化学物質過敏症患者によるシックハウス診断

コラム


こちらでは日頃気になっていることを書いていこうと思っています。用語集と重なる話題も出てくるかもしれませんがご了承ください。

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NEW357.カルニチンとはなにか。(2017/07/06)

 カルニチンはビタミン様物質の一種です。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 カルニチンとは、生体の脂質代謝に関与するビタミン様物質で、アミノ酸から生合成される誘導体です。立体異性体のうち脂質代謝に利用されるのは L-カルニチンのみであり、D-カルニチンは活性がないとされています。発見された当初はビタミンBT と呼ばれていましたが、生体内で微量生合成されることがわかり、ビタミンの名称は現在ではほとんど使われていません。ヒツジ肉や牛肉など赤身の肉に比較的豊富に含まれています。

       Carnitine
                カルニチンの構造

 体内で生合成されるルートでは、2つのアミノ酸(リジンとメチオニン)を前駆物質として主に肝臓と腎臓で生合成されます。L-カルニチンの生合成にはいくつかの酵素が関与しており、酵素反応にはビタミンやミネラルが必要ですが、これらの栄養状況によりL-カルニチンの合成速度が左右されるといわれています。

 食事から供給されるルートでは、L-カルニチンは主として食肉類から供給されています。平均的なアメリカ人では1日にL-カルニチンを100 ~300mg 摂取しているといわれていますが、日本人では食生活の違いからこれより低い数字となります。

 カルニチンは体内ではほとんどが筋肉細胞に存在しており、筋肉細胞内において脂肪酸をミトコンドリア内部に運搬する役割を担っています。その後、脂肪酸はβ酸化を受け酢酸にまで分解される過程で、生成したアセチルCoAはクエン酸回路を通じてエネルギーに転換されます。

 カルニチンは、脂肪酸をミトコンドリア内に輸送するのに必要であることから、脂肪を燃焼させる、ひいてはダイエット効果があるとしてサプリメントなどに使われる様になりました。筋肉中のカルニチンは加齢に伴い減少することが示されており、また摂取源である食肉を摂る機会も一般的に少なくなるため不足しがちになると言われています。また近年、脂質によるエネルギー摂取比率の増えていることから、相対的にカルニチン不足となっている可能性もあり、カルニチンの外部摂取の意義が認められます。




NEW356.ウイルスの起源について。(2017/06/29)

 ウイルスの起源については諸説あります。どういうことなのか簡単にまとめてみましょう。

 ウイルスは遺伝物質の違いから、大きくDNAウイルスとRNAウイルスに分けられます。真核生物、真正細菌、古細菌、いずれにもそれぞれ感染するウイルスが発見されていて、ウイルスの起源は古いことが示唆されています。

ウイルスの起源の説には、大きく3つの仮説があります。

細胞退化説
正常な細胞が退化してゲノムと外皮たんぱく質が残り、ウイルスになったという学説。天然痘を引き起こすポックスウイルスと、帯状疱疹を引き起こすヘルペスウイルスのゲノムが人間のような二本鎖DNAになっている上、80〜100個の遺伝子があるということが、主な根拠として挙げられる。しかしこの仮説だけでは、全体ウイルス種類の半分を超えるRNAウイルスの起源を説明できない。細胞はDNAだけで遺伝情報を保存するが、一部のウイルスはRNAを利用するため。

細胞脱出説
細胞ゲノムの一部が細胞を脱し、自己複製と外部環境の変化に応じて自らを保護するために必要な外皮を作るたんぱく質を得て、ウイルスが誕生したとする仮説。人間に小児マヒを引き起こすポリオウイルス、大豆と植物を宿主とするコモウイルス、蚊と哺乳動物を行き来するシンドビスウイルスなどは、宿主と活動領域が完全に違うように見える。しかしこれらのゲノムは、細胞の中にある伝令RNA(mRNA)と構造が酷似していることが、細胞脱出説を支持する根拠となっている。

独立起源説
ウィルスと細胞の起源を区分する仮説。ウイルスと細胞がそれぞれ独立的に出発し、お互いの進化に影響しながら現在に至ったものと推測する。例えば、レトロウイルスは例外なく、RNAの遺伝子情報をDNAに転写する「逆転写酵素」遺伝子を持っている。現存する細胞性生物では、逆転写酵素の活動は極めて限られている。レトロウイルスの親戚に当たるレトロトランスポゾンに由来したケースがほとんど。

 メガウイルス、ミミウイルスなど細菌に非常に近い構造を持つウイルスの発見により、少なくとも一部のウイルスは遺伝子の大部分を捨て去り寄生に特化した生物の一群由来であろうことが強く示唆されています。一方、レトロウイルスとトランスポゾンの類似性は、これまた少なくとも一部のウイルスは機能性核酸が独立・進化したものである可能性を強く示唆しています。つまり、「ウイルス」として纏められている物は多元的であり、人為分類群である可能性が非常に高いと考えられます。




NEW355.ウイルスとはなにか。(2017/06/22)

 病気の原因となるウイルスは生物と言えるのかどうか昔から議論があります。どういうことなのか簡単にまとめてみましょう。

 ウイルスは、他の生物の細胞を利用して、自己を複製させることのできる微小な構造体で、タンパク質の殻とその内部に入っている核酸から構成されています。生命の最小単位である細胞をもたないので、非生物とされることもあります。

 ウイルスはとても単純な構造をしています。その形としては、遺伝子であるDNAまたはRNAの周りにカプシドと呼ばれるタンパク質の殻で覆われているだけです。ウイルスによってはさらにエンベロープと呼ばれる膜が存在することもあります。その大きさは小さいものでは数十nmから、大きいものでは数百nmのものまで存在し、他の一般的な生物の細胞(数〜数十µm)の100〜1000分の1程度の大きさです。

virus
                ウイルスの構造

 細菌にはタンパク質合成に関わるリボソームなど、細胞増殖のために必要な機能が一通り備わっていまが、ウイルスにはそれがありません。そのためウイルスは、それ自身単独では増殖できず、他の生物の細胞内に感染して初めて増殖可能となります。このような性質を偏性細胞内寄生性と呼びます。

ウイルスの増殖は以下のようなステップで行われ、結果として細胞が破壊されます。

細胞表面への吸着 → 細胞内への侵入 → 脱殻 → 部品の合成 → 部品の集合 → 感染細胞からの放出

 ウイルスによる感染は、宿主となった生物に細胞レベルや個体レベルでさまざまな影響を与えます。その多くの場合、ウイルスが病原体として作用し、宿主にダメージを与えますが、一部のファージやレトロウイルスなどに見られるように、ウイルスが外来遺伝子の運び屋として作用し、宿主の生存に有利に働く例も知られています。




354.抗ウイルス剤について。(2017/06/15)

 近年、抗ウイルス剤が使われるようになってきました。どのようなものなのか簡単にまとめて見ましょう。

 ウイルスは、他の生物の細胞を利用して、自己を複製させることのできる微小な構造体で、タンパク質の殻とその内部に入っている核酸から構成されています。生命の最小単位である細胞をもたないので、非生物とされることもあります。ウイルスによる感染は、宿主となった生物に細胞レベルや個体レベルでさまざまな影響を与えます。その多くの場合、ウイルスが病原体として作用し、宿主にダメージを与えます。

 ウイルスは単独では増殖することができず、宿主細胞内に侵入して、宿主細胞のエネルギーを利用して増殖します。ウイルスを死滅させる化学物質を投与すると宿主細胞まで死滅させると考えられ、長い間ワクチン以外の治療薬は開発されませんでした。しかし、バイオテクノロジー、遺伝子工学の進歩により、ウイルスの増殖に必須の、正常細胞にない特異な酵素の存在が明らかになるにつれ、急速に抗ウイルス剤の開発が進展しました。

代表的な抗ウイルス薬と作用は以下の通りです。

インターフェロン
サイトカインの一種で、ウイルスが感染する前の細胞に抗ウイルス性を発揮します。ウイルス性の抗がん剤としても用いられます。

抗ヘルペス剤
細胞内でのヘルペスウイルスのDNA合成を阻害します.重症のヘルペス感染症は、アシクロビルの静脈注射で治療します。

抗インフルエンザ薬
アマダジンは、細胞への吸着を阻害します。ノイラミダーゼ阻害薬は、ウイルス・ノイラミニダーゼを抑制してウィルスが増殖しないようにします。RNAポリメラーゼ阻害剤も、ウイルスの遺伝子複製時に作用を示し、増殖を防ぎます。

抗HIV剤
抗HIV剤は、逆転写酵素阻害薬、プロテアーゼ阻害薬、インテグラーゼ阻害薬、CCR5阻害薬に分けられます。HIVがもつ逆転写酵素の働きを阻害し、ウイルスが増えるのを抑えます。

ビダフラビン
ウィルスのDNA複製を阻害し、ヌクレオチド生成を抑制し、タンパク質合成も阻害するので増殖を阻止します。

免疫調整剤
免免疫力を高めて、免疫抗体反応でウィルスを排除させます。また、日和見感染の予防の為に使用します。




353.抗真菌剤とはなにか。(2017/06/08)

 抗生物質の一種に抗真菌剤があります。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 細菌よりも形が大きく、より高等な生物として真菌があります。真菌を分かりやすく呼ぶと「カビ」のことです。キノコはカビの一種として有名ですが、これらキノコも真菌の一種です。また、パンを作る時や酒を醗酵させるときに酵母と呼ばれる菌を使用しますが、この酵母も真菌です。真菌としてのキノコの中でも毒キノコがあるのと同じように、私達の体に悪影響を及ぼす真菌も存在します。

 真菌による感染症を真菌症と呼びます。真菌症として有名なものに水虫があります。真菌症の中でも「真菌による感染が皮膚表面や角質で留まる場合」を表在性真菌症と呼びます。また、皮下組織や爪などに及ぶ場合を深在性皮膚真菌症(深部皮膚真菌症)と呼びます。さらに、内臓など体内の臓器にまで及ぶ真菌症は深在性真菌症(内臓真菌症)と呼ばれます。

 抗真菌薬は、真菌の生育を阻害する医薬品です。真菌症の治療や、農薬として用いられます。ヒトの細胞の場合、細胞膜は主にコレステロールによって構成されているのに対して、真菌の細胞膜は主にエルゴステロールと呼ばれる物質によって構成されています。抗真菌薬の開発を行う際はこの細胞膜の違いを利用することが多く、エルゴステロールを阻害する薬は真菌に対して選択毒性を示すようになります。

 また、「真菌は細胞壁をもっている」という事もヒトの細胞との違いになります。ヒトの細胞には細胞壁がないため、真菌の細胞壁を阻害する薬も同じように選択毒性を示すことができます。

ポリエン系抗真菌薬
真菌の細胞膜はエルゴステロールで主に構成されているため、このエルゴステロールを破壊すれば細胞膜に穴があきます。すると、穴から細胞内になければいけない成分が細胞外へと漏出してしまいます。この結果、真菌が死滅します。 エルゴステロールに結合することで真菌の細胞膜を破壊する薬としてアムホテリシンB があります。

アゾール系抗真菌薬
真菌の細胞膜にはエルゴステロールが必要です。そのため、このエルゴステロール合成を阻害することができれば、真菌は増殖することができません。このように、エルゴステロール合成を抑制することによって真菌の増殖を抑える薬としてミコナゾール、ケトコナゾール、ビホナゾール、イトラコナゾールなどがあります。

キャンディン系抗真菌薬
ヒトの細胞には細胞壁がありませんが、真菌の細胞には細胞壁が存在します。そのため、真菌の細胞壁合成を阻害する薬は抗真菌薬となります。真菌の細胞壁の主成分として、グルカンと呼ばれる糖がたくさん連なった構造があり、このグルカンの構造を構築するための酵素を阻害すれば細胞壁合成が抑制されます。このように、真菌の細胞壁合成を抑制するキャンディン系抗真菌薬としてミカファンギンなどがあります。




352.乳清タンパク質について。(2017/06/01)

 加工食品やサプリメントに使われるようになったものに乳清タンパク質があります。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 乳清(ホエイまたはホエーともいう)は、乳(牛乳)から乳脂肪分やカゼインなどを除いた水溶液のことです。水溶性のタンパク質や乳糖、水溶性のビタミン類やミネラル分を含んでいます。乳清は、チーズを作る際に固形物と分離された副産物として大量に作られます。

 チーズ生産過程で作られた乳清の大半は廃棄されていますが、高タンパク・低脂肪で栄養価が高い点、消化が速くタンパク質合成・インスリン分泌を促進する点などから、優れた食品であるとの認識が高まってきています。従来大量に廃棄されていたものであり、流通さえ整えば安価に提供できる点も注目されています。これを濃縮したものや乾燥粉末にしたものを、風味改善のために脱脂乳と同じようにパンやクッキー、クラッカーなどに使用します。

 乳清タンパク質は、乳清から単離される球状タンパク質の混合物です。牛乳に含まれるタンパク質の約20%が乳清タンパク質、約80%がカゼインです。乳清の固体成分の約10%がタンパク質であり、β-ラクトグロブリン(~65%)、α-ラクトアルブミン(~25%)、ウシ血清アルブミン(~8%)、免疫グロブリン等から構成されます。

精製法としては以下のようなものがあります。

WPC製法
Whey Protein Concentrate(濃縮乳清タンパク質)、濃縮膜処理法とも呼ばれます。原料になる乳清をフィルターで膜処理し、ろ過して得られた液体を濃縮する製法のため乳糖が残りやすくなってしまいます。乳糖不耐症を持つ人にとっては、腹部膨満感やお腹が張ってごろごろする原因となる場合もありますが、乳清に含まれるビタミンやミネラルをできるだけ多く残すことができるメリットがあります。タンパク質含有率は約80%程度です。

WPI製法
Whey Protein Isolate(分離乳清タンパク質)、イオン交換法とも呼ばれます。WPC製法で分離されたタンパク質をさらにイオン交換して作られるため、タンパク質以外の成分はほぼ除去されて高濃度の乳清タンパク質が作られます。タンパク質含有率も約90%と高く、お腹の不調になりやすい乳糖の含有率も非常に低いため、乳糖不耐症の方にも適した製法といえます。精製度の高い乳清タンパク質を実現するために比較的多くの工数が必要となり、価格は若干高めです。

WPH製法
Whey Protein Hydrolysate(加水分解乳清タンパク質)の略称です。一度抽出された乳清タンパク質に対して更に次の工程で加水分解します。これによって乳清タンパク質の構造「有機高分子」が切断され小さくなり、ペプチドと呼ばれる分子量になります。味は、若干苦みを帯びます。乳清タンパク質の濃度は、他の製法に比べ最も高くなりますが、生産工程が多い分、価格も最も高くなります。




351.タンパク加水分解物について。(2017/05/25)

 近年よく使われるようになってきた調味料にタンパク加水分解物があります。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 タンパク加水分解物は、コクやうまみをもたらす目的で加工食品に使われているアミノ酸混合物です。 たんぱく加水分解物は、「たんぱく質」を含んだ動物性原料や植物性の大豆たんぱく、小麦たんぱくから「加水分解」という方法でつくられます。たんぱく質を加水分解するとアミノ酸になります。単純に分解加工・製造されることから、食品添加物ではなく食品として扱われています。

製造方法にはつぎのようなものがあります。

1. 熱水抽出法 タンパク質を熱水で煮る。
2. 塩酸分解法 動物・植物由来のタンパク質[3]を塩酸を使って加水分解する。
3. 酵素分解法 タンパク質をプロテアーゼなどの酵素で分解する。

 熱水抽出法はスープを作る時、豚骨や鶏を長時間煮込むことをイメージするとわかりやすいでしょう。熱水でタンパク質を分解していますので、タンパク加水分解物、と言えます。

 熱水で分解するのは時間が掛かることから、酸(塩酸)を加えて、短時間で分解する方法が酸分解です。塩酸は、胃酸の成分ですので、胃での反応を体外で再現しているとも言えます。(胃液には酵素が含まれているので厳密には違うが)

 酵素分解は主に微生物が作る酵素の力を利用して、短時間でタンパクを分解させたものです。

 塩酸分解法を使った場合、現在発癌性物質と疑われているクロロプロパノール類(3-モノクロロプロパン-1,2-ジオール (3-MCPD)、1,3-ジクロロプロパノール (1,3-DCP) など)が少量生成する場合があることが知られています。そのため、酵素分解法による製造法が徐々に増えていますが、コスト等の理由により塩酸分解法がいまでも主流になっています。

 タンパク加水分解物は、植物性の場合は「小麦」「大豆」、動物性の場合は「牛肉」「豚肉」「鶏肉」を原料としている可能性がありますので、食物アレルギーのある方は、注意する必要があります。




350.酵母エキスとはなにか。(2017/05/11)

 加工食品によく使われている調味料に酵母エキスがあります。どのようなものなのか簡単にまとめてみましょう。

 酵母エキスとは、ビール酵母やパン酵母、トルラ酵母等の酵母を原料として、自己消化又は酵素分解により抽出・濃縮されたエキスのことです。アミノ酸やイノシン酸、グアニル酸等を含むうまみ調味料として広く利用されています。 酵母エキスの製造方法には、酵母の自己消化を利用する方法と酵素を利用する方法があります。

 酵母は単細胞の微生物であり、細胞壁と細胞膜によって細胞が護られています。細胞の成分は、水・タンパク質・脂質・炭水化物・遺伝子等です。この細胞壁と細胞膜を破壊すると、細胞内の成分を取り出す(抽出)することができます。

 細胞壁・細胞膜を破壊する方法には、
1. 酸(塩酸など)で破壊する
2. アルカリ(水酸化ナトリウムなど)で破壊する
3. 酵素で破壊する
の3つがあります。食品メーカーで酵素エキスを製造する場合は、3. の酵素で処理する方法が主に使われています。

さらに、酵素でエキスを抽出する方法には
1. 自己消化
2. 細胞壁分解酵素を加える処理
の2つがあります。

 自己消化とは酵母自身が持っている酵素により処理を行って、有用成分を抽出する方法です。酵母細胞を集めて破砕し、酵母細胞自身が持っている細胞壁分解酵素やタンパク質分解酵素により自己消化させたものを、「酵母自己消化物」といいます。

 酵母を集めて加熱すると、40℃くらいで死滅し始めます。しかし、酵素の中には、30℃で活性化するものも、50℃で活性化するものもいます。細胞壁分解酵素とタンパク質分解酵素は、活性化最適温度が比較的高いので、他の酵素が機能しなくなると、かえってよく働きます。細胞壁分解酵素が細胞壁を溶かし、タンパク質分解酵素がタンパク質を分解し、旨味成分のアミノ酸を作り出します。

 酵素で破壊する方法で製造された酵母エキスは、化学合成の手法が使われていません。そのため食品添加物ではなく、味噌や醤油などと同様に食品として扱われています。




349.化学やけどとはなにか。(2017/04/27)

 化学物質が原因でやけどのようになることがあります。化学やけどについて簡単にまとめて見ましょう。

 やけど(火傷)はお湯や油などの熱により生じる損傷のことです。一方で化学やけど(化学熱傷・化学損傷)は、薬傷とも称され、アルカリや酸など刺激性の化学物質が皮膚に付いて皮膚障害が起こった状態のことを言います。一般的には、酸よりアルカリによって発症するほうが、深部にまで症状が出やすいとされています。原因となる化学物質によって、患部の色調は異なります。

 原因となる化学物質は多種多様ですが、多くは化学物質そのものによる細胞の障害や、二次的に生じる発熱作用などによって局所の炎症や組織壊死が引き起こされます。工場や実験室での事故によるものが多いのですが、家庭での化学薬品(消毒剤、漂白剤、洗浄剤、錆落しなど)の誤使用も原因となります。

 原因物質の種類、濃度、温度、接触時間によって症状は異なります。一般的には皮膚が赤く腫れたり、水ぶくれを生じたり、皮がむけたり、皮膚の潰瘍・壊死など、熱傷(普通のやけど)で見られる症状を呈します。しかし、熱傷よりも、時間とともに皮膚深部へ損傷が進行することが多いのが特徴です。

 熱傷は適切な応急処置を行うかどうかで、その後に大きな差が生まれます。化学物質が手につかないように気をつけながら、ただちに布類でやさしくふき取ってから、大量の水で洗い流すことが大切です。ただし、生石灰の場合は、水と反応して熱を出すので注意が必要です。中和を考えて、薬剤をさがすような時間をかける必要はありません。また、中和剤によってかえって受傷する場合もあります。

 応急処置をした後は、必ず専門の医師に診断してもらい適切な治療を行うことが必要です。原因物質が分かっている場合は必ず医師に伝えましょう。また広範囲や深部にまで及んでいる場合は救急搬送して治療を行わなければなりません。




348.神経ガスについて。(2017/04/20)

 有機リン系神経ガスにはサリン以外にも種類があります。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 神経ガスまたは神経剤は有機リン化合物の一種で、神経伝達を阻害する作用を持つ化合物の総称です。神経伝達物質であるアセチルコリンを分解する酵素アセチルコリンエステラーゼの働きを阻害することにより、神経伝達を阻害します。

 神経ガスに曝露した時の初期症状としては、鼻水が出て、呼吸が苦しくなり、瞳孔が収縮するといったものがあります。症状が重くなると呼吸困難となり、吐き気、唾液過多になります。さらに重くなると体全体が麻痺し、嘔吐や失禁などの全身症状が現れます。これらの症状は筋肉の収縮と痙攣が原因となっていて、最終的には昏睡状態になり痙攣を起こして窒息死します。

 大きく分けるとG剤とV剤の2つに分類されますが、性質はどれも似ています。

G剤
第二次世界大戦前後にドイツで開発された神経ガスの総称です。German gas が語源といわれています。戦後にポーランドやチェコスロバキアなどで開発された毒ガスもドイツ系の技術体系に含めると言う意味でG剤と呼ぶこともあります。G剤には、タブン・サリン・ソマン・エチルサリン・シクロサリンがあり、どれも二成分式化学兵器と呼ばれています。

V剤
英語の Venomous(有毒な、の意)から命名されました。VE、VG、VM、VXの4種が存在します。V剤の中で最も研究が進んでいる VX は、イギリスのポートンダウンで1952年に発見されアメリカで開発されました。他の化合物についてはそれほど研究も進んでおらず、詳細な性質も不明です。VX ガスはサリンガスに比べてきわめて高い毒性を持っています。

 ジクロルボスやマラチオン、パラチオンといった有機リン系の殺虫剤は他の神経ガスと同じ作用機構を持っています。昆虫の代謝と哺乳類の代謝経路は異なりますが、人間をはじめとする哺乳類に対しても影響があることが確認されています。環境残留性があり、農業従事者や動物類がこれらの殺虫剤に長期に渡って曝露した際の影響は未調査です。多くの国で使用が制限されています。




347.サリンとはなにか。(2017/04/13)

 サリンは化学兵器の一つとして知られています。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 サリンは構造中にフッ素をもつ有機リン化合物の一種で、正式名称はイソプロピルメタンフルオロホスホネートです。ナチスドイツが開発した化学兵器で、VX、タブン、ソマンと同類の神経ガスに分類される毒ガスです。化学式 C4H10FO2P で常温では無色の液体ですがが、無臭で揮発しやすい物質です。

       sarin
        サリンの構造

 サリンは神経伝達物質のアセチルコリンと似た構造を持っています。サリンはアセチルコリンを加水分解するアセチルコリンエステラーゼ(AChE)の活性部位に不可逆的に結合することで、AChEを失活させます。それによりアセチルコリンの分解を阻害し、自律神経節、中枢神経系、神経筋接合部にアセチルコリンを蓄積させ、中毒症状を引き起こします。

 サリンは呼吸によって肺から吸収されるほか、皮膚からも吸収されます。吸収した量によって症状は異なりますが、数分のうちに縮瞳、頭痛、流涙、嘔吐、腹痛、下痢などを引き起こし、大量に曝露すると視覚障害、呼吸困難、徐脈、失禁、意識障害、全身痙攣などの症状が現れ、死亡します。

 こうした有機リン化合物による中毒の解毒には、プラリドキシムヨウ化メチル(PAM:パム)とアトロピンの併用が行われます。PAMは有機リン化合物とコリンエステラーゼの結合を解離させ、コリンエステラーゼを再賦活化(活性化)させます。アトロピンは蓄積したアセチルコリンによるムスカリン作用を軽減、各症状を緩和させます。また、呼吸困難に陥っている場合は、換気と気道吸引が必要になります。




346.アルデヒドとはなにか。(2017/03/23)

 アルデヒドには多くの種類があります。どんな物質があるのか簡単にまとめてみましょう。

 アルデヒド基(-CHO)を分子中に含む物質を一般にアルデヒドといい、基 -CHO をホルミル基、またはアルデヒド基といいます。一般式は R-CHOで表されます。

       Aldehyde
        アルデヒドの一般構造

 ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどの炭素数が少ない脂肪族飽和アルデヒドは、刺激臭をもつ気体または液体で、水に溶けます。炭素鎖の長さが6~9個のアルデヒドは芳香をもつので、香料として使われていますが、さらに炭素鎖の長いものは、水に溶けない固体です。芳香族アルデヒドも多くが芳香を持っています。

 多くの生物にとって有害で、ホルミル基がタンパク質の側鎖のアミノ基と反応を起こし、さらには架橋反応に進むため、これを凝固させる作用を持っています。また、アルデヒドの一種であるアセトアルデヒドはエタノールがアルコールデヒドロゲナーゼの触媒作用によって生成し、アルデヒドデヒドロゲナーゼの働きで酢酸になります。弱い型のアルデヒドデヒドロゲナーゼを持つ人はアセトアルデヒドの中毒(二日酔い)になりやすいとされています。


 アセトアルデヒドは、アルデヒドの一種で、示性式は CH3CHO です。自然界では植物の正常な代謝過程で産生され、特に果実などに多く含まれています。また人体ではエタノールの酸化によって生成し、一般に二日酔いの原因だと見なされています。産業的にも大規模に製造され、その多くが酢酸エチルの製造原料として使われています。独特の臭気と刺激性を持ち、自動車の排気やタバコの煙、合板の接着剤などに由来する大気汚染物質でもあります。

       Acetaldehyde
        アセトアルデヒドの構造

 ベンズアルデヒドは、芳香族アルデヒドに分類される有機化合物のひとつです。ベンズアルデヒドはアーモンド、杏仁(アンズの種)の香り成分です。安価な香料として用いられるほか、抗炎症作用が認められています。酸化されやすく、酸化されると安息香酸になります。

       Benzaldehyde
        ベンズアルデヒドの構造

 バニリンは、分子式 C8H8O3、示性式 C6H3(OH)(OCH3)CHO で表される、バニロイド類に属す最も単純な有機化合物であり、バニラの香りの主要な成分となっている物質です。天然物中にはバニラ、安息香、ペルーバルサム、チョウジ(クローブ)の精油などに含まれています。主に香料として使用されます。食品に対してはアイスクリームをはじめとする乳製品やチョコレート、ココアなどに使用されています。

       Vanillin
        バニリンの構造


345.ホルムアルデヒドについて。(2017/03/16)

 ホルムアルデヒドは最も簡単なアルデヒドです。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 アルデヒドとは、分子内に、カルボニル炭素に水素原子が一つ置換した構造を持っている有機化合物の総称です。カルボニル基とその炭素原子に結合した水素原子および任意の基(-R)から構成されるため、一般式は R-CHO で表されます。任意の基(-R)を取り除いた部分をホルミル基、またはアルデヒド基といいます。

       Aldehyde
        アルデヒドの一般構造

 ホルムアルデヒドはアルデヒドの R の部分が水素(H)になっている、最も簡単なアルデヒドです。化学式は HCHOです。触媒存在下にメタノールを空気酸化して得られます。さらに酸化が進むとギ酸になります。融点 −92℃、沸点 −19.3℃、分子量 30.03で、刺激臭を持つ無色の気体です。

       Formaldehyde
        ホルムアルデヒドの構造

 ホルムアルデヒドは、普通に自然界(環境中)に存在する物質です。常温で無色透明の気体で、特徴的な臭気のある物質です。フェノール、メラミン、尿素などの物質と簡単に結合することから、この性質を利用して、工業的に合成樹脂の原料として使われています。

 ホルムアルデヒドはアミノ酸や生体異物を代謝する際、内因的に生成し、ホルムアルデヒドに暴露されていない人でも、血液中ホルムアルデヒド濃度が 2.61 ± 0.14μg/g(ほぼ 2.6ppm)との報告があります。また、一部の魚類や椎茸(乾燥椎茸と一部の生鮮椎茸)など、(健康に影響の無い範囲であるものの)ホルムアルデヒドが含まれている天然食材が存在します。

 人体へは、濃度によって粘膜への刺激性を中心とした急性毒性があり、蒸気は呼吸器系、目、のどなどの炎症を引き起こします。皮膚や目などが水溶液に接触した場合は、激しい刺激を受け、炎症を起こします。ホルムアルデヒドはWHOの下部機関である国際がん研究機関によりグループ1の化学物質に指定され、発癌性があると警告されています。


344.ホルマリンについて。(2017/03/09)

 昨年、患者に精製水と誤り、ホルマリン液を投与する医療事故がありました。ホルマリンとはどのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 ホルマリンは、ホルムアルデヒドの水溶液のことです。無色透明で、刺激臭があり、生体に有害です。生物の組織標本作製のための固定・防腐処理に広く用いられています。また、ホルマリンによって死滅する菌類、細菌類が多いことから、希釈した溶液を消毒用にも用いることがあります。

       Formaldehyde
        ホルムアルデヒドの構造

 ホルマリンは、中水準の消毒薬に分類されますが、現在は消毒薬の用途ではほとんど使用されません。日本薬局方ホルマリン(ホルムアルデヒド35.0~38.0%溶液)を10~20%に薄めたもの(ホルムアルデヒド3.7~7.4%溶液)が、組織固定液として使用されています。

 組織の固定とは、細胞に含まれる水分を除去することと、タンパク質を凝固し安定化させることです。組織の腐敗や破壊を防ぎ、一定の硬さを持たせることで顕微鏡標本を作製しやすくすることが目的です。組織の固定液にはホルマリンに加え、エタノールやメタノールなどアルコール類が使用されてきました。ホルマリンは、アルデヒド基を含みます。アルデヒド基がタンパク質中のアミノ基と反応することでヒドロキシメチル基を生成します。生成したヒドロキシメチル基が再度タンパク質のアミノ基と反応することで、メチレン架橋を形成し組織が安定化するのです。

 原液、比較的濃度の高い希釈液からは、ホルムアルデヒドを含有した蒸気が発生するため、人体に有害であり、毒劇法で医薬用外劇物に指定されています。取扱いには、強制排気装置を備えた作業空間が必要です。また、溶液の廃棄時にも無毒化処理が必要になります。作業者の健康や環境への配慮から、より無害な代替品へ置き換える試みがなされているが、進んでいません。

 毒劇法に指定されているのは、ホルムアルデヒド含有量が1%以上のものなので、かつては1%未満になるように水で希釈して廃棄することが行われていましたが、環境への配慮のため、1975年、厚生省(当時)の通達で、特定の処理法を用いて無毒化することが義務付けられました。酸化法(化学反応により無毒化する)、焼却法(焼却炉で燃焼)、活性汚泥法(微生物による分解)などがあり、酸化法は比較的少量のホルマリンを処理するのに最も手軽な方法です。

酸化法
水でホルマリンを希釈した後、次亜塩素酸を含む水溶液(次亜塩素酸ナトリウムなど)を加えて酸化分解させ、廃棄する方法。
水酸化ナトリウム水溶液などでホルマリンのpHをアルカリ性にし、過酸化水素水を加えて酸化分解し、水で希釈した後、廃棄する方法。


343.ヒ素とはなにか。(2017/02/23)

 ヒ素は猛毒の物質として知られています。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 ヒ素は、原子番号33の元素で 元素記号は As、第15族元素(窒素族元素)の一つです。地殻中に広く分布し、火山活動などにより自然に、また鉱石・化石燃料の採掘や産業活動に伴って人為的に環境に放出されます。環境中に放出されたヒ素は、大気、水、土壌と生物圏を循環するため、あらゆる生物がヒ素を含有しています。

 地殻中では銅、鉛、鉄などの金属と一緒に3価の原子化状態で存在していることが多く、土壌や水中では酸化されて5価で存在しているといわれています。ただし、酸素が少ない状態、例えば井戸水や海水でも深いところでは還元されて3価になります。火山性の温泉ではヒ素濃度が高い場合があり、またインド、バングラデシュ、中国などでは、地下水に高濃度のヒ素が含まれている地域があります。

 生物系の中では海の生物に高い濃度のヒ素が含まれていることが知られています。海水には約2ppbのヒ素が溶け込んでおり、プランクトンや藻類は海水から無機ヒ素を取り込み、蓄積します。これらを上位生物が摂取する食物連鎖による生物濃縮の結果、魚介類でのヒ素濃度はppmのレベルになります。海の魚介類の生体内で、無機ヒ素は代謝されてアルセノベタインを主とする有機化合物として存在します。一方、ヒジキやワカメといった海藻では無機と有機の両方の化学形態で存在し、その割合は海藻の種類によって異なります。

       as


 ヒ素の毒性は、その化学形態によって異なります。自然界に存在するヒ素化合物を大きく無機ヒ素と有機ヒ素に、さらに無機ヒ素を3価と5価に分類すると、一般的にその毒性は、無機ヒ素(3価)>無機ヒ素(5価)>有機ヒ素となります。化学物質安全性データブックによれば、ラットを用いた動物実験で、経口投与におけるLD50(50%が死亡する量)は、無機(3価)化合物の亜ヒ酸;14.6mg/kg、無機(5価)化合物のヒ酸;48mg/kg、有機ヒ素化合物のジメチルアルシン酸;644mg/kgです。

過去の事例から急性ヒ素中毒の原因のほとんどは無機ヒ素を経口的に摂取して起こっており、有機ヒ素であるアルセノベタインについてはほとんど毒性がないと考えられます。さまざまな事例より無機ヒ素の致死量は、体重1kgにつき2~3mg、成人では100~300mgとされています。

 ヒ素の毒性発現は、生体内タンパクのSH基とヒ素が結合する結果さまざまな酵素活性を阻害することにより起こります。急性毒性の初期症状は、悪心、嘔吐、腹痛、下痢、血圧低下等で、数日後から肝機能障害、2~3週間後から四肢の感覚異常が認められます。慢性ヒ素中毒の主な症状は、腹部や全身に認められる色素沈着と脱色、次いで手掌や足底が角化するなどの皮膚病変や末梢神経障害、皮膚がん発生等です。


342.シアンとはなにか。(2017/02/09)

 豊洲市場予定地でシアンが検出されています。シアンとはどのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 シアンは炭素と窒素の化合物でシアノーゲン、ジシアン、オキサルニトリルなどともいいます。無色の気体で苦扁桃臭があります。N≡C-C≡Nの直線分子です。単にシアンといえばこの物質またはシアノ基のことを指します。

       dicyan
           ジシアンの構造

一般にはシアン化物、ジシアン、シアン化水素などの総称として使われることが多く、青酸化合物と呼ばれることもあります。

 水中のシアン(CN)は、シアンイオン(CN-)、シアン化水素(HCN)、金属のシアン化物、金属シアノ錯体、有機シアン化合物などの形で存在します。自然水中にはほとんど含まれませんが、メッキ工場や金属精錬所など青酸化合物を使用する事業所などの排水の混入によって含まれることがあります。

 シアン化合物の毒性は主にシアンイオンの持つ細胞内呼吸阻害作用によるもので、成人の経口致死量はシアン化水素で 50~60㎎、青酸カリ(KCN)で 200~300㎎、青酸ソーダ(NaCN)で 200㎎前後といわれています。問題になるのはもっぱら急性毒性のみで、重金属類のように体内に蓄積して慢性中毒を引き起こすことはありません。

 シアン化物はある種のバクテリア、菌類、藻類によってつくられ、食物や植物の中にはシアン化物を含むものがあります。例えばリンゴの種やアーモンドに微量ではあるが含まれています。植物でシアノ基は、糖質分子に結合したシアン配糖体として存在し、草食動物に対する防御としてはたらいています。

 なお、水道水質基準の「シアン」はシアンイオン、シアン化水素および一部の金属シアノ錯体を対象としていて、全てのシアンを対象とする環境基準や排水基準とは取扱いが異なります。

水道水質基準
シアン化物イオン及び塩化シアン    シアンの量に関して、0.01mg/L以下

環境基準
全シアン             検出されないこと


341.水素水とはなにか。(2017/01/26)

 水素水の健康効果について様々な情報が出されています。水素と水素水について簡単にまとめてみましょう。

 水素は、原子番号 1 、原子量 1.00794 の非金属元素で、元素記号は H です。ただし、一般的には「水素」と言っても、水素の単体である水素分子(水素ガス)H2 を指していることがほとんどです。水素分子は、常温常圧では無色無臭の気体で、最も軽い気体です。

 工業的には、炭化水素の水蒸気改質や部分酸化の副生成物として大量に生産されます(炭化水素ガス分解法)。硫黄酸化物を除いたパラフィン類やエチレン・プロピレンなどを 440 ℃ の環境下でニッケルを触媒としながら水蒸気と反応させ、製造しています。

       steam_reforming
         炭化水素の水蒸気改質

 副生される一酸化炭素は水蒸気と反応し二酸化炭素と水素ガスになります。水素ガスの生産は原料を化石燃料に依存しており、水蒸気改質により発生する一酸化炭素などのうち化成品に利用されない過剰分や燃料として利用される炭化水素は二酸化炭素として環境中に放出されます。そのため、水素を化石燃料の代替として利用してもそのまま化石燃料の消費量が削減されたり二酸化炭素の発生が抑えられたりすることにはなりません。


 水素水は、水素分子のガスを溶解させた水であり、無味、無臭、無色です。水素は水にごくわずかに溶けます。水への溶解度は 0.021mL/mL水(0 ℃)です。工業用の水素水は半導体や液晶の洗浄に用いられます。ほか市販の飲料水も販売されています。水素水の生成は、水素ガスの溶解や、水の電気分解によって容易に調整できます。

 水素は、ガラスやプラスチックを短時間で通過してしまうため、長時間の保存にはアルミニウム製の容器が向いています。企業によって種々の名称で販売されています。ペットボトルやプラスチック容器によって販売されている商品もありますが、上記の通り、水素が抜けてしまうため保存には向きません。

 一方で、水道水から電気分解を経て直接水素水を生成する装置も商品展開されています。健康を謳う水素水を扱った商品は、小売の他、「ネットワークビジネス」と呼ばれるマルチ取引を中心にした訪問販売業によっても流通しています。

 健康効果についてははっきりとしたデータは示されておらず、国立健康・栄養研究所は、「ヒトに対する安全性については信頼できる十分なデータが見当たらない」、「ヒトに対する有効性については信頼できる十分なデータが見当たらない。」としています。






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