JP2005110760A

JP2005110760A - 抗酸化剤放出装置および抗酸化剤放出方法

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Publication number: JP2005110760A
Application number: JP2003345543A
Authority: JP
Inventors: Akira Shiga; 彰志賀; Takuya Furuhashi; 拓也古橋; Yoji Fujita; 洋司藤田; Hiroaki Makino; 浩招牧野; Satoshi Suzuki; 聡鈴木; Yoshiro Saito; 芳郎斎藤; Koichi Yoshida; 康一吉田; Tokio Futaki; 鋭雄二木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2003-10-03
Filing date: 2003-10-03
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】一般的な抗酸化性物質はいずれも揮発性が極めて小さいため、生体内の酸化と抗酸化のバランスを保つことができず問題であった。
【解決手段】抗酸化剤を収容し、一部が開口した容器２と、容器２内の抗酸化剤を加熱するヒーター３と、容器２の開口部２ａに取り付けられ、容器２ａ内の抗酸化剤の揮発成分を通過させる有機薄膜４とを備え、抗酸化剤は、１,８−シネオールを主な有機成分とすることを特徴としている。この構成により、生体内の酸化と抗酸化のバランスを保つことができ、リノール酸メチルに代表される生体化学物質や細胞に対して抗酸化作用を発揮することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、抗酸化作用を有する物質を放出する抗酸化剤放出装置および抗酸化剤放出方法に関するものである。

人間をはじめとする様々な地球上の生命群は、酸素を摂取してエネルギー代謝を行っており、このとき、体内において酸素の一部が生物毒性をもつ活性酸素種に変換されることが避けられない。また、細菌・かび・ウィルス・異物などが体内に侵入した場合、これらの害を抑制するために血液中に存在する食細胞から活性酸素種が産出されており、活性酸素種は身体の防衛に必要かつ重要な役割を担っている。従って、生物は、活性酸素種の毒性発現を抑制する機構を持ち、生体内の酸化と抗酸化のバランスを保って生命を維持している（非特許文献１、非特許文献２参照）。
しかし、我々の日常生活において、排気ガス、タバコ煙、紫外線などの様々な要因によって活性酸素が過剰に生成したり、年齢と共に抗酸化能力が衰えたりした場合には、生体内の酸化と抗酸化のバランスが崩れ、疾病が惹起され易くなると考えられている（非特許文献３参照）。
このため、医薬品、食品、化粧品などの分野では、特に安全性を考慮した天然物由来の抗酸化剤が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。また、生体内への浸透性と効果発現性を考慮した経皮浸透性の抗酸化剤が開発されている（特許文献２参照）。さらに、抗酸化剤を空気中に放出する機構を有する空調装置に関する発明が開示されている（特許文献３参照）。

特開平６−２５６６３号公報国際公開ＷＯ９８／０１３０５５パンフレット特開２００３−９７８２６公報「抗酸化物質、二木鋭雄、島崎弘幸、美濃真著、学会出版センター発行、１９９４年６月３０日発行」「フリーラジカルの科学、吉川敏一著、講談社サイエンティフィク発行、１９９７年５月１０日発行」「活性酸素と病態、井上正康編著、学会出版センター発行、１９９２年１０月１日発行」

しかしながら、一般的な抗酸化性物質（たとえば、ＳＯＤ、カタラーゼ、グルタチオン、などの酵素類、アスコルビン酸、α−トコフェロール、などのビタミン類、カテキンなどのポリフェノール類、フラボノイド、タンニン、カロチンなど）は、いずれも揮発性が極めて小さいため、空気中に放出することが困難であった。抗酸化剤の放出を容易にするためには、揮発性の抗酸化剤を用いることが望ましい。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、生体内の酸化と抗酸化のバランスを保つことのできる抗酸化剤放出装置および抗酸化剤放出方法を得ることを目的とする。

本発明の抗酸化剤放出装置は、抗酸化剤を収容し、一部が開口した容器と、容器内の抗酸化剤を加熱するヒーターと、容器の開口部に取り付けられ、容器内の抗酸化剤の揮発成分を通過させる有機薄膜とを備え、抗酸化剤は、１,８−シネオールを主な有機成分とすることを特徴とする。

また、本発明の抗酸化剤放出方法は、放出対象空間の１,８−シネオールの濃度が１マイクロｇ／ｍ^３乃至４００マイクロｇ／ｍ^３となるように抗酸化剤を空気中に放出することを特徴とする。

本発明の抗酸化剤放出装置は、１,８−シネオールを主な有機成分とする抗酸化剤を放出させているので、生体内の酸化と抗酸化のバランスを保つことができ、リノール酸メチルに代表される生体化学物質や細胞に対して抗酸化作用を発揮することが可能となる。

また、本発明の抗酸化剤放出方法は、１マイクロｇ／ｍ^３乃至４００マイクロｇ／ｍ^３の１,８−シネオールを含有する抗酸化剤を空気中に放出させているので、生体内の酸化と抗酸化のバランスを保つことができ、リノール酸メチルに代表される生体化学物質や細胞に対して抗酸化作用を発揮することが可能となる。

以下、本発明に係る抗酸化剤放出装置および抗酸化剤放出方法の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る抗酸化剤放出装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態に係る抗酸化剤放出装置は、抗酸化剤１を収容する容器２を備えている。容器２の底面外部には、容器２内の抗酸化剤１を加熱するヒーター３が取り付けられている。容器２は一部が開口し、この開口部２ａには、容器２内の抗酸化剤の揮発成分を通過させる有機薄膜４が取り付けられている。

次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、ヒーター３を駆動すると、容器２内の揮発性抗酸化剤１は加熱され、揮発性抗酸化剤１が揮発し、容器２内に揮発成分が充満する。容器２内の揮発成分は、開口部２ａに取り付けられた有機薄膜４を通過して、容器２の外部に放出される。

ここで、抗酸化剤１は、１,８−シネオールを主な有機成分としている。１,８−シネオールは、図２に示す構造をもつ環状テルペンの一種である。多くのハーブ類に含まれており、特に、ユーカリやローズマリーの抽出成分に含まれている。以下、効果検証の具体例を説明する。

ローズマリー抽出物については、ＧＣ−ＭＳを用いた分析などから、１,８−シネオールとカンファーとを主成分とし、その他に、ボルネオール、α−ピネン、リモネンが含まれていることが知られている。ただし、一般に、天然物の成分は、その原料の生育地域、環境により変動し、また、抽出方法によって成分やその比率が異なることが知られている。今回、効果検証に用いたローズマリー抽出物揮発成分のテルペン類の組成は、１,８−シネオール：カンファー：ボルネオール：リモネン：α−ピネン＝４３：４１：１３：２．５：０．５であり、抽出液に含まれる１,８−シネオールは０．１％程度であった。

図３に、これらの成分における抗酸化性の検証結果を示す。検証は、次のように行った。リノール酸メチルのアセトニトリル溶液に、アゾ系ラジカル反応開始剤を混合し、リノール酸メチルを酸化させる。この際、酸化に伴って生成するリノール酸メチルの共役ジエン体に帰属される２３４ｎｍの光吸収が増加することが知られている。そこで、上記の各成分の純物質を溶液に混合し、２３４ｎｍの吸光度の増加について検証した。図から明らかなように、１,８−シネオールを添加した場合にのみ２３４ｎｍの吸光度の増加が抑制されており、１,８−シネオールのみが抗酸化性を有することがわかる。

従って、主に、１,８−シネオールを放出することで、抗酸化性の効果が得られることが判る。たとえば、ユーカリ抽出精油中の１,８−シネオールの含有率は７０〜９５％とされており、純度の高いユーカリオイルは抗酸化性が高いといえる。また、ローズマリー抽出液精油中の１,８−シネオールの含有量は１７〜４４％とされているので、１,８−シネオール以外の物質を除去することによって４５％以上の１,８−シネオールを含む溶液を得ることが可能であって、通常の抽出液よりも高い抗酸化性を有する抗酸化剤とすることができる。また、これらの抽出液をベースにした水系の溶液を用いる場合には、１,８−シネオール含有量は上記よりも少なくなるので、濃度をできるだけ高くすることが望ましい。

すなわち、揮発性のテルペン類中に４５％以上の１,８−シネオールを含有する抗酸化剤を空気中に放出することによって、抗酸化性の高い効果が得られる。その結果、生体内の酸化と抗酸化のバランスを保つことができ、リノール酸メチルに代表される生体化学物質や細胞に対して抗酸化作用を発揮することが可能となる。

図４に、評価装置の構成を示す。同図に示すように、評価装置は、１５Ｌ容器１０を備え、１５Ｌ容器１０内には、ブラックライト１１とシャーレ１２とが収容されている。１５Ｌ容器１０には、抗酸化剤含有ガス導入口１３が設けられている。シャーレ１２には、ヒト繊維芽細胞１５を含む生理食塩水溶液１６（リン酸を用いてｐＨ７．４の緩衝溶液としたもの）が入れられている。

ここでは、本実施の形態に係る抗酸化剤放出装置から放出された揮発成分を、所定の濃度になるように、抗酸化剤含有ガス導入口１３から導入した。抗酸化剤の効果を検証するために、酸化ストレスとしてブラックライト１１から紫外線（ピーク波長３６５ｎｍ、強度約１ｍＷ／ｃｍ^２）を照射した。

図５に、上記評価装置の評価結果を示す。図５のグラフは、抗酸化剤として、揮発成分を約５０％含むローズマリー抽出液添着セラミック粉末を用いた場合の、細胞内活性酸素種生成の抑制効果を示している。細胞内活性酸素種は、細胞内部に、活性酸素種を反応して蛍光を発する色素であるジクロロフルオロセイン・ジアセテートを予め導入しておき、実験後に細胞の蛍光強度を蛍光光度計１４を用いて測定した。抑制率は、抗酸化剤がない場合を１００％として、抗酸化剤がある場合の比率とした。

図５のグラフより、抗酸化剤の濃度に依存して、細胞内の活性酸素種生成が抑制されていることが判る。すなわち、ローズマリー抽出物揮発成分は、ヒト繊維芽細胞１５を含む生理食塩水溶液１６に溶け込み、細胞膜を通過し、細胞内に至って、細胞内の活性酸素種を低減できることを示している。図から、揮発物の濃度が約１ｍｇ／ｍ^３以上で有効であることが判る。本ローズマリー抽出物は、揮発分のうち、１,８−シネオールが約０．１％含まれているので、１,８−シネオールが１マイクロｇ／ｍ^３以上で有効であるといえる。また、室内の揮発性有機物（ＶＯＣ）濃度に関して、４００マイクロｇ／ｍ^３以下に抑えるべきとの暫定指針値が厚生労働省から示されているため揮発物中の１,８−シネオールを含めた有機物濃度は４００マイクロｇ／ｍ^３程度を上限とすることが望ましい。

このため、有機薄膜４は、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの多孔性あるいは無孔性の有機薄膜を用い、素材の種類と膜厚によって放出量を調整することにより、放出対象空間の１,８−シネオールの濃度が、１マイクロｇ／ｍ^３乃至４００マイクロｇ／ｍ^３となるように徐放量を制御する。
その結果、生体内の酸化と抗酸化のバランスを保つことができ、リノール酸メチルに代表される生体化学物質や細胞に対して抗酸化作用を発揮することが可能となる。

なお、ローズマリー抽出物は、天然の食品添加物として安全と認められている物質であり、将来詳細な安全性調査によって安全性が確認されれば、４００マイクロｇ／ｍ^３以下という室内の揮発性有機物（ＶＯＣ）濃度の上限指針値は適用されなくなると考えられる。

また、揮発性抗酸化剤１は、常温で気体ないし液体であるが、シリカなどの無機セラミック粉末、或いは、ポリアクリル酸アミドなどのポリマーに吸収・担持させることが、取り扱い上望ましい。さらに、有機薄膜４にアルミニウムを蒸着したものを用いてもよい。有機薄膜４にアルミニウムを蒸着することにより、有機薄膜４の強度や光安定性が増して、製品の耐久性が向上する。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る抗酸化剤放出装置を説明する。図６は、実施の形態２の抗酸化剤放出装置を示す図である。この実施の形態２が図１に示す実施の形態１と異なるのは、放出対象空間の１,８−シネオールの濃度を検出するセンサ５と、センサ５の検出値に基づいて、ヒーター３の加熱量を制御する制御部６とを備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。

ここで、センサ５は容器２の側面に配置され、制御部６はヒーター３の近傍に配置されている。センサ５の配置は、容器２の側面に限定されることなく、容器２の上面、底面などのいずれの部位であってもよい。また、センサ５を分離して、放出対象空間のいずれかに配置し、赤外線や無線を用いてセンサ５の検出値を制御部６に伝送してもよい。

次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、ヒーター３を駆動すると、容器２内の揮発性抗酸化剤１は加熱され、揮発性抗酸化剤１が揮発し、容器２内に揮発成分が充満する。容器２内の揮発成分は、開口部２ａに取り付けられた有機薄膜４を通過して、容器２の外部に放出される。揮発性抗酸化剤１の揮発成分の放出によって、放出対象空間の１,８−シネオールの濃度が上昇する。センサ５は、放出対象空間の１,８−シネオールの濃度を検出し、検出値を制御部６に伝送する。制御部６では、センサ５の検出値に基づいて、放出対象空間の１,８−シネオールの濃度が、１マイクロｇ／ｍ^３乃至４００マイクロｇ／ｍ^３となるようにヒーター３の加熱量を制御する。

また、センサ５として、１,８−シネオールのみを選択的に検出せず、揮発性有機物を検出するタイプのセンサを用いる場合には、放出対象空間の揮発性有機物の濃度が、１ｍｇ／ｍ^３乃至２０ｍｇ／ｍ^３となるようにヒーター３の加熱量を制御する。

この制御によって、放出対象空間は、十分な濃度の１,８−シネオールで充満され、放出対象空間における生体内の酸化と抗酸化のバランスを保つことができる。その結果、リノール酸メチルに代表される生体化学物質や細胞に対して抗酸化作用を発揮することが可能となる。

実施の形態１に係る抗酸化剤放出装置の構成を示す図である。揮発性抗酸化剤の主成分である１,８−シネオールの化学構造図である。各種のローズマリー抽出物揮発成分のリノール酸メチルの酸化に対する抑制効果を示す図である。ローズマリー抽出物揮発成分の紫外線照射下の細胞内で生成する活性酸素種に対する抑制効果を測定するための評価装置の構成を示す図である。ローズマリー抽出物揮発成分の紫外線照射下の細胞内で生成する活性酸素種に対する抑制効果を示す図である。実施の形態１に係る抗酸化剤放出装置の構成を示す図である。

符号の説明

１…抗酸化剤、２…容器、３…ヒーター、４…有機薄膜、５…センサ、６…制御部、１０…１５Ｌ容器、１１…ブラックライト、１２…シャーレ、１３…抗酸化剤含有ガス導入口、１４…蛍光光度計、１５…ヒト繊維芽細胞、１６…生理食塩水溶液。

Claims

抗酸化剤を収容し、一部が開口した容器と、
前記容器内の抗酸化剤を加熱するヒーターと、
前記容器の開口部に取り付けられ、前記容器内の抗酸化剤の揮発成分を通過させる有機薄膜とを備え、
前記抗酸化剤は、１,８−シネオールを主な有機成分とすることを特徴とする抗酸化剤放出装置。
前記有機薄膜は、放出対象空間の１,８−シネオールの濃度が、１マイクロｇ／ｍ^３乃至４００マイクロｇ／ｍ^３となるように徐放量が制御されていることを特徴とする抗酸化剤放出装置。
前記有機薄膜は、放出対象空間の揮発性有機物の濃度が、１ｍｇ／ｍ^３乃至２０ｍｇ／ｍ^３となるように徐放量が制御されていることを特徴とする抗酸化剤放出装置。
前記有機薄膜は、放出対象空間の揮発性有機物の平均濃度が、１マイクロｇ／ｍ^３乃至４００マイクロｇ／ｍ^３以下となるように徐放量が制御されていることを特徴とする抗酸化剤放出装置。
抗酸化剤を収容し、一部が開口した容器と、
前記容器内の抗酸化剤を加熱するヒーターと、
前記容器の開口部に取り付けられ、前記容器内の抗酸化剤の揮発成分を通過させる有機薄膜とを備え、
前記抗酸化剤は、揮発するテルペン類のうち４５％以上が１,８−シネオールとなるような植物抽出成分であることを特徴とする抗酸化剤放出装置。
１,８−シネオールを主な有機成分とする抗酸化剤を収容し、一部が開口した容器と、
前記容器内の抗酸化剤を加熱するヒーターと、
前記容器の開口部に取り付けられ、前記容器内の抗酸化剤の揮発成分を通過させる有機薄膜と、
放出対象空間の揮発性有機物の濃度を検出するセンサと、
前記センサの検出値に基づいて、放出対象空間の揮発性有機物の濃度を制御するように前記ヒーターの加熱量を制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載の抗酸化剤放出装置。
１,８−シネオールを主な有機成分とする抗酸化剤を収容し、一部が開口した容器と、
前記容器内の抗酸化剤を加熱するヒーターと、
前記容器の開口部に取り付けられ、前記容器内の抗酸化剤の揮発成分を通過させる有機薄膜と、
放出対象空間の１,８−シネオールの濃度を検出するセンサと、
前記センサの検出値に基づいて、放出対象空間の１,８−シネオールの濃度が、１マイクロｇ／ｍ^３乃至４００マイクロｇ／ｍ^３となるように前記ヒーターの加熱量を制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項記載の抗酸化剤放出装置。
前記有機薄膜は、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの多孔性あるいは無孔性の膜であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項記載の抗酸化剤放出装置。
前記有機薄膜には、アルミニウムが蒸着されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項記載の抗酸化剤放出装置。
放出対象空間の１,８−シネオールの濃度が、１マイクロｇ／ｍ^３乃至４００マイクロｇ／ｍ^３となるように放出濃度を制御することを特徴とする抗酸化剤放出方法。
前記抗酸化剤を加熱して揮発させると共に、前記抗酸化剤の加熱量を調整して放出濃度を制御することを特徴する請求項１０記載の抗酸化剤放出方法。