JP6523232B2

JP6523232B2 - 防腐剤組成物、及びカビに対する防腐力を高める方法

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Publication number: JP6523232B2
Application number: JP2016195981A
Authority: JP
Inventors: 秀治金谷
Original assignee: Taiyo Corp
Current assignee: Taiyo Corp
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2036-10-03
Also published as: JP2018058779A

Description

本発明は防腐剤組成物に関し、特に１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンとを含有し、特にカビに対して強い防腐力を有する防腐剤組成物に関する。

近年、消費者の安全性志向の向上により、皮膚への低刺激性、低アレルギー性などを追求した化粧品や医薬部外品が望まれていることから、化粧品メーカーでは、防腐剤として現在もっとも多用されているパラベンの配合をできるかぎり減らした処方設計が求められている。

化粧品の防腐殺菌剤として用いられるパラベンの配合を低減または排除する技術として、１，２−アルカンジオールからなる防腐殺菌剤などが開示されている（特許文献１参照）。しかし、１，２−オクタンジオールなどの１，２−アルカンジオールを単独で防腐殺菌剤として用いた場合、充分な効果を得るためには高配合量を必要とする場合がある。このため、単独で用いた場合でも、少ない配合量で充分な防腐殺菌効果を発揮できる防腐殺菌剤の開発が望まれている。

本発明者は、上記の問題を解決するため、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルがカビ、酵母などの真菌類に対して優れた防腐力を有することを報告し（特許文献２）、その後も引き続き、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルのさらに有効な利用方法や防腐力を向上させる方法を検討した。

特開平１１−３２２５９１号公報特開２０１２−５６８９３号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルを必須成分とし、真菌類、特にカビに対して優れた防腐力を有する防腐剤組成物を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンとを併用した防腐剤組成物が真菌類、特にカビに対して優れた防腐力を有することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。
〔１〕下記式（１）：

（式中、Ｒ^１は、炭素数７〜９の分岐または非分岐のアルキル基を示す。）で表される１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルと、エチルヘキシルグリセリンとを含有し、前記１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンとの配合割合が重量比で２０：８０〜４０：６０であるカビに対する化粧品用防腐剤組成物。
〔２〕前記〔１〕記載の化粧品用防腐剤組成物を含有する化粧品。
〔３〕前記〔１〕記載の化粧品用防腐剤組成物を化粧品に配合して、該化粧品のカビに対する防腐力を高める方法。
〔４〕下記式（１）：

（式中、Ｒ^１は、炭素数７〜９の分岐または非分岐のアルキル基を示す。）で表される１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルに、エチルヘキシルグリセリンを混合して、前記１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンとの配合割合を重量比で２０：８０〜４０：６０とする、前記１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルの化粧品におけるカビに対する防腐力を高める方法。

本発明に係る防腐剤組成物は、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンを含有するので、カビ、酵母などの真菌類、特にカビに対して優れた防腐力を有する。このため、該防腐剤組成物を例えば、食品、食器類、香粧品、化粧品、皮膚外用剤、口腔衛生製品、医薬部外品、生活衛生用品、衣類、塗料およびペット衛生用品から選ばれる防腐対象物に配合することで、該防腐対象物の真菌類、特にカビに対する防腐力を高めることができ、結果として使用者の菌感染や食中毒など効果的に予防することができる。

本発明によれば、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルと共にエチルヘキシルグリセリンを混合することによって、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルのカビに対する防腐力を増強させる効果が得られる。

また、本発明によれば、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルと共に防腐剤組成物に含まれる化合物をエチルヘキシルグリセリンとすることによって、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルのカビに対する防腐力が大きく増強された防腐剤組成物を実現することができる。

さらに、エチルヘキシルグリセリンを混合することによって、製造コストが高い１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルが少量であっても、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステル単独からなる防腐剤組成物よりもカビに対する防腐力の高い防腐剤組成物を実現できるため、本発明は、製造コストを削減しつつ、防腐効果の高い防腐剤組成物の製品化を実現することができるという極めて優れた効果を有する。

本発明の防腐剤組成物は上述したとおり、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンとを含有する点に特徴を有する。

１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステル（以下、（ａ）成分ともいう）としては、下記式（１）：

（式中、Ｒ^１は炭素数７〜９の分岐または非分岐のアルキル基を示す。）で表される化合物が挙げられる。

上記（ａ）成分のうち、真菌類、特にカビに対する防腐力に特に優れる点で、Ｒ^１としては炭素数が７〜９の非分岐のアルキル基がより好ましい。具体的には、Ｒ^１の炭素数が７である下記式（２）で表される１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル（後述する実施例における（ａ）成分）、Ｒ^１の炭素数が８である下記式（３）で表される１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシウンデカン酸エステル、Ｒ^１の炭素数が９である下記式（４）で表される１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシドデカン酸エステルが挙げられる。

（ａ）成分の構成成分であるβ−ヒドロキシカルボン酸について、Ｒ^１の炭素数が７〜９の非分岐の飽和アルキル基を有するものとしては、例えば、β−ヒドロキシデカン酸、β−ヒドロキシウンデカン酸、β−ヒドロキシドデカン酸が挙げられる。また、Ｒ^１の炭素数が７〜９の非分岐の不飽和アルキル基を有するものとしては、例えば、β−ヒドロキシ−５−デセン酸、β−ヒドロキシ−５−ウンデセン酸、β−ヒドロキシ−５−ドデセン酸等が挙げられる。

（ａ）成分は、１，３−プロパンジオールと上述した特定のβ−ヒドロキシカルボン酸またはその誘導体とを酵素反応（酵素としては、例えば、リパーゼを使用）または化学的合成法によりエステル化またはエステル交換（以下、まとめて「エステル化」という）を行うことにより製造される。このエステル化に用いられるβ−ヒドロキシカルボン酸またはその誘導体は、例えば、クネベナーゲル縮合（Ｋｎｏｅｖｅｎａｇｅｌｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）、ダルツェンス縮合（Ｄａｒｚｅｎｓｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）、レフォルマトスキー反応（Ｒｅｆｏｒｍａｔｓｋｙｒｅａｃｔｉｏｎ）等により製造することができる。上記のうちでは、収率や副産物の点でレフォルマトスキー反応が通常用いられる。

以下では、（ａ）成分の製造方法の一例として、レフォルマトスキー反応を用いてβ−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造し、次いで該エステルと１，３−プロパンジオールとを、リパーゼを用いるエステル交換を経て１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルを製造する方法について具体的に説明する。

レフォルマトスキー反応では、炭素数７〜９の分岐または非分岐のアルキル基を有するアルデヒドとブロモ酢酸エステルとの縮合反応によりβ−ヒドロキシカルボン酸エステルが製造される。具体的には、炭素数が７〜９の非分岐のアルキル基を有するアルデヒドとしては、例えば、ヘプタナール、オクタナール、ノナナールが用いられる。ブロモ酢酸エステルとしては、例えば、ブロモ酢酸メチル、ブロモ酢酸エチル、ブロモ酢酸プロピル、ブロモ酢酸ブチル等が用いられる。レフォルマトスキー反応に使用される触媒としては、例えば、亜鉛、マグネシウム、鉄等が挙げられる。

次に、リパーゼを用いたエステル交換について説明する。エステル交換に用いられるリパーゼは、グリセリド類を基質として認識するものであれば特に限定されない。例えば、モノグリセリドリパーゼ、クチナーゼ、エステラーゼ等が挙げられる。これらの中でもリパーゼが好ましく、このようなリパーゼとして、例えば、モノグリセリドリパーゼ、モノおよびジグリセリドリパーゼ等が挙げられる。

リパーゼは精製（粗精製および部分精製を含む）されたものを用いてもよい。さらに、遊離型のまま使用してもよく、あるいはイオン交換樹脂、多孔性樹脂、セラミックス、炭酸カルシウムなどの担体に固定化して使用してもよい。

反応混合液から、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルを単離・精製する方法としては、例えば、脱酸、水洗、蒸留、溶媒抽出、イオン交換クロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー、膜分離等が挙げられ、これらは単独でまたは複数組み合わせて使用される。

上述した（ａ）成分の製造方法について、オクタナールとブロモ酢酸メチルを出発原料として、レフォルマトスキー反応によりβ−ヒドロキシデカン酸メチルエステルを製造し、次いで該エステルと１，３−プロパンジオールとをリパーゼの存在下で反応させ、エステル交換により１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステルを製造する方法を化学式で示すと下記式（５）のとおりである。

下記式（６）で表されるエチルヘキシルグリセリル（以下、（ｂ）成分ともいう）は、それ単独ではカビに対して防腐力を示さないが、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステル（（ａ）成分）と併用した場合に、カビに対する（ａ）成分の防腐力を顕著に増強させる効果を発揮する。

（ａ）成分と（ｂ）成分の配合割合（ａ：ｂ）は、重量比で好ましくは８０：２０〜２０：８０、より好ましくは７０：３０〜３０：７０、更に好ましくは６０：４０〜４０：６０である。

本発明の防腐剤組成物は、酵母、黒カビ等の真菌類に対して優れた防腐力を示す。このため、例えば、食品、食器類、香粧品、化粧品、皮膚外用剤、口腔衛生製品、医薬部外品、生活衛生用品、衣類、塗料およびペット衛生用品から選ばれる防腐対象物に本発明の防腐剤組成物を配合すれば、該防腐対象物の真菌類に対する防腐力を高めることができ、結果として使用者の菌感染や食中毒などを効果的に予防することができる。防腐対象物中の防腐剤組成物の含量は、通常０．０１〜５０重量％であり、好ましくは０．１〜１０重量％である。

上記の防腐対象物中に本発明の防腐剤組成物を配合する場合、本発明の目的を損なわない範囲で、該防腐対象物中に、従来から知られている防腐剤の１種または２種以上を配合することも可能である。併用できる他の防腐剤としては、例えば、塩化セチルピリジニウム、塩化デカリニウム、塩化ベンザルコニウム、クロロヘキシジン、トリクロサン、イソプロピルメチルフェノール、オフロキサシン、ヨウ素、フッ化ナトリウム、安息香酸系、ソルビン酸系、有機ハロゲン系、ベンズイミダゾール系の殺菌剤、銀、銅などの金属イオン、レシチン、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、エタノール、プロピレングリコール、１，２−アルカンジオール、ポリリジン、リゾチーム、キトサン、チモール、オイゲノール、油性甘草エキス、桑白皮エキス、アシタバ抽出エキス、香辛料抽出物、ポリフェノールなどの植物抽出物エキス等が挙げられる。上記従来の防腐剤は、本発明の防腐剤組成物の含有成分として防腐対象物に配合してもよく、または本発明の防腐剤組成物とは別に防腐対象物に配合してもよい。

さらに、本発明の防腐剤組成物は皮膚外用剤の一般成分と混合して使用に供することもできる。

本発明の防腐剤組成物の形態は、上述した防腐対象物に応じて適宜変更可能であり、例えば、粒状、ペースト状、固形状、液体状などが採用できる。

上述した防腐対象物に本発明の防腐剤組成物を配合する際は、上述した形態を製造し得る公知の装置（パドルミキサー、ホモミキサー、ホモジナイザーなど）が好適に使用できる。本発明の防腐剤組成物は配合特性に優れるので、製造された種々の防腐対象物から該防腐剤組成物が結晶として析出することはない。

以下、試験例などにより本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらによりなんら限定されるものではない。また、特に断らない限り「％」は重量％を意味する。

＜１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルの合成例＞
（１）１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル（（ａ）成分）の合成例
（１−１）レフォルマトスキー反応によるβ−ヒドロキシデカン酸メチルエステルの合成例
３００ｍｌの四口丸底フラスコに亜鉛６．５ｇ、オクタナール１５．５ｇ、トリメトキシボラン２５ｍｌおよび乾燥ＴＨＦ２５ｍｌを入れ、２０℃、窒素気流下で２時間かけてブロモ酢酸メチル１７．５ｇを滴下した。滴下後、２０℃で１時間撹拌したのち、飽和アンモニア水溶液２５ｍｌとグリセリン２５ｍｌを加えて１０分撹拌した。有機層を分離し、水溶液層をジエチルエーテルで２回抽出した。その後、有機溶液を集めて脱溶媒を行い、残分を蒸留で精製してβ−ヒドロキシデカン酸メチルエステルを得た。

（１−２）１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステルの合成例
５０ｍｌ耐圧バイアル瓶に上記で得られたβ−ヒドロキシデカン酸メチルエステル５ｇ、１,３−プロパンジオール５ｇ、固定化リパーゼ（製品名Ｎｏｖｏｚｙｍｅ４３５：ノボザイムズジャパン株式会社）を０．０５ｇ添加し、５０℃、１０ｍｍＨｇの減圧下で２４時間撹拌を行った。反応後、得られた反応液をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製を行った結果、純度９９％の１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステルを得た。

＜乳液中での防腐力評価試験＞
表１に示す処方で、オリーブ油、スクワラン、ステアリン酸、脱臭セタノール、ベヘニルアルコール、ステアリン酸グリセリルＳＥ、ポリソルベート６０、グリセリン、１,３−ブチレングリコール、キサンタンガム、１％ヒアルロン酸溶液および精製水を含有する化粧品成分に対して、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル（（ａ）成分）とエチルヘキシルグリセリン（（ｂ）成分）を配合した乳液（実施例１）、（ａ）成分を配合した乳液（比較例１）、（ｂ）成分を配合した乳液（比較例２）、１，２−ペンタンジオールを配合した乳液（比較例４）を作製し、後述するチャレンジテストにより防腐力を評価した。なお、対照として上記いずれの防腐剤成分も配合しない乳液（比較例３）を用いた。

供試菌には、黒カビ（Ａ．ｎｉｇｅｒ、ＪＣＭ１０２５４）を用いた。この菌を予め前培養した培養液を、約１０^６〜１０^７ｃｆｕ／ｍｌに調製し、菌濁液とした。なお、菌数はコロニーカウント法により確認した。次いで、オートクレーブにより滅菌した５０ｍｌバイアル瓶に実施例１、及び比較例１〜４の乳液を２０ｇ入れ、上記菌濁液を１００μｌ接種して、２５℃で培養を行った。試料中の残存菌数については接種後１時間後、１日後、７日後、１４日後に各試料を０．５ｇずつ抜き取り、生理食塩水で希釈したものを寒天培地に塗布して２４時間培養し、試料中の菌数を算出した。結果を表２に示す。表２は、試料中の残存菌数の経日変化を示す表である。

表２の結果より、防腐剤成分として１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル（（ａ）成分）のみを０．５０％含有した比較例１は、生菌数を１０ｃｆｕ／ｍｌ以下にするのに、２１日間かかった。防腐剤成分としてエチルヘキシルグリセリン（（ｂ）成分）のみを０．５０％含有した比較例２は、２１日間の間で生菌数が減少することは無かった。これに対し、（ａ）成分０．１５％と（ｂ）成分０．３５％とを併用した実施例１は、７日間で生菌数が１０ｃｆｕ／ｍｌ以下になった。本結果より、少なくとも配合量が０．５重量％のエチルヘキシルグリセリン単独ではカビに対する防腐力を示さないことが確認された。一方で、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンを組み合わせて処方することで、これらの有効成分の合計の含有量と同量の１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステルを単独で使用した場合よりも防腐力が格段に向上することが確認された。

＜本発明に係る防腐剤組成物を配合した化粧料組成物の配合特性＞
（化粧水の配合処方）
グリセリン５．００重量％
ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）３．００
ＰＯＥ（６０）硬化ヒマシ油０．６０
クエン酸Ｎａ０．１５
クエン酸０．０１
グリシン０．２０
アラニン０．１０
ヒアルロン酸Ｎａ０．０１
１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル
０．１５
エチルヘキシルグリセリン０．３５
精製水残部
（製法）
グリセリン、ＤＰＧ、ＰＯＥ（６０）硬化ヒマシ油、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル、エチルヘキシルグリセリンを混合し、７０℃に加熱溶解した（これを混合物Ａとする）。一方、クエン酸Ｎａ、クエン酸、グリシン、アラニン、ヒアルロン酸Ｎａ、水をそれぞれ室温で混合した（これを混合物Ｂとする）。続いて、混合物Ａと混合物Ｂを合わせて５０℃で混合し、化粧水を得た。
（配合特性）
１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル、エチルヘキシルグリセリンは他の成分と容易に混和した。得られた化粧水には濁りや析出は見られなかった。

（乳液の配合処方）
セタノール１．００重量％
スクワラン４．００
ステアリン酸１．００
モノステアリン酸ポリエチレングリコール（２５ＥＯ）３．２０
グリセリンステアリン酸モノエステル１．００
１,３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル０．１５
エチルヘキシルグリセリン０．３５
γ−トコフェロール０．０５
ＢＨＴ（酸化防止剤）０．０１
１，３−ブタンジオール３．００
カルボキシビニルポリマー０．２０
水酸化カリウム０．２０
精製水残部
（製法）
セタノール、スクワラン、ステアリン酸、γ−トコフェロール、ＢＨＴ、モノステアリン酸ポリエチレングリコール（２５ＥＯ）、グリセリンステアリン酸モノエステル、１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシデカン酸エステル、エチルヘキシルグリセリンをそれぞれ混合し７０℃に加温溶解した（これを混合物Ａとする）。一方、１，３−ブタンジオール、カルボキシビニルポリマー、水酸化カリウムをそれぞれ室温下で混合した（これを混合物Ｂとする）。続いて、混合物Ａと混合物Ｂを合わせて６０℃に加温し精製水中に少量ずつ添加しながら激しく攪拌し乳化して乳液を得た。
（配合特性）
本発明品は他の成分と直ちに混和した。得られた乳液には分離や析出は見られなかった。

本発明に係る防腐剤組成物は真菌類、特にカビに対し優れた防腐力を有し、かつ配合特性にも優れるので、食品、食器類、香粧品、化粧品、皮膚外用剤、口腔衛生製品、医薬部外品、生活衛生用品、衣類、塗料およびペット衛生用品から選ばれる防腐対象物の配合成分として好適である。

Claims

下記式（１）：

（式中、Ｒ^１は、炭素数７〜９の分岐または非分岐のアルキル基を示す。）で表される１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルと、エチルヘキシルグリセリンとを含有し、前記１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンとの配合割合が重量比で２０：８０〜４０：６０であるカビに対する化粧品用防腐剤組成物。
請求項１に記載のカビに対する化粧品用防腐剤組成物を含有する化粧品。
請求項１に記載の化粧品用防腐剤組成物を化粧品に配合して、該化粧品のカビに対する防腐力を高める方法。
下記式（１）：

（式中、Ｒ^１は、炭素数７〜９の分岐または非分岐のアルキル基を示す。）で表される１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルに、エチルヘキシルグリセリンを混合して、前記１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルとエチルヘキシルグリセリンとの配合割合を重量比で２０：８０〜４０：６０とする、前記１，３−プロパンジオールモノβ−ヒドロキシカルボン酸エステルの化粧品におけるカビに対する防腐力を高める方法。