有機食品(有機野菜)

メトヘモグロビン血症






窒素 (N) nitrogen
  • 大気の78%(体積比)を占める気体。
  • タンパク質や核酸に含まれる必須成分。

造語
  • 徳川時代の津山藩医、宇田川家の養子「宇田川榕菴」の造語。

  • 窒素(チッソ)を“毒気”と呼んだのは英国のJ・プリーストリーである。
    そしてフランスのl・Aラヴォアージェにより、燃焼して残った空気の部分を「毒気」といった。
    この主成分が窒素である



正常な大気圧下では、窒素は生化学的に不活性な気体
  • しかし、空気中の酸素圧(酸素の量)が急激に下降すると、あるいは空気の圧力が上昇すると、窒素も毒性を示す

  • 空気の圧力が0.4MN/u、すなわち窒素の圧力にして0.32MN/uになると、
    • [むやみに笑いたくなる]
      [話し好きになる]
      [視覚・聴覚・臭覚の反応が鈍くなる]
      [知的活動力が低下する]
    このような状況に陥りやすいのが潜水夫で、彼らはしばしば
    • [めまい]
    • [幻覚]
    • [軽い酩酊感]
    を経験する。
    水深100m以上に長時間潜っていると、圧縮空気を吸っているため、酸素と一緒に吸い込まれた窒素は、ゆっくり血液や細胞に溶け込んでゆく。そして、圧力が急激に下がると(水から陸に上がった瞬間に身体にかかる圧力が急激に下がる)溶けていた窒素がアワとなって出てくる。これが原因となって潜水病(ケーソン病)特有の症状が出てくる。
    それらは窒素の麻酔作用による。
    現在潜水夫が吸っている空気には、酸素とヘリウムの混合気体が使用されている。(毒のはなしp37〜)





硝酸態窒素
硝酸態窒素(nitrate nitrogen)

  • 通常、土壌中の無機窒素は、
    1. 「アンモニア態窒素」
    2. 「亜硝酸態窒素」
    3. 「硝酸態窒素」
    の3つの形で存在する
    通常、有機物が分解されるとまずアンモニア態窒素が生成されるが、土壌中の硝酸菌の作用で亜硝酸態窒素を経て硝酸態窒素にまで変換される。
    1. 植物は硝酸態窒素のみしか、根から吸収して利用できないため、窒素固定菌がいない環境では生育できない。これを補うため、窒素肥料の中には硝酸態窒素が大量に含まれている。
    2. 硝酸態窒素とは、硝酸イオンのように酸化窒素の形で存在する窒素のことです。
    3. 通常はNO3-の形の硝酸イオンに金属が結合した硝酸塩の形で存在しているが、このうちNの部分だけをとって硝酸態窒素という

  • また硝酸態窒素は通常、窒素化合物の酸化によって生じる最終生成物である
    硝酸態窒素を含む肥料が大量に施肥された結果、ミネラルウォーターとして市販されている物も含む地下水が硝酸態窒素に汚染されたり、葉物野菜の中に大量の硝酸態窒素が残留するといった環境問題が起こっている。
  • 人間を含む動物が硝酸態窒素を大量に摂取すると、体内で亜硝酸態窒素に還元され、これがメトヘモグロビンと結合してメトヘモグロビン血症などの酸素欠乏症を引き起こす可能性がある上、アミノ酸と結合して発ガン性物質のニトロソアミンを生じる問題が指摘されている。

  • 植物の3大栄養素は窒素とリン酸とカリウムです。なかでも窒素は植物の成長のために重要な栄養素です。
    窒素は硝酸として作物に吸収されます
    化学肥料でも有機肥料でも、土の中の微生物や水の働きで硝酸になり、吸収されます。
    作物中の硝酸は、口中の細菌や腸内細菌の働きで亜硝酸になります
  • 血中の赤血球は、
  • 肺から取り入れた酸素を全身の細胞に運ぶ役目をしています。ところが、亜硝酸が赤血球酸素の結合する能力を低下させてしまいます。そのために、貧血を招くことがあります。
    また、亜硝酸は肉や魚に含まれるタンパク質と反応してニトロソアミンという発ガン物質を作り出すことがあります。

家畜のふん尿を微生物で浄化
  • 2011年、丸紅は日本仁安堂薬健と共同で、微生物を使って農地の土壌や水質を改善する技術を開発した。
  • パーム油の搾りかすに枯草菌、乳酸菌、酵母などを混ぜ合わせたものを、家畜の飼料や飲み水に混ぜることで、ふん尿の毒性成分を浄化する。
  • 家畜のふん尿や肥料には「硝酸態窒素」と呼ばれる物質が含まれている。農作物などを通じて人が一定量を超えて摂取すると健康に影響を与える可能性がある。
  • 農地や地下水に硝酸態窒素が蓄積される恐れがある。
  • EU(欧州連合)では水質や葉物野菜について「安全基準」としえ含有量の上限値を設けている。たとえば、ホウレンソウの上限値は3000_c/1`c。



窒素濃度が低い環境下で効率よく窒素を吸収するメカニズム
  • 2012年、理化学研究所は窒素濃度が低いときにだけ働く輸送タンパク質があり、根の細胞の表面から直接窒素を取り込んでいることが分かった。
    植物は土壌中に含まれる硝酸イオンを窒素源として取り込み、アミノ酸などを合成している。硝酸イオンの散り込みには細胞表面で働く輸送タンパク質が関わるが、詳しい仕組みは不明だった。
    研究チームは通常の農地に比べ硝酸イオン濃度が1/40以下の条件で、モデル植物のシロイヌナズナを育て詳しく解析した。
    土壌と直に接する根の表皮細胞で輸送タンパク質の一種「NRT2・4」が働き、硝酸イオンを取り込んでいた。
    表皮細胞おりも内側の細胞層で働く輸送タンパク質はすでに知られていたが、今回は、根の最も外側にある表皮細胞で働く輸送タンパク質を特定できた。
    NRT2・4は窒素濃度が高いときには存在せず、環境の変化で窒素濃度が下がったときにだけ働くことが分かった。
    成果は米科学誌プラント・セル(電子版)に掲載。




亜硝酸態窒素
地下水で濃度が高い
  • 水道を所管する厚生労働省は2014年、水道基準を見直し「亜硝酸態窒素」の規制を強化する。

  • 動物のし尿や肥料に由来する亜硝酸態窒素は血液中に入ると、酸素の運搬をジャマして体内の器官に悪影響をもたらす。
  • 少量でも影響は大きい
  • 特に幼児に対する被害が心配される。

  • 現在の基準では、硝酸態窒素と亜硝酸態窒素をあわせて、水1g当たり10_c以下。
  • 2014年4月に導入予定の新基準では亜硝酸態窒素だけで、水1g当たり0.04_c以下。
  • 亜硝酸態窒素の除去には逆浸透膜が有効とされる。







残余窒素(非タンパク性窒素)
NPN(nonprotein nitrogen)

  • 血液・尿・組織などに含まれるタンパク質以外の広汎な小分子窒素の総称で、普通のタンパク沈殿剤では除去されずに残るN化合物の一群をさします。
  • 残余窒素とか非タンパク性窒素ともいいます
  • 正常値:
    1. 総NPN(25〜37mg%)
    2. 尿素N(9〜15%)
    3. クレアチンN(1.0〜1.6%)
    4. 尿酸N(0.8〜1.5%)
    5. アミノ酸N(5〜7%)
    6. クレアチニンN(0.6〜0.8%)
    7. アンモニアN(0.1〜0.2%)
  • 健常人でも、多量のタンパク質を摂取した場合、40〜45mg%に上昇することがある





シロアリ
  • 2008年、理化学研究所はシロアリの一種「イエシロアリ」も腸内にいる細菌がビタミンやアミノ酸など生物に欠かせない栄養を作り供給している事を見つけた。
    細菌のゲノムを解析したところ、空気中の窒素を吸収してアミノ酸などを作っていた。
    シロアリはセルロースを分解する能力に優れる。腸内にいる原生生物や、さらにその中にいる細菌がカギと見られ、そのゲノムを解読すればバイオ燃料などの開発に役立つ。
    研究チームは腸内細菌の一種のゲノムを解読し、その遺伝子から機能を調べた。

  • 空気中の窒素からアミノ酸やビタミンを合成する機能があることが分かった。
    生物の体内にいる細菌でこのような働きをするものは珍しい。
    生物は体を作るために欠かせない窒素をアミノ酸タンパク質として体内に取り入れる。だが、シロアリが食べる木材には窒素がほとんど無い。共生する細菌が窒素をシロアリに供給する役割を担うようになった可能性がある。

アンモニアの合成
  • 資源に恵まれなかったドイツの科学者「ハーバー」と「ボッシュ」が窒素ガスからアンモニアの合成に成功し、ナチスの活動を支えた(「大気を変える錬金術」みすず書房)

土星の衛星「タイタン」
  • 2011年、東京大学の関根康人助教らは、土星の衛星「タイタン」を覆っている大気に大量の窒素が含まれる理由を室内実験で突き止めた。
    約40億年前に数千個の巨大隕石がタイタンに衝突し、温度が2000℃を超えて上昇。タイタンにあったアンモニアの氷が分解し、窒素が出来たと結論づけた。
    成果はネイチャー・ジオサイエンス(電子版)に掲載。
    タイタンの大気は9割以上が窒素で、2%程度がメタン。
    タイタン自体が窒素を含む材料でできているとする学説などもあったが、探査機の調査では否定されたという。
    実験では高エネルギーのレーザーを使い、金属片を隕石のように加速させてアンモニアの氷にぶつけた。秒速10`b以上で当たると100%の確率で氷が分解し、窒素ができた。




ディーゼルの汚染物質を抑える
  • 2009年、ドイツのミュンヘン大学のチームは、トラックなどのディーゼルエンジンから出る汚染物質を測定不能なレベルにまで抑制する技術を開発した。
    従来は同時に減らすことが難しかった窒素酸化物(NOx)を一緒に削減できる。
    ディーゼルエンジンでは排ガスを燃焼室に送り込み、二酸化炭素(CO2)や水蒸気の働きでNOxの生成を抑える。ただ、燃料が不完全燃焼しやすく、ススの量が増えていた。
    新技術は排ガスに高い圧力をかけて燃焼室に送り込む


タンパク質から作られた燃料
  • 2011年、nature biotechnology4月号
    ガソリンなどの化石燃料にかわるバイオ燃料として脂質や炭水化物が原料として使われた。
    タンパク質を構成するアミノ酸には窒素が含まれる。
  • そのため、タンパク質から作られた燃料を燃やすと、二酸化炭素の300倍もの温室効果がある窒素酸化物が放出されてしまう。
    カリフォルニア大学のフォ博士らは、特定のアミノ酸が合成できない大腸菌を作った。
    さらにこの大腸菌に、燃料となるアルコールを合成する酵素と、アミノ酸から窒素を取り外す酵素の遺伝子を組み込んだ。
    この大腸菌をタンパク質のエサで育てることで、窒素を含まないアルコールを作ることに成功した

多すぎると
  • 2012.1/27Science
    多くの生態系でタンパク質などに含まれて豊富な栄養源として利用されている窒素。
    窒素の過剰摂取は、生物へ悪影響を及ぼすことが分かってきた。
    アリゾナ州立大学のシーズ博士らはイナゴと窒素の摂取量の関係を調べた。
    窒素を含むタンパク質と窒素を含まない炭水化物の量を調節したエサを与えたところ、窒素を多く含む植物を摂取したイナゴでは成長が悪くなり、炭水化物に対するタンパク質の比率が高い人工飼料では、生存率が低下することがわかった。






窒素利用のタンパク質
  • 2013年、大豆などのマメ科植物が空気中の窒素を養分として取り込むのに必要なタンパク質を農業生物資源研究所のグループが突き止めた。
  • このタンパク質の働きを高めると、根粒菌が共生するのに必要な根粒ができ、空気から窒素を取り込んで育った。
  • 多くの植物は栄養素を肥料から取り入れている。

  • マメ科の植物は根粒菌を利用して大気中の窒素を植物が取り込めるアンモニアに変えて育つ。
  • 研究グループは、マメ科植物のミヤコグサを使って実験した。根粒を作るのに必要なタンパク質は12種類あることが知られているが、このうちマメ科諸物だけに存在する「NIH」に注目。
  • NIHの働きを人工的に高めたところ、根粒菌に感染しなくても根粒ができることが分かった。
  • NIHが細胞分裂を促すNF-Yというタンパク質の合成を活発にすることで、根粒ができると分析している。

低酸素海水で鮮度を維持
  • 低酸素海水の技術はナノクスが経済産業省などの支援を受けて開発した。
  • 「ナノ・フレッシャー」と呼ぶ技術。
  • ハニカム状の金属部品を組み合わせて、窒素を直径100ナノb前後の微細な気泡にする。この窒素の気泡が海水中の酸素を追い出すことで、酸素の濃度が極めて低い海水を作る。
  • 低酸素海水中で魚を保存すると窒素の気泡が魚の中に浸透し、酸化を抑制する。この装置はすでに漁の期間が長いマグロ漁船などの搭載、漁港などにも設置している。


窒素固定
  • 窒素分子からアンモニアなどの窒素化合物への変換過程である「窒素固定」は、植物の生存・生育に不可欠だが、細菌の働きで空気中の遊離窒素を取り込み、窒素固定ができるのはマメ科植物など一部の植物に限られる。
  • そのため、大半の植物は土壌から窒素を吸収するため、化学窒素肥料が必要になる。



窒素ガス
  • 地球上の大気は窒素が約80%、酸素約20%、アルゴン約1%でできている。
  • 大気を高圧で−200℃程度まで冷やして液化する。
  • 窒素は無味無臭で、化学反応を起こしにくいガス。
  • MRIの冷却向けに、高価で供給不安のあるヘリウムに変わって使えるガスとしての用途が見込まれている。

亜酸化窒素
  • 麻酔薬や鎮痛剤として使われる。
  • 亜酸化窒素のガスが自転車タイヤの補充用ガス「シバガス」としてネット上で販売されている。
  • 2015年10/1、厚生労働省は、危険ドラッグの代替品として使われているとして、取り締まり強化を通知した。
  • 和歌山県では8月にシバガスを、実態は危険ドラッグとして薬物乱用防止条例の規制対象に指定。




潜水
  • 中国も300b潜水
    • 2014年、新華社電。
    • 「飽和潜水」という手法で水深300bまで降下し、海中で作業をした。
    • 日本を含む8カ国で水深400b以上の潜水技術を持っている。






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