用語集せっけんの化学と合成界面活性剤せっけん作りはおもしろいけど化学はちょっと・・・しかし、もっと良いせっけんを作りたい、オリジナルのレシピをデザインしたいと思ったとき、化学をほんの少し知っていることで、合理的に作業をすすめることができます。現在のペットシャンプー事情を見てみると、合成界面活性剤の存在を無視することはできません。とっつきにくいことかもしれませんが、せっけんと合成界面活性剤はどこが違うのかを知っておくことは、飼い主として、消費者として、大切なことだと思います。せっけんと合成界面活性剤を見分ける方法ペットシャンプーは雑貨のため、成分表示の義務がありません。わたしたち飼い主はどんな成分が使われているのか知ることができないわけです。せっけんなのか、合成界面活性剤なのか、それとも両方が混ざっているものなのかは自分で調べることができます。今お使いのペットシャンプーがどの界面活性剤を使っているのかを、カンタンな実験で調べてみましょう。ビンに水道水を入れ、調べたいシャンプー液を溶かして泡立ててください。泡立てたら、お酢を数滴垂らしてみましょう。液の変化で、せっけんか合成界面活性剤かがわかります。泡が消えて液が白く濁りました。泡は残り液が白く濁りました。↓せっけんと合成界面活性剤が混ぜられたものです※写真左の液体はシャンプー原液。TOP界面活性剤とは界面活性剤とは、混じり合わないものの境界をうまく混じり合うように働くものをいいます。同じ部屋の中に交流のないAグループとBグループがいたとします。AとB両方のグループに交流のあるCグループが同じ部屋に入って働きかけることにより、AとBはあちこちでCをとおして交流することができます。作用があり、生活のあらゆる場面に活用されています。界面活性剤は、せっけんと合成界面活性剤のふたつに大別されます。せっけんは天然の界面活性剤と言われることがありますが、天然の動植物性油脂から作られるとはいっても、人の手によって工業的に生産される現状を考えると、完全に天然とは言いきれない部分があります。昔はムクロジ、サイカチ、サボン草などが洗浄剤として使われ、これらは正真正銘天然の界面活性剤でした。現在これらが使われることはなく、界面活性剤というと、せっけんおよびせっけんでない人工的に合成された界面活性剤(合成界面活性剤)の2種ということになっています。「せっけんではありませんが、合成界面活性剤は使用していません。」というような説明を見ることがありますが、???と思ってしまいます。界面活性剤はさらに、化学的な性質によって、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤に分けることもできます。せっけんは陰イオン界面活性剤のひとつです。高校の化学を思い出してみましょう。脂肪酸は、4本の手を持つ炭素(C)、1本の手を持つ水素(H)、2本の手を持つ酸素(O)の3つの元素からできています。酸素ひとつの炭素の4本の手に4つの水素がそれぞれ手をつなぐと、メタン(CH4)という一番小さな炭化水素になります。ふたつの炭素が1本の手をそれぞれ伸ばしてつなぎ、残りの手を6個の水素とつなぐとエタン(C2H6)になります。して、炭素が3個、4個と横並びに手をつなぎ、残りの手がすべて水素とつなぎ合うと、プロパン(C3H8)、ブタン(C4H10)、ペンタン(C5H12)、ヘキサン(C6H14)、・・・・・・と鎖のように長い炭化水素が出来上がります。これを直鎖型炭化水素といいます。このようにすべての手が水素で飽和された炭化水素を、飽和炭化水素といいます。飽和炭化水素エタン(C2H6)炭素は4本も手を持っていますから、隣同士を2本の手でつなぎ合うこともできます。このカタチが二重結合で、すべての手が水素で飽和されず、二重結合や三重結合を持つ炭化水素を不飽和炭化水素といいます。エタンの真ん中が二重結合したものはエチレンといいます。炭素はそれぞれ1本ずつの手でつなぎ合うと居心地がよいので安定します。二重結合の部分は不安定で、いつでも1本ずつにつなぎ直したいと思っているため、酸素などが近くに来ると片方の手をほどいて、酸素とつなぎ合ってしまいます。エチレン(C2H4)この鎖のようにつながった炭化水素を化学式ではR(アルキル基)と表します。脂肪酸はRにCOOHというかたまり(カルボキシル基)が付いた構造をしています。炭素数が12個以上つながったものを高級脂肪酸といい、炭素数12個の飽和脂肪酸がココナッツ油の主成分ラウリン酸(C11H23COOH)、炭素数18個で、9番目と10番目の炭素間が二重結合になっている不飽和脂肪酸が、オリーブ油の主成分オレイン酸(C17H33COOH)です。脂肪酸は、炭素の数や結合のしかたによってさまざまな性質を示します。保湿成分であるグリセリンは化学名を1,2,3-プロパントリオールとって、3つの脂肪酸をつなぎとめておくことができます。グリセリンと脂肪酸がつながるとき、3つの水の分子が取り除かれ(エステル化)てトリグリセリド、すなわち油脂ができるのです。3H2O油脂にアルカリを反応させてせっけんに変化させることをけん化といいます。アルカリには水酸化ナトリウムNaOH(苛性ソーダ)、水酸化カリウムKOH(苛性カリ)が使われます。けん化を化学式で見てみましょう。RCOONaR'COONaR''COONaけん化によって、脂肪酸ナトリウム(せっけん)とグリセリンが生成されました。グリセリンはせっけん内に10~15%程度含まれるといいますが、通常は塩析という方法で取り除き、化粧品など他の目的に使われることが多いそうです。グリセリンをそのまま残した丸ごとのせっけんには、しっかり洗浄はするけれど、潤いもきちんと補ってくれる性質があるのですね。塩析をしても、わずかなグリセリンはせっけん内に残ります。ところで、グリセリンを生まないせっけんもあります。油脂をけん化してせっけんを作る製法をけん化法といいますが、あらかじめ油脂を精製して脂肪酸にしておきアルカリを反応させる方法を中和法といいます。この方法ですと均一なせっけんをわずか数時間で大量に作ることができますが、皮膚へのやさしさという点では、けん化法で作ったせっけんにはかないません。H2O脂肪酸ナトリウムは、水に溶かすとの弱アルカリ性(pH8~9程度)を示します。弱酸性の脂肪酸(pH5.5)と強アルカリ性の水酸化ナトリウム(pH13)の中間になるのですね。せっけんの構造式は次のようになります。※化学式のオレンジ部分が親油基、ブルーの部分が親水基です。CH3(CH2)n-COONaけん化は炭素数が少ない脂肪酸から始まります。炭素数が少ない脂肪酸を多く含む油脂を使うと、トレイスが出るのが早く、熟成期間も短いということになります。逆に炭素数が多い脂肪酸を多く含む油脂では、トレイスが出るまで時間がかかり、熟成期間も長くなります。油脂内の不けん化物が多いほどトレイスが早いとも言われます。飽和脂肪酸を多く含む油脂は硬く酸化安定性のあるせっけんを作りますが、リノール酸、リノレン酸など、二重結合が多くなるほどやわらかく溶け崩れやすい、酸化しやすいせっけんになります。ディスカウントやスーパーファットは、マイルドなせっけんを作るためには効果的な方法ですが、過剰油脂が多くなりすぎると酸化安定性が悪くなりますし、きちんとしたせっけんができません。わたしの実験では、20%を超えてディスカウントしたものは安定しませんでした。中性洗剤という言葉がありますが、合成洗剤とは違うものなのでしょうか。洗浄を目的とする多くの合成界面活性剤が、脂肪酸や脂肪族アルコールを硫酸化させたものを原料にしています(S系洗剤)。硫酸という強酸性物質に強アルカリ性を反応させるので、その中間の中性の性質を持つことになります。