片。图10(1)～(3)表示各照片。此外，图10中，各照片下的刻度表示照片中的颜色和纵向的高度的关系。
由图10(1)可知，在被SFNa的25ppm水溶液处理的SUS表面上未确认到图8所示的SUS基板上的凹凸，而观测到特征的被膜的形成。这是因为SFNa在基板上会合并形成层结构。另外，如图10(2)、(3)所示，在用更低浓度的SFNa的12.5ppm水溶液及8ppm水溶液处理的SUS表面上也确认到同样的被膜的形成。这样，SFNa的环状肽部位的体积非常大。由于其分子占有面积极大，所以少量的添加即可将固体表面改性。另外，由于SFNa显示优异的取向性，所以认为通过向其它表面活性剂的少量的添加即可急剧提高其性能。
实施例3：表面活性肽钠带来的全氟辛酸钠的使用量降低效果
与上述实施例1中使用的直链烷基苯磺酸钠(LAS)及上述实施例2中使用的十二烷基硫酸钠(SDS)相同，通过表面张力测定来验证表面活性肽钠(SFNa)相对于可能对环境造成影响的阴离子表面活性剂即全氟辛酸钠(PFOSNa)的使用量降低效果。
将株式会社Tochem Products制的全氟辛酸(PFOS)用氢氧化钠水溶液中和，由此制备PFOSNa水溶液。除使用PFOSNa代替LAS或SDS之外，与上述实施例1及实施例2相同，制备PFOSNa单独水溶液、PFOSNa/SFNa混合水溶液及SFNa单独水溶液，并测定各水溶液的表面张力。结果示于图11。
根据图11，与单独PFOSNa的情况相比，在添加了50mol％的SFNa的情况下，从极低浓度起就看到优异的表面张力降低能。另外，表7表示根据图11的表面张力的测定结果算出的各水溶液的临界胶束浓度的值。
[表7]
由表7可知：就相对于PFOSNa和SFNa的合计添加了50mol％的SFNa的情况下的临界胶束浓度而言，与单独PFOSNa的情况相比，与LAS及SDS的情况相同，也成为降低约三数量级、1/1000程度的值。需要说明的是，添加了50mol％的SFNa的情况下的临界胶束浓度与单独SFNa的情况相比，也成为低的值。
另外，图12表示单独PFOSNa的情况、和相对于PFOSNa以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、或999：1(0.1mol％)的比例添加了SFNa的情况下的表面张力的测定结果。根据图12，在任何情况下都确认到表面张力的降低效果，在添加10mol％时，确认到更显著的表面张力的降低效果。
表8表示根据图12的表面张力的测定结果算出的各水溶液的临界胶束浓度的值。
[表8]
如表8所示的结果可知，就PFOSNa的临界胶束浓度的值而言，在添加10mol％的SFNa时也降低约二数量级、1/100程度。根据这些结果表明，通过添加具有体积大的环状肽结构的SFNa，也可以大幅降低可能对环境带来影响的PFOSNa的使用量。
实施例4：表面活性肽钠带来的月桂酸钠的使用量降低效果
通过表面张力测定来验证表面活性肽钠(SFNa)相对于月桂酸钠(LaNa)的使用量降低效果。具体而言，使用LaNa(和光纯药工业株式会社制)，测定单独LaNa的情况、相对于LaNa以摩尔比计9：1(10mol％)、99：1(1mol％)、或999：1(0.1mol％)的比例添加了SFNa的情况下的水溶液的表面张力。结果示于图13。
根据图13，在添加0.1mol％及1mol％的SFNa时，与单独LaNa几乎没有变化，但在添加10mol％时，确认到表面张力的降低效果。另外，在添加0.1mol％及1mol％的SFNa时，与单独LaNa相同，表面张力在测定浓度范围内持续缓慢减少，因此，可知它们的临界胶束浓度为1.0×10-2M以上。另一方面，根据图13可知，相对于LaNa添加了10mol％的SFNa的情况下的临界胶束浓度为1.5×10-5M，与单独LaNa的情况相比，与LAS及SDS的情况相同，也成为至少降低约三数量级、1/1000程度的值。根据这些结果表明，通过添加具有体积大的环状肽结构的SFNa，也能够大幅降低LaNa的使用量。
实施例5：表面活性肽钠和直链烷基苯磺酸钠(LAS)的混合胶束形成确认
在直链烷基苯磺酸钠(LAS)中添加了表面活性肽钠(SFNa)的系统中，实际确认到低浓度下的胶束形成。具体而言，与上述实施例1相同，制备了单独LAS、及相对于LAS以摩尔比计9：1(10mol％)的比例添加了SFNa的各种水溶液。使用光散射光度计(大冢电子社制，产品名“DLS-7000”)测定获得的各种浓度的水溶液的散射光强度。此时，光源使用Ar激光(λ＝488nm)，散射角度设定为90度。需要说明的是，图14表示相对于浓度描绘了获得的散射光强度和作为溶剂的超纯水的散射光强度的比、相对散射光强度的结果。
通常，伴随胶束形成，相对散射光强度上升，结果自图14表明，与单独LAS的情况相比，在添加了10mol％的SFNa的情况下，从约二数量级、1/100程度的低浓度起看到相对散射光强度的急剧上升。此外，添加了10mol％的SFNa的情况下的散射光强度上升的浓度与根据上述实施例1的表面张力测定求出的临界胶束浓度更一致。根据这些结果表明，通过添加具有体积大的环状肽结构的SFNa，实际上从低浓度起就形成胶束。
实施例6：表面活性肽钠带来的直链烷基苯磺酸钠的乳化能的使用量降低效果
在直链烷基苯磺酸钠(LAS)中添加了表面活性肽钠(SFNa)的系统中，验证了低浓度下的角鲨烯的乳化能。具体而言，与上述实施例1相同，制备了单独LAS、单独SFNa、及相对于LAS以摩尔比计9：1(10mol％)的比例添加了SFNa的总浓度为1.5×10-5M的水溶液。另外，作为对照，也仅准备未添加表面活性剂的超纯水。将这些水溶液或超纯水1mL和角鲨烯(和光纯药工业株式会社制)3mL注入试验管中，用漩涡混合器搅拌1分钟。将这些溶液在25℃下静置1天并目视进行观察，结果示于图15。
根据图15，在相对于LAS以10mol％的比例添加了SFNa的情况下，得到角鲨烯和水乳化而成的白浊层(乳液)，1日后仍稳定存在，与之相对，在仅单独添加了LAS(1.5×10-6M)及仅单独添加了SFNa(1.4×10-5M)的情况下，不能获得与表面活性剂无添加系统同样稳定的乳液，仍被分离成水相和油相这二相。根据这些结果表明，通过添加具有体积大的环状肽结构的SFNa，实际上能够大幅降低LAS的使用量。
Claims (10)
1.一种降低阴离子表面活性剂的临界胶束浓度的方法，该方法包括：
在所述阴离子表面活性剂中组合使用下述式(I)所示的表面活性肽或其盐，
式中，
X表示选自亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸中的氨基酸残基，
R1表示C9-18烷基,
所述阴离子表面活性剂为选自直链烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐和烷基硫酸盐中的一种或两种以上。
2.如权利要求1所述的方法，其中，
相对于所述阴离子表面活性剂和所述式(I)所示的表面活性肽或其盐的合计，使用0.1mol％以上的所述式(I)所示的表面活性肽或其盐。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述阴离子表面活性剂为直链烷基苯磺酸盐。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述阴离子表面活性剂为烷基硫酸盐。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述式(I)所示的表面活性肽或其盐为表面活性肽的碱金属离子盐。
6.式(I)所示的表面活性肽或其盐的用途，其用于降低选自直链烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐和烷基硫酸盐中的一种或两种以上的阴离子表面活性剂的临界胶束浓度，
式中，
X表示选自亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸中的氨基酸残基，
R1表示C9-18烷基。
7.如权利要求6所述的用途，其中，
相对于所述阴离子表面活性剂和所述式(I)所示的表面活性肽或其盐的合计，含有0.1mol％以上的所述式(I)所示的表面活性肽或其盐。
8.如权利要求6所述的用途，其中，所述阴离子表面活性剂为直链烷基苯磺酸盐。
9.如权利要求6所述的用途，其中，所述阴离子表面活性剂为烷基硫酸盐。
10.如权利要求6所述的用途，其中，所述式(I)所示的表面活性肽或其盐为表面活性肽的碱金属离子盐。
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