アミノ酸界面活性剤

本文目録：

1。アミノ酸の発展

2。構造性能

3。化学成分

4。分類

5。合成

6。理化学的性質

7。毒性

8。抗菌活性

9。レオロジー特性

10。化粧品業界での応用

11。日常化粧品への応用

アミノ酸界面活性剤（AAS）疎水性基を1種以上のアミノ酸と結合することによって形成される界面活性剤の一種である。この場合、アミノ酸は合成であってもよく、またはタンパク質加水分解物に由来していてもよく、または同様の再生可能な源であってもよい。本論文では、使用可能なほとんどのAAS合成経路、および溶解度、分散安定性、毒性、生分解性を含む最終生成物の物理化学的性質に対する異なる経路の影響を詳細に紹介した。需要が高まる界面活性剤の一種として、AASはその可変構造による多機能性により多くのビジネスチャンスを提供している。

界面活性剤は洗剤、乳化剤、エッチング遅延剤、三次採油、製薬などの分野に広く応用されていることを考慮して、研究者は界面活性剤に対する関心を止めたことがない。

界面活性剤は世界各地で毎日大量消費されている最も代表的な化学製品であり、水生環境に悪影響を与えている。研究により、伝統的な界面活性剤の広範な使用は環境に悪影響を与えることが明らかになった。

現在、消費者にとって、非毒性、生分解性及び生体適合性は界面活性剤の効用及び性能とほぼ同様に重要である。

生物界面活性剤は環境に優しく、持続可能な界面活性剤であり、細菌、真菌、酵母などの微生物から自然合成または細胞外分泌される。したがって、生体界面活性剤はまた、リン脂質、アルキルグリコシド、アシルアミノ酸などの天然の両親媒性構造をシミュレートするための分子設計によって製造することができる。

アミノ酸界面活性剤（AAS）典型的な界面活性剤の1つであり、通常は動物または農業由来の原料から製造される。過去20年間、原子吸収スペクトルは新しい界面活性剤として科学者たちの大きな興味を集めてきた。これは再生可能資源から合成できるだけでなく、原子吸収スペクトルは分解しやすく、無害な副産物を持ち、環境に対してより安全であるためだ。

AASは、アミノ酸基（HO 2 C−CHR−NH 2）またはアミノ酸残基（HO 2−CHR−NH−）を含むアミノ酸からなる界面活性剤のクラスと定義することができる。アミノ酸の2つの機能領域は、様々な界面活性剤を誘導することを可能にする。自然界には20種類の標準的な蛋白質原性アミノ酸が存在し、それらは成長と生命活動中のすべての生理反応を担当することが知られている。それらの違いは残基Rのみである（図1、pkaは溶液の酸解離定数の負の対数である）。非極性と疎水性のものもあれば、極性と親水性のものもあれば、アルカリ性のものもあれば、酸性のものもあります。

アミノ酸は再生可能な化合物であるため、アミノ酸から合成された界面活性剤も高い持続可能性と環境保護の潜在力を持っている。それらは構造が簡単で、天然、低毒性、生物分解性が速いなどの特徴があり、伝統的な界面活性剤より優れていることが多い。アミノ酸や植物油などの再生可能原料を使用して、異なるバイオ技術ルートと化学ルートを通じてAASを生産することができる。

20世紀初頭、アミノ酸が合成界面活性剤として使用される基質が初めて発見された原子吸収分光法は主に医薬品と化粧品の処方における防腐剤として用いられる。また、AASは様々な病原性細菌、腫瘍、ウイルスに対して生物活性を有することが発見された。1988年、低コスト原子吸収分光法の出現は界面活性の研究に興味を引き起こした。現在、生物技術の発展に伴い、いくつかのアミノ酸も酵母の大規模な商業化によって合成することができ、これは間接的にAAS生産がより環境に優しいことを証明している。

01アミノ酸の発展

19世紀初頭、天然に存在するアミノ酸が初めて発見されたとき、それらの構造は両親媒性物質を製造するための原料として極めて価値があると予測されていた。ボンディは1909年に原子吸収スペクトル法の合成研究を初めて報告した。

本研究では、界面活性剤の親水性基としてN−アシルグリシンとN−アシルアラニンを導入した。その後の作業はグリシンとアラニンを用いた脂質アミノ酸（AAS）の合成に関連し、Hentrichらは一連の発見を発表したアシルクレアチン塩およびアシルアスパラギン塩について、シャンプー、洗剤、歯磨き粉などの家庭用洗浄製品において界面活性剤として使用される第1号特許出願を含む。その後、多くの研究者がアシルアミノ酸の合成と理化特性を研究した。これまで、原子吸収スペクトル法の合成、性能、工業応用及び生分解性に関する文献が多数発表されてきた。

02構造特性

AASの非極性疎水性脂肪酸鎖は、構造、鎖長及び数が異なる場合がある。原子吸収スペクトルの構造的多様性と高界面活性はその広範な組成多様性及び理化及び生物特性を説明した。原子吸収スペクトルの頭部はアミノ酸またはペプチドからなる。頭部基の違いは、これらの界面活性剤の吸着、凝集、および生物活性を決定する。次いで、頭部基中の官能基は、カチオン、アニオン、非イオン及び両性を含むAASのタイプを決定する。親水性アミノ酸と疎水性長鎖部分の結合は両親媒性構造を形成し、分子に高度な界面活性を持たせる。また、分子中の非対称炭素原子の存在はキラル分子の形成に寄与する。

03化学成分

すべてのペプチドとポリペプチドは、この20種類近くのα−蛋白質原性α−アミノ酸の重合生成物である。すべての20種類のα−アミノ酸は1つのカルボン酸官能基（−COOH）と1つのアミノ官能基（−NH 2）を含み、両者は同じ四面体のα−炭素原子に結合している。アミノ酸の違いは、α−炭素に結合された異なるR基（グリシンを除くR基は水素である。）が構造、大きさ、電荷（酸度、塩基度）の点で異なる可能性があることである。これらの違いは、水中におけるアミノ酸の溶解度を決定することもある。

アミノ酸はキラル（グリシンを除く）であり、本質的にはα−炭素に結合した4つの異なる置換基を有するので光学活性を有する。アミノ酸には2つの可能性がある。L立体異性体の数が明らかに高いにもかかわらず、それらは互いに重ならないミラーである。いくつかのアミノ酸（フェニルアラニン、チロシン、及びトリプトファン）中に存在するR基はアリール基であり、280 nmにおける最大紫外線吸収をもたらす。アミノ酸中の酸性α−COOHと塩基性α−NH 2はイオン化することができ、これら2つの立体異性体は、それらが何であれ、以下に示すイオン化平衡を構築する。

R座標↔R-座標^－＋時間^＋

R-NH社₃^＋↔R-NH社社₂＋時間^＋

上記イオン化平衡で示されるように、アミノ酸は少なくとも2つの弱酸性基を含有し、しかし、カルボキシル基はプロトン化アミノ基に比べてはるかに酸性が高い。pH 7。4の場合、カルボキシル基は脱プロトン化され、アミノ基はプロトン化される。非イオン化R基を有するアミノ酸は、このpHで電気的に中性であり、両性イオンを形成する。

04分類

原子吸収分光法は、以下の4つの基準に基づいて分類することができる。

4。1産地別

源によって、原子吸収スペクトルは以下の2種類に分けることができる。①自然種別

アミノ酸を含む天然化合物の中には、表面／界面張力を低下させる能力もあり、糖脂質を超える効果もある。これらのAASは脂質ペプチドとも呼ばれる。リポペプチドは低分子量化合物であり、通常バチルスから生成される。

このようなAASはさらに3つのサブクラスに分けられます。表面活性物質、エトリン、フィトマイシン。

界面活性ペプチドファミリーは様々な物質のヘプタペプチド変異体を含み、図2 aに示すように、C 12−C 16不飽和β−ヒドロキシ脂肪酸鎖がペプチドと結合している。界面活性ペプチドは、β−ヒドロキシ脂肪酸のC末端とペプチドとの間の触媒によって環が閉じられた大環状ラクトンである。

イトゥリン亜類には、イトゥリンAとC、フラクトバチルス・サバクテリシンD、FとLの6つの主要な変異体がある。すべての場合、ヘプタペプチドはβ−アミノ脂肪酸のC 14−C 17鎖に結合する（鎖は多種多様であってもよい）。ekurimmycinsの場合、β位置のアミノ基はC末端とアミド結合を形成し、それによって大環状ラクタム構造を形成することができる。

プンマイシン亜種はプンマイシンAとBを含み、Tyr 9がD構造である場合、それらはplipastatinとも呼ばれる。デカペプチドはC 14−C 18の飽和または不飽和β−ヒドロキシ脂肪酸鎖に結合している。構造的には、plipastatinも大環状ラクトンであり、ペプチド配列の3位にTyr側鎖を含み、C末端残基とエステル結合を形成し、それによって内環構造を形成する（多くのシュードモナス・脂肪酸ペプチドも同様）。

②合成種別

AASは、酸性、塩基性及び中性アミノ酸のいずれかを用いることにより合成することもできる。AASの合成に使用される一般的なアミノ酸は、グルタミン酸、セリン、プロリン、アスパラギン、グリシン、アルギニン、アラニン、ロイシン及びタンパク質加水分解物である。このような界面活性剤は、化学的、酵素的及び化学的酵素的方法により製造することができ、しかし、AASの生産に対して、化学合成は経済的により実行可能である。一般的な例としては、N−ラウロイル−L−グルタミン酸、N−パーミトイル−L−グルタミンが挙げられる。

4。2脂肪族鎖置換基に基づく

脂肪鎖置換基に基づいて、アミノ酸系界面活性剤は2種類に分類することができる。

置換基の位置による

①N−置換原子吸収分光法

N−置換化合物では、アミノ基が親油性基またはカルボキシル基で置換され、アルカリ損失をもたらす。N−置換AASの最も簡単な例は、本質的にアニオン性界面活性剤であるN−アシルアミノ酸である。n−置換AASは、疎水性部分と親水性部分との間に連結されたアミド結合を有する。アミド結合は水素結合を形成する能力があり、これは酸性環境におけるこの界面活性剤の分解を助け、それによって生分解可能にする。

②C−置換原子吸収分光法

C−置換化合物において、置換はカルボキシル基（アミドまたはエステル結合により）上で起こる。典型的なC−置換化合物（例えばエステルまたはアミド）は、実質的にカチオン性界面活性剤である。

③N−及びC−置換原子吸収分光法

このタイプの界面活性剤では、アミノ基とカルボキシル基はいずれも親水性部分である。このタイプは本質的に両性界面活性剤である。

4。3疎水性端数による

AASは、頭部基と疎水性尾部の数に応じて4つのグループに分けることができる。直鎖原子吸収分光法、双子（二量体）型原子吸収分光法、グリセリン型原子吸収分光法及びジハロゲン両親媒性（Bola）型原子発光分光法。直鎖界面活性剤は、疎水性尾部が1つしかないアミノ酸からなる界面活性剤である（図3）。Gemini型AASは、1分子当たり2つのアミノ酸極性頭基と2つの疎水性尾基を有する（図4）。このタイプの構造では、2つの直鎖AASがスペーサを介して連結され、したがってダイマーとも呼ばれる。一方、グリセロール型AASでは、2つの疎水性尾部が同じアミノ酸頭基に結合している。これらの界面活性剤は、モノグリセリド、ジグリセリド、およびリン脂質の類似体と考えることができ、一方、Bola型AASでは、2つのアミノ酸頭基が疎水性尾部を介して結合している。

4。4リーダーシップグループのタイプによる

①カチオン原子吸収分光法

このタイプの界面活性剤のヘッド基は正の電荷を有する。最初のカチオン原子吸収分光法は、ピロリドンカルボン酸塩であるココヤシオレンジエチルエステルである。この界面活性剤の独特で多様な特性により、消毒剤、抗菌剤、帯電防止剤、リンスに使用でき、目と皮膚に優しく、生分解しやすい。SingareとMhatreはアラニン系カチオンAASを合成し、その理化特性を評価した。この研究では、Schotten-Baumann反応条件を用いて得られる生成物の収率が高いと主張している。アルキル鎖長と疎水性の増加に伴い、界面活性剤の界面活性が増加し、臨界ミセル濃度（cmc）が低下した。もう1つは、ヘアケア製品のリンスとして一般的に使用されている四級アシルタンパク質である。

②アニオン原子吸収分光法

アニオン性界面活性剤において、界面活性剤の極性頭基は負電荷を有する。筋余弦（CH 3-NH-CH 2-COOH、N-メチルグリシン）、ウニとヒトデによく見られるアミノ酸であり、哺乳動物細胞中の塩基性アミノ酸グリシン（NH 2-CH 2-COOH）と化学関係がある。COOH，)は化学的にグリシンと関係があり、グリシンは哺乳動物細胞で発見された塩基性アミノ酸の一種である。ラウリン酸、テトラデカン酸、オレイン酸及びそのハロゲン化物及びエステルは合成クレアチン界面活性剤の一般的な原料である。Sarcosinateは本質的に温和であるため、うがい水、シャンプー、スプレーシェービングフォーム、日焼け止め、スキンクリーナー、その他の化粧品に一般的に使用されています。

他の市販のアニオン性AASには、N−ココナツ油アシル−L−グルタミン酸ナトリウム及びN−ココナツ油アシルグリシンカリウムの商品名であるAmisoft CS−22及びAmiliteGCK−12が含まれる。Amiliteは通常、発泡剤、洗剤、増溶剤、乳化剤、分散剤として使用され、化粧品にはシャンプー、ボディソープ、ボディソープ、歯磨き粉、洗顔料、洗浄石鹸、コンタクトレンズ洗浄剤、家庭用界面活性剤などの多くの用途がある。Amisoftは穏やかな肌と髪の洗浄剤であり、主に顔と体の洗浄剤、塊状合成洗浄剤、ボディケア製品、シャンプー、その他のスキンケア製品。

③両性イオン又は両性原子吸収分光法

両性界面活性剤は酸性と塩基性部位を同時に含むので、pH値を変えることで電荷を変えることができる。アルカリ性媒体では、アニオン性界面活性剤のように表現され、酸性環境ではカチオン性界面活性剤のように表現され、中性媒体では両性界面活性剤のように表現される。ラウリルリジン（LL）とアルコキシ（2−ヒドロキシプロピル）アルギニンは、アミノ酸系両性界面活性剤として唯一知られている。LLはリジンとラウリン酸の縮合生成物である。その両性構造のため、LLは極アルカリ性または酸性溶媒を除くすべてのタイプの溶媒にほとんど溶解しない。有機粉末として、LLは親水性表面に優れた密着性と低摩擦係数を有し、この界面活性剤に優れた潤滑能力を持たせる。LLはスキンケアクリームやリンスに広く使われ、潤滑剤としても使われている。

④非イオン原子吸収分光法

非イオン界面活性剤は、正式な電荷を持たない極性頭基を特徴とする。油溶性α−アミノ酸を原料として、8種類の新規エトキシル化非イオン界面活性剤を合成した。この過程で、L−フェニルアラニン（LEP）とL−ロイシンはまずヘキサデカノールでエステル化し、その後パルミチン酸でアミド化し、2つのアミドと2つのα−アミノ酸のエステルを得た。次いで、アミド及びエステルをエチレンオキシドと縮合反応させ、異なる数のポリオキシエチレン単位（40、60及び100）を有する3種のフェニルアラニン誘導体を調製した。これらの非イオン原子吸収スペクトルは良好な洗浄性と発泡性を有することが分かった。

05合成

5。1基本合成ルート

AASでは、疎水性基は、アミンまたはカルボン酸部位に結合することができ、またはアミノ酸の側鎖を介して結合することができる。これに基づいて、図5に示すように、4つの基本的な合成ルートが使用可能である。

図5アミノ酸系界面活性剤の基本合成経路

Track 1。

両親媒性エステルアミンはエステル化反応によって生成され、この場合、界面活性剤の合成は通常、脱水剤と酸性触媒の存在下で脂肪アルコールとアミノ酸を還流することによって達成される。ある反応では、硫酸は触媒であり脱水剤である。

Track 2。

活性アミノ酸とアルキルアミンとが反応してアミド結合を形成し、それによって両親媒性アミドアミドを合成する。

Track 3。

アミド酸はアミノ酸のアミン基とアミド酸との反応により合成される。

Track 4。

長鎖アルキルアミノ酸はアミン基とハロゲン化アルカンとの反応により合成された。

5。2合成と生産の進展

5。2。1単鎖アミノ酸/ペプチド界面活性剤の合成

N−アシルまたはO−アシルアミノ酸またはペプチドは、アミンまたはヒドロキシル基と脂肪酸との酵素触媒アシル化により合成することができる。無溶媒リパーゼ触媒合成アミノ酸アミドまたはメチルエステル誘導体に関する最初の報告南極仮糸酵母を使用し、目標アミノ酸に応じて25%〜90%の収率であった。メチルエチルケトンもいくつかの反応における溶媒として使用される。Vonderhagenらは、水と有機溶媒（例えば、ジメチルホルムアミド／水）とメチルブチルケトンとの混合物、リパーゼとプロテアーゼを用いたアミノ酸、タンパク質加水分解物及び／又はその誘導体のN−アシル化反応についても記述している。

早期に、酵素触媒合成AASの主な問題は収率が低いことである。Valivetyらの研究によると、異なるリパーゼを用いて70°Cで複数日インキュベートした後も、N−テトラデシルアミノ酸誘導体の収率は2%〜10%にとどまった。Montetらは脂肪酸と植物油を用いてN−アシルリジンを合成する過程でアミノ酸収率が低いという問題にも遭遇した。彼らによると、無溶媒条件下で有機溶媒を使用し、生成物の最大収率は19%だった。Valivetyらは、N−Cbz−L−リジンまたはN−Cbz−リジンメチル誘導体の合成においても同様の問題に遭遇した。

本研究では、溶融無溶媒環境において基質としてN−保護セリン、触媒としてNovozyme 435を用いた場合、3−O−テトラデシル−L−セリンの収率は80%であると主張した。NagaoとKitoはリパーゼを用いた場合のL-セリン、L-高セリン、L-トレオニンとL-チロシン（LET）のO-アシル化反応を研究した。反応結果（リパーゼは円筒カンジダ菌と根カビから水性緩衝媒体中で得られた）、L-高セリンとL-セリンのアシル化収率はやや低く、L-トレオニンやLETはアシル化しなかったことを報告した。

多くの研究者は、コスト効率の高いAASを合成するために安価で入手しやすい基質を使用することを支持している。Sooらは、パーム油系界面活性剤の調製と固定化リパーゼの作用が最も良いと主張している。彼らは、反応には（6日）かかるが、生成物の生産性はより良いと指摘した。Gerovaらは環状／ラセミ混合物中のメチオニン、プロリン、ロイシン、トレオニン、フェニルアラニン、フェニルグリシンに基づくキラルN−パルミチルAASの合成と界面活性を研究した。PangとChuは溶液中で合成されたアミノ酸基モノマーとジカルボン酸基モノマーを記述した。溶液中での共縮合反応により一連の機能性と生分解性のアミノ酸基ポリアミドエステルが合成された。

CantaeuzeneとGuerreiroはジクロロメタンを溶媒とし、アガロース4 B（Sepharose 4 B）を触媒とし、Boc−Ala−OHとBoc−Asp−OHのカルボン酸基と長鎖脂肪族アルコールとジオールのエステル化反応を報告した。本研究では、16個の炭素までの脂肪族アルコールとのBoc-Ala-OHの反応により良好な収率（51%）が得られたが、Boc-Asp-OHに対しては、6個と12個の炭素の収率がより良く、対応する収率は63%であった[64]。99。9%)、収率範囲は58%~ 76%で、Cbz-Arg-OMeと各種長鎖アルキルアミンとのアミド結合の形成または脂肪アルコールとのエステル結合の形成により合成され、ここでパパインは触媒として用いられる。

5。2。2二重子基アミノ酸/ペプチド界面活性剤の合成

アミノ酸系双子界面活性剤は、スペーサー基を介して首尾一貫した2つの直鎖AAS分子からなる。二重子型アミノ酸系界面活性剤を合成するための2つの可能性のある化学酵素のスキーム（図6及び図7）。図6において、2つのアミノ酸誘導体は、スペーサー基として化合物と反応し、次いで2つの疎水性基を導入する。図7において、2つの直鎖構造は、2機能性スペーサ基を介して直接結合されている。

酵素触媒合成による双子脂質アミノ酸の最初の発展はValivetyらによって始まった。Yoshimuraらはシステインとn−アルキル臭素に基づくアミノ酸系双子界面活性剤の合成、吸着、凝集を研究した。合成界面活性剤を対応するモノマー界面活性剤と比較した。Faustinoらは、L−システイン、D−システイン、およびDLシステインに基づくアニオン性尿素系モノマーAASの合成を、電気伝導率、平衡表面張力、および定常蛍光により特性評価した。モノマーと双子の比較により、双子のcmc値は低いことが分かった。

図6はAA誘導体とスペーサを用いてgemini AASを合成し、次いで疎水性基を挿入する

図7二機能スペーサと原子吸収分光法を用いた二重子AASsの合成

5。2。3グリセリルアミノ酸/ペプチド界面活性剤の合成

グリセロールアミノ酸／ペプチド界面活性剤は、グリセロールモノ（またはジ）エステルとリン脂質の構造類似体である新規脂質アミノ酸の一種であり、構造が1つまたは2つの脂肪鎖であり、アミノ酸の1つがエステル結合を介してグリセロール主鎖に結合しているためである。これらの界面活性剤の合成は、上昇した温度及び酸性触媒（例えばBF 3）の存在下でアミノ酸のグリセリンエステルを製造することから始まる。酵素触媒合成（加水分解酵素、プロテアーゼ、リパーゼを触媒として使用）も良い選択である（図8）。

パパインプロテアーゼの触媒合成によるジラウリルアルチングリセリドカップリングを報告した。アセトキシンを原料としてジアシルグリセリドカップリングを合成し、その理化特性を評価した。

図8モノアシル基とジアシルグリセロールアミノ酸カップリングの合成

ガスケット：NH-（CH₂)₁₀-NH：化合物B 1

ガスケット：NH-C₆H₄-NH：化合物B 2

ガスケット：CH₂-CH₂：化合物B 3

図9トリ（ヒドロキシメチル）アミノメタン由来の対称両親媒性物質の合成

5。2。4ボラキアミノ酸/ペプチド界面活性剤の合成

アミノ酸ベースのbola型両親媒性物質は、同じ疎水性鎖に結合した2つのアミノ酸を含む。Franceschiらは、2つのアミノ酸（D−またはL−アラニンまたはL−ヒスチジン）と1つの異なる長さのアルキル鎖を有するbola型両親媒性物質の合成を記述し、それらの界面活性を研究した。彼らはアミノ酸部分（一般的ではないβ−アミノ酸またはアルコールを使用）とC 12−C 20スペーサーを有する新規なbola型両親媒性物質の合成と凝集について議論した。使用される一般的ではないβ−アミノ酸は、糖アミノ酸、アジ膜タンパク質（AZT）由来アミノ酸、ノルボルネンアミノ酸、AZT由来アミノアルコールであり得る（図9）。トリ（ヒドロキシメチル）アミノメタン（tris）から誘導される対称bola型両親媒性物質の合成（図9）。

06理化学的性質

周知のように、アミノ酸系界面活性剤（AAS）は性質が多様で、用途が広く、多くの応用の中で良好な応用性、例えば良好な溶解性、良好な乳化性能、高効率、高界面活性性能と良好な抗硬水性（耐カルシウムイオン性）を持っている。

アミノ酸の界面活性剤特性（例えば、表面張力、cmc、相挙動、Krafft温度）に基づいて、広範な研究を経て、以下の結論を得た：AASの界面活性は伝統的な界面活性剤より優れている。

6。1臨界ミセル濃度（cmc）

臨界ミセル濃度は界面活性剤の重要なパラメータの1つであり、多くの界面活性特性、例えば可溶化、細胞分解及び生物膜との相互作用などを制御している。通常、炭化水素尾の鎖長を増加させる（疎水性を増加させる）ことは界面活性剤溶液のcmc値を低下させ、それによってその界面活性を高めることができる。アミノ酸系界面活性剤は、通常、従来の界面活性剤と比較して低いcmc値を有する。

ヘッドベースと疎水性テール（モノカチオン性アミド、ビスカチオン性アミド、ビスカチオン性アミドに基づくエステル）の異なる組み合わせによって、Infanteらは3種類のアルギニンに基づくAASを合成し、それらのcmcとγcmc（cmc下の表面張力）を研究し、cmcとガンマcmc値は疎水性テール長の増加に伴って低下することを示した。別の研究では、SingareとMhatreは、N−α−アシロイン界面活性剤のcmcが疎水性尾の炭素数の増加とともに減少することを発見した（表1）。

Yoshimuraらはシステイン由来アミノ酸系双子界面活性剤のcmcを研究し、疎水鎖中の炭素鎖長が10から12に増加するとcmcが低下することを発見した。さらに炭素鎖長を14に増加させるとcmcが増加し、長鎖双子界面活性剤が低い凝集傾向を示すことが確認された。

Faustinoらは、システイン系アニオン性双子界面活性剤の水溶液中で混合ミセルを形成することを報告した。そして、双子界面活性剤を対応する従来の単量体界面活性剤（C 8 Cys）と比較した。脂質−界面活性剤混合物のcmc値は純界面活性剤のcmcより低いことが報告されている。双子界面活性剤と1,2−ジヘプタノイル−sn−グリセロール−3−ホスホリルコリン、ミセルを形成する水溶性リン脂質であり、ミリモルレベルのcmcを有する。

ShresthaとAramakiは、アミノ酸系アニオン−非イオン界面活性剤を混合した水溶液中の粘弾性クリープ状ミセルの形成を混合塩なしで研究した。本研究では、N−ドデシルグルタミン酸はより高いKrafft温度を有することが分かった、しかし、塩基性アミノ酸L−リジンで中和するとミセルが生成し、溶液は25°Cでニュートン流体のように現れ始めた。

6。2良好な水溶解性

AASの良好な水溶性は、追加のCO−NH結合の存在に起因する。これにより、AASは、対応する従来の界面活性剤よりも生分解性及び環境に優しい。N−アシル−L−グルタミン酸の水溶性は、その2つのカルボキシル基により良好である。Cn（CA）2の水溶性も良好である。1分子中に2個のイオン性アルギニン基があるため、細胞界面でのより効果的な吸着と拡散をもたらし、さらに低濃度で細菌を効果的に抑制することができる。

6。3グラムのラフト温度とクラフの特徴

クラフト温度は界面活性剤の特定の溶解度挙動と理解でき、その溶解度は特定の温度以上で急激に増加する。イオン界面活性剤は、水から沈殿させることができる固体水和物を生成する傾向がある。界面活性剤の溶解度は、通常、特定の温度（いわゆるKrafft温度）で急激に不連続に増加することが観察される。イオン界面活性剤のクラファは、cmcでのクラファ温度が特徴である。

この溶解特性は一般的にイオン界面活性剤に見られ、以下のように説明することができる：界面活性剤を含まないモノマーの溶解度はクラフテ温度以下に制限され、クラフテ特徴が達成されるまで、ミセルの形成により、その溶解度は徐々に増加する。完全な溶解を確保するためには、クラフの特徴より高い温度で界面活性剤配合物を調製する必要がある。

ShresthaとAramakiはアラニン基原子吸収スペクトルのKrafft温度を研究し、臨界ミセル濃度が2−5×10−6 mol−L−1以上の以前のミセルの形で凝集挙動を示し、その後正常なミセルを形成することを発見した（Ohtaらは6種類の異なるタイプのN−ヘキサデカノイルAASを合成し、それらのKrafft温度とアミノ酸残基との関係を議論した。

実験では、N−ヘキサデシル基原子吸収スペクトルのKrafft温度はアミノ酸残基の大きさが減少するにつれて増加する（フェニルアラニンは例外である）一方、溶解熱（吸熱）はアミノ酸残基数が減少するにつれて増加する（グリシンとフェニルアラニンを除く）ことが分かった。結果：アラニンとフェニルアラニン系において、N−ヘキサデシルAAS塩の固体形態において、D−L相互作用はL−L相互作用より強いことが分かった。

Britoらは示差走査微量熱法を用いて3系列の新規アミノ酸系界面活性剤のKrafft温度を測定し、トリフルオロ酢酸イオンをヨウ化物イオンに変えることでKrafft温度（約6°C）が顕著に上昇し、47°Cから53°Cに上昇することを発見した。シス二重結合の存在と長鎖Ser誘導体中に存在する不飽和度はKrafft温度の顕著な低下をもたらす。n−ドデシルグルタミン酸塩は、より高いKrafft温度を有することが報告されている。しかし、アルカリアミノ酸L−リジンで中和すると溶液中にミセルが形成され、25°Cでニュートン流体として現れた。

6。4表面張力

界面活性剤の表面張力は疎水性部分の鎖長に関係する。張らはWilhelmy平板法を用いてヤシ油基グリシンナトリウムの表面張力（25±0。2）°Cを測定し、そしてcmc下の表面張力値を33 mN-m-1、cmcを0。21 mmol-L-1と測定した。Yoshimuraらは、2 Cn−Cys系界面活性剤に基づく2 C−n−Cys系アミノ酸の表面張力を測定した。研究により、cmc下の表面張力は鎖長が増加するにつれて減少し（n＝8まで）、鎖長がn＝12以上の界面活性剤では逆の傾向があることが分かった。

ジカルボン酸系界面活性剤の表面張力に及ぼすCaCl 2の影響も研究した。これらの研究では、CaC 12を3種類のジカルボン酸アミノ酸型界面活性剤（C 12−MalNa 2、C 12−AspNa 2、C 12−GluNa 2）の水溶液に添加した。cmc後のプラットフォーム値を比較したところ、非常に低いCaCl 2濃度で表面張力が低下することが分かった。これは、ガス水界面における界面活性剤の配列に対するカルシウムイオンの影響によるものである。一方、N−ドデシルアミノプロパン酸塩及びN−ドデシルアスパラギン塩の表面張力は、10 mmol−L−1 CaCl 2濃度でもほぼ一定であった。10 mmol/L-1以上では、界面活性剤カルシウム塩沈殿の形成により、表面張力が急激に増加した。N−ドデシルグルタミン酸二ナトリウム塩の場合、CaCl 2の適度な添加は表面張力の顕著な低下をもたらし、CaCl 2濃度の持続的な増加は顕著な変化を起こさなくなった。

気水界面における双子型原子吸収スペクトルの吸着動力学を測定するために、最大気泡圧力法を用いて動的表面張力を測定した。その結果、最長試験時間において、2 C-12 Cysの動的表面張力は変化しなかった。動的表面張力の低下は、疎水性尾の濃度、長さ、および数にのみ依存する。界面活性剤濃度の増加、鎖長の減少、および鎖の数の減少は、より速い減衰をもたらす。より高濃度のCn−Cys（n＝8〜12）で得られた結果はWilhelmy法で測定したγcmcに非常に近い。

別の研究では、ジラウリルシステインナトリウム（SDLC）とジデシルアミノシステインナトリウム塩の動的表面張力をウィリアム平板法で測定し、その水溶液の平衡表面張力を液滴体積法で測定した。ジスルフィド結合の反応も他の方法でさらに研究されている。0。1 mmol−L−1 SDLC溶液にメルカプトエタノールを添加すると、表面張力が34 mN−m−1から53 mN−m−1に急速に増加した。NaClOはSDLCのジスルフィド結合をスルホン酸基に酸化できるため、0。1 mmol−L−1のSDLC溶液にNaClO（5 mmol−L−1）を添加した場合、凝集体は観察されなかった。透過型電子顕微鏡と動的光散乱の結果、溶液中に凝集体が形成されていないことが分かった。SDLCの表面張力は20 min以内に34 mN−m−1から60 mN−m−1に増加した。

6。5二元表面相互作用

生命科学では、多くのグループがガス水界面におけるカチオンAAS（ジグリセリド−アルギニンに基づく界面活性剤）とリン脂質混合物の振動特性を研究し、最終的にこのような好ましくない特性が静電相互作用の普遍的な存在を招いたと結論した。

6。6集約プロパティ

動的光散乱は、通常、cmcより高い濃度でアミノ酸ベースのモノマー及び双子界面活性剤の凝集特性を決定し、見かけの流体力学直径DH（=2 RH）を生成するために用いられる。他の界面活性剤と比較して、Cn−Cysと2 Cn−Cysから形成される凝集体は比較的大きく、広い規模分布を有する。2 C−12 Cysを除くすべての界面活性剤は通常、約10 nmの凝集体を形成する。双子界面活性剤のミセルサイズは、そのモノマー対応物のミセルサイズよりも明らかに大きい。炭化水素鎖長の増加はミセルサイズの増加にもつながる。ohtaらは3つの異なる立体異性体のN−ドデシル−フェニル−アラニン−フェニル−フェニルアラニン−テトラメチルアンモニウムの水溶液中の凝集特性を記述し、非鏡像異性体が水溶液中で同じ臨界凝集濃度を有することを示した。岩橋らは円二色分光法、核磁気共鳴及び蒸気圧浸透圧法によりN−ドデシル−L−グルタミン酸、N−ドデシル−L−バリン及びそのメチルエステルの異なる溶媒（例えばテトラヒドロフラン、アセトニトリル、1，4−ジオキサン及び1，2−ジクロロエタン）中のキラル凝集体の形成を研究し、NMRと蒸気圧浸透測定法。

6。7界面吸着

アミノ酸系界面活性剤の界面吸着及び従来の界面活性剤との比較も研究方向の一つである。例えば、LETとLEPで製造された芳香族アミノ酸ドデシルエステルの界面吸着特性を研究した。その結果、LETとLEPは気液界面と水/ヘキサン界面でそれぞれ低い界面面積を示した。

Bordesらは、3種類のジカルボン酸アミノ酸界面活性剤、ドデシルグルタミン酸二ナトリウム塩、ドデシルアスパラギン酸二ナトリウム塩、アミノマロン酸二ナトリウム塩（2つのカルボキシル基の間にそれぞれ3、2、1つの炭素原子がある）の溶液挙動と気水界面での吸着を研究した。この報告によると、ジカルボン酸界面活性剤のcmcはモノカルボン酸ドデシルグリシン塩のcmcより4〜5倍高い。これは、ジカルボン酸界面活性剤と隣接分子との間にアミド基を介して水素結合が形成されていることに起因する。

6。8位相特性

非常に高い濃度で界面活性剤の等方性不連続立方相が観察された。非常に大きな頭基を有する界面活性剤分子は、正の曲率の小さい凝集体を形成する傾向がある。marquesらは12 Lys 12/1 Serと8 Lys 8/16 Ser系の相挙動を研究し（図10参照）、その結果、12 Lys 12/2 Ser系はミセルと嚢胞溶液領域の間に相分離領域を有し、一方、8 Lys 8/16 Ser系8 Lys 8/16 Ser系は連続的な遷移（小ミセル相領域と嚢胞相領域の間の細長いミセル相領域）を示した。12 Lys 12/12 Ser系の嚢胞領域では、嚢胞は常にミセルと共存し、8 Lys 8/16 Ser系の嚢胞領域は嚢胞のみであることに注意してください。

リシンとセリン系界面活性剤のアニオン混合物：対称12 Lys 12/1 Ser対（左）と非対称8 Lys 8/16 Ser対（右）

6。9乳化能力

Kouchiらは、N−[3−ドデシル−2−ヒドロキシプロピル]−L−アラニン、L−グルタミン酸及び他のAASの乳化能力、界面張力、分散性及び粘度を研究した。合成界面活性剤（従来の非イオン性及び両性界面活性剤）と比較した結果、AASは従来の界面活性剤よりも乳化能が強いことが分かった。

Baczkoらは新型アニオンアミノ酸界面活性剤を合成し、キラル配向核磁気共鳴スペクトル溶媒としてのそれらの適用性を研究した。アミノ酸とフタル酸無水物との反応により、異なる疎水性尾（ペンチル〜テトラデシル）を有する一連のスルホン酸基両親媒性L−PheまたはL−Ala誘導体を合成した。呉等。N-脂肪酸アシルナトリウム塩を合成する原子吸収スペクトル法と水中油エマルジョン中のそれらの乳化性能を研究した結果、酢酸エチルを油相とする界面活性剤の乳化性能はn−ヘキサンを油相とするより優れていることが分かった。

6。10合成と生産の進展

硬水耐性は、硬水中のカルシウム及びマグネシウムプラズマの存在に対する界面活性剤の能力、すなわちカルシウム石鹸への沈殿を回避する能力と理解できる。硬水耐性の高い界面活性剤は、洗剤配合物及びパーソナルケア製品に有用である。硬水性は、カルシウムイオンの存在下における界面活性剤の溶解度及び界面活性の変化を計算することにより評価することができる。

硬水性を評価する別の方法は、100 gのオレイン酸ナトリウムから形成されるカルシウム石鹸を水に分散させるために必要な界面活性剤の百分率またはグラム数を計算することである。硬水含有量が高い地域では、高濃度のカルシウムとマグネシウムイオン、ミネラル含有量が実用化を困難にすることがあります。ナトリウムイオンは通常、アニオン性界面活性剤を合成するための対イオンとして用いられる。二価カルシウムイオンは2種類の界面活性剤分子と結合するため、界面活性剤を溶液から沈殿させやすくなり、洗浄の可能性が低下する。

AASの硬水性の研究により、追加のカルボキシル基はその耐酸性と硬水性に大きな影響を与え、2つのカルボキシル基の間の間隔基の長さが増加するにつれて、耐酸性と硬水性がさらに増加することが明らかになった。耐酸性及び硬水性の順序は、C 12グリシン塩＜C 12アスパラギン塩＜C 12−グルタミン酸塩である。ジカルボン酸アミド結合とジカルボン酸アミノ界面活性剤をそれぞれ比較したところ、後者の方がpH範囲が広く、適量の酸を加えると界面活性が増加することが分かった。ジカルボン化N−アルキルアミノ酸はカルシウムイオンの存在下でキレート作用を示し、C 12アスパラギンは白色ゲルを形成する。c 12グルタミン酸塩は高Ca 2+濃度で高い界面活性を示し、海水淡水化に利用することが期待されている。

6。11分散性

分散性とは、界面活性剤が溶液中で界面活性剤の凝集と沈殿を防止する能力をいう分散性は界面活性剤の重要な特性であり、洗剤、化粧品、医薬品に適している。分散剤は、疎水性基と末端親水性基との間（または直鎖疎水性基の間）にエステル、エーテル、アミドまたはアミノ結合を含有しなければならない。

一般に、アルカノールアミノ硫酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、カルシウム石鹸の分散剤としてはスルファミンベタインなどの両性界面活性剤が特に有効である。

多くの研究作業はAASの分散性を確定して、その中でN-ラウロイルリジンと水の適合性が比較的に悪くて、化粧品の調合方法に用いることが難しいことを発見したこのシリーズでは、N−アシル置換塩基性アミノ酸は優れた分散性を有し、配合を改善するために化粧品業界で使用されている。

07毒性

従来の界面活性剤、特にカチオン性界面活性剤は水生生物に対して高い毒性を有する。これらの急性毒性は、細胞−水界面における界面活性剤の吸着−イオン相互作用現象に起因する。界面活性剤のcmcを低下させると、通常は急性毒性の上昇を引き起こす界面活性剤のより強い界面吸着が生じる。界面活性剤の疎水鎖長の増加は界面活性剤の急性毒性の増加にもつながるほとんどのAASは、食品の原料、医薬品、化粧品として使用するのに適した、ヒトと環境（特に海洋生物）に対して低または無毒である。多くの研究者は、アミノ酸界面活性剤が皮膚に優しく刺激がないことを証明している。周知のように、アルギニン系界面活性剤の毒性は従来の界面活性剤より小さい。

Britoらはアミノ酸に基づく両親媒性物質及びその［チロシン（Tyr）、ヒドロキシプロリン（Hyp）、セリン（Ser）及びリジン（Lys）の誘導体］が自発的に形成するカチオン性嚢胞の物理化学的及び毒性学的特性を研究し、それらの大型瑞香に対する急性毒性データ（IC 50）を提供した。彼らはドデシルトリメチルアンモニウム臭化物（DTAB）／Lys誘導体及び／又はSer−Lys誘導体混合物のカチオン性嚢胞を合成し、それらの生態毒性と溶血潜在力をテストし、すべてのAAS及びその嚢胞含有混合物の毒性が従来の界面活性剤DTABより低いことを示した。

RosaらはDNAと安定したアミノ酸系カチオン性嚢胞の結合（結合）を研究した。通常有毒に見える従来のカチオン性界面活性剤とは異なり、カチオン性アミノ酸界面活性剤の相互作用は無毒であるように見える。陽イオンAASはアルギニンを基礎とし、アルギニンと特定の陰イオン界面活性剤との結合は自発的に安定した嚢胞を形成する。アミノ酸系エッチング抑制剤も無毒であることが報告されている。これらの界面活性剤は合成しやすく、高純度（99%まで）、低コスト、生分解しやすく、水性媒体に完全に溶解する特徴がある。複数の研究により、硫黄含有アミノ酸界面活性剤は良好な腐食抑制性能を有することが明らかになった。

最近の研究では、Perinelliらは伝統的な界面活性剤と比べて、ラム脂質には満足できる毒性学的特徴があることを報告した。ラムノース脂質は浸透性を高める作用があることが知られている。彼らはまた、高分子薬物の上皮透過性に対するラム脂質の影響を報告した。

08抗菌活性

界面活性剤の抗菌活性は、最小静菌濃度により評価することができる。アラニン系界面活性剤の抗菌活性について詳細な研究を行った。グラム陰性菌はグラム陽性菌よりもアラニン界面活性剤に耐性がある。界面活性剤の抗菌活性は、通常、アシル鎖内の水酸基、シクロプロパンまたは不飽和結合の存在によって増加する。Castilloらは、アシル鎖の長さと正の電荷が分子のHLB値（親水性−親油性平衡）を決定し、これらが膜を破壊する能力に影響を与えることを明らかにした。Nα-アシルグリシンメチルエステルは他の重要なカチオン界面活性剤であり、広いスペクトルの抗菌活性を持ち、生分解しやすく、低毒性または無毒である。1,2−ジパルミトイル−sn−プロピルトリオキシ−3−ホスホリルコリンと1,2−ジトレードデカノイル−sn−プロピルトリメトキシ−3−ホスホリルコリンとのNα−アシルアルギニンメチルエステル系界面活性剤の相互作用の研究そして、生体と外部障壁の存在下または非存在下で、このような界面活性剤が良好な抗菌活性を有することを示している。

09レオロジー特性

界面活性剤のレオロジー特性は、食品、製薬、石油抽出、パーソナルケア、ホームケア製品など、さまざまな業界での応用を決定し、予測する上で非常に重要な役割を果たしている。アミノ酸界面活性剤の粘弾性とカルボキシメチルセルロースとの関係を議論するための多くの研究が行われてきた。

10化粧品業界での応用

原子吸収分光法は、多くのパーソナルケア製品の処方に用いられる。N-ココナツ油基グリシンカリウムは皮膚に優しく、顔の清潔、油泥と化粧品の除去に用いられる。n−アシル−L−グルタミン酸には2つのカルボキシル基があり、これにより水に溶けやすくなる。これらのAASの中で、C 12脂肪酸をベースとするAASは、汚泥や化粧品を除去するための顔洗浄に広く使用されている。C 18鎖を有するAASはスキンケア製品中の乳化剤として使用され、N−ラウリルアラニン塩は皮膚に刺激性のないクリーム状の泡を生成することが知られており、したがってベビーケア製品の処方に使用することができる。歯磨き粉に応用されるN−ラウリル原子吸収分光法は石鹸のような良好な洗浄力と強い酵素抑制作用を有する。

過去数十年間、化粧品、パーソナルケア製品、医薬品に使用されてきた界面活性剤の選択は、低毒性、温和、肌触りの温和さ、安全性に重点を置いてきた。これらの製品の消費者は潜在的な刺激、毒性、環境要因を鋭敏に意識している。

現在、AASは化粧品やパーソナルケア製品において従来品よりも多くの利点を持つため、多くのシャンプー、カラーリング剤、ボディソープを調製するために使用されているタンパク質系界面活性剤は、パーソナルケア製品に必要な理想的な性質を有する。いくつかのAASは成膜能力を有し、他のいくつかは良好な発泡能力を有する。

アミノ酸は角質層において重要な天然保湿因子である。表皮細胞が死亡すると、それらは角質層の一部となり、細胞内タンパク質は徐々にアミノ酸に分解される。その後、これらのアミノ酸はさらに角質層に輸送され、そこで脂肪または脂肪様物質を表皮角質層に吸収し、皮膚表面の弾力性を高める。皮膚中の天然保湿因子の約50%はアミノ酸とピロリドンからなる。

コラーゲンは、よく見られる化粧品成分であり、肌を柔らかく保つアミノ酸も含まれています。肌荒れやくすみなどの問題はアミノ酸不足によるところが大きい。ある研究によると、アミノ酸と軟膏を混合することで皮膚の火傷を緩和し、影響を受けた領域は正常な状態に戻り、ケロイドにならないことが明らかになった。

アミノ酸も損傷した角質層をケアする上で非常に有用であることが分かった。乾燥し、成形されていない髪は、深刻な損傷を受けた角質層中のアミノ酸濃度の低下を示す可能性がある。アミノ酸は角質層を貫通して乾燥に入り、皮膚の水分を吸収する能力があるアミノ酸系界面活性剤のこのような能力は、シャンプー、ヘアカラー、髪柔軟剤、リンスにおいて非常に有用であり、アミノ酸の存在は髪を強くする。

11日常化粧品への応用

現在、アミノ酸系洗剤の処方に対する世界的な需要は増加しているAASは、家庭用洗剤、シャンプー、ボディソープ、その他の用途に適した、より良い洗浄能力、発泡能力、および織物の軟化性能を有することが知られている。アスパラギン由来両性AASはキレート性を有する高効率洗剤であることが報告されている。N−アルキル−β−アミノエトキシ酸からなる洗剤成分を用いることで、皮膚への刺激を低減することができる。N−ヤシ油アシル−β−アミノプロピオン酸エステルからなる液体洗剤処方は、有効な金属表面油汚れ洗剤であることが報告されている。アミノカルボン酸界面活性剤C 14 CHOHCH 2 NHCH 2 COONaもより良い洗浄力を有することが証明され、織物、カーペット、毛髪、ガラスなどを洗浄するために使用されている。2−ヒドロキシ−3−アミノプロピオン酸−N、N−アセチル酢酸誘導体は良好な錯化能力を有することが知られており、従って漂白剤に対して安定性がある。

KeigoとTatsuyaは、より優れた洗浄能力と安定性、容易な破泡性、および良好な織物柔軟性を有するN−（N’−長鎖アシル−β−アラミド）−β−アラニンに基づく洗浄剤処方の製造をその特許で報告している。花王はN−アシル−1−N−ヒドロキシ−β−アラニンに基づく洗剤処方を開発し、低皮膚刺激性、高耐水性、高洗浄力を報告した。

味の素ジャパンは、シャンプー、洗剤、化粧品にL-グルタミン酸、L-アルギニン、L-リジンに基づく低毒性分解性AASを使用している（図13）。洗剤処方中の酵素添加物がタンパク質汚れを除去する能力も報告されている。グルタミン酸、アラニン、メチルグリシン、セリン、およびアスパラギンから誘導されるN−アシル原子吸収分光法が水溶液中の優れた液体洗剤として報告されている。非常に低い温度でも、これらの界面活性剤は粘度を全く増加させず、発泡装置の貯蔵容器から容易に移動して均一な泡を得ることができる。