(57)【要約】【課題】本発明は、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、効率よく不活性化することができる酵素、抗体等の蛋白質担持フィルタを提供する。【解決手段】フィルタ上に担持された酵素、抗体等の蛋白質の酸化失活を防ぐために、フィルタ上に抗酸化剤を共存させる。また、本発明の蛋白質担持体は、蛋白質溶液に基材を含浸するという簡便な方法で実現できる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛋白質と抗酸化剤を基材上に担持させてなる蛋白質担持フィルタ。
【請求項２】
前記蛋白質が酵素である請求項１に記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項３】
前記酵素が蛋白質分解酵素である請求項２に記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項４】
前記蛋白質分解酵素が植物由来である請求項３に記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項５】
前記蛋白質分解酵素がブロメラインである請求項３に記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項６】
前記蛋白質分解酵素がセリンプロテアーゼである請求項３に記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項７】
前記蛋白質が抗体である請求項１に記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項８】
前記抗体が卵黄由来抗体ＩｇＹである請求項７に記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項９】
前記抗酸化剤が植物由来である請求項１〜８のいずれかに記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項１０】
前記抗酸化剤がアントシアニンを含むブドウ抽出物である請求項９に記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項１１】
前記基材に活性炭を含む請求項１〜１０のいずれかに記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項１２】
前記基材がシリカゲルを含む請求項１〜１０のいずれかに記載の蛋白質担持フィルタ。
【請求項１３】
蛋白質を含む水溶液に基材を含浸し、その後余分な水分を乾燥させることで製造される請求項１〜１２のいずれかに記載の蛋白質担持フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、不活性化することができる酵素、抗体等の蛋白質を担持したフィルタに関する。さらに詳しくは、担持した酵素、抗体等の蛋白質の活性発現を抗酸化剤によって特異的に安定化すると同時に、通過した空気中の活性酸素を無害化することを特徴とする、空気清浄機やマスク用濾材に好適に用いることができるフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などの有害物質を除去するフィルタ濾材については、これまで様々なものが提案されてきた。また、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、不活性化することができる酵素、抗体等の蛋白質を担持したフィルタについても、これまで様々なものが提案されてきた。しかし、一般に、蛋白質は空気中に暴露しておくだけでも、空気中の活性酸素によって酸化され変性する。酵素や抗体等の活性を有する蛋白質は、酸化によって変性するとその活性を失うこととなる。特に、この酸化による失活は、エアフィルタに添着さている蛋白質の場合は、蛋白質がより多くの活性酸素と接触するため、影響が大きい。しかし、このことになんらかの対策を施した蛋白質担持体及びフィルタの提案はこれまでなかった。
【０００３】
特許文献１には、シアル酸、シアル酸誘導体、これらを含む糖、糖蛋白質、糖脂質の少なくとも１種類をウィルス捕捉体としたウィルス除去フィルタが開示されている。また、特許文献２には、高い微細繊維化度を持つ繊維素材であって、少なくとも１本の繊維がウィルスを捕捉する目的で、ウィルスに対する天然の受容体またはその一部またはその類似体を付着させるため、臭化シアンで誘導体化されているものが開示されている。しかしながら、フィルタを用いた濾過や、吸着剤を用いた物理吸着により空気中の有害物質を除去する方法は、非特異的なものであって、精度が低い。また、除去した有害物質が再浮遊したり、フィルタ上で有害物質が増殖して新たな汚染源となったりすることを避けるために、有害物質の殺菌・不活性化の技術を組み合わせなければならない。
【０００４】
また、特許文献３には茶の抽出成分を添着した不織布を耳に留める紐で構成された抗ウィルスマスクが、特許文献４にはフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子抗アレルゲン剤と吸湿性材料を担持したフィルタが開示されている。茶の抽出成分やフェノール性水酸基を有する非水溶性高分子は、抗菌作用を有することが知られているが、酵素・抗体等の蛋白質のように特定の菌やウィルスを不活性化できるような特異的な反応性は有していない。酵素・抗体等の蛋白質は、目的の有害物質に合わせたものを用意することができ、より確実な効果を得ることができて好ましい。
【０００５】
フィルタ上で有害物質を殺菌・不活性化するためには、有害物質に対する殺菌・不活性化能を有する酵素・抗体等の蛋白質をフィルタに担持することが有効である。しかし、特許文献５〜８で開示されている共有結合、イオン結合、架橋法、包括法等の方法で各種酵素を基材に担持させたフィルタは、（１）担持方法が複雑でコストがかかる、（２）担持の過程で酵素がダメージを受け、活性が低下する、（３）一般に固定化の際、酵素の固定する向きを制御することができないため、活性が発現しにくい向きに結合される分子が含まれ、全体として活性が低下する、といった問題があり、簡便な方法で蛋白質を担持し、その活性を発現させることが望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２３４３１７号公報
【特許文献２】特開２００１−５２７１６６号公報
【特許文献３】特開平８−３３３２７１号公報
【特許文献４】特開２００４−２９０９２２号公報
【特許文献５】国際公開第９８/０４３３４号パンフレット
【特許文献６】特開昭６０−４９７９５号公報
【特許文献７】特開平２−４１１６６号公報
【特許文献８】特開２００３−２１０９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、効率よく不活性化することのできる、酵素、抗体等の蛋白質を担持したフィルタを提供することを課題とするものである。また、担持された蛋白質の酸化失活を防ぎ、長期間にわたる安定的な活性発現することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、蛋白質担持体及び蛋白質担持フィルタの性能を向上すべく鋭意検討した結果、酵素、抗体等の蛋白質と共に、抗酸化剤を共存させることにより酵素、抗体等の蛋白質の酸化失活が抑制され、活性発現が特異的に安定化されることを見出し、ついに本願発明を完成するに到った。
【０００９】
即ち本発明は、以下の通りである。
１．蛋白質と抗酸化剤を基材上に担持させてなる蛋白質担持フィルタ。
２．前記蛋白質が酵素である上記１に記載の蛋白質担持フィルタ。
３．前記酵素が蛋白質分解酵素である上記２に記載の蛋白質担持フィルタ。
４．前記蛋白質分解酵素が植物由来である上記３に記載の蛋白質担持フィルタ。
５．前記蛋白質分解酵素がブロメラインである上記３に記載の蛋白質担持フィルタ。
６．前記蛋白質分解酵素がセリンプロテアーゼである上記３に記載の蛋白質担持フィルタ。
７．前記蛋白質が抗体である上記１に記載の蛋白質担持フィルタ。
８．前記抗体が卵黄由来抗体ＩｇＹである上記７に記載の蛋白質担持フィルタ。
９．前記抗酸化剤が植物由来である上記１〜８のいずれかに記載の蛋白質担持フィルタ。１０．前記抗酸化剤がアントシアニンを含むブドウ抽出物である上記９に記載の蛋白質担持フィルタ。
１１．前記基材に活性炭を含む上記１〜１０のいずれかに記載の蛋白質担持フィルタ。
１２．前記基材がシリカゲルを含む上記１〜１０のいずれかに記載の蛋白質担持フィルタ。
１３．蛋白質を含む水溶液に基材を含浸し、その後余分な水分を乾燥させることで製造される上記１〜１２のいずれかに記載の蛋白質担持フィルタ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蛋白質担持体及びフィルタは、酵素、抗体物質等の蛋白質の活性発現を特異的に安定化することで、各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などを吸着し、フィルタ上にて効率よく不活性化することができる。従来のフィルタでは、捕捉した細菌などが、同時に捕捉されたダスト類を糧としてフィルタ内で増殖し、臭気を発生したり、フィルタ下流部まで到達して２次汚染を引き起したりするという問題があったが、細菌を死滅させる効果のある蛋白質を担持したフィルタを用いれば、この問題は解決される。また、この蛋白質担持フィルタは高い性能を有し、蛋白質水溶液に基材を含浸し、乾燥させるという簡便な方法で蛋白質の担持が可能であるので生産コストが低い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本願発明にかかるフィルタは、蛋白質を担持させていることが好ましい。蛋白質はその種類の適正化により、目的物を選択的に除去することができるため、除去目的物外の他の粉塵等の存在の影響が少なく、高い精度で目的とする細菌等を除去することができるからである。
【００１２】
本発明の蛋白質担持体に適用可能な酵素、抗体等の蛋白質としては、溶菌酵素（リゾチーム）、蛋白質分解酵素（プロテアーゼ）、各種アレルゲンを酸化還元する酵素（オキシドレダクターゼ）、細菌、または、カビ、ウィルス、環境アレルゲンなどを不活性化する抗体などが挙げられるが、特に限定されない。
【００１３】
また、蛋白質分解酵素（プロテアーゼ）としては、ブロメライン、パパイン、カスパーゼ、フィシン、アクチニジンなどのシステインプロテアーゼ、サーモリシンなどの金属プロテアーゼ、トリプシン、キモトリプシン、スブチリシンなどのセリンプロテアーゼ、ペプシン、カテプシン、ＨＩＶプロテアーゼなどのアスパラギン酸プロテアーゼ（酸性プロテアーゼ）、Ｎ−末端スレオニンプロテアーゼ、グルタミン酸プロテアーゼなどを利用することができ、より好ましくは、植物由来の蛋白質分解酵素、さらに好ましくは、ブロメラインを利用することができる。
【００１４】
植物由来の蛋白質分解酵素は、安全性の面で優れており、消費者に対するイメージも良好である。また、酵素を生産するにあたって、有用植物の使用後の残渣（例えば果実を利用した後に残る皮や種や茎の部分）より抽出されるものも多く、環境面でも優れている。植物由来の蛋白質分解酵素としては、ブロメライン（パイナップル由来）、パパイン（パパイヤ由来）、フィシン（イチジク由来）、アクチニジン（キウイフルーツ由来）などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
ブロメラインは、パイナップル由来の蛋白質分解酵素であり、パイナップルの果実および茎から採取されるが、茎由来のものの方が活性が高く望ましい。茎由来ブロメラインは、粗精製品でも臭気が少なく、フィルタに担持する用途に好適である。また、水への溶解性も良好であり、加工性も優れている。さらに、酵素活性の高いものが比較的安価にて入手可能である。
【００１６】
また、本発明の蛋白質担持フィルタに用いるのに好ましい蛋白質分解酵素として、セリンプロテアーゼが挙げられる。セリンプロテアーゼは、ＥＣ番号３．４．２１に属する酵素であり、一般に、最適ｐＨが中性付近であり、耐熱性があり、ＳＤＳ存在下でも活性を保持する。これらの性質は、酵素担持フィルタの加工性や耐久性向上に寄与する。
【００１７】
本発明の蛋白質担持フィルタに用いるのに好ましい抗体として、卵黄由来抗体ＩｇＹが挙げられる。ＩｇＹは製造コストが低く、入手しやすい点で優れているからである。
【００１８】
本発明にかかるフィルタは抗酸化剤を担持させていることが好ましい。抗酸化剤を担持させることにより、酵素、抗体等蛋白質の酸化失活の原因となる活性酸素を無害化でき、蛋白質の安定的な活性発現を促すことができるからである。また、空気中の活性酸素を無害化できるため、フィルタを通過した空気の活性酸素濃度を抑えるという副次的な効果をも有する。空気中の活性酸素は人体にも悪影響を及ぼし、様々な疾患の原因となることが知られており、これを無害化できることは大変有意義である。
【００１９】
本発明で使用する抗酸化剤とは、活性を有する蛋白質の失活の原因となる活性酸素を捕捉するものをいい、ビタミンＣ（アスコルビン酸）、ビタミンＥ（トコフェロール）、ＢＨＴ（ジブチルヒドロキシトルエン）、ＢＨＡ（ブチルヒドロキシアニソール）、エリソルビン酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、二酸化硫黄、コーヒー豆抽出物（クロロゲン酸）、緑茶抽出物（カテキン）、ローズマリー抽出物、ブドウ抽出物などを例示することができるが、抗酸化作用を有する材料であれば特に限定はされるものではない。
【００２０】
なお、本発明でいう活性酸素とは、酸素が化学的に活性になったもので、強い酸化力を有するものである。具体的には、スーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素、一酸化窒素、オゾン、過酸化脂質などを挙げることができる。
【００２１】
性能、及び加工性において好ましくは植物由来抗酸化剤であり、さらに好ましくは、アントシアニンを含むブドウ抽出物である。
【００２２】
抗酸化剤は、前述のように活性酸素を除去し、蛋白質の酸化失活を防ぐ作用を有するが、逆に蛋白質のカルボキシル基などと反応して蛋白質の活性発現を阻害する性質も有するため、前者の作用が大きく、後者の作用が小さい抗酸化剤を選択することが重要となる。植物由来抗酸化剤は、活性酸素の除去性能が優れており、蛋白質の活性発現を阻害する作用は少ない。中でもブドウ抽出物はその特徴が特に顕著である。また、一般に植物由来の抗酸化剤は基材表面に均一に塗布する上で加工性が良く好ましい。基材表面に担持されている酵素・抗体等の蛋白質の活性を安定して発現させるためには、抗酸化剤が基材表面に均一に塗布されていることが重要である。植物由来の抗酸化剤は、例えばポリエステル等の高分子素材と親和性も優れており、表面上に均一に皮膜を形成することが可能である。
【００２３】
蛋白質と抗酸化剤との基材上での存在比は、特に限定されないが、重量比で（蛋白質／抗酸化剤）が（５０／５０）〜（９９．９／０．１）が好ましい。（蛋白質／抗酸化剤）が（５０／５０）より抗酸化剤の割合が大きくなると、抗酸化剤が蛋白質のカルボキシル基などと反応して蛋白質の活性発現を阻害する作用が大きくなる。また、（９９．９／０．１）より抗酸化剤の割合が小さくなると蛋白質安定化の性能を期待できない。ただし、抗酸化剤の性能はその種類によって重量あたりの活性量が大きく異なるため、上記の範囲外であっても、良好な結果を得る可能性はある。
【００２４】
基材の形態は、フィルム、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布、メルトブロー不織布、フラッシュ紡糸不織布、サーマルボンド不織布、ケミカルボンド不織布、ステッチボンド不織布、および湿式抄紙不織布などの不織布、あるいは織物、紙などシートの形態を成すものが挙げられる。また、基材の形態がシート状である場合、その目付は特に限定されないが、好ましい範囲を例示すると１０ｇ／ｍ２から２００ｇ／ｍ２である。１０ｇ／ｍ２未満であると各種細菌、カビ、ウィルス、アレルゲン物質などの不活性化対象物を十分捕捉できない可能性がある。また２００ｇ／ｍ２を超えるとフィルタとして用いた場合の圧力損失が大きくなるため好ましくない。
【００２５】
本発明の蛋白質担持フィルタの基材の素材として、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ナイロン、ポリオレフィン系、レーヨン、セルロース、パルプ等が挙げられるが、特に限定はされない。
【００２６】
酵素、抗体物質等の蛋白質の基材への担持の方法としては、基材を適当な濃度の蛋白質水溶液に含浸し、適当な温度および時間で乾燥する方法が好ましい例として挙げられる。ここで用いる蛋白質水溶液は、各々の蛋白質の活性発現に適したｐＨに調節されることが好ましい。これは、蛋白質はその種類によって活性発現に適したｐＨが異なり、通常はそのｐＨ付近でないと十分な活性の発現は得られないためである。また、乾燥温度と時間は、担持する蛋白質が変性により失活しない温度にすることが重要である。蛋白質はその種類によって耐熱性が大きく異なる。通常は高温で乾燥させた方が短時間で処理が済み効率が良いが、蛋白質の耐熱性を考慮して乾燥条件を決めることが好ましい。
【００２７】
本発明の担持体は、次のような理由により、フィルタとすることが好ましい。すなわち、物理吸着を利用する従来のフィルタでは、低沸点成分を除去、分解することが困難であったが、目的の物質を分解する蛋白質を担持したフィルタを用いれば、低沸点成分でも除去・分解が可能である。さらに、従来のフィルタでは、捕捉した細菌などが、同時に捕捉されたダスト類を糧としてフィルタ内で増殖し、臭気を発生したり、フィルタ下流部まで到達して２次汚染を引き起こすという問題があったが、細菌を死滅させる効果のある蛋白質を担持したフィルターを用いれば、この問題は解決される。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、これによって本発明はなんら限定されるものではない。
【００２９】
＜実施例１＞
１００ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ６．０）にブロメラインを１０重量％になるように懸濁した水溶液に、ブドウ由来アントシアニンを、重量比で（ブロメライン／ブドウ由来アントシアニン）＝（９０／１０）になるように添加して添着液を調製した。この添着液に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除き、その後、８０℃の温度に保持した熱風乾燥機中で１分間乾燥し、サンプルフィルタを調製した。
【００３０】
＜比較例１＞
１００ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ緩衝液（ｐＨ６．０）にブロメラインを１０重量％になるように懸濁して添着液を調製した。この添着液に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除き、その後、８０℃の温度に保持した熱風乾燥機中で１分間乾燥し、サンプルフィルタを調製した。
【００３１】
＜実施例２＞
１００ｍＭ  リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に卵黄抗体（ＩｇＹ）を１０重量％になるように懸濁した水溶液に、ブドウ由来アントシアニンを、重量比で（ブロメライン／ブドウ由来アントシアニン）＝（９０／１０）になるように添加して添着液を調製した。この添着液に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除き、その後、８０℃の温度に保持した熱風乾燥機中で１分間乾燥し、サンプルフィルタを調製した。
【００３２】
＜比較例２＞
１００ｍＭ  リン酸緩衝液（ｐＨ７．０）に卵黄抗体（ＩｇＹ）を１０重量％になるように懸濁して添着液を調製した。この添着液に、基材（２０ｇ／ｍ２の熱カレンダータイプのポリプロピレン／ポリエチレン複合繊維からなる不織布）を１分間含浸した後、取り出して余分な付着水分を取り除き、その後、８０℃の温度に保持した熱風乾燥機中で１分間乾燥し、サンプルフィルタを調製した。
【００３３】
（抗アレルゲン性試験：試験例１）
サンプルフィルタを１ｃｍ角に裁断したものを試験片として、ダニアレルゲン（Ｄｅｒ
ｆ２）溶液（濃度：５０ｎｇ／ｍｌ、容量：２００μｌ）に浸漬し、２４時間静置する。その後、試験片を取り除き、溶液のアレルゲン濃度を測定し、アレルゲンの減少量を計算した。
【００３４】
（インフルエンザウィルス不活性化試験：試験例２）
サンプルフィルタを３３ｍｍ四方に裁断したものを試験片として、密閉された容器に入れ、それぞれにインフルエンザウィルスを１ｍｌあたり０．５ｍｇ含む水溶液を０．５ｍｌ容器内に噴霧した後、室温で１５時間処理を行った。その後、不活性化したインフルエンザウィルスを１ｍｌあたり１ｍｇ含む水溶液を０．５ｍｌ容器内に噴霧して、抗体をブロッキングし、処理の終わった試験片をリン酸緩衝溶液９ｍｌで洗い出し、回収した液を１０日卵に接種、３７℃にて４８時間培養後、ＣＡＭ液を採取し、ＨＡテストを行い、Ｋａｒｂｅｒ法によりウィルス感染価ＥＩＤ５０（５０％ ｅｇｇ−ｉｎｆｅｃｔｉｖｅ ｄｏｓｅｓ）の計算を行った。
【００３５】
（一酸化窒素無害化試験：試験例３）
テドラーバック（容量５Ｌ）にサンプルフィルタを入れ、密封後、真空ポンプにてバック内の空気を除いた。その後、２５ｐｐｍの一酸化窒素４Ｌをテドラーバックに封入し、気体検知管にて初期濃度を測定した。８時間静置後、一酸化窒素濃度を気体検知管にて測定した。
【００３６】
（オゾン無害化試験：試験例４）
直径６０ｍｍの円筒形カラムの中ほどにサンプルフィルタをセットし、オゾン発生器（日本オゾン株式会社（現  株式会社オゾンシステム）製  Ｏ−０２Ｔ−２）を用いてオゾン濃度が約３００ｐｐｂになるように調製した空気を送風機を用いて４立方ｍ／時間の流量でカラムを通過させた。オゾン濃度測定器（ダイレック株式会社製  ｄａｓｉｂｉ  ＤＹ−１５００）を用いて、サンプルフィルタ通過前と通過後の空気に含まれるオゾン濃度をモニタし、オゾンの除去率を計算した。
【００３７】
実施例１、比較例１のフィルタに風速３０ｃｍ／秒にて５００時間通風したサンプルについて試験例１で示した抗アレルゲン性試験を実施した。その結果、実施例１のアレルゲン不活性化率は９７％であり、比較例１のアレルゲン不活性化率は７７％であった。実施例２、比較例２のフィルタに風速３０ｃｍ／秒にて５００時間通風したサンプルについて試験例２で示したインフルエンザウィルス不活性化試験を実施した。その結果、実施例２のウィルス感染価はＥＩＤ５０＝０．５×１０７．５、比較例２のウィルス感染価はＥＩＤ５０＝０．５×１０８．４であり、実施例２の活性化ウィルス量は、比較例２の約１０分の１であった。これら試験例１、試験例２の結果は、５００時間通風したことによる酵素の酸化失活を抗酸化剤が抑制していることを示している。
【００３８】
実施例１、比較例１のフィルタについて試験例３で示した一酸化窒素無害化試験を実施したところ、実施例１の初期濃度が２５ｐｐｍ、８時間後濃度が２ｐｐｍであったのに対し、比較例１の初期濃度が２５ｐｐｍ、８時間後濃度が８ｐｐｍであった。実施例１、比較例１のフィルタについて試験例４で示したオゾン無害化試験を実施したところ、実施例１のオゾン除去率が５．０３％、比較例２のオゾン除去率が１．３８％であった。これら試験例３、試験例４の結果は、フィルタに担持された抗酸化剤が空気中に含まれる活性酸素を無害化する効果を有することを示している。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の蛋白質担持フィルタは、抗酸化剤が、担持された酵素、抗体等の蛋白質の活性発現を安定化することで、高い性能を実現したものであり、また、簡便な方法で蛋白質の担持が可能であるので、容易に産業利用できる。