以下、実施例により本発明をさらに詳しく� ��明するが、本発明はこれらの実施例に何ら� ��定されるものではない。
<実施例1>
 上面を大気に開放した直径8cm、高さ11cmの500 mlのガラス瓶にサンプルとして500mlの蒸留水� �入れ、攪拌しながら溶存水素計、溶存酸素� �を用いて様々な実験条件下で溶存水素量、� �存酸素量の測定を実施した。実験開始直前� �溶存水素量、溶存酸素量を定め、その後の� �時変化を測定し、30分後に白金黒を添加して 測定を継続した。

 溶存水素計は共栄電子研究所製 KM2100 DH� ��用い、溶存酸素計はHORIBA DO METER OM-51を用� ��た。

 図1および図2は、水サンプルに水素ガス� �バブリングして、サンプル中の溶存水素量0. 953ppm、溶存酸素量2.92ppmの実験開始条件を定� �、その後の溶存水素量、溶存酸素量の経時� �化を測定した結果である(メチレンブルー未� ��加、蛍光灯照射下)。

 なお、空気と平衡にある溶存酸素量は8.3p pmであるが、水素ガスのバブリングによって� ��存酸素を追い出し2.92ppmに減少させた。

 図1より、溶存水素量は0.953ppmから直線的� ��減少し、30分後には0.427ppmに至った。この溶 存水素の減少量(矢印a)は、溶存水素の溶存酸 素との反応量と水素ガスの大気への逃げの量 とのバランスによって決定していると理解さ れる。

 一方、30分後白金黒(約5mg)を添加すると急 激に溶存水素は減少し添加10分後にはゼロに� ��った。この急激な溶存水素の減少は溶存水� ��が白金触媒により活性化され、溶存酸素と� ��反応速度が大きくなったためと解される。� ��の白金触媒添加によって誘起された正味の� ��存水素量の減少量(矢印b)は0.260ppm/5minと算出 された。

 一方、溶存酸素量の経時変化は、図2に示 すように実験開始から30分経過まで殆んど一� ��で変化を示さなかったが、30分後白金黒(約5 mg)を添加すると急激に減少し8分後に0.45ppmの� ��小値を示し、その後暫時増加した。

 溶存酸素量は実験開始から30分経過まで� �んど変化しなかったが、この結果は溶存酸� �と溶存水素との反応による酸素量の減少と� �気からの溶解補給される酸素量とがバラン� �して生じたと解される。従って、白金触媒� �加後は活性化された溶存水素と溶存酸素と� �反応による溶存酸素量の減少を示し、その� �少量(矢印)は1.85ppm/5minと算出された。これら の結果は、白金触媒添加によって反応した正 味の溶存水素および溶存酸素の減少量のモル 比は約2対1となるため、溶存水素と溶存酸素� ��反応していることを裏付けるものとして理� ��された。

 次に、光増感色素メチレンブルー等を用� ��た図3および図4に示す実験を行った。図3の� ��線Aは溶存酸素の初期濃度を窒素ガスのバブ リングにより約2.7ppmに調製し、そのサンプル の経時変化を示した結果である。直線Bは水� �ガスのバブリングにより溶存酸素の初期濃� �を約2.7ppmに調製したサンプルの経時変化を� �した結果である。直線Cは水素ガスのバブリ� ��グにより溶存酸素の初期濃度を約2.7ppmに調� ��し、その水サンプル500mlに光増感色素メチ� �ンブルー(2mM)を溶かし白熱電球(500W)を30cmの� �離からを連続照射(λ=670nmを含む)しながら溶� ��酸素の経時変化を示した結果である。図4は 、30分後の白金黒添加以後も含めた溶存水素� ��度と溶存酸素濃度の経時変化を示す。

 図3において、直線Aの溶存酸素の直線的� �増加は大気から溶解し補給される酸素量の� �加を示している。溶存水素を含むサンプル� �直線Bは水素と酸素の反応によって生じる溶� ��酸素の減少と、大気から溶解し補給される� ��素量の増加とのバランスによって決定され� ��いる。従って、直線Aと直線Bとの差は、溶� �水素と溶存酸素の反応による溶存酸素の減� �量を示唆している。

 直線Cの溶存酸素の減少は、大気から溶解 し補給される酸素量の増加量と、水素と酸素 の反応による溶存酸素の減少量と、溶存水素 と活性酸素(一重項酸素)との反応による減少� ��とのバランスによって成り立っている。こ� ��で、活性酸素(一重項酸素)は光増感色素メ� �レンブルーに光照射(含λ=670nm)することによ� ��て生じるものである。

 上記の結果より、直線Bと直線Cとの差は� �溶存水素と活性酸素(一重項酸素)との反応に よる溶存酸素の減少量を示唆している。

 なお、図5は、図3中における窒素ガスで� �ブリングした溶存酸素を2.7ppmに調節したサ� �プルの40分までの経時変化と、メチレンブル ーを溶解した水溶液に窒素ガスをバブリング し、溶存酸素を2.7ppmに調節したサンプルに白 熱電球を照射した場合の経時変化の結果を示 したものである。両者共に30分後には白金黒� ��添加されているが、いずれの場合も全く白� ��触媒の影響は現れなかった。これらの両直� ��がほぼ一致することから、溶存水素が存在� ��ない場合は、白金触媒の影響は現れないこ� ��、メチレンブルーの有無や、白熱電球の照� ��の有無に関わらず、溶存酸素の変化量には� ��響を与えないこと等が明白となった。

 上記の結果に基づき水中における溶存水� ��と溶存酸素との反応速度および溶存水素と� ��性酸素との反応速度に関する考察を行った� ��

 抗酸化反応の反応速度v _O2 は、次式で表される。
v _O2 =-d[O ₂ ]/dt=k ₁ [O ₂ ] ⁿ
 一方、活性酸素消去の反応速度v  _O2* は、次式で表される。
v  _O2* =-d[O ₂ ]/dt=k ₂ [O ₂ ^* ] ⁿ
 そして図1~図4の結果(および後述の実施例2� �おける結果)より、時間対濃度(O ₂ 、O ₂ ^* 、H ₂ )の関係は全て直線関係にある。このことは� �反応速度が時間に関係なく一定値kであるこ� ��を示唆する。すなわち、0次反応であると解 することができる。

 そこで、図3の実験結果による具体的な反応 速度v _O2 、v  _O2* の計算を行った。30分後の溶存水素と溶存酸� ��との反応による溶存酸素の減少量は、(A-B)=4 -3.25=0.75ppm/30分である。よって、v _O2 =-d[O ₂ ]/dt=(0.75/32)mM/30分=0.78μMmin ^-1 =k ₁ と見積もられる。

 また、30分後の溶存水素と活性酸素との反� �による活性酸素の減少量は、(B-C)=3.15-2.3=0.95p pm/30分である。よって、v _O2* =-d[O ₂ ^* ]/dt=(0.95/32)mM/30分=0.99mMmin ^-1 =k ₂ と見積もられる。

 なお、以上の結果は25℃における反応速度� �よび反応速度定数であるが、温度を変更し� �測定を行った場合を仮定してArrheniusの式よ� �活性化エネルギーを見積もると、溶存状態� �おける2H ₂ +O ₂ →2H ₂ Oの反応の活性化エネルギーは7kJmol ^-1 のオーダーと推定される。また、溶存状態に おける2H ₂ +O ₂ ^* →2H ₂ Oの反応の活性化エネルギーは6kJmol ^-1 のオーダーと推定される。
<実施例2>
 水溶液サンプルとして10mM NaCl水溶液(図6、� ��7)、10mM トリプトファン水溶液(図8、図9)、1 0mM L-ヒスチジン水溶液(図10、図11)を用い、� �れ以外は実施例2の図3、図4と同様にして、N ₂ バブリング、H ₂ バブリング、メチレンブルーおよび光照射+H ₂ バブリングの各場合について溶存酸素濃度の 経時変化(図6、図8、図10)、30分後の白金黒添� ��以後も含めた溶存水素濃度と溶存酸素濃度� ��経時変化(図7、図9、図11)を測定した。溶存� ��素量と溶存酸素量の経時変化は単調減少も� ��くは単調増加であり実施例1と同様の傾向を 示した。この結果より、溶存水素と溶存酸素 の反応および溶存水素と活性酸素との反応は 、いずれも0次の化学反応速度であると推定� �れた。

 以上の結果、in vitro の実験方法によって� �溶存水素と溶存酸素、および溶存水素と活� �酸素がppm オーダーの濃度、拾数分のタイム スケールの反応速度の実験条件下で反応する ことが明らかとなった。そして、図中AとBと� ��差から2H ₂ +O ₂ →2H ₂ O、すなわち抗酸化反応(溶存水素の抗酸化作� ��)を定量評価でき、一方、BとCとの差から2H ₂ +O ₂ ^* →2H ₂ O、すなわち活性酸素消去反応(溶存水素の活� ��酸素(一重項酸素O ₂ ^* )消去作用)を定量評価できることが明らかに� ��った。