Cocamidopropyl Betaine (CAPB) ist ein zwitterionisches Tensid auf Basis von Kokosfettsäuren: Sein Molekül trägt gleichzeitig ein positiv geladenes quartäres Ammonium und eine negativ geladene Carboxylatgruppe. Es steckt in der grossen Mehrheit der Shampoos, übernimmt dort aber fast nie die Rolle des Haupttensids. Es wirkt als Co-Tensid: Es macht anionische Tenside milder, stabilisiert den Schaum, trägt zur Viskosität bei und hat eine leicht pflegende Wirkung auf die Faser.

Der Name ist irreführend: CAPB wird nicht aus natürlichem Betain (Trimethylglycin) der Zuckerrübe hergestellt. «Betain» bezeichnet hier eine chemische Familie, nämlich Moleküle, die einen quartären Stickstoff mit einem Carboxylat verbinden. Hairswiss erklärt die Struktur, das Verhalten bei wechselndem pH-Wert und die Punkte, auf die man wegen der Herstellungsverunreinigungen achten sollte.

Was ist Cocamidopropyl Betaine?

CAPB ist ein Gemisch eng verwandter Moleküle, deren Fettkette aus Kokos- oder Palmkernöl stammt, überwiegend C12 (Laurinsäure). Der Hauptbestandteil, Lauramidopropyl Betaine, hat die Summenformel C19H38N2O3 und eine molare Masse von etwa 342,5 g/mol.

Die Synthese verläuft in zwei Schritten:

• Amidierung: Die Fettsäuren (oder ihre Methylester) reagieren mit Dimethylaminopropylamin (DMAPA). Das primäre Amin bildet eine Amidbindung; es entsteht ein Amidoamin mit einem freien tertiären Amin.
• Betainisierung: Das tertiäre Amin wird mit Chloressigsäure in Gegenwart von Natronlauge quaternisiert. So entsteht die Carboxymethylgruppe des Betains und als Nebenprodukt Natriumchlorid.

Der Rohstoff wird als wässrige Lösung mit rund 30 % Aktivsubstanz geliefert. Die europäische Datenbank CosIng nennt als Funktionen: reinigendes Tensid, Schaumverstärker, Haarkonditionierer, Antistatikum und Viskositätsregler.

Wie ändert sich die Ladung von CAPB mit dem pH-Wert?

Der Stickstoff der CAPB ist an vier Kohlenstoffatome gebunden: Seine positive Ladung ist dauerhaft, unabhängig vom pH-Wert. Die Carboxylatgruppe dagegen ist eine schwache Säure. Ein Betain kann daher nur in zwei Formen vorliegen:

• zwitterionisch (eine positive und eine negative Ladung, insgesamt neutral) im üblichen pH-Bereich von Shampoos;
• kationisch in stärker saurem Milieu, wenn das Carboxylat protoniert wird und nur die positive Ladung bleibt.

Dieser kationische Anteil erklärt, warum Betaine in Formeln mit niedrigem pH-Wert besser pflegen: Das Molekül wird von den anionischen Stellen des Keratins angezogen, vor allem bei blondiertem Haar mit viel Cysteinsäure. Darin liegt auch der Unterschied zu echten Amphoteren vom Typ Amphoacetat (Sodium Cocoamphoacetate), die je nach pH-Wert anionisch, zwitterionisch oder kationisch sein können. Sultaine wie Cocamidopropyl Hydroxysultaine ersetzen das Carboxylat durch ein Sulfonat, das ionisiert bleibt: Sie bleiben im gesamten kosmetischen pH-Bereich zwitterionisch.

Warum macht CAPB ein Shampoo milder?

Wie aggressiv ein anionisches Tensid ist, hängt vor allem von seinen freien Monomeren ab, die in die Hornschicht und die Kutikula eindringen und sich an Proteine binden. Wird CAPB einem anionischen Tensid (Sulfat, Olefinsulfonat, Sulfosuccinat) zugesetzt, lagert es sich in dessen Mizellen ein und bildet Mischmizellen. Der zwitterionische Kopf schiebt sich zwischen die anionischen Köpfe und verringert deren elektrostatische Abstossung: Die Mizellen bilden sich bei niedrigerer Konzentration und werden stabiler.

Das Ergebnis: weniger freie anionische Monomere in der Waschlösung und damit eine schwächere Wechselwirkung mit dem Keratin und den Lipiden der Kopfhaut. Das ist der Hauptgrund für seinen Einsatz in Shampoos: die Reizung zu verringern, die rein ionische Tenside verursachen würden. Dasselbe Prinzip trägt die Mischsysteme, die wir im Artikel über Aminosäuretenside und Isethionat und im Beitrag über Lauramidopropylamine Oxide, ein weiteres Co-Tensid mit amphoterem Charakter, beschrieben haben.

Welche Rolle spielt es für Schaum und Viskosität?

CAPB macht den Schaum dichter und stabiler, besonders in Gegenwart von Sebum, das den Schaum rein anionischer Systeme zusammenfallen lässt. Es beeinflusst auch die Textur des Produkts. Zusammen mit einem anionischen Tensid und Natriumchlorid fördert es das Wachstum kugelförmiger Mizellen zu langgestreckten, sogenannten «wurmartigen» Mizellen, die sich verschlingen und die Viskosität erhöhen. Ab einer bestimmten Salzmenge sinkt die Viskosität wieder: Das ist die «Salzkurve», die jeder Formulierer einstellt.

Dieser Mechanismus erklärt, warum am Anfang vieler INCI-Listen die Abfolge anionisches Tensid, Cocamidopropyl Betaine, Sodium Chloride steht. In sulfatfreien Basen, die sich mit Salz schlechter verdicken lassen, ergänzen Formulierer Polymere. In Formeln mit kationischen Polymeren trägt das anionisch-zwitterionische System ausserdem zur Bildung des Koazervats bei, das sich beim Ausspülen auf der Faser ablagert – ein Mechanismus, den wir im Artikel über Polyquaternium beschreiben.

Ist Cocamidopropyl Betaine allergen?

CAPB wurde 2004 von der American Contact Dermatitis Society zum «Allergen des Jahres» gewählt. Spätere Untersuchungen zeigten, dass die Sensibilisierung vor allem auf zwei Syntheseverunreinigungen zurückgeht: das Amidoamin (Cocamidopropyl-Dimethylamin) und restliches DMAPA. Ein Teil der als allergisch beschriebenen Reaktionen ist zudem irritativer Natur.

Das Cosmetic Ingredient Review (CIR) kam zum Schluss, dass CAPB und verwandte Amidopropylbetaine in Kosmetika sicher sind, wenn sie nicht sensibilisierend formuliert werden. Seine quantitative Risikobewertung zeigte keine Sensibilisierung in Fertigprodukten bei 0,01 % DMAPA im CAPB-Rohstoff, während 0,5 % Amidoamin in bestimmten Produkten sensibilisieren könnten. Führende Hersteller spezifizieren heute weniger als 0,3 % Amidoamin und weniger als 15 ppm DMAPA. Für Profis zählt daher die Qualität des Rohstoffs mehr als das Vorhandensein von CAPB an sich. Bei einer verdächtigen Reaktion eines Kunden schafft ein Epikutantest beim Dermatologen Klarheit.

Welche Profi-Shampoos nutzen CAPB als Co-Tensid?

Das Gentle Relief Shampoo von NIKA, erhältlich auf cliCHair.ch, zeigt gut das System mit zwei Amphoteren: Es kombiniert Sodium C14-16 Olefin Sulfonate mit Cocamidopropyl Betaine und Sodium Cocoamphoacetate, ohne SLES und SLS. Die beiden Amphoteren machen das Olefinsulfonat milder, während Polyquaternium-7 und Polyquaternium-22 die Kämmbarkeit beim Ausspülen verbessern – eine stimmige Basis für empfindliche Kopfhaut. Die Chemie des Olefinsulfonats erläutern wir im Artikel über Sodium C14-16 Olefin Sulfonate.

Das INEJ Smooth Shampoo von Code Zero, das Schweizer Profis auf cliCHair.ch finden, zeigt das klassische Schema: Ammonium Lauryl Sulfate, Cocamidopropyl Betaine und Sodium Chloride an der Spitze der Liste. Das Betain mildert das Sulfat und baut zusammen mit dem Salz die Viskosität auf; kationisches Guar sowie hydrolysierte Reis- und Sojaproteine ergänzen die glättende Wirkung.

Wie erkennt man CAPB und verwandte Tenside in der INCI-Liste?

• Amidopropylbetaine: Cocamidopropyl Betaine, Lauramidopropyl Betaine.
• Alkylbetaine: Coco-Betaine, ohne Amidopropyl-Brücke und daher ohne DMAPA- oder Amidoamin-Verunreinigungen.
• Sultaine: Cocamidopropyl Hydroxysultaine, im gesamten pH-Bereich zwitterionisch.
• Amphoacetate: Sodium Cocoamphoacetate, Disodium Cocoamphodiacetate, Imidazolin-Derivate.

Wie bei jedem Tensid ist die Position in der Liste entscheidend: Ein Betain an zweiter oder dritter Stelle weist auf ein wichtiges Co-Tensid hin, an erster Stelle dagegen auf eine sehr milde Basis, oft für reaktive Kopfhaut gedacht. Zur Einordnung dieser Systeme in die Logik milder Formeln siehe auch unsere Analyse der sulfatfreien Formulierungen.

Fazit

Cocamidopropyl Betaine verdankt seinen Platz in Shampoos der zwitterionischen Struktur: einer dauerhaften positiven Ladung und einem pH-empfindlichen Carboxylat. Eingelagert in die Mizellen anionischer Tenside, verringert es deren Aggressivität, verbessert den Schaum und trägt zur Viskosität bei. Seine einzige bekannte Schwachstelle sind Herstellungsverunreinigungen, die heute durch die Spezifikationen der Lieferanten kontrolliert werden. Wer es in einer INCI-Liste liest, versteht, wie die Formel milder gemacht wurde.