アルコール除菌って、どういう仕組みなの？【その２】
こんにちは。ろんどん。です。
昨日に引き続いて、やっていきましょう。
１ そもそも、細菌って？
エタノールの抗菌メカニズムを語るためには、
殺される 細菌 や ウイルス のことを語らなければいけませんね。
ウイルスについては、次回説明するとして、
今回は 細菌 について、簡単にさらっていきましょう。
まず、細菌 って何でしょうか。
「細菌とは何ですか？：農林水産省」<1>に、分かりやすいイラストがあったので、拝借致しました。
上の図が、細菌の簡易的なつくりとなっています。
核酸 や プラスミド 、 リボソーム といった細胞内物質が、細胞壁 と 細胞膜 という二重の袋で、包まれていることが分かります。
中でも、 核酸 は非常に大切なもので、遺伝 と タンパク質合成 に重要な役割を持っています。
人間に置き換えると、
核酸などの細胞内物質が、臓器。
細胞壁と細胞膜が、皮膚や筋肉。
みたいなイメージでしょうか。
そして菌は、細胞を持ち、私たち人間と同じように、栄養を摂取して、生きています。
私たちの体、例えば、口や腸、皮膚などにも、多くの常在菌が住んでいます。
また、ウイルス よりサイズが大きく、光学顕微鏡で観察することが可能です。
２ エタノールの抗菌メカニズム
ここからは、エタノールがどのように 細菌 をやっつけるか、見ていきましょう。
エタノールは、二つのプロセスで、細菌をやっつけているようです。
一つ目は、 細胞壁や、細胞膜を壊して、細胞内物質を流出させる。
まずは、外堀から、といったところでしょうか。
細菌の細胞壁や細胞膜は、アルコール溶液中では、従来のしっかりした構造ではなく、全く違った構造へと変わってしまいます。<2>
その結果、隙間が生まれたり、閉じた構造が開いてしまったりすることで、細胞内の物質が外に出てきてしまう、というわけです。
二つ目は、 細胞膜内に入り込んで、細胞内物質を変性・破壊させる。
エタノールは、分子としては、とても小さいもので、細胞膜を通り抜けるこができ、細胞内物質に対して、直接ダメージを与える、というわけです。<3>
変性したり、破壊されれば、細胞内物質は正常な働きができませんから、実質的に、細菌が死んでしまうのです。
結論からいうと、エタノール濃度は、約 70％ のときに、最も高い殺菌効果を示すわけですが、このとき、エタノールは、下の図のような特徴的な構造をとります。<3>
上の図のようなクラスター構造をとるとき、最も殺菌効果が高くなるようです。
単独で動くより、集団で目的を遂行する方が、成果が上げやすい、というイメージでいいと思います。
このクラスター構造は、ちょうどエタノール分子の層で、水分子の層をサンドしているような形ですね。
図から、究極まで単純化すると、分子組成比は水とエタノールが、 １：１ であればよいと分かります。
エタノールの分子量が、46。水の分子量が、18。
濃度、というのはつまり 質量パーセント濃度 のことですから、
この場合の質量パーセント濃度は、(46 / 46+18) × 100 ≒ 71.9%
となります。
以上のことから、エタノール濃度は 70％ 付近が望ましいことが確認できましたね。
ですから、エタノール濃度が低すぎても、高すぎても、効果的に殺菌効果を示せないわけです。ましてや、原液に限りなく近いエタノール、日々使って安全か...というと疑問ですよね。
下の表には、エタノール濃度と菌の死滅時間との関係、そしてその際の抗菌メカニズムがまとめられています。<3>
エタノールの、詳細で化学的な、抗菌メカニズムについては、非常に難しい話にはなると思うのですが、後日、頑張って書こうと思います。
いかがだったでしょうか。
次の記事では、
コロナウイルスに対して、アルコール消毒は効果があるのか
ということについて、見ていきましょう。
お疲れさまでした。
３ 参考文献
<1> 細菌とは何ですか？：農林水産省
<2> 姿をかえるタンパク質
<3> アルコールと殺菌の話 -花王
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