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作成： 2002/08/31 木村　捷二郎

データ番号　　　：020212
生薬の照射処理に関する動向：放射線殺滅菌
目的　　　　　　：生薬の微生物学的品質保証のための処理技術
放射線の種別　　：ガンマ線,電子
放射線源　　　　：60Co線源(111×107MBq)、電子線加速器(5MeV,20mA)
線量（率）　　　：60Co:1-25kGy, 934C/kg/hr, 電子線:0.5-50kGy, 5kGy/s
利用施設名　　　：大阪府立大学先端研究所60Co線源、日本電子照射サービス(株)関西センター電子線加速器、日本アイソトープ協会甲賀研究所60Co線源
照射条件　　　　：空気存在下、25℃
応用分野　　　　：医薬品原料、生薬原料、生薬製剤、化粧品原料、天然物食品原料
概要　　　　　　：
医薬品の内、生薬や酵素製剤ではその原料が天然物に依存していることから、微生物汚染が著しい。その対策法として、ガンマ線または電子線を用いた殺滅菌の実用化を目的として、付着微生物種の調査、放射線感受性と必要線量の算出、照射時の含有有効成分の安定性、および物理化学的特性の変化の有無などに関する研究が行われ、実用化が可能であることが明らかにされた。
詳細説明　　　　：
　
　生薬は原料由来の付着微生物と収穫から処理・運搬の工程での汚染があり、付着微生物数が著しく、ガスや加熱法に代わる効果的な処理法の開発が急務とされている。放射線照射法による殺滅菌は室温下で非破壊的な連続処理が可能であるが、照射による有機成分の分解が危惧されており、得られる効果と損失(例えば、有効成分の分解)を調べ、利用の正当性に関する科学的評価が必要である。そのため、いくつの生薬の付着微生物の種類(菌種)と菌数レベル、付着微生物の放射線感受性、さらに、必要線量域における有効成分の安定性が調べられた。
　
1)生薬に付着している微生物種と菌数レベル：植物生薬では、付着微生物種のほとんどは土壌由来のものであり、高麗人参のような高価な生薬では、洗浄、天日乾燥され、付着微生物数は103〜104cfu/gのものが多い。また、廉価なものや洗浄不可の生薬では天日乾燥のみで、105〜106cfu/gのレベルである。また、木葉生薬も洗浄不可であるが、直射日光で殺菌され、菌数は103〜104であるが、抵抗性の強い微生物種である。さらに、食中毒菌であるB.cereusのほか、アフラトキシン産生菌が付着している場合がある。一方、動物生薬では腸管由来の微生物であるが、陰干による乾燥処理が行われ、106〜108cfu/gのものが多い。また、サルモネラが検出されることがある。さらに、鉱物生薬は必要であれば加熱処理が可能である。また、真菌による汚染レベルは細菌の1/10〜1/100である。
　
2)生薬付着微生物の放射線感受性と有効成分の安定性：微生物の放射性感受性は線量に対する残存微生物数の変化(生存曲線)として求めると、図1のように、指数関数型と低線量域で減少割合の小さいシグモイド型に分かれる。


図1　微生物の放射線感受性（参考資料4より引用）


　前者の場合、菌数Nは、N=No・e-kD …(1) で表わせる。ここで、No：初期菌数、k：殺滅定数であり、放射線感受性を示す指標D10(1桁菌数を減少させるのに必要な線量;kGy)との間にk=2.303/D10の関係がある。また、D：線量(kGy)である。

表1　衛生学上問題となる代表的微生物の放射線感受性（参考資料5より引用）



  
    

      
      

        
          

            菌 種
            Ｄ10値

            (kGy)		
             菌 種
            Ｄ10値

            (kGy)		
          

        
      

      		
    

    

      
      

        
          

            芽胞形成菌
            

            		
            栄養型細菌
            

            		
          

          

            　好気性（指数関数型）
            

            		
            　グラム陽性
            

            		
          

          

            　　B.pumilus ATCC27142
            1.88
            　　Staphylococcus aureus
            0.2
          

          

            　　B.subtilis ATCC6051
            1.61
            　　Streptococcus faecium
            1.0〜5.0
          

          

            　好気性（シグモイド型）
            
            　グラム陰性
            
          

          

            　　B.megaterium ATCC19213
            4.5*　1.2**
            　　Pseudomonus aeruginosa
            0.1
          

          

            　　B.cereus T
            3.5*　2.1**
            　　Escherchia coli
            0.1〜0.5
          

          

            　嫌気性芽胞
            
            　　Enterobacter aerogenes
            0.1〜0.2
          

          

            　　C.botulinum
            2.0〜3.0
            　　Proteus vulgaris
            0.1〜0.2
          

          

            生薬付着菌例（一般生菌数）
            
            　　Salmonella typhimurium
            0.1〜0.8
          

          

            　甘草　細菌
            2.0
            　真菌
            
          

          

            　　　　　真菌
            1.0
            　　Aspergillu niger
            0.5〜0.8
          

          

            　牛黄　細菌
            1.2
            　　Aspergillu flavus
            0.3〜0.5
          

          

            　　　　　真菌
            0.83
            　　Penicillum islandicum
            0.2
          

        
      

      		
    

  


*Ｄ1値、 **Ｄ2値　　　　　　　　　　　　　

　表1に代表的な微生物のD10値を示す。同表から大腸菌、サルモネラおよび黄色ブドウ球菌などの病原性微生物ではD10値が小さく、感受性が大きいことが分かる。また、根茎生薬「甘草」や動物臓器由来生薬「牛黄」付着微生物はやや抵抗性が大きく、芽胞形成菌Bacillus類の多くはシグモイド型で抵抗性は大きい。殺菌に必要な線量SD(kGy)は、SD=D10×log(No/Nsal) …(2) で算出される。ここで、No：初期の付着菌数,Nsal：殺菌目標値である。
　
　これから分かるように、SD値は付着菌のD10値と菌数に支配されるので、処理を行う都度、必要線量SDを算出する。また、シグモイド型の微生物では曲線の肩の部分の線量D1を加えて算出する。これまで調べた範囲では、植物生薬で約10kGy、動物生薬で25kGyの線量で医薬品原料の微生物限度(1000cfu/g)に制御できる。一方、照射後の含有有機物の残存割合は、C/Co=e-k'D　…(3) となる。ここで、CoおよびC：照射前後の有機成分の含有率、k'：有機成分の損失定数であり、k'=1.04×10-7・G・M。また、G：有機成分の分解G値、M：有機成分の分子量である。


図2　放射線処理された代表的生薬の付着微生物および有機成分の残存比（参考資料5より引用）


　図2に代表的生薬として、根茎生薬「甘草」、動物生薬「牛黄」および木葉生薬「センナ」の付着微生物の生存曲線とそれぞれの主要成分の残存比を示す。これから分かるように、いずれの生薬の付着微生物も10または25kGyの線量で十分制御が可能であり、この線量範囲であれば、含有有機成分の分解もほとんど無視し得る。
コメント　　　　：
　放射線法による殺菌は非破壊的冷殺菌が可能であり、線量制御によって確実な効果が得られる。また、生薬のように乾燥状試料では、含有有機成分の分解は無視し得、照射後の薬効変化はない。放射線の透過特性を生かし、医薬品製造の最終工程で輸送販売用容器に分注後、照射処理すると効果的である。しかし、医薬品GMPに記載されているように、清浄な環境で品質の確保されたものを製造するには、個々の原料を粉末乾燥状で照射処理し、製造工場に搬入することが望ましい。さらに、照射線源として透過性のよい60Coガンマ線源や高エネルギーの電子線加速器が委託照射利用できる。さらに、1MeV未満の電子線加速装置はインハウス装置として自社内で殺滅菌しながら製造できる。
原論文１ Data source 1：
生薬原料「牛黄」の放射線殺菌
木村捷二郎、三島隆一郎、佐々木将博、近藤裕一、城　尚信、神橋俊隆
大阪薬科大学、奈良県薬事指導所
生薬学雑誌、35,26-32(1981)

原論文２ Data source 2：
牛黄を含む生薬製剤の放射線殺菌に関する基礎研究
木村捷二郎、佐々木将博、近藤裕一、城　尚信、神橋俊隆、小出裕章
大阪薬科大学、奈良県薬事指導所、京都大学原子炉実験所
Radioisotopes,30,669-673(1981)

原論文３ Data source 3：
剤形の異なる医薬品の放射線分解とG値
木村捷二郎、泰松明子
大阪薬科大学
Radioisotopes,41,71-78(1992)

原論文４ Data source 4：
Radio-Sensitivites of Microorganisms Adhering to the Crude Drug "Glycyrrhizae Radix"
Tokuhiro Ohonishi, Shinichi Okamoto, Syojiro Kimura and Nobuyuki Kotani
Univ. of Osaka Pref., Osaka Univ. of Pharmaceutical Sciences
Bull. of the Univ. of Osaka Pref., Series B, 45, 93-99(1993)

原論文５ Data source 5：
Radiation Sensitivity of Microorganisms Adhering to the Crude Drug "Bezoar Bovis" and Stability of its Main Components for γ-Ray Irradiation
Tikuhiro Ohonishi, Shinnichi Okamoto, Syojiro Kimura, Meiko Taimatsu and Akira Endo
Univ. of Osaka Pref., Osaka Univ. of Pharmaceutical Sciences
Bull. of the Univ. of Osaka Pref., Series B, 46, 125-134(1994)

原論文６ Data source 6：
Evaluation of enzymatic activity in γ-irradiated saccharated pepsin preparation
Tokuhiro Ohonishi, Shinnichi Okamoto, Syojiro Kimura, and Meiko Taimatsu
Univ. of Osaka Pref., Osaka Univ. of Pharmaceutical Sciences
Bull. of the Univ. of Osaka Pref. Series B, 47, 105-114(1995)

原論文８ Data source 8：
Loss and Gain on Glycyrrhizae Content of Glycyrrhiza Radix by Gamma Ray Irradiation
Tokuhiro Ohonishi, Shinichi Okamoto, Meiko Taimatsu and Syojiro Kimura
Univ. of Osaka Pref., Osaka Univ. of Pharmaceutical Sciences
Bull. of the Univ. of Osaka Pref. Series B, 49, 59-65(1997)

原論文９ Data source 9：
Radiation Sterilization of the Crude Drug "Glycyrrhiza"
Syojiro Kimura, Meiko Taimatsu, Nobuyuki Kotani, Tokuhiro Ohonishi and Shinichi Okamoto
Osaka Univ. of Parmaceutical Sciences, Univ. of Osaka Pref.
Bioconteol Science, 2, 87-92(1997)

原論文10 Data source 10：
生薬中の微生物分布と放射線殺菌効果
伊藤均、鎌倉浩之、関田節子
原研高崎研究所、国立医薬品食品衛生研究所
食品照射、34,16-22(1999)
参考資料１ Reference 1：
医薬品の微生物汚染と放射線殺菌
木村捷二郎、細淵和成、神橋俊隆
大阪薬科大学、東京都立アイソトープ総合研究所、奈良県薬事指導所
防菌防黴誌、16,423-433(1988)

参考資料２ Reference 2：
γ線照射法による生薬の微生物汚染対策の問題点
木村捷二郎、越川富比古、泰松明子
大阪薬科大学、日本アイソトープ協会
防菌防黴誌、23,691-897(1995)

参考資料３ Reference 3：
生薬の微生物汚染対策への放射線法の利用の概要
木村捷二郎
大阪薬科大学
防菌防黴誌、25,475-479(1997)

参考資料４ Reference 4：
放射線滅菌の現状と展望、3.生薬・漢方(医薬品)
木村捷二郎
大阪薬科大学
Radioisotopes, 46,933-941(1997)

参考資料５ Reference 5：
放射線殺滅菌技術の利用(3)生薬の微生物汚染に関する規制と対策
木村捷二郎
大阪薬科大学
防菌防黴誌、29,651-659(2001)
キーワード：生薬、 放射線殺菌、 細菌、 真菌、 放射線感受性、 D10値、 放射線分解、 品質保証、
crude drug, radiation sterilization, bacteria, fungus, radiation sensitivity, D10 value, radiolysis, quality assurance,
分類コード：029498-03, 029298-02, 029598-03,

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