WO2012098772A1 - 殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a sterilization method, a sterilization apparatus, and a bactericide using light.
- catechins have a bactericidal action. This is because catechins generate hydrogen peroxide by reducing dissolved oxygen, and this hydrogen peroxide exerts a bactericidal action (see, for example, Non-Patent Document 1).
- catechins epigallocatechin, shrimp catechin gallate, and epigallocatechin gallate having a gallate group have been confirmed to have high affinity for cell membranes and strong bactericidal action (for example, Non-Patent Document 2). Or see 3).
- Non-Patent Documents 1 to 3 catechins have a bactericidal action and exert a bactericidal effect even at low concentrations.
- a long action time of 12 hours or more is necessary.
- the present invention has been made paying attention to such a problem, and an object thereof is to provide a sterilization method, a sterilization apparatus, and a bactericide using light that can obtain a high sterilization effect in a short time.
- the sterilization method according to the present invention is characterized in that a sterilizing agent containing catechins is brought into contact with an object to be sterilized and then irradiated with light.
- the sterilization method according to the present invention can obtain a sterilization effect according to the following principle. That is, as shown in FIG. 1, catechins generate hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) by reducing dissolved oxygen (O 2 ) and exhibit antibacterial activity. When this hydrogen peroxide is irradiated with light, as shown in FIG. 2, the hydrogen peroxide is photodegraded to generate hydroxyl radicals (.OH). At this time, since catechins have a high antioxidant action, their phenolic hydroxyl groups act as donors for e ⁇ and H + , while also acting as hydroxyl radical scavenging sites, and have a bactericidal effect. Usually not considered. However, as shown in FIG.
- the phenolic hydroxyl group after acting as a donor finally becomes a quinone structure, and thus the hydroxyl radical cannot be eliminated.
- the phenolic hydroxyl group acts as a donor and does not eliminate the hydroxyl radical, so that a bactericidal effect by the hydroxyl radical is obtained.
- the present inventors have found a bactericidal effect in a method that cannot normally be expected to obtain a bactericidal effect, and have reached the present invention.
- hydroxyl radicals can be generated by irradiating the sterilizer with light. For this reason, the bactericidal effect by a hydroxyl radical is acquired and the sterilization object can be sterilized. In addition, a higher sterilization effect can be obtained in a shorter time than the sterilization action by catechins when light is not irradiated by the generated hydroxyl radical.
- the method of bringing the sterilizing agent into contact with the sterilizing target is any method such as a method of applying or spraying the sterilizing agent, or a method of immersing the sterilizing target in a solution of the sterilizing agent. Also good.
- the catechins may be composed of one of catechin, epicatechin, epigallocatechin, epicatechin gallate, epigallocatechin gallate, gallocatechin, catechin gallate and gallocatechin gallate. Even if it consists of the above combination, it may consist of what superposed
- catechins preferably have a gallate group. Since catechins having a gallate group have high affinity for cell membranes, they have a high bactericidal effect on sterilized objects having cell membranes. In addition, since the amount of hydrogen peroxide generated by reducing dissolved oxygen is larger than when there is no gallate group, the amount of hydroxyl radicals generated by light irradiation also increases, and the bactericidal effect can be further enhanced. .
- the sterilizing agent may be composed of only catechins or may contain other substances.
- Other substances may be water, fungicides, sugars, colorants, flavors, seasonings, synthetic or natural fungicides other than catechins, or any other substance.
- bactericides other than catechins strong acid water, iodine agent (for example, iodine tincture, povidone iodine, etc.), chlorine (for example, sodium hypochlorite, etc.), mercurochrome solution, chlorhexidine gluconate, acrinol, alcohols (for example, And ethyl alcohol) and hydrogen peroxide.
- iodine agent for example, iodine tincture, povidone iodine, etc.
- chlorine for example, sodium hypochlorite, etc.
- mercurochrome solution chlorhexidine gluconate
- acrinol for example, And ethyl alcohol
- hydrogen peroxide it is more
- the bactericidal agent containing catechins is preferably composed of a solution containing catechins, particularly preferably an aqueous proanthocyanidin solution. Further, the proanthocyanidin aqueous solution preferably has a proanthocyanidin concentration of 0.25 to 4 mg / mL. Since proanthocyanidins are substances obtained by polymerizing a plurality of catechins, they can obtain a particularly high bactericidal effect and have high safety.
- the light may be light of any wavelength, such as ultraviolet light or infrared light, as long as hydroxyl radicals can be generated from hydrogen peroxide, but the wavelength is particularly 350 nm to 500 nm. Preferably there is. Also in this case, a high bactericidal effect can be obtained and safety is high. In particular, safety can be further enhanced by using visible light.
- the irradiance of the irradiated light is preferably 300 mW / cm 2 or more, and the larger the value, the more effective.
- the sterilizer according to the present invention irradiates light having a wavelength of 350 nm to 500 nm to a sterilizer composed of a proanthocyanidin aqueous solution having a proanthocyanidin concentration of 0.25 to 4 mg / mL and the sterilizer brought into contact with the sterilization target. And a light emitting means provided in a possible manner.
- the sterilization apparatus according to the present invention can suitably carry out the sterilization method according to the present invention.
- hydroxyl radicals can be generated by bringing a sterilizing agent into contact with an object to be sterilized and then irradiating the sterilizing agent with light by a light emitting means. For this reason, the high sterilization effect by a hydroxyl radical is acquired, and the sterilization object can be sterilized.
- Proanthocyanidins are also highly safe because of their low toxicity.
- the light emitting means for irradiating light is, for example, a heating lamp, a fluorescent lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, an LED (light emitting diode), a semiconductor laser, a device using sunlight, It can be anything. Further, the light to be irradiated may be light having a single wavelength, light including a plurality of wavelengths, or light having a wavelength in a predetermined band.
- the light sterilizing agent using the light according to the present invention is characterized by containing a proanthocyanidin aqueous solution, and particularly characterized by having a proanthocyanidin concentration of 0.25 to 4 mg / mL.
- the bactericidal agent using light according to the present invention is suitably used as a bactericidal agent for the sterilizing method and sterilizing apparatus according to the present invention.
- the disinfectant using light according to the present invention is used by being applied to or sprayed on the object to be sterilized and brought into contact with the object to be sterilized. Then, by irradiating light, a hydroxyl radical can be produced
- Proanthocyanidins are also highly safe because of their low toxicity.
- the sterilizing method and sterilizing device according to the present invention and the sterilizing agent using light according to the present invention are preferably selected as appropriate according to the sterilization target.
- the sterilizing agent is preferably composed of toothpaste, mouthwash, rinse agent for dental treatment, and the like.
- the present invention it is possible to provide a sterilizing method, a sterilizing apparatus, and a bactericide using light that can obtain a high sterilizing effect in a short time.
- the disinfectant of the disinfecting method and disinfecting apparatus according to the embodiment of the present invention, and the disinfectant using light according to the embodiment of the present invention are composed of an aqueous proanthocyanidin solution, It consists of a semiconductor laser capable of irradiating light with a wavelength of 405 nm.
- the qualitative quantitative analysis of the reactive oxygen species was performed by an electron spin resonance (ESR) spin trap method.
- ESR electron spin resonance
- DMPO 5,5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide
- the obtained ESR spectrum is shown in FIG. Moreover, the production amount of each active oxygen was calculated
- PA proanthocyanidin concentration
- DMPO-OOH was produced at about 3.5 ⁇ M.
- the amount of DMPO-OOH produced decreased in a concentration-dependent manner, and it was confirmed that no DMPO-OOH was produced at a proanthocyanidin concentration of about 0.25 mg / mL. It was done.
- the IC50 of proanthocyanidins for DMPO-OOH production at this time was 0.005 mg / mL.
- a bactericidal test was performed. Streptococcus aureus ATCC 25923 was used as a bacterium, which was suspended in physiological saline and used in the test at a concentration of 2 ⁇ 10 7 cells / mL. 150 ⁇ L of the bacterial suspension and 150 ⁇ L of the proanthocyanidin aqueous solution were mixed in a microplate, and irradiated with a 405 nm laser at 300 mW (irradiance: 940 mW / cm 2 ) for 10 minutes.
- the final concentration of proanthocyanidins was 4 ⁇ g / mL to 3.2 mg / mL, and the influence of the concentration on the bactericidal effect was examined.
- 50 ⁇ L of the sample and 50 ⁇ L of 5000 U / mL catalase were mixed to stop the reaction of hydrogen peroxide derived from proanthocyanidins.
- a 10-fold dilution series was prepared, seeded on Brain Heart Infusion (BHI) agar medium, and cultured for 24 hours under aerobic conditions at 37 ° C. to determine the bactericidal effect.
- BHI Brain Heart Infusion
- the bactericidal effect of proanthocyanidins alone (1 mg / mL) and laser irradiation alone was also evaluated.
- FIG. 8 shows the test results with and without laser irradiation when the proanthocyanidin concentration is 1 mg / mL and without proanthocyanidin and laser irradiation.
- FIG. 9 shows the test results when laser irradiation was performed while changing the concentration of proanthocyanidins.
- the proanthocyanidin concentration was lower than 0.25 mg / mL and higher than 4 mg / mL, it was also confirmed that the bactericidal effect was attenuated. This is because of the relationship between the bactericidal effect of hydroxyl radicals produced by laser irradiation on proanthocyanidins and the antioxidant effect of excess proanthocyanidins, a high bactericidal effect can be obtained only in such a limited concentration range. It is done. In other words, when the concentration of proanthocyanidins is increased, catechins contained in the increasing proanthocyanidins first reduce dissolved oxygen to generate hydrogen peroxide. Since the hydroxyl radical is generated, the bactericidal effect is enhanced.
- the sterilization method, the sterilization apparatus, and the bactericide using light according to the embodiment of the present invention, the bactericidal effect by the hydroxyl radical generated by irradiating the bactericide with light is obtained, Can be sterilized. Moreover, the synergistic effect by the bactericidal action of catechins and the bactericidal action of a hydroxyl radical is acquired. Compared with the bactericidal action by catechins when not irradiating light with the generated hydroxyl radical, a higher bactericidal effect can be obtained in a short time. Proanthocyanidins containing catechins are more stable and less toxic than hydrogen peroxide, so that a stable sterilizing effect is obtained and safety is high compared to a sterilization method using hydrogen peroxide directly.
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Abstract
【課題】短時間で高い殺菌効果を得ることができる殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤を提供する。 【解決手段】カテキン類を含む殺菌剤を殺菌対象に接触させた後、殺菌剤に光を照射する。殺菌剤は、ガレート基を有するカテキンを複数個重合したプロアントシアニジン水溶液から成ることが好ましい。特に、プロアントシアニジン水溶液は、プロアントシアニジン濃度が０．２５乃至４ｍｇ／ｍＬであることが好ましい。殺菌剤に照射する光は、波長が３５０ｎｍ乃至５００ｎｍであることが好ましい。
Description
本発明は、殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤に関する。
従来、カテキン類が殺菌作用を有することはよく知られている。これは、カテキン類が溶存酸素を還元することにより過酸化水素を発生し、この過酸化水素が殺菌作用を発揮するためである（例えば、非特許文献１参照）。また、カテキン類の中でもガレート基が付いているエピガロカテキンやエビカテキンガレート、エピガロカテキンガレートは、細胞膜に対する親和性が高く、殺菌作用が強いことが確認されている（例えば、非特許文献２または３参照）。
H. Arakawa, M. Maeda, S. Okubo and T. Shimamura, "Role of HydrogenPeroxide in Bactericidal Action of Catechin", Biol. Pharm. Bull., 2004, 27, 3,p.277-281
H. Ikigai, T. Nakae, Y. Hara, T. Shimamura, "Bactericidal catechinsdamage the lipid bilayer", Biochimica et Biophysica Acta, 1993, 1147, p.132-136
加治屋勝子, 熊澤茂則, 中山勉, "茶カテキン誘導体の膜への作用と抗菌活性", Foods & FoodIngredients Journal of Japan, 2004, 209, p.834-838
非特許文献１乃至３に記載のように、カテキン類は殺菌作用を有しており、低濃度でも殺菌効果を発揮する。しかしながら、充分な殺菌効果を得るためには、１２時間以上の長い作用時間が必要であるという課題があった。
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、短時間で高い殺菌効果を得ることができる殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る殺菌方法は、カテキン類を含む殺菌剤を殺菌対象に接触させた後、前記殺菌剤に光を照射することを、特徴とする。
本発明に係る殺菌方法は、以下の原理により殺菌効果を得ることができる。すなわち、図１に示すように、カテキン類は、溶存酸素（Ｏ２）を還元することにより過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を発生し、抗菌活性を示す。この過酸化水素に光を照射すると、図２に示すように、過酸化水素が光分解されてヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）が生成される。このとき、カテキン類は、高い抗酸化作用を有しているため、そのフェノール性水酸基がｅ－およびＨ＋の供与体として作用する一方で、ヒドロキシルラジカルの消去部位としても作用し、殺菌効果を得られないと通常は考えられる。
ところが、図２に示すように、供与体として作用した後のフェノール性水酸基は、最終的にキノン構造となるため、ヒドロキシルラジカルを消去することはできない。このため、充分な溶存酸素存在下では、フェノール性水酸基は供与体として作用し、ヒドロキシルラジカルを消去しないため、ヒドロキシルラジカルによる殺菌効果が得られる。
このように、本発明者らは、通常は殺菌効果が得られるとは予測できない方法に殺菌効果を見出し、本発明に至ったものである。
ところが、図２に示すように、供与体として作用した後のフェノール性水酸基は、最終的にキノン構造となるため、ヒドロキシルラジカルを消去することはできない。このため、充分な溶存酸素存在下では、フェノール性水酸基は供与体として作用し、ヒドロキシルラジカルを消去しないため、ヒドロキシルラジカルによる殺菌効果が得られる。
このように、本発明者らは、通常は殺菌効果が得られるとは予測できない方法に殺菌効果を見出し、本発明に至ったものである。
本発明に係る殺菌方法では、カテキン類を含む殺菌剤を殺菌対象に接触させた後、殺菌剤に光を照射することにより、ヒドロキシルラジカルを生成させることができる。このため、ヒドロキシルラジカルによる殺菌効果が得られ、殺菌対象を殺菌することができる。また、生成されたヒドロキシルラジカルにより、光を照射しないときのカテキン類による殺菌作用と比べ、短時間でより高い殺菌効果を得ることができる。
カテキン類は、過酸化水素よりも安定かつ低毒性であるため、直接、過酸化水素を使用する殺菌方法と比べ、安定した殺菌効果が得られるとともに安全性が高い。本発明に係る殺菌方法で、殺菌剤を殺菌対象に接触させる方法は、殺菌剤を塗布したりスプレーしたりする方法や、殺菌対象を殺菌剤の溶液に浸漬する方法など、いかなる方法であってもよい。
本発明に係る殺菌方法で、カテキン類は、カテキン、エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、ガロカテキン、カテキンガレート、ガロカテキンガレートのうちの１種から成っても、２種以上の組合せから成っても、それらの１種または２種以上が複数個重合したもの（例えば、プロアントシアニジン）から成ってもよい。しかし、特に、カテキン類は、ガレート基を有していることが好ましい。ガレート基を有するカテキン類は、細胞膜に対する親和性が高いため、細胞膜を有する殺菌対象に対する殺菌効果が高い。また、ガレート基がない場合と比べて、溶存酸素を還元して発生する過酸化水素の量が多いため、光照射により生成されるヒドロキシルラジカルの量も多くなり、より殺菌効果を高めることができる。
本発明に係る殺菌方法で、前記殺菌剤は、カテキン類のみから成っても、他の物質を含んでいてもよい。他の物質は、水、殺菌剤、糖類、着色剤、香料、調味料、カテキン類以外の合成または天然の殺菌剤、その他いかなる物質であってもよい。カテキン類以外の殺菌剤としては、強酸性水、ヨウ素剤（例えば、ヨードチンキ、ポビドンヨードなど）、塩素類（例えば、次亜塩素酸ナトリウムなど）、マーキュロクロム液、グルコン酸クロルヘキシジン、アクリノール、アルコール類（例えば、エチルアルコールなど）、過酸化水素水などが挙げられる。しかし、他の物質は、安全性が高いものがより好ましい。
カテキン類を含む殺菌剤は、カテキン類を含む溶液から成ることが好ましく、特にプロアントシアニジン水溶液から成ることが好ましい。さらに、前記プロアントシアニジン水溶液は、プロアントシアニジン濃度が０．２５乃至４ｍｇ／ｍＬであることが好ましい。プロアントシアニジンは、カテキンを複数個重合した物質であるため、特に高い殺菌効果を得ることができ、また、安全性も高い。
カテキン類を含む殺菌剤は、カテキン類を含む溶液から成ることが好ましく、特にプロアントシアニジン水溶液から成ることが好ましい。さらに、前記プロアントシアニジン水溶液は、プロアントシアニジン濃度が０．２５乃至４ｍｇ／ｍＬであることが好ましい。プロアントシアニジンは、カテキンを複数個重合した物質であるため、特に高い殺菌効果を得ることができ、また、安全性も高い。
本発明に係る殺菌方法で、前記光は、過酸化水素からヒドロキシルラジカルを生成可能であれば、紫外光や赤外光などいかなる波長の光であってもよいが、特に波長が３５０ｎｍ乃至５００ｎｍであることが好ましい。この場合にも、高い殺菌効果を得ることができ、安全性も高い。特に、可視光を用いることにより、さらに安全性を高めることができる。
照射する光の放射照度は、 300 ｍＷ／ｃｍ２以上が好ましく、より大きいほど効果的である。
照射する光の放射照度は、 300 ｍＷ／ｃｍ２以上が好ましく、より大きいほど効果的である。
本発明に係る殺菌装置は、プロアントシアニジン濃度が０．２５乃至４ｍｇ／ｍＬのプロアントシアニジン水溶液から成る殺菌剤と、殺菌対象に接触させた前記殺菌剤に、３５０ｎｍ乃至５００ｎｍの波長を有する光を照射可能に設けられた発光手段とを、有することを特徴とする。
本発明に係る殺菌装置は、本発明に係る殺菌方法を好適に実施することができる。本発明に係る殺菌装置によれば、殺菌剤を殺菌対象に接触させた後、発光手段により殺菌剤に光を照射することにより、ヒドロキシルラジカルを生成させることができる。このため、ヒドロキシルラジカルによる高い殺菌効果が得られ、殺菌対象を殺菌することができる。また、プロアントシアニジンは低毒性であるため、安全性も高い。
本発明に係る殺菌方法および殺菌装置で、光を照射する発光手段は、例えば、発熱灯、蛍光灯、ハロゲンランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）、半導体レーザー、太陽光を利用するものなど、いかなるものであってもよい。また、照射する光は、単一の波長の光であっても、複数の波長を含む光であっても、所定の帯域の波長から成る光であってもよい。
本発明に係る光を利用する殺菌剤は、プロアントシアニジン水溶液を含むことを、特徴とし、特に、プロアントシアニジン濃度が０．２５乃至４ｍｇ／ｍＬであることを、特徴とする。
本発明に係る光を利用する殺菌剤は、本発明に係る殺菌方法および殺菌装置の殺菌剤として好適に使用される。本発明に係る光を利用する殺菌剤は、殺菌対象に塗布したりスプレーしたりすることにより、殺菌対象に接触させて使用される。その後、光を照射されることにより、ヒドロキシルラジカルを生成することができ、そのヒドロキシルラジカルにより殺菌対象を殺菌することができる。また、プロアントシアニジンは低毒性であるため、安全性も高い。
本発明に係る殺菌方法および殺菌装置の殺菌剤、ならびに、本発明に係る光を利用する殺菌剤は、殺菌対象に応じて適宜、選択されることが好ましい。例えば、殺菌対象が口腔内の歯や義歯等から成る場合、殺菌剤は、歯磨き粉やうがい薬、歯科治療用のリンス剤などから成ることが好ましい。
本発明によれば、短時間で高い殺菌効果を得ることができる殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態の殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤について説明する。
本発明の実施の形態の殺菌方法および殺菌装置の殺菌剤、ならびに、本発明の実施の形態の光を利用する殺菌剤は、プロアントシアニジン水溶液から成り、殺菌剤に光を照射する発光手段は、波長が４０５ｎｍの光を照射可能な半導体レーザーから成っている。
本発明の実施の形態の殺菌方法および殺菌装置の殺菌剤、ならびに、本発明の実施の形態の光を利用する殺菌剤は、プロアントシアニジン水溶液から成り、殺菌剤に光を照射する発光手段は、波長が４０５ｎｍの光を照射可能な半導体レーザーから成っている。
本発明の実施の形態の殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤について、実施例として、その特性や効果を調べる試験を行った。
まず、プロアントシアニジンに対する光照射で生成される活性酸素種の定性定量分析を行った。活性酸素種の定性定量分析は、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）スピントラップ法により実施した。スピントラップ剤として、５，５－ｄｉｍｅｔｈｙｌ－１－ｐｙｒｒｏｌｉｎｅ Ｎ－ｏｘｉｄｅ（ＤＭＰＯ；Ｌａｂｏｔｅｃ社製）を用いた。
プロアントシアニジン濃度が活性酸素生成量に及ぼす影響を調べるために、プロアントシアニジン（Ｉｎｄｉｎａ Ｊａｐａｎ社製）水溶液１５０μＬおよびＤＭＰＯ １５０μＬを、最終濃度がプロアントシアニジン：０～４ｍｇ／ｍＬおよびＤＭＰＯ：３００ｍＭとなるように、マイクロプレート（９６ｗｅｌｌ）中で混和した。ウェル中の試料に対して、４０５ｎｍのレーザーを出力３００ｍＷ（放射照度：９４０ｍＷ／ｃｍ２）で６０秒間照射し、ＥＳＲ装置（製品名「ＪＥＳ－ＦＡ－１００」，日本電子株式会社製）によりＥＳＲ測定を行った。
ＥＳＲ測定の条件は、以下の通りである。
ｆｉｅｌｄ ｓｗｅｅｐ：３３０．５０－３４０．５０ｍＴ
ｆｉｅｌｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：１００ｋＨｚ
ｆｉｅｌｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｄｔｈ：０．０５ｍＴ
ａｍｐｌｉｔｕｄｅ：８０
ｓｗｅｅｐ ｔｉｍｅ：２ｍｉｎ
ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ：０．０３ｓ
ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：９．４２０ＧＨｚ
ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ：４ｍＷ
ｆｉｅｌｄ ｓｗｅｅｐ：３３０．５０－３４０．５０ｍＴ
ｆｉｅｌｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：１００ｋＨｚ
ｆｉｅｌｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｗｉｄｔｈ：０．０５ｍＴ
ａｍｐｌｉｔｕｄｅ：８０
ｓｗｅｅｐ ｔｉｍｅ：２ｍｉｎ
ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ：０．０３ｓ
ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：９．４２０ＧＨｚ
ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｐｏｗｅｒ：４ｍＷ
得られたＥＳＲスペクトルを、図３に示す。また、ＥＳＲ装置に付属されているマンガンマーカーのシグナルに対する相対強度として各活性酸素の生成量を求めた。その結果を、図４に示す。さらに、レーザー照射時間が活性酸素生成量に及ぼす影響を調べるために、プロアントシアニジン濃度（ＰＡ）を４ｍｇ／ｍＬに固定し、レーザー照射時間を０～１２０秒とし、他の条件は変えずにＥＳＲ分析を行った。その結果を、図５に示す。
図３に示すように、得られたＥＳＲスペクトルの超微細構造定数を解析し、定性分析を行った結果、プロアントシアニジンに光を照射することにより、ＤＭＰＯ－ＯＨ（ヒドロキシルラジカルのスピントラップ）およびＤＭＰＯ－ＯＯＨ（スーパーオキシドのスピントラップ）が生成されていることが確認された。
図４に示すように、プロアントシアニジン濃度が１ｍｇ／ｍＬまではＤＭＰＯ－ＯＨおよびＤＭＰＯ－ＯＯＨのシグナル強度は増加するが、それ以上の濃度ではシグナル強度は飽和していることが確認された。また、図５に示すように、レーザー照射時間は、ＤＭＰＯ－ＯＨおよびＤＭＰＯ－ＯＯＨの生成にほとんど影響を及ぼさないことが確認された。これは、プロアントシアニジンから生成されるヒドロキシルラジカルやスーパーオキシドによりＤＭＰＯ－ＯＨやＤＭＰＯ－ＯＯＨが生成される反応と、ヒドロキシルラジカルやスーパーオキシドが余剰なプロアントシアニジンによって消去される反応とが釣り合っているためであると考えられる。
プロアントシアニジンの活性酸素消去能を評価するため、以下の実験を行った。水の超音波分解の反応で生成されるヒドロキシルラジカルが、プロアントシアニジンの添加によってどの程度消去されるかを調べた。超音波の照射には、周波数１６５０ｋＨｚ、出力３０Ｗの超音波装置を用いた。プロアントシアニジン水溶液１００μＬおよびＤＭＰＯ １００μＬを、最終濃度がプロアントシアニジン：０～６４ｍｇ／ｍＬおよびＤＭＰＯ：１５０ｍＭとなるように、ガラス試験管中で混和した。混和後直ちに超音波装置にセットして超音波照射を３０秒間行い、その後ＥＳＲ測定を行った。ＥＳＲ測定には、実施例１と同じ条件を用いた。この測定結果を、図６に示す。
また、スーパーオキシドに対するプロアントシアニジンの消去活性の評価も行った。スーパーオキシドは、ヒポキサンチン／キサンチンオキシダーゼ反応系により生成した。ヒポキサンチン５０μＬ、ジメチルスルホキシド３０μＬ、プロアントシアニジン水溶液５０μＬ、ＤＭＰＯ ２０μＬ、およびキサンチンオキシダーゼ５０μＬの順で混和し、最終濃度を、ヒポキサンチン：５００μＭ、プロアントシアニジン：０～１ｍｇ／ｍＬ、ＤＭＰＯ：３００ｍＭ、およびキサンチンオキシダーゼ：０．１Ｕ／ｍＬとした。キサンチンオキシダーゼ添加後、試料を１０秒間混和し、その後ＥＳＲ測定を行った。ＥＳＲ測定には、実施例１と同じ条件を用いた。この測定結果を、図７に示す。
図６に示すように、３０秒間の水の超音波分解で、ヒドロキシルラジカルは約１５μＭ生成された。この反応系にプロアントシアニジンを添加することにより、濃度依存的にＤＭＰＯ－ＯＨの生成が抑制され、約６０ｍｇ／ｍＬのプロアントシアニジン濃度では、ＤＭＰＯ－ＯＨの生成が全く認められなくなることが確認された。このときのＤＭＰＯ－ＯＨ生成に対するプロアントシアニジンのＩＣ５０（５０％阻害濃度）は、１．５ｍｇ／ｍＬであった。
また、図７に示すように、プロアントシアニジンを添加しない場合には、ＤＭＰＯ－ＯＯＨは約３．５μＭ生成された。この反応系にプロアントシアニジンを添加することにより、濃度依存的にＤＭＰＯ－ＯＯＨの生成量が減少し、約０．２５ｍｇ／ｍＬのプロアントシアニジン濃度では、ＤＭＰＯ－ＯＯＨの生成が認められなくなることが確認された。このときのＤＭＰＯ－ＯＯＨ生成に対するプロアントシアニジンのＩＣ５０は、０．００５ｍｇ／ｍＬであった。
本発明の実施の形態の殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤の殺菌効果を調べるために、殺菌試験を行った。細菌として、Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ ＡＴＣＣ２５９２３を用い、これを生理食塩水に懸濁して、２×１０７ｃｅｌｌｓ／ｍＬの濃度で試験に使用した。細菌懸濁液１５０μＬとプロアントシアニジン水溶液１５０μＬとをマイクロプレート中で混和し、４０５ｎｍレーザーを３００ｍＷ（放射照度：９４０ｍＷ／ｃｍ２）で１０分間照射した。
プロアントシアニジンの最終濃度を４μｇ／ｍＬ～３．２ｍｇ／ｍＬとし、濃度が殺菌効果に及ぼす影響を調べた。照射後に、試料５０μＬと５０００Ｕ／ｍＬのカタラーゼ５０μＬとを混和して、プロアントシアニジンに由来する過酸化水素の反応を停止させた。その後、１０倍希釈系列を作成し、Ｂｒａｉｎ Ｈｅａｒｔ Ｉｎｆｕｓｉｏｎ（ＢＨＩ）寒天培地に播種し、３７℃の好気的条件下で２４時間培養し、殺菌効果の判定を行った。また、コントロール群として、プロアントシアニジン単独（１ｍｇ／ｍＬ）およびレーザー照射単独による殺菌効果の評価も行った。
プロアントシアニジン濃度が１ｍｇ／ｍＬのときの、レーザー照射がある場合とない場合、プロアントシアニジンもレーザー照射もない場合の試験結果を、図８に示す。また、プロアントシアニジンの濃度を変えてレーザー照射を行ったときの試験結果を、図９に示す。
図８に示すように、試験に用いたＳ．ａｕｒｅｕｓは、プロアントシアニジン単独ではほとんど殺菌されないことが確認された。また、図９に示すように、Ｓ．ａｕｒｅｕｓは、１０分間のレーザー照射のみでも、ほとんど殺菌されないことが確認された。一方、細菌とプロアントシアニジンとを混和した試料にレーザー照射を行った場合、殺菌作用が認められた。特に、プロアントシアニジン濃度が０．２５～４ｍｇ／ｍＬの場合に最も高い殺菌効果が得られ、９９％以上の殺菌効果が確認された。
なお、プロアントシアニジン濃度が、０．２５ｍｇ／ｍＬよりも低い場合、および、４ｍｇ／ｍＬよりも高い場合には、殺菌効果が減弱することも確認された。これは、プロアントシアニジンに対するレーザー照射によって生成されるヒドロキシルラジカルの殺菌効果と余剰なプロアントシアニジンによる抗酸化作用との関係上、このように限られた濃度範囲でのみ高い殺菌効果が得られるものと考えられる。すなわち、プロアントシアニジン濃度を上げると、はじめのうちは、増加するプロアントシアニジンに含まれるカテキンが溶存酸素を還元して過酸化水素を発生し、レーザー照射によって過酸化水素が光分解されて、より多くのヒドロキシルラジカルが生成されるため、殺菌効果が高くなる。しかし、プロアントシアニジン濃度が高くなり、カテキンが還元する溶存酸素が少なくなると、余ったカテキンが既に生成されたヒドロキシルラジカルを消去してしまうため、殺菌効果が低下する。また、これに加えて、高濃度のプロアントシアニジン水溶液では反応液の色が濃くなるため、レーザー光が吸収されてしまい、過酸化水素からヒドロキシルラジカルへの反応がうまく進まなかった可能性も考えられる。
このように、本発明の実施の形態の殺菌方法、殺菌装置および光を利用する殺菌剤によれば、殺菌剤に光を照射することにより生成されたヒドロキシルラジカルによる殺菌効果が得られ、殺菌対象を殺菌することができる。また、カテキン類の殺菌作用およびヒドロキシルラジカルの殺菌作用による相乗効果が得られる。生成されたヒドロキシルラジカルにより、光を照射しないときのカテキン類による殺菌作用と比べ、短時間でより高い殺菌効果を得ることができる。カテキン類を含むプロアントシアニジンは、過酸化水素よりも安定かつ低毒性であるため、直接過酸化水素を使用する殺菌方法と比べ、安定した殺菌効果が得られるとともに安全性が高い。
Claims (8)
- カテキン類を含む殺菌剤を殺菌対象に接触させた後、前記殺菌剤に光を照射することを、特徴とする殺菌方法。
- 前記カテキン類はガレート基を有していることを、特徴とする請求項１記載の殺菌方法。
- 前記殺菌剤はプロアントシアニジン水溶液から成ることを、特徴とする請求項１または２記載の殺菌方法。
- 前記プロアントシアニジン水溶液は、プロアントシアニジン濃度が０．２５乃至４ｍｇ／ｍＬであることを、特徴とする請求項３記載の殺菌方法。
- 前記光は、波長が３５０ｎｍ乃至５００ｎｍであることを、特徴とする請求項１、２、３または４記載の殺菌方法。
- プロアントシアニジン濃度が０．２５乃至４ｍｇ／ｍＬのプロアントシアニジン水溶液から成る殺菌剤と、
殺菌対象に接触させた前記殺菌剤に、３５０ｎｍ乃至５００ｎｍの波長を有する光を照射可能に設けられた発光手段とを、有することを特徴とする殺菌装置。 - プロアントシアニジン水溶液を含むことを、特徴とする光を利用する殺菌剤。
- プロアントシアニジン濃度が０．２５乃至４ｍｇ／ｍＬであることを、特徴とする請求項７記載の光を利用する殺菌剤。
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