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。

過去のコラムはこちら。
1〜50   51〜100   101〜150  151〜200   201〜250   251〜300   301〜350   351〜370


NEW389.洗剤とはなにか。(2018/9/20)

 身の回りでは多くの洗剤が使われています。洗剤とはどのようなものなのか、簡単にまとめてみましょう。

 物質の表面の汚れを清浄にする薬剤を一般に洗剤(洗浄剤)と言います。これには、酸やアルカリのような化学作用によるもの、またはクロロホルムなどの溶剤(溶解作用)、軽石粉などの研磨剤(機械作用)のように物理作用によるものと、界面活性作用によるものとに分けられます。

 化学作用によるものには、硫酸、塩酸、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウムなどが、また物理作用によるものには、灯油(ケロシン)、テトラクロロエチレン、ベントナイトなどがあります。界面活性作用によるものには衣料用、台所用、住居用などの洗剤があります。化学作用や物理作用によって汚れをとるタイプの洗剤は誤飲などした時の危険性が高く使用に注意が必要です。

 家庭用として一般的に使われている洗剤は界面活性剤を主成分とする製品が主流となっています。親水基と疎水基(親油基)をもち、水に溶けにくい汚れをつつみこんで水などの溶媒中に分散させる効果などがある界面活性剤と、水の状態を界面活性剤が働くのに適した状態にする補助的な成分などからなっています。

 補助的な成分は洗剤の用途にもよりますが、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの金属イオンを除去するEDTAなどのキレート剤(金属封鎖剤)やpH調整剤、塩分、土類などがあります。このほかにタンパク質や脂質、糖質を分解する目的で、衣料用洗剤や食器用洗剤には用途に応じた酵素(プロテアーゼ、リパーゼ、アミラーゼ、セルラーゼなど)が含まれていることがあります。また、用途により香料が含まれているものもあります。

 一般に界面活性剤の毒性は炭素量の大きさに比例します。魚が鰓 (えら) を界面活性の作用でおかされ、酸素の取入れができなくなって致死するほか、水生昆虫など多くの生物が影響を受けています。また,洗浄効果をあげるため多量に添加されているリン酸塩類が河川および河川流入域沿海の富栄養化を引起し、赤潮や水の華など2次汚濁の主要原因ともなっています。洗剤の無リン化など様々な対策は取られていますが、環境に及ぼす影響は依然として大きく、生活排水対策が重要課題となっています。



NEW388.アルミ缶とアルカリについて。(2018/9/13)

 アルミ缶にアルカリ性の洗剤を入れたために破裂する事故が起きることがあります。どういうことなのか簡単にまとめてみましょう。

 アルミニウムは、原子番号 13、原子量 26.98 の元素です。元素記号は Alで、アルミニウムをアルミと略すこともあります。「アルミ箔」、「アルミサッシ」、一円硬貨などアルミニウムを使用した日用品は数多く、非常に生活に身近な金属です。

 天然には化合物のかたちで広く分布し、ケイ素や酸素とともに地殻を形成する主な元素の一つになっています。自然アルミニウムというかたちで単体での産出も知られていますが、稀です。単体は銀白色の金属で、常温常圧で良い熱伝導性・電気伝導性を持ち、加工性が良く、実用金属としては軽量なので、広く用いられています。熱力学的に酸化されやすい金属ですが、空気中では表面にできた酸化皮膜により内部が保護されるため高い耐食性を持っています。

 単体のアルミニウムは、中性では比較的安定ですが、酸の水溶液にも強アルカリ水溶液にも、水素を発生して溶けます。強酸である塩酸と強アルカリである水酸化ナトリウムを例に挙げると以下のような反応式になります。

塩酸との反応
  2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
水酸化ナトリウムとの反応
  2Al + 2NaOH + 6H2O→ 2Na[Al(OH)4] + 3H2


 単体のアルミニウムを空気中に放置すると、表面にち密な酸化物の膜ができます。アルミニウムは濃硝酸や濃硫酸には溶けにくいのですが、これも表面にち密な酸化物の皮膜ができるからです。

 アルミ缶にアルカリを入れた場合についてですが、缶の内面は、食品衛生上、エポキシ樹脂によるプラスチック皮膜でコーティングされていますので、通常ならアルミニウムと内容物は直接触れてはいません。しまし、アルミ缶の内面のエポキシ樹脂コーティングが強アルカリ水溶液で分解され、さらに内側の酸化アルミニウムの酸化被膜も強アルカリ水溶液によって、あるいは強電解質との接触によって腐食してしまうと、内部のアルミニウム金属がむき出しになってしまいます。そして、アルミニウムがアルカリ水溶液に触れて水素が発生することになります。その時に缶が密閉されて入れば内圧が高くなって破裂する可能性があります。

 業務用に使われている洗剤には強アルカリや強酸を含んでいるものがあります。また、家庭用の洗剤にも塩素系漂白剤などには強アルカリ(水酸化ナトリウム)が、トイレ用洗剤の中には強酸(塩酸)が使われているものがあります。これらを不用意に金属製の容器に入れ替えると思わぬ事故に繋がります。洗剤の成分と容器の材質には十分に注意する必要があります。



NEW387.ビフィズス菌について。(2018/6/28)

 ビフィズス菌は代表的な善玉菌とされています。どのような菌なのか簡単にまとめてみましょう。

 ビフィズス菌は腸内細菌の一種で、グラム陽性桿菌です。Bifidobacterium 属の総称をさす場合もあります。酸素が存在すると生育できない嫌気性菌です。

 学名の Bifidobacterium は“分枝した小桿菌”を意味します。乳酸菌が桿菌(桿状)または球菌(球状)であるのに対し、多くのビフィズス菌は分枝状、V字状、Y字状、こん棒状、球桿菌状、湾曲状など不規則な形態・配列を呈する桿菌です。

   Bifidobacterium
        ビフィズス菌

 ヒトの腸内菌叢を形成する細菌の1種で、母乳栄養児の糞便中に他の細菌より優位に存在し、ビフィズス菌叢bifidus floraを形成しますが、人工栄養児糞便中には大腸菌群が多く、ビフィズス菌は少ないです。全ての動物の腸内に生息し、人間の腸管にはB. bifidum、B. breve、B. infantis (B. longum subsp. infantis に再分類)、B. longum、B. adolescentisの5種が棲息しています。

 一般的な乳酸菌が乳酸のみを生成するのに対して、ビフィズス菌は、糖を分解して乳酸、酢酸を作るヘテロ乳酸菌の仲間です。ビフィズス菌は、糖を分解して、乳酸、酢酸、ギ酸などを産生するので、母乳栄養児の腸内容は酸性に傾きます。腸内容が酸性であると大腸菌や他の病原性腸内細菌は増殖しにくく、またビフィズス菌そのものが、大腸菌などと拮抗してその増殖を抑制するので、ビフィズス菌は母乳栄養児の腸内感染症による罹患率、死亡率を低くするのに役立っていると考えられている。

 ビフィズス菌はビタミンB群などを生成していることが知られています。菌体内にビタミンB1、B2、B6、B12、C、ニコチン酸(B3)、葉酸(B9)及びビオチン(B7)を蓄積し、菌体外にはビタミンB6、B12及び葉酸を産生します。ヒト(成人)の腸内の平均量のビフィズス菌の推定ビタミン産生量はビタミンB2、B6、B12、Cおよび葉酸で所要量の 14〜38%をしめ、無視できない割合と考えられています。



386.中鎖脂肪酸とはなにか。(2018/6/21)

 中鎖脂肪酸は一時期話題になりました。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 脂肪酸は一般的に、炭素数6以下のものを短鎖脂肪酸、8〜10個のものを中鎖脂肪酸、12個以上のものを長鎖脂肪酸と分類されています。(炭素数の区切りは諸説がある)

 中鎖脂肪酸は、一般的な食用油を構成する脂肪酸(長鎖脂肪酸)と体に入る経路が異なり、小腸から直接門脈に入り、肝臓で分解され、エネルギーになりやすいことが知られています。一般には、油脂の形で母乳、牛乳、乳製品の脂肪分に3~5%、ヤシ油、パーム核油などに7~14%含まれています。一方、一般的な食用油(大豆油、菜種油、コーン油、ゴマ油等)にはほとんど含まれていません。

 中鎖脂肪酸に分類されているものは、炭素数が8個のカプリル酸と10個のカプリン酸とされています。

カプリル酸
化学式 CH3(CH2)6COOH で表される、脂肪酸の一種で、IUPAC系統名はオクタン酸 である。天然にはココナッツや母乳などに含まれる。常温常圧においては、弱い不快な腐敗臭を持つ油状の液体である。なお、水にはほとんど溶けない。工業的には香料として用いられるエステルの合成や染料の製造に利用される。

   Caprylic_acid
        カプリル酸の構造

カプリン酸
化学式 CH3(CH2)8COOH で表される、脂肪酸の一種である。IUPAC系統名はデカン酸である。天然にはココナッツオイルやバターなどに含まれる。有機合成や、香料、潤滑剤、グリース、ゴム、染料、合成繊維、食品添加物、医薬品など各種化学工業で用いられる。

   Decanoic_acid
        カプリン酸の構造


385.乳酸について。(2018/6/14)

 乳酸は疲労物質とされてきましたが、そうではないことがわかってきています。

 乳酸は、有機化合物で、ヒドロキシ酸の1種です。化学式は CH3CH(OH)COOH で α-ヒドロキシプロピオン酸とも呼ばれます。不斉炭素原子が1個あり、L- 、D- 、DL- の3種の光学異性体があります。牛乳の酸敗のときにできる乳酸は融点 53℃、普通の発酵でできるものは融点 17℃です。カルシウム塩、亜鉛塩は医薬品、チタン塩は製革、その他染色、食品、特に乳酸飲料に使われます。

 L-乳酸は解糖系の生成物のひとつです。急激な運動を行うと筋肉の細胞内でエネルギー源として糖が分解されピルビン酸を経て乳酸が蓄積します。解糖作用の最終生成物として、筋肉中に生成します。筋肉から分離されたものは右旋性です。

   Lactic-acid
        乳酸の構造

 乳酸は、激しい運動をした後に蓄積することから疲労物質とも呼ばれていました。最近では、乳酸が作られる過程で発生する水素イオンなどの作用で、筋肉のpHバランスが酸性に傾くことが疲労の一因と考えられています。血液中の乳酸は、肝臓でグリコーゲンに再合成され、再びエネルギー源として利用されます。

 最新の研究では、高負荷の運動時に、糖質がエネルギーとして使われる際に乳酸が産生され、筋肉の細胞のエネルギー源として再利用されることがわかっています。運動中の脳内でも神経細胞のエネルギー源として乳酸が働くことも確認されています。

 炭水化物を分解して乳酸を合成(乳酸発酵)する微生物を総称して乳酸菌と呼美ます。乳酸はヨーグルトやチーズ、バター、漬物、日本酒などさまざまな加工食品に含まれており、乳酸菌は食品工業に応用されています。乳酸菌によって腸内で乳酸が生成されると他の腸内細菌により速やかに酢酸、酪酸、プロピオン酸、炭酸ガス、水素、メタンなどに代謝されます。



384.短鎖脂肪酸について。(各論)(2018/6/7)

 人の腸内で生成される短鎖脂肪酸は主に3種類です。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 人の消化管は自力ではデンプンやグリコーゲン以外の食物繊維である多くの多糖類を消化できませんが、大腸内の腸内細菌が嫌気発酵することによって、一部が酢酸、酪酸やプロピオン酸のような短鎖脂肪酸に変換されてエネルギー源として吸収されます。大腸の組織の代謝にはこの発酵で生成されて吸収された短鎖脂肪酸が主要なエネルギー源として直接利用され、さらに余剰部分が全身の組織のエネルギー源として利用されます。

酢酸
 刺激臭と酸味とをもつ無色の液体。化学式は CH3COOH で酢の中に約3パーセント含まれ,その酸味の主成分をなす。酒類の酢酸発酵によって生じるほか,工業的にはエチレンからアセトアルデヒドを経て大量につくられる。生体の代謝の重要物質。染色や食品調味料として使われるほか,医薬品や,酢酸ビニル・酢酸セルロースなど化学工業における用途が広い。エタン酸。

   Acetic-acid
        酢酸の構造

酪酸
 融点 −7.9 °C、沸点 164 °C の無色の油状液体で、特有の不快臭を有する。化学式 CH3(CH2)2COOH 。pKa 4.82 の弱酸である。水とはよく混和するが、食塩水には溶けにくいことから、酪酸水溶液に多量の食塩を加えると分離することができる。炭水化物や乳酸の酪酸発酵によって生成する。天然には家畜の乳脂中にわずかに存在する。

   Butyric_acid
        酪酸の構造

プロピオン酸
 化学式 C2H5COOH 。脂肪族カルボン酸の一つ。刺激臭を有する無色の液体で,沸点 141.1℃。 n -プロパノールの酸化によって得られる。水に可溶。エステル化の試薬として,果実香料の合成などに用いられるほか,ナトリウム塩はカビによる皮膚疾患の治療薬となる。語源は「最初の脂肪酸」という意味で、油脂の加水分解により得られる脂肪酸のうち、最も炭素数の少ないものであったことによる。

   propionic-acid
        プロピオン酸の構造



383.短鎖脂肪酸について。(総論)(2018/5/31)

 近年、健康面で注目されている物質に短鎖脂肪酸があります。どのような物質なのか簡単にまとめて見ましょう。

 短鎖脂肪酸は脂肪酸のうち炭素数6以下(7以下としている文献もある)のもので、具体的には酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、酪酸、イソ吉草酸、吉草酸、カプロン酸、乳酸、コハク酸を指します。(但し、乳酸、コハク酸は短鎖脂肪酸に含めないとする見解もある)常温では液体で、水によく溶けます。

 脊椎動物の前胃や盲腸を含む大腸近位部では細菌生態系によって炭水化物から酢酸やプロピオン酸、n-酪酸などの直鎖の短鎖脂肪酸が生産されます。収率の上限は60%ほどです。ただし、pHが6以下になると乳酸から短鎖脂肪酸への変換が、5以下になるとコハク酸から短鎖脂肪酸への変換が阻害され、乳酸やコハク酸が蓄積します。

 消化管内で生産された短鎖脂肪酸の95%以上が受動拡散及び担体輸送で吸収されます。短鎖脂肪酸の一部は前胃や大腸の上皮細胞に消費されますが、残りは門脈を経て肝臓に至り、脂肪合成の基質として用いられます。その残りは全身の細胞のエネルギー源や脂肪合成の基質として用いられます。短鎖脂肪酸は反すう動物では維持エネルギーの8割をまかない、ヒトでも場合によっては20%以上をまかなう重要なエネルギー栄養素になっています。

 ヒトの大腸内でも腸内細菌が食物繊維を発酵する時に短鎖脂肪酸を産生し、健康維持に欠かせない役割を果たしています。ヒトの場合、酢酸、プロピオン酸、酪酸の3種が代表的な短鎖脂肪酸です。ヒトの体で短鎖脂肪酸が作られる部位は腸内細菌が多い大腸で、作られた短鎖脂肪酸は大腸から体内に吸収されます。吸収された短鎖脂肪酸のうち、酪酸は大腸上皮細胞のエネルギー源として利用され、酢酸とプロピオン酸は肝臓や筋肉で代謝利用されます。

 また、短鎖脂肪酸の受容体が全身の様々な部位にあり、短鎖脂肪酸はこれらの部位の生体調節機能を果たしています。中には生活習慣病と密接な関係にあるものも多いことから、癌や肥満、糖尿病、免疫疾患を予防・治療する手段として活発に研究されています。短鎖脂肪酸は体内に吸収される前の腸管でも重要な働きがあります。短鎖脂肪酸は酸性の成分なので、短鎖脂肪酸ができると腸内環境が弱酸性になります。弱酸性であると悪玉菌の出す酵素の活性が抑えられるため、発がん性物質である二次胆汁酸や有害な腐敗産物ができにくくなり、腸内環境が健康に保たれます。また、弱酸性になることでカルシウムやマグネシウムなどの重要なミネラルが水溶性に変化するので、より体内に吸収しやすくなり、ミネラル不足を補うことができると言われています。



382.イソフラボンについて。(2018/5/17)

 イソフラボンもフラボノイドの一種です。どのような物質なのか簡単にまとめて見ましょう。

 イソフラボンとは、大豆などのマメ科の植物に多く含まれる物質であり、特定の基本構造を有する化合物の総称です。大豆、きな粉、納豆、豆腐、油揚げ、味噌など、主に大豆製品に多く含まれています。

   Isoflavone
        イソフラボンの構造

 大豆イソフラボンは、植物ホルモン(エストロゲン)のひとつといわれ、その化学構造が女性ホルモンに似ていて、エストロゲン受容体に結合することからエストロゲン作用に対し、促進的あるいは競合的に生体作用を発揮することが、試験管内の試験や動物実験で示されています。

 骨の代謝に深く関与し、骨量の保持や増加作用をもつほか、女性ホルモンの激減の緩和、血中アルコール値の低下、中性脂肪値・血圧値の正常化作用、動脈硬化など生活習慣病の予防・改善などに効果があるとされています。

 厚生労働省研究班による大規模なコホート研究においても、イソフラボンを多く摂る人ほど、乳がんや脳梗塞、心筋梗塞、また前立腺がんのリスクが低下するという結果が報告されています。また一方で、食品安全委員会から、イソフラボンの過剰摂取に対する注意喚起がありましたが、これは日常の食生活で大豆食品を摂取していることを前提に、その上にサプリメントや添加物を摂取することに対してであり、大豆食品そのものの安全性は問題視されていません。

 2006年には食品安全委員会は「現在までに入手可能なヒト試験に基づく知見では、大豆イソフラボンの摂取が女性における乳がん発症の増加に直接関連しているとの報告はない」と報告しています。大豆は古来よりの食経験もあって摂取されており、過剰摂取による健康被害の報告もありません。

 厚生労働省の通知はイソフラボンを濃縮した錠剤などで摂取する場合における注意喚起であり、日常的な食生活に上乗せして摂取する場合は1日30mgを上限とするようということが推奨されています。



381.アントシアニンについて。(2018/5/10)

 アントシアニンは果実などに含まれています。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 アントシアニンは、植物界において広く存在する色素です。アントシアン(果実や花の赤、青、紫を示す水溶性色素の総称)のうち、アントシアニジンがアグリコンとして糖や糖鎖と結びついた配糖体成分のことを指します。高等植物では普遍的な物質で、花や果実の色の表現に役立っています。フラボノイドの一種で、抗酸化物質として知られています。

 アントシアニンは花,葉,茎,果実などの主要植物色素で、動物をひきつけ、受粉作用や種子の伝播に重要な役割を果たしています。現在までに、約500種類のアントシアニンが知られ、花などでは主に表皮細胞の液胞中に溶けて存在します。狭義にはアントシアニジンの配糖体を意味しますが、今日ではアントシアニジン系色素の総称として使われています。

 天然には約20種類ほどのアントシアニジンが知られていて、主要な色素としてはシアニジン、ペラルゴニジン、デルフィニジンがあります。

   Cyanidin
        シアニジンの構造

 アントシアニジンはアグリコン(非配糖体)とも呼ばれ、通常は3位と5位の水酸基に糖が結合して配糖体(アントシアニン)として存在します。結合糖は主にグルコースですが、その他にガラクトース、ラムノース、キシロース、ルチノース、ソホロース、サンブビオースなどの場合もあります。

 栄養機能食品としてアントシアニン含有を謳った食品がありますが、これらは飲食によって健康が増進することを保証するものでは無く、特定成分を含有していれば個別審査を受けずに表示することが認められているものです。国立健康・栄養研究所によれば、「俗に、『視力回復によい』『動脈硬化や老化を防ぐ』『炎症を抑える』などと言われているが、ヒトでの有効性・安全性については、信頼できるデータが十分ではない」とされています。



380.カテキンについて。(2018/5/3)

 カテキンはお茶に含まれていることで有名です。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 カテキンは、狭義には化学式 C15H14O6 で表される化合物であり、フラボノイドの1種です。広義にはその誘導体となる一連のポリフェノールも含み、この意味の使用例の方が多いです。広義のカテキンは茶の渋み成分で、酸化によって重合しタンニンになります。

 化学構造的には2個のベンゼン環(AおよびB環)が、3個の炭素で結ばれたもので、この3個の炭素は1個の酸素原子とともに6員環(C環)を形成しています。4種の異性体がありますが、(+)-カテキンと(-)-エピカテキンがよく知られています。

   (+)-Catechin
        (+)-カテキンの構造

 緑茶に含まれる苦味成分で、日本茶全般に存在し、特に緑茶に多く含まれています。強力な抗酸化作用をもち、がんを予防して免疫力の向上に力を発揮するほか、胆汁酸の排泄促進、脂肪燃焼作用、免疫活性作用、脳梗塞予防、コレステロール・中性脂肪の上昇を抑制、抗菌作用、血糖抑制作用、血中脂質の正常化維持、脂肪肝の予防、精神安定などの作用をもつとされています。

 カナダ、フランス、スペインなどでは緑茶カテキン摂取が原因と疑われる肝臓障害が報告されています。またこれまでに、カテキンは従来ヨーロッパにおいて一般医薬品として販売されていましたが、肝臓移植まで必要とするような重症例がみられたことを受けて販売禁止措置がとられました。

 日本でも茶カテキンを利用した製品は販売されているが、現時点では類似の健康被害の報告は今のところありません。ただし、一度に多量のカテキンを摂取する場合には、飲用方法などに注意する必要があります。

 一般的な日本人は1日あたり2~3杯の緑茶を飲んでいます。 お茶1杯のカテキン含有量はは約 100mg 前後とされていますので、摂取量は 200~300mg ほどであると考えられます。お茶の産地である静岡等では1日に 10杯程度飲まれている地域もあることから、サプリメントなどで大量に摂取しなければ取りすぎが問題になることはないと思われます。



379.不対電子について。(2018/4/26)

 不対電子を持っていると反応性が高くなります。どういうことなのか簡単にまとめてみましょう。

 各元素の物理的・化学的な性質は、主に外側の軌道にどのように電子が充填されているかできまります。例えば、ヘリウムやネオンなどの希ガスは最外殻の電子がいっぱいになって安定な電子殻になっていることで、価電子による結合力がなく、いわゆる弱いファンデルワールス力しか結合力がなくなっていることがその性質をきめています。(つまり反応性が著しく低い)

 ナトリウムやカリウムと言ったアルカリ金属は希ガスに電子を1個追加した配置になっています。電子を1個取り出して、希ガスと同じ電子配置になった方が、中性でいるよりも安定になります。このため、1価の陽イオンになりやすい性質を持ちます。同様の理由でカルシウムやストロンチウムなどのアルカリ土類金属は2価の陽イオンに、フッ素や塩素などのハロゲンは1価の陰イオンになりやすくなります。

 電子対とは分子や原子内で一つの電子軌道に配される電子の対のことです。フェルミ粒子である電子はパウリの原理に基づいて、一つの電子軌道にスピンの符号が異なる電子が2個まで入ることができます。また、これらの電子を対電子といい、共有結合に関与する電子対を共有電子対、その他の電子対を非共有電子対(孤立電子対ともいう)といいます。

 不対電子とは、分子や原子の最外殻軌道に位置する対になっておらず、電子対を作っていない電子のことです。共有結合を作る共有電子対や非共有電子対に比べ、化学的に不安定であり、反応性が高い性質を持ちます。有機化学においては、不対電子を持つ、寿命の短いラジカルが反応経路を説明するのに重要な役割を果たしています。

 例えば一酸化窒素は不対電子をもつ物質の一つです。

   Nitric_oxide
        一酸化窒素の電子配置

上記の図で線で表されているのが電子対、点で表されているのが不対電子です。窒素と酸素を結びつけている共有電子対が2組、非共有電子対(孤立電子対)が3組、不対電子が1つあることがわかります。



378.フリーラジカルとはなにか。(2018/4/19)

 活性酸素に関連するものとしてフリーラジカルがあります。どのような物質なのか簡単にまとめて見ましょう。

 すべての物質は分子から成り立っていますが、その分子は原子核と電子から構成されています。通常、分子の中の電子は2つが対をなして安定して存在していますが、その電子が対をなさず、1つだけ離れて存在することがあります。このような対をなしていない電子(不対電子)を持つ原子や分子をフリーラジカル(遊離基)と呼びます。単にラジカルと言われることもあります。

 活性酸素と混同されてしまうことがありますが、活性酸素の中には不対電子を持つものと、持たないものがあります。スーパーオキシドやヒドロキシラジカルはフリーラジカルですが、一重項酸素や過酸化水素はフリーラジカルではありません。フリーラジカルは電子が足りないために不安定で、反応しやすいという性質をもちます。

フリーラジカルである活性酸素
 ヒドロキシルラジカル HO
 スーパーオキシドアニオンラジカル O2•-
 ヒドロペルオキシルラジカル HO2
フリーラジカルではない活性酸素
 過酸化水素 HOOH
 一重項酸素 1O2
 活性窒素種
  一酸化窒素 NO
  二酸化窒素 ONO
 オゾン O3
 過酸化脂質

 通常、原子や分子の軌道電子は2つずつ対になって存在し、安定な物質やイオンを形成します。分子の光分解、熱分解、放射線照射などによって化学結合が切断されるときに不対電子ができフリーラジカルが発生します。不対電子を2個以上有する遊離基もあります。2個の不対電子をもつ遊離基をビラジカルといいます。

 フリーラジカルは通常、反応性が高いために、生成するとすぐに他の原子や分子との間で酸化還元反応を起こし安定な分子やイオンになります。ただし、1,1-ジフェニル-2-ピクリルヒドラジル (DPPH) など、特殊な構造を持つ分子は安定なラジカルを形成することが知られています。

 ビタミンEは、フリーラジカルを消失させることにより自らがビタミンEラジカルとなり、フリーラジカルによる脂質の連鎖的酸化を阻止します。発生したビタミンEラジカルは、ビタミンCなどの抗酸化物質によりビタミンEに再生されます。



377.活性酸素とはなにか。(2018/4/12)

 体の中では常に活性酸素が発生しています。どのような物質なのか簡単にまとめて見ましょう。

 多くの好気性生物は、生命維持に必要なエネルギーを得るため、ミトコンドリアで絶えず酸素を消費しています。これらの酸素の一部は、代謝過程において活性酸素と呼ばれる反応性が高い状態に変換されることがあります。

 活性酸素種とは、反応性の高い酸素種の総称で、スーパーオキシド、過酸化水素、ヒドロキシラジカル、一重項酸素などがあり、生体内で酸化剤として作用します。また、スーパーオキシドとヒドロキシラジカルは不対電子を持つので、フリーラジカルともよばれます。

 活性酸素にはフリーラジカルとそうでないものがあります。スーパーオキシドアニオンラジカルやヒドロキシルラジカルはフリーラジカルです。過酸化水素や一重項酸素はフリーラジカルではありません。広義の活性酸素には一酸化窒素、二酸化窒素、オゾン、過酸化脂質などを含みます。

狭義の活性酸素
 ヒドロキシルラジカル HO
 スーパーオキシドアニオンラジカル O2•-
 ヒドロペルオキシルラジカル HO2
 過酸化水素 HOOH
 一重項酸素 1O2
広義の活性酸素
 活性窒素種
  一酸化窒素 NO
  二酸化窒素 ONO
 オゾン O3
 過酸化脂質

 発生した活性酸素・フリーラジカルは様々な物質に対して非特異的な化学反応をもたらし、細胞に損傷を与え得るために、その有害性が指摘されています。それを防ぐために各組織には抗酸化酵素と呼ばれる、活性酸素・フリーラジカルを消去あるいは除去する酵素が存在します。活性酸素を除去する酵素にはスーパーオキシドディスムターゼ、カタラーゼなどがあります。また、抗酸化物質にはビタミンC、ビタミンE、ベータ・カロチン、ビタミンA、グルタチオンなどがあります。

 また、活性酸素は以下のような身体を守る働きも持っています。

 体内に侵入した細菌などを取り除く
 白血球やマクロファージなどの「免疫機能」の一部として細菌などを攻撃する
 エネルギーを作る仕組みの中であまった水素と結合して水になり対外へ排出する



376.カタラーゼについて。(2018/3/8)

 過酸化水素を分解する酵素にカタラーゼがあります。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 呼吸に必要であることから忘れられがちですが、生物にとって酸素はとても危険な物質です。酸素呼吸をする生物は酸素に依存して細胞のエネルギーを得ていますが、酸素は反応性に富む分子なので慎重に取り扱わないと重大な問題を引き起こします。酸素の持つ危険な性質の一つは、簡単に他の反応性に富む化合物に変えられてしまうことです。そのため代謝の過程で過酸化水素などの活性酸素が発生します。

 カタラーゼは、過酸化水素を不均化して酸素と水に変える反応を触媒する酵素です。ヘムタンパク質の一種であり、プロトヘムを含んでいます。細胞内のペルオキシソームに存在し、過酸化水素を使って酸化・解毒をおこないます。呼吸作用の有害な産物である過酸化水素をただちに分解除去する働きをするとされています。

 2H2O2→2H2O+O2

 過酸化水素のほか、ホルムアルデヒドやギ酸も基質として触媒できます。重金属の陽イオンやシアン化物は阻害因子として働きます。

 ROOH→H2O+ROH

 嫌気性細菌を除き,植物,動物,微生物に広く分布しています。ヒトでは肝臓、赤血球に豊富で、これらから結晶状に得られます。血液 (赤血球) に含まれるカタラーゼの活性値が、正常値の半分のものを低カタラーゼ血症、ゼロのものを無カタラーゼ血症といいます。

 カタラーゼが含まれているものにオキシドール(過酸化水素の水溶液)を加えると酸素の泡が出てきます。これをカタラーゼ試験と言います。一般的に通性嫌気性細菌はカタラーゼを持っていますが、偏性嫌気性細菌は持たないので、カタラーゼ試験によって細菌の種類を判別できます。また、カタラーゼは熱により変性することから、食品に混入した生物系の異物(毛髪や昆虫など)が加熱殺菌工程の前後どちらで混入したかを判別する苦情対応にも用いられます(殺菌前に混入した物であると泡が生じない)。



375.生体内での過酸化水素について。(2018/3/1)

 生物の体内でも過酸化水素は発生しています。どういうことなのか簡単にまとめてみましょう。

 人間を含めて酸素を呼吸する生物は、生体内で酸化還元反応を利用したエネルギー代謝により、エネルギーを産生しています。エネルギー代謝の副産物として、細胞内に過酸化水素が発生します。過酸化水素は、活性酸素の一種であり、脂肪酸、生体膜、DNA等を酸化損傷する能力を有し、生体に有害であり、生体防御のためその迅速な消去が必要です。

生体内で過酸化水素を捕捉する抗酸化物質には以下のようなものがあります。

 カタラーゼ
 ペルオキシダーゼ
 グルタチオンペルオキシダーゼ
 アスコルビン酸(ビタミンC)

 多くの生物種は過酸化水素分解酵素のカタラーゼを持っているので、生体内での過酸化水素は短時間で分解されます。つまり、(傷の内面を含む)体内に過酸化水素が侵入しても速やかに酸素と水に分解されます。

 カタラーゼは、代謝の過程で発生する過酸化水素を不均化して酸素と水に変える反応を触媒する酵素です。毎秒当たりの代謝回転数は全酵素のなかでも最も高く、4000万にもなります。人間の場合、カタラーゼは4つのサブユニットで構成されていて、各サブユニットは526のアミノ酸から成っています。分子量は約24万で、ヘムとマンガンを補因子として用いています。

 グルタチオン-アスコルビン酸回路は、過酸化水素を解毒化する代謝経路です。グルタチオン-アスコルビン酸回路には、アスコルビン酸、グルタチオン、NADPHおよび代謝に関連する酵素等の抗酸化物質が含まれています。

 また、あえて過酸化水素を発生させて利用している例もあります。白血球は体内に細菌が侵入してくると捕獲(貪食)して感染から守ります。しかし、貪食された細菌はまだ増殖しようとするため殺菌する必要があります。そこで、白血球(好中球)は酵素(NADPHオキシダーゼ)を使ってNADH(NADPH)とH+と酸素を反応させ、過酸化水素を生成し、貪食されてもまだ増殖しようとする細菌を殺菌し感染から守る生体防御メカニズムを持っています。



374.過酸化水素とはなにか。(2018/2/15)

 酸素系漂白剤に過酸化水素があります。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 過酸化水素は、化学式 H2O2 で表される化合物です。不安定で酸素を放出しやすく、非常に強力な酸化力を持つヒドロキシラジカルを生成しやすい物質です。

   Wasserstoffperoxid
        過酸化水素の構造

 主に水溶液で扱われます。強い酸化力をもち、酸化剤として用いられることが多いですが、過マンガン酸塩との反応では還元剤として作用します。市販品は普通30%水溶液で、3%水溶液は薬局方でオキシドールといいます。

 主要な用途は漂白用で、パルプ、木綿、麻、絹、羊毛など天然繊維のほか各種化学繊維、食品に用いられます。そのほか合成化学原料、消毒剤、殺菌剤として医薬用に、重合開始剤、金属表面処理剤、また90%以上のものはロケット推進薬として用いられます。低濃度でも酸素を発生しながら分解しやすいため、直射日光を避け、熱源に近づけないように注意する必要があります。高濃度のものは皮膚を侵し、炎症をおこします。

 過酸化水素全体の使用量では、製紙の際のパルプ漂白や廃水処理、半導体の洗浄など、工業的な利用が大部分を占めます。塩素系の漂白剤などが多量の廃棄物を生じるのに対し、過酸化水素は最終的には無害な水と酸素に分解するため、工業利用するには環境にやさしい物質であると言われ、近年工業的な過酸化水素の利用は拡大してきています。

 衣料用漂白剤として過酸化水素は利用されています。液体の酸素系衣料用漂白剤は希薄過酸化水素の溶液です。一方、過酸化水素と炭酸ナトリウムの錯体である過炭酸ナトリウムは、粉末で安定のため粉末の酸素系漂白剤として利用されます。過炭酸ナトリウムは水に溶解すると炭酸ナトリウムと過酸化水素とに解離します。

 工業的には、有機物の自動酸化を利用して製造されています。2-エチルアントラキノール溶液に酸素を通し、生じた過酸化水素を純水に抽出します。副生成物であるアントラキノンをニッケルまたはパラジウム触媒を用いて水素還元することでアントラキノールへと戻し再利用します。減圧蒸留では通常25%程度までで、脱水剤を加えて真空蒸留することで100%のものが得られます。減圧蒸留、硫酸による脱水、分別結晶法により精製します。



373.アセトアミノフェンについて。(2018/2/8)

 アセトアミノフェンは風邪薬の主要成分です。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 アセトアミノフェンは解熱鎮痛薬の一つで、熱を下げたり痛みを和らげたりする効果があります。副作用が少ないため市販の多くの風邪薬に使われ、小児用の解熱鎮痛薬にも広く用いられています。世界的にも代表的な薬の成分として知られています。

 分子式 C8H9NO2、示性式 C6H4(OH)NHCOCH3の有機化合物です。4-ヒドロキシアセトアニリド、 p-ヒドロキシアセトアニリド、p-アセトアミノフェノールとも呼ばれています。

  Acetyl-p-aminophenol
    アセトアミノフェンの構造

 アセトアミノフェンは、解熱作用(熱を下げる作用)や鎮痛作用(痛みを抑える作用)があります。これらの作用機序は完全には解明されていませんが、解熱作用については投与したアセトアミノフェンが脳の視床下部にある体温調節中枢に作用する事で、また鎮痛作用については脳の視床と大脳皮質に作用する事で痛みを感じにくくさせているのだと考えられています。

 アセトアミノフェンはアスピリンやイブプロフェンなどの非ステロイド性抗炎症薬 (NSAIDs) と異なり、抗炎症作用はほとんどありません。正常な服用量では、血液凝固、腎臓あるいは胎児の動脈管収縮などの影響が少ないことが知られています。オピオイド系鎮痛剤と異なり、興奮、眠気などの副作用と薬物依存、耐性、離脱症状は観察されません。NSAIDsに起因する「アスピリン喘息」罹患者への投与は禁忌です。

 副作用は,生体内で徐々にアセチル基を分離するためアニリンのそれと同じで、メトヘモグロビン形成によるチアノーゼ、溶血による貧血、発汗、発疹、虚脱、腎障害、肝障害がみられることがあります。そのため長期間投与は避けます。 犬や猫(特に猫)はグルクロン酸抱合能が低く、アセトアミノフェンを少量摂取しても中毒するため、アセトアミノフェン含有の解熱鎮痛剤を犬猫に投与してはいけません。



372.メタンハイドレートとはなにか。(2018/2/1)

 近年注目されている資源の一つにメタンハイドレートがあります。どのような物質なのか簡単にまとめてみましょう。

 メタンハイドレートとは、低温かつ高圧の条件下でメタン分子が水分子に囲まれた、網状の結晶構造をもつ包接水和物の固体のことです。およその比重は 0.9g/cm3 で、堆積物に固着して海底に大量に埋蔵されています。メタンは、石油や石炭に比べ燃焼時の二酸化炭素排出量がおよそ半分なので、地球温暖化対策としても有効な新エネルギー源であるとされていますが、メタンハイドレートについては現時点では商業化されていません。化石燃料の一種であるため、再生可能エネルギーには含まれません。

   methane hydrate
   メタンハイドレートの構造

 見た目は氷に似ています。1m3 のメタンハイドレートを1気圧の状態で解凍すると164m3のメタンガスと水に変わります。解凍する前のメタンはメタンハイドレートの体積の20%ほどで、他の80%は水です。分子式は CH4·5.75H2O と表されます。火をつけると燃えるために「燃える氷」と言われることもあります。

 メタンハイドレートは、深海の海底下数百メートルに氷のように存在しているため、石炭のようにほったり、天然ガスや石油のようにほって出てきたものを簡単に回収したりすることはできません。海底下にあるメタンハイドレートの温度を上げたり、圧力を低くしたりすることで、メタンと水に分け、メタンを回収する方法が研究されていますが、今の技術では採掘に多くの費用がかかってしまい、石油より値段が高くなってしまいます。

 深海底にあるメタンハイドレートを不用意に掘削すると、その下層や周辺のハイドレート層にかかる圧力が減少して分解し、大量のメタンガスが噴出します。万一それが一帯のメタンハイドレート層に連鎖的に広がれば、貴重な資源を大量に失うだけではなく、そのまま大気中に放出してしまうと大量のメタンガスが排出されることになるため、地球温暖化に影響を与える懸念があります。

 一方で、地球温暖化が進むと海水温がさらに上昇し、これまでは海底で安定状態にあったメタンハイドレートからメタンが乖離され大気中に放出されます。するとさらに温暖化がすすみ海水温を上げ、さらに多くのメタンが吐き出される悪循環を起こすことが予測されています。2億5千万年前のP-T境界では、この現象が実際におこり、大量絶滅をより深刻なものにしたという説があります。そのため放置したままでもメタンハイドレートは海中から大気中に少しづつ放出されてしまうのなら、慎重に採取して燃料として使用したほうが温暖化防止に繋がるという考え方もあります。



371.注射時の消毒方法について。(2018/1/25)

 注射や採血時に使う消毒薬には種類があります。どのようなものがあるのか簡単にまとめて見ましょう。

 注射や採血時の穿刺部位を消毒する理由は、皮膚の脂肪や汚れなどを除き、穿刺部への細菌類の感染による血行性感染を防ぐためです。しかし、患者の皮膚の消毒をしたからといって、器具の滅菌消毒が不完全だったり、採血および注射する看護者の手指が汚ければ感染予防にはならないので注意が必要です。手指消毒を行ったうえで、滅菌された注射器や注射針を無菌操作で取り扱います。

 消毒薬にはたくさんの種類がありますが、注射や採血の際の皮膚の消毒には、通常エタノールが用いられています。その理由は、皮膚に対して刺激性が弱いわりには、殺菌作用が強いためと考えられます。100%エタノールでは脱水作用のため殺菌力が低下しますが、70%エタノールは最も殺菌作用が強いといわれています。

 エタノール以外でよく使われる消毒薬としてはポビドンヨード、クロルヘキシジン、塩化ベンザルコニウムなどがあります。

ポビドンヨード(イソジン)
ポビドンヨードとは、1-ビニル-2-ピロリドンの重合物(ポリビニルピロリドン)とヨウ素の複合体であり、日本薬局方にも収載されている医薬品(ヨウ素剤)である。本品自体は暗赤褐色の粉末で、わずかな匂いがある。通常、10%程度の水溶液にし、外用消毒薬として用いる。液剤は黒褐色であり、ヨウ素の特異な匂いと味がする。ポビドンヨードは着色が生じるものの、消毒部位がよく分かるといった利点もある。

  Povidone-iodine
    ポビドンヨードの構造

クロルヘキシジン
クロルヘキシジンは医薬用殺菌薬で、グルコン酸塩、あるいは塩酸塩、酢酸塩として用いられる。薬用洗口液などに添加され、歯肉炎などの歯周病を軽減・予防する効果があるとされる。ただし、エタノールを添加した製剤が多いため、洗口剤には適さないものもある。

  Chlorhexidine
    クロルヘキシジンの構造

塩化ベンザルコニウム
注射部位には強力な消毒薬は不要との観点から、0.02~0.1%塩化ベンザルコニウムも汎用されている。塩化ベンザルコニウムは、陽イオン界面活性剤の一種で四級アンモニウム塩の混合物。水溶液は日本薬局方収載医薬品で逆性石鹸として殺菌・消毒用に用いられる。細菌細胞膜のタンパク質を変性させることによって、殺菌性を発揮する。

  Benzalconium
    塩化ベンザルコニウムの構造






ホームにもどる  1〜50を見る  51〜100を見る  101〜150を見る  151〜200を見る  201〜250を見る   251〜300   301〜350   351〜370



2007-2018 Seiiti Saito