(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オカラからなる、エチジウムブロミドおよび／またはアクリジンオレンジである変異原物質の吸着材。
【請求項２】
請求項１に記載の変異原物質吸着材をエチジウムブロミドおよび／またはアクリジンオレンジである変異原物質に接触させて該変異原物質を吸着する方法。
【請求項３】
請求項１に記載の変異原物質吸着材がカラムに充填されてなる、エチジウムブロミドおよび／またはアクリジンオレンジである変異原物質の吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子工学実験等の廃液から変異原物質を除去しうる吸着材、吸着方法並びに吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子の研究において、その解析や測定で用いる試薬は遺伝子との相互作用を利用したものが多いことから、ヒト遺伝子にも作用して変異原となりうる可能性が大きい。遺伝子に作用して変異を誘起する試薬としては、アクリジンオレンジ（以下、ＡＯと略す）やエチジウムブロマイド（以下、ＥＢと略す）がよく知られている。前者は、遺伝子のタイピングや細胞内から核外遺伝子であるプラスミドの消去に用いられ、後者は核酸（以下、ＤＮＡと略す）の電気泳動やその定量などに用いられている。
【０００３】
より詳しく述べれば、ＥＢは、ＤＮＡと相互作用してＤＮＡの２本鎖の中に入り込み、目視できないＤＮＡを紫外線照射によって光らせて視覚化できる。すなわち、ＤＮＡが多く存在する環境下では強く光ることになる。これを電気泳動と組み合わせて、ＤＮＡをバンドとして確認できるようにする。
【０００４】
確かに、ＡＯやＥＢは遺伝子研究にとって有用ではある。しかし、ヒトＤＮＡの正常な複製や転写を妨げ発ガン性を有することから、実験者は実験中皮膚に触れないように手袋をするなど慎重な取り扱いが必要であり、また、使用後の廃液は適切に処理されることが必要である。とりわけ、ＥＢは発ガン性が強いことから、使用後の廃液は次亜塩素酸ナトリウム溶液などにより充分に無毒化した後に排出するなどの措置が講じられている。しかしながら、本方法は無毒化の効果が明確でないのが欠点であり、この次亜塩素酸ナトリウム処理はかえって毒性を強くするとの報告もある。
【０００５】
その他、ＥＢを含む廃液を活性炭やイオン交換樹脂に吸着させたのち、吸着材を焼却する廃液処理の方法もあるが、用いる材料の吸着性能が低いこと、材料が高価であることなどから広く普及しておらず、しかもこの方法は目視による評価が処理の基準であるので、正確に判定できない欠点を有している。例えば、ヒトの目では吸光度で0.05以下になると着色の有無を判別できない。
【０００６】
最近、ＥＢの処理に新しい方法が提案されている。例えば、特許文献１には、ＤＮＡとアルギン酸との複合体を固定化させたメンブランフィルターにＥＢを吸着させて除去する方法が記載されている。これはＤＮＡがＥＢと強力に結合することを利用して、ＤＮＡをアルギン酸に固定化させて膜に成形し、この膜にＥＢ含有廃液を通過させてＥＢを吸着除去させる方法である。
【０００７】
ところで、特許文献２には、生化学実験におけるタンパク質の電気泳動分析から排出されるクマシー・ブリリアント・ブルー染料などの染色廃液を、オカラ等を用いて吸着・除去する方法が報告されている。
【特許文献１】特開平７−２４１５７０号公報
【特許文献２】特開２００１−２６９５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
アクリジンオレンジ（ＡＯ）やエチジウムブロマイド（ＥＢ）などの変異原物質を安全に処理する方法は環境保全に有用であるが、その技術が広く普及するためには吸着操作が簡便であるとともに、材料が吸着能力に優れ、かつ安価であることも重要であり、加えて、その吸着処理が確実に行われたかが明確簡単に判定できることが重要である。
【０００９】
本発明は、ＡＯやＥＢなどの変異原物質を簡便かつ効率よく吸着除去することができる吸着材を提供することを目的とする。また、該吸着材を用いた変異原物質の吸着方法、及び吸着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記の課題を達成すべく、ＡＯやＥＢなどの変異原の吸着に有効な除去方法を鋭意検討したところ、食品副産物である安価なオカラを吸着材に用いることによって、ＡＯやＥＢを極めて強力に吸着し、効率的に除去できることを見いだした。かかる知見に基づき、さらに研究を重ねることにより本方法を完成させるに至った。
【００１１】
即ち、本発明は下記の変異原物質吸着剤等を提供する。
【００１２】
項１．不溶性のプロテインボディーからなる変異原物質吸着材。
【００１３】
項２．不溶性のプロテインボディーがオカラ又は酒カスである項１に記載の変異原物質吸着材
項３．項１又は２に記載の変異原物質吸着材を変異原物質に接触させて変異原物質を吸着する方法。
【００１４】
項４．前記変異原物質がＤＮＡと親和性を有する物質である項３に記載の方法。
【００１５】
項５．前記変異原物質がベンゾピレン類、アクリジン色素、エチジウムブロミド、アクチノマイシンＤ、及びビスイミドＨ３３２５８からなる群より選ばれる少なくとも１種である項３に記載の方法。
【００１６】
項６．項１又は２に記載の変異原物質吸着材がカラムに充填されてなる変異原物質の吸着装置。
【００１７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の変異原物質吸着剤は、植物体中の不溶性プロテインボディー（タンパク粒）又はそれからタンパク質が抽出された残渣である。具体的には、オカラ、酒カス等が例示される。オカラは、大豆粉から豆腐として利用されるタンパク質（グリシニン等）が抽出された残渣であり、また酒カスは清酒の製造工程において熟成モロミを圧縮した際に得られる残渣である。いずれも不溶性のタンパク質であるプロテインボディー（タンパク粒）が多量に残存する植物性食品廃棄物である。特に、オカラは、従来の吸着材である活性炭やイオン交換樹脂に比べて、ＡＯ及びＥＢをよく吸着するが、これらの効果は植物体に残っているプロテインボディーによるものと考えられる。
【００１９】
オカラ及び酒カスは、生あるいは乾燥したおから及び酒カスである。腐敗のし易さ等を考慮すると、好適には乾燥したオカラ及び酒カスを用いる。オカラ及び酒カス等を乾燥する場合にも、公知の粉体乾燥技術を用いた常法により行うことができる。オカラ及び酒カス等の有効利用は、食品産業のゼロミッション構想にも合致している。
【００２０】
本発明において処理対象となる変異原物質は、ＤＮＡと親和性を有する有害物質であり、例えば、ベンゾ［ａ］ピレン、ベンゾ［ｅ］ピレン、ベンゾ［ａ］ピレン−４，５−オキシド、ベンゾ［ａ］ピレン７−オールなどのベンゾピレン類；アクリジンオレンジ、アクリジンイエロー、アテブリン、トリパフラビン、リバノール、プロフラビンなどのアクリジン類；エチジウムブロミド；アクチノマイシンＤ；ビスイミドＨ３３２５８（別名ヘキスト３３２５８）などが挙げられる。
【００２１】
特に、本発明の吸着剤は、化１に示すエチジウムブロミド（ＥＢ）及び化２に示すアクリジンオレンジ（ＡＯ）に対し、顕著な吸着作用を有している。
【００２２】
【化１】
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【００２３】
【化２】
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【００２４】
ＥＢは、側鎖に解離性のアミノ基を持つが基本的には芳香環が縮合した平面状の構造を有し疎水性の高い分子である。また、ＡＯもＥＢと類似の分子構造及び特徴を有している。これらは、ＤＮＡに対しインターカレートすることにより変異原性を発揮すると考えられ、特許文献２で記載された処理対象であるタンパク質の染色に用いる色素や染料（クマシー・ブリリアント・ブルー等）とは、構造上及び機能上全く異なる物質といえる。
【００２５】
これらの変異原物質を不溶性のプロテインボディーで吸着・除去する方法については特に限定はなく、例えば次のような方法を用いることができる。
【００２６】
お茶パック等に不溶性のプロテインボディー（オカラ等）を詰め密封した後、目的とする変異原物質を含む廃液（水溶液）に当該パックを投入し浸漬させる。好適は、振とう、又はポンプ等で廃液を循環させる。
【００２７】
或いは、不溶性のプロテインボディー（オカラ等）を変異原物質を含む廃液に投入し懸濁させた後、吸着処理後の不溶性のプロテインボディーを濾過しても良い。
【００２８】
或いは、変異原物質を含有する廃液を、不溶性のプロテインボディー（オカラ等）を充填した円筒形カラムに通液してもよい。カラムの中を廃液が通過する間に、変異原物質が不溶性のプロテインボディーに吸着される。カラムを用いた吸着装置の具体例として、図１を挙げることができる。
【００２９】
廃液中の変異原物質の濃度は特に限定はなく、例えば、5〜500ppmの範囲の水溶液を用いることができる。また、該廃液のｐＨは、プロテインボディの可溶化の点から、３〜８であれば良く、特に４〜７程度が好ましい。ｐＨをこの範囲に調整した水溶液では、変異源原性物質の吸着効率はさらに向上する。
【００３０】
カラムの利用を考えた場合、その設計には変異原物質の吸着速度が非常に重要である。変異原物質を含む廃液をカラムの上部から通液する場合、吸着速度が大きければ変異原物質は吸着材の上部に薄い吸着層になり、結果的に多量の変異原物質が吸着できることになる。一方、吸着速度が小さい場合、変異原物質はカラムの滞留時間内に吸着されずに、変異原物質を含む廃液はカラムから排出されてしまうことになる。
【００３１】
本発明の吸着材においては、高い変異原物質の吸着速度を有するとともにその吸着量も大きいという特徴を有している。そのため、廃液のカラムへの通液速度は特に限定はない。例えば、カラム上部から自然通液したり、一定の圧力（例えば、0.1〜40KPa程度）をかけて通液しても良い。また、カラム下部を減圧（例えば、0.1〜3KPa程度）にしてカラム上部から廃液を通液しても良い。
【００３２】
また、吸着材を充填したカラムを利用する場合、ユーティリティーの面からも非常に大きな利点を持つ。活性炭やイオン交換樹脂を用いた吸着処理の場合、吸着が有効に行われているか否かの判断は通常カラム下部から出てくる処理液の色を目視で確認するしかない。これに対し、不溶性のプロテインボディー（特にオカラ）を吸着材として用いた場合には、変異原物質（特に、ＡＯやＥＢ）が吸着した部分は黄色や赤橙色に顕著に染まるという特徴を有している。そのため、透明なカラムを用いれば、変異原物質のカラム内での吸着挙動や吸着材の吸着効果を目視で容易に確認でき、さらに吸着材の使用限界（寿命）の確認も容易であるという利点がある。透明なカラムは、ガラスやポリアクリル樹脂などのカラムを用いればよい。透明カラムを用いた通液処理の模式図を図２に示す
この様に、本発明の変異原物質吸着材を用いれば、変異原物質（特に、ＡＯやＥＢ）を簡便かつ効率的に吸着・除去することができる。これらの応用は、遺伝子工学実験だけでなく、河川や各種の廃液から変異原物質の吸着・濃縮・分画・分析などでも可能である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の吸着剤は、ＡＯやＥＢなどの変異原物質を簡便かつ効率よく吸着除去することができる。また、該吸着材を充填した透明カラムに、変異原物質を含む廃液を通液することにより、カラムの吸着挙動や吸着性能を容易に把握することも可能となり好都合である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にするが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３５】
実施例で用いる活性炭は和光純薬（株）製、イオン交換樹脂はContinental Lab Product社製のDestaining Bags（商品名）を用いた。
【００３６】
吸着の評価は、285nmにおける吸光度を測定し以下の式より吸着率を求めた。
吸着率（％）＝｛(Ai-At)/Ai｝×100
ここで, Aiは処理前の吸光度（初期濃度）、Atは一定時間処理後の吸光度の測定値である。
【００３７】
実施例１
100ml容の共栓付き三角フラスコにＥＢ水溶液（濃度8.8ppm）30mlを入れ、これに吸着材としてオカラ0.3gを投入して、25℃で２時間振とう（100往復／分）した。濾過後、285nmにおける吸光度を測定し、初期濃度との比較から吸着率を求めた。その結果を表１に示すが、オカラはＥＢを非常によく吸着することがわかった。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
実施例２
100ml容の共栓付き三角フラスコにＡＯ水溶液（濃度10ppm）30mlを入れ、これに吸着材としてオカラ0.3gを投入して、25℃で２時間振とう（100往復／分）した。濾過後、285nmにおける吸光度を測定し、初期濃度との比較から吸着率を求めた。その結果を表２に示すが、オカラはＥＢと同様にＡＯをよく吸着することがわかった。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
実施例３
100ml容の共栓付き三角フラスコにＥＢ水溶液（濃度6.7ppm）30mlを入れ、これに投入する吸着材（オカラ、活性炭及びイオン交換樹脂）の重量を0.1から1.0gまで変化させ、25℃で２時間振とう（100往復／分）した。濾過後、285nmにおける吸光度を測定し、初期濃度との比較から吸着率を求めた。
【００４２】
また、ＥＢは紫外線ランプを照射すると蛍光を発することから、蛍光からも吸着性能を評価した。それらの結果を表３に示す。活性炭の場合、濃度6.7ppmのエチジウム水溶液30mlを吸着処理するのに0.5g必要であったが、オカラやイオン交換樹脂は0.3gで充分であり、オカラはイオン交換樹脂と同程度、そして活性炭よりもＥＢをよく吸着できることがわかった。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
実施例４
100ml容の共栓付き三角フラスコにＥＢ水溶液（濃度6.7ppm）30mlを入れ、これに吸着材（オカラ、活性炭及びイオン交換樹脂）を0.3g投入して、25℃で２時間振とう（100往復／分）し、吸着の時間変化を観察した。一定時間後、測定試料を採取し、濾過後、285nmにおける吸光度を測定した。吸着率は、初期濃度との比較から求めた。その結果を表４に示す。
【００４５】
活性炭の場合、１時間反応後の吸着率は85％であるのに対し、オカラとイオン交換樹脂はいずれもほぼ100％の吸着率であり、ＥＢを完全に吸着することができた。また、オカラが15分の反応時間で96％の吸着率であるのに対し、イオン交換樹脂は64％であり、オカラの吸着速度が非常に大きいことを示していた。吸着の時間変化をグラフで表すと更にわかりやすいことから、図３でも示す。
【００４６】
以上のように、オカラは活性炭はもちろんイオン交換樹脂よりもはるかに大きな吸着速度を持つことがわかり、ＥＢの吸着にオカラが有用であることが示された。
【００４７】
【表４】
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【００４８】
実施例５
100ml容の共栓付き三角フラスコにＡＯ水溶液（濃度10ppm）30mlを入れ、これに吸着材を0.3g投入して、25℃で２時間振とう（100往復／分）し、吸着の時間的変化を観察した。一定時間後、測定試料を採取し、濾過後、285nmにおける吸光度を測定した。吸着率は、初期濃度との比較から求めた。その結果を表５に示す。
【００４９】
ＥＢの吸着と同様に、オカラは反応後５分で約95％を吸着でき、15分で吸着はほぼ完了した。これらの結果を図４にも示す。以上、実施例１〜５の結果から、オカラからなる吸着材は、高い吸着力及び高い吸着速度でもってＡＯ及びＥＢなどの変異原を処理できることがわかった。
【００５０】
【表５】
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【００５１】
実施例６
内径2.5cm、長さ15cmの円筒状のアクリル樹脂カラムに、乾燥オカラ７ｇを充填して、液体の通液口を設けた栓で両端を密閉した。該充填カラムを垂直に固定し、上方の通液口からＥＢ水溶液（濃度6.7ppm）を連続的に通液した。その模式図を図２に示す。
【００５２】
ＥＢ水溶液を通液後カラム上部のオカラが着色し、ＥＢが速やかに吸着されたことが目視により確認された。また、ＥＢ水溶液を連続的に通液しても、着色部位の降下は極めて遅くＥＢが強固にオカラに吸着されていることが分かった。これにより、ＥＢの吸着挙動を目視でき、１本のカラムで多量のＥＢ水溶液を処理することが可能であり、極めて効率的であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】オカラを充填したカラムからなる吸着装置の模式図を示す。
【図２】オカラを充填したカラムからなる吸着装置にＥＢ水溶液を連続的に通液した場合の着色の模式図を示す。
【図３】オカラ、活性炭及びイオン交換樹脂によるＥＢ吸着の時間変化を示すグラフである。
【図４】オカラによるＡＯ吸着の時間変化を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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