一重項酸素（1O2）に対する抗酸化能評価法

ER160010

活性酸素種（ROS）の中でも、一重項酸素（¹O₂）は反応性が極めて高いことが知られており、生体防御の観点から注目されています。図1に示したように、¹O₂は分子軌道の電子スピンが反平行状態にありラジカルではありません。しかし、検出試薬；TMPDを使用すると、図2に示したように¹O₂により酸化されTMPD^・が生成します。これをESRで測定することにより、間接的に¹O₂をESRで評価できます。この反応はスピントラップではありませんが、TMPDを用いることで他のROSと同様のプロトコールで¹O₂に対する抗酸化能を評価¹⁾することが可能です。以下で、ESRによる¹O₂消去活性の評価を行う例をご紹介します。

¹O₂の生成試薬として、リボフラビン(Rf)を使用しました。図2に示したように、検出試薬TMPDと共に光照射(>400nm)すると、励起されたRf が溶存酸素（³O2）を¹O2に変換します。これによりTMPDがTMPD^・に酸化されます。 TMPD^・のESRスペクトルを図３に示しました。標準ラジカルとして多用されるTEMPOLと比較すると、非常にシャープな信号を与えることが特徴です。3本の信号の内、最も低磁場側の信号強度を求めてTMPD^・量の指標とします。

図1 酸素分子の2p軌道の電子配置²⁾
¹Σ_g^＋は溶液中で極めて不安定で直ちに¹Δ_gに変換するので、通常の化学反応に関与するのは¹Δ_g酸素だけといわれる。

図2 ¹O₂により生成するTMPD^・

図3 TMPD^・のESRスペクトル

¹O₂消去剤の一つとして知られるNaN3を標準物質³⁾として用い、無添加（Control)および異なる濃度(0.78mM, 3.13mM)のNaN3 を添加した例を図4に示しました。 NaN3の用量依存的に信号が減少しました。これらの信号強度を計測して検量線を作成し、¹O₂の消去活性を求めることができます。活性値は、NaN3濃度相当値として求めることができます。評価プロトコールを下に示しました。

図4 NaN3による¹O₂の消去

図5 ¹O₂消去能の比較

図5に液体状食品の¹O₂消去能の例を示しました。いずれの試料も無作為に選択した銘柄の試料です。他のROSの消去能と同様に、原材料や製法により¹O₂消去能も異なるものと予想されます。

食品だけでなく化粧品やヘアケア製品等でも、¹O₂消去能という機能性は注目されていますので、こうした製品の開発や評価にも有用と考えられます。