JP2003149231A - 酵素反応を応用したフェノール類の簡易水質分析器具 - Google Patents

酵素反応を応用したフェノール類の簡易水質分析器具

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JP2003149231A
JP2003149231A JP2001383799A JP2001383799A JP2003149231A JP 2003149231 A JP2003149231 A JP 2003149231A JP 2001383799 A JP2001383799 A JP 2001383799A JP 2001383799 A JP2001383799 A JP 2001383799A JP 2003149231 A JP2003149231 A JP 2003149231A
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test water
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Hiroshi Okumura
浩 奥村
Seiji Ishii
誠治 石井
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KYORITSU RIKAGAKU KENKYUSHO KK
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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
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  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酵素を応用した反応混合試薬を使用するこ
とにより特別な器具を使用することなく何人も簡単に安
全にフェノール類の濃度を分析できる簡易水質分析器
具。 【解決手段】 本発明に係わる酵素混合試薬(1)を、
弾性を有する少なくても一部が透明または半透明の容器
(2)に封入、使用時にラインを引き抜いてあらかじめ
1%過酸化水素水溶液を添加して撹拌した検水を吸い込
み、試薬(1)と反応させ、指定時間後に標準色列表と
比色して濃度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は工場排水管理、工程
管理、飲料水検査、河川・湖沼水質調査、農業管理など
現場において、誰でも安全に概略値が得られるように考
案された水質の簡易分析器具に係わる技術分野に属す
る。
【0002】
【従来の技術】工業用水、工場排水、飲料水等の水質分
析方法としては、一般に、工業用水試験方法(JIS
K 0101)、工場排水試験方法(JIS K 01
02)、上水試験方法等のいわゆる公定法で定められた
測定方法が用いられる。これらのフェノール類を分析す
る方法には、pH緩衝剤、酸化剤および4−アミノアン
チピリンを検水に添加して発色させる4−アミノアンチ
ピリン吸光光度法やガスクロマトグラフ(GC)法、ガ
スクロマトグラフ−質量分析(GC/MS)法がある。
このうち、とくにガスクロマトグラフ法やガスクロマト
グラフ−質量分析法はいずれも高価な分析機器を必要と
し、さらには煩雑かつ熟練した操作が必要なため、設備
が整った分析室で専門の分析者が操作する必要がある。
【0003】一方、工場排水や環境水等を分析する現場
では、細かな数値は必要ないが、概略値をその場で知り
たいという要求が多方面に存在する。上述の一般的な方
法の中で、これにもっとも適応しうる方法は4−アミノ
アンチピリン吸光光度法、あるいはその簡易水質分析法
である。
【0004】公定法に採用されている4−アミノアンチ
ピリン吸光光度法は、蒸留後の検水のpHを約10に調
整し、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムと4−アミ
ノアンチピリンとを加えて反応させ、得られたアンチピ
リン色素の呈色の強さを分光光度計で測定する。また、
この方法では、妨害物質がほとんどない場合には蒸留操
作の省略が可能である。
【0005】さらにこの方法を現場で迅速に分析するた
めに改良した簡易水質分析法としては、たとえば検水の
pHを約10にするためのpH緩衝剤、酸化剤であるヘ
キサシアノ鉄(III)酸カリウム、および発色試薬で
ある4−アミノアンチピリンをあらかじめポリエチレン
チューブに封入し、そのチューブの一端にピンで穴を開
けて検水を吸入した後、得られたアンチピリン色素の呈
色の強さを、標準の色列と目視で比色して濃度を求める
ものがある。また、類似の方法として、検水に試薬瓶か
ら小さなスプーン等で1回分の試薬を検水に加える方
法、ポリエチレンチューブの一端をはさみ等で切断し、
中に封入されていた1回分の試薬を検水に加える方法等
が採用されている。また、標準の色列としては、着色
水、あるいは円盤状の着色プラスチックを濃度順に並べ
たもの、紙に色列を印刷したもの等が採用されている。
また、機器を使用することでやや簡易性は劣るが、分光
光度計により発色したアンチピリン色素の強度を細かな
値まで吸光度を読み取り、これを濃度換算して分析の桁
数を細かくとる方法もある。
【0006】このようにアンチピリン色素の発色からフ
ェノール濃度を導出する方法では、検水中のフェノール
類を4−アミノアンチピリンと反応させるために反応助
剤としてヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムが用いら
れている。4−アミノアンチピリン法では、分析時にこ
のヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムが共存しない場
合、フェノール類と4−アミノアンチピリンがほとんど
反応しないため、正しいフェノール類の濃度が得られ
ず、そのヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムの存在は
不可欠であった。
【0007】しかし、このヘキサシアノ鉄(III)酸
カリウムは測定後の廃液中にフェリシアン化物イオンと
して残存する。この廃液はそのまま排水中に廃棄する
と、JIS K 0102 38シアン化合物の38.
1.2全シアン(pH2以下で発生するシアン化水素)
での前処理(pH2以下での蒸留操作)の際にシアン化
物イオンを生成する。排水中のフェリシアン化物イオン
の濃度によっては工場排水基準の有害物質項目の基準値
を超える可能性がある。
【0008】したがって、分析後の処理も問題である。
フェリシアン化物イオンが残存した廃液の処理には特殊
な技能を要し、処理が不可能な場合には廃液処理業者に
委託する必要がある。さらに、実際の野外や他の現場で
はそのまま廃棄される可能性もあり、その量はごく微か
ではあるが、環境上決して好ましいことではない。
【0009】また、4−アミノアンチピリン吸光光度法
を応用した目視での比色による簡易水質分析器具は一般
市民や児童が用いることがある。その場合には万一、誤
って飲み込むと危険であるため、簡易水質分析器具とい
えども常に化学的知識を有する指導者を必要とすること
になるが、できるだけ安全な方がよい。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明はフェノール類
の簡易水質分析において、従来その存在が不可避であっ
た反応助剤としてのヘキサシアノ鉄(III)酸カリウ
ム共存による各種の問題点を考慮してなされたもので、
特別の器具等を使用することなく何人も簡単に取り扱い
操作をすることができ、安全で、しかも環境にやさしい
フェノール類の簡易分析器具を提供することを課題とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、弾性を有す
る、少なくとも1部が透明、あるいは半透明の容器に分
析用試薬を密封し、検水を吸い込ませることで試薬と反
応し、フェノール類を何人も簡単に測定でき、さらにこ
の方法が、安全で環境を汚すことが少ないことを見い出
した。
【0012】本発明の好ましい実施形態では、請求項1
の酵素ペルオキシダーゼと4−アミノアンチピリンを含
む、水中のフェノール類の濃度に応じて発色をする分析
用試薬からなる、簡易水質分析器具を提供する。
【0013】本発明の好ましい実施形態では、過酸化水
素を添加することで、上記フェノール類分析用試薬の反
応助剤となる、簡易水質分析器具を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】医療現場では体外診断薬として酵
素反応を応用した測定方法が数多く使われている。ただ
し、フェノール類を測定する酵素試薬は販売されていな
い。フェノール類以外では多くの物質の検出に酵素反応
が利用され、一般的なものとしては糖尿病の検査に使用
する試験紙で尿中のグルコースを測定するもの等があ
る。
【0015】このような酵素反応の代表的な系の一つに
酵素ペルオキシダーゼの作用で過酸化水素とN−エチル
−N−(3−スルホプロピル)−3−メトキシアニリン
(ADPS)、4−アミノアンチピリンを酸化縮合さ
せ、高感度色素であるキノン色素を生成させる系があ
る。この系においてN−エチル−N−(3−スルホプロ
ピル)−3−メトキシアニリン(ADPS)は酵素ペル
オキシダーゼの反応促進作用により、過酸化水素、4−
アミノアンチピリンと結合して発色する芳香環をもつ化
合物としての役割を有し、いわゆる色素を生成する基材
に該当する。ここで、このN−エチル−N−(3−スル
ホプロピル)−3−メトキシアニリン(ADPS)の代
替としてフェノールを使用することにより、キノン色素
と類似のアンチピリン色素を生成することが可能であ
る。
【0016】さらに、酵素ペルオキシダーゼ、4−アミ
ノアンチピリンが十分量存在する系ではその発色強度が
フェノールの存在量によって決定されるため、その系内
に存在する元々のフェノール量、つまり初期のフェノー
ル濃度を発色強度から類推することが可能である。
【0017】請求項2では、請求項1に加えてキノン色
素と類似のアンチピリン色素の生成を可能とさせる過酸
化物を事前に検水に添加することを特長とする。
【0018】検水に加える過酸化物には例えば、ペルオ
キソ二硫酸カリウム、オゾン、過酸化水素などが考えら
れるが実施には過酸化水素水溶液を使用する。添加溶液
としては市販品のオキシドール(およそ3%過酸化水素
溶液)を水で希釈した1%過酸化水素水溶液を使用す
る。
【0019】ここで、過酸化水素水溶液の濃度について
は、0、0.5、1、3、10%過酸化水素水溶液をそ
れぞれ、3mlの検水に対して簡易操作としての目薬式
滴ビンからの一滴(約0.03ml)添加した後、その
約半分量を酵素混合試薬を封入した密封容器に吸入した
時の発色強度を比較し、もっとも高い強度を示した濃度
から1%と決定した。
【0020】請求項3では、請求項1である酵素ペルオ
キシダーゼと4−アミノアンチピリンを含む試薬を弾性
を有する、少なくとも一部が透明、あるいは半透明の容
器に試薬に密封した簡易水質分析器具であり、使用時に
は請求項2である過酸化物が添加された検水を容器の中
に吸い込み、検水内のフェノール量に応じて生成された
アンチピリン色素を、別途用意した標準色と比べる簡易
水質分析器具である。
【0021】
【実施例】図1〜8は本発明に係わる簡易水質分析器具
の実施の形態、およびその使用手順を示したものであ
る。まず、過酸化水素水溶液の入った滴ビン(3),透
明または半透明の密封容器(2)の内部に封入された酵
素ペルオキシダーゼと4−アミノアンチピリン、さらに
pH緩衝剤を含む混合試薬(1)、検水を一定量採る小
ビン(4),発色した色のフェノール類の標準色表
(8)からなる。
【0022】図1において滴ビン(3)内は、市販品の
オキシドール(3%過酸化水素水溶液)を3倍に水で希
釈した目薬添加式の1%過酸化水素水溶液(一滴の容量
が約0.03ml)である。
【0023】上記過酸化水素水溶液添加に用いる滴下ビ
ンに用いる材料は、弾性を有していればよく、特に限定
されないが、該材料でできたビン本体を健常者が手の親
指と人差し指で挟んで圧迫した時に、その添加用滴口か
ら目薬式に少量の滴をそのビン外に排出できる程度の弾
性を有することが好ましい。また、その滴口は検水の量
と添加する過酸化水素水溶液の濃度の比を変化させるこ
とにより、0.1〜0.5ml程度の少量が手指による
一定の圧迫によって再現性よく添加可能である大きさを
有していればよく、必ずしも限定されるものではない。
【0024】図1において酵素混合試薬(1)は、10
00回測定分を作製すると、透明または半透明の密封容
器(2)の内部に封入された酵素ペルオキシダーゼ(東
洋紡績株式会社:コードNo.PEO−301、110
purpurogalline単位/mg)0.3gと
4−アミノアンチピリン(和光純薬工業株式会社:コー
ドNo.017−02272)0.175g、さらにp
H緩衝剤である、無水くえん酸(和光純薬工業株式会
社:コードNo.036−05522)1gと無水くえ
ん酸三ナトリウム(和光純薬工業株式会社:コードN
o.203−13605)100gを調整混合した試薬
である。
【0025】上記フェノール類の分析用器具の密封容器
(2)に用いる材料は、弾性を有していればよく、特に
限定されないが、該材料でできた筒を健常者が手の親指
と人差し指で挟んで圧迫した時に、容易に変形する程度
の弾性を有することが望ましい。また、少なくとも一部
が透明又は半透明であればよく、特に限定されないが、
その部分において該密封容器の中に含まれる液体の色を
確認できる程度に透明又は半透明であることが望まし
い。これらの要件を満たす材料としては、ポリエチレン
等の有機高分子材料が挙げられる。
【0026】上記密閉容器の形状及び大きさは特に制限
されないが、片手で保持することができ、かつ、片手で
水質分析操作を行うことができる形状及び大きさである
ことが望ましい。該密閉容器は、その一部に検水を吸い
込むための開口部(穴)が必要で、該密閉容器にピン等
で開口部を作ってもよいし、あらかじめ開口部を紐状又
は棒状の栓部材で密閉し、仕様時にその紐状又は棒状の
栓部材を引き抜くことで開口部を形成しても良い。その
開口部より、スポイトの要領で検水を吸引することので
きる形状であり、例えば、図1に示す(2)のような形
状である。
【0027】上記の検水の一定量を入れておくための小
ビン(4)に用いる材料は検水中のフェノール類と反応
しないものであれば、制限されるものではないが、使用
時の落下等による破損を防ぐため、ある程度の弾性を有
するのが望ましい。また、検水採取時に何人も一定量を
容易に採取可能なようにその容器内側の壁面に目安とな
る線等の表記があり、その表記が外側から容易に確認可
能できる程度に透明又は半透明であることが望ましい。
これらの要件を満たす材料としては、ポリプロピレン等
の有機高分子材料が挙げられる。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明に係わるフェノー
ル類の簡易水質分析器具は、酵素ペルオキシダーゼの特
異反応を応用することで検水に反応助剤であるヘキサシ
アノ鉄(III)酸カリウムを加える必要がなく、廃棄
において有害なシアン化物イオン関連物質生成の危険性
は回避された。さらに廃棄に対しても、含まれる酵素は
人体にも影響なく、また温度に弱く、耐久性もなく分解
してしまうため自然界へ流失しても環境に与える影響は
少ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる反応試薬(1)と簡易水質分析
器具中の混合試薬を封入した密閉容器(2)、さらに1
%過酸化水素水溶液添加用滴ビン(3)、検水採取用の
小ビン(4)を示す正面図である。
【図2】実施における作業図で、小ビンに採った3ml
の検水(5)に1%過酸化水素溶液(3)を一滴、添加
している図である。
【図3】実施における作業図で、1%過酸化水素溶液を
加えた検水を緩やかに撹拌している図である。
【図4】実施における作業図で、酵素混合試薬を封入し
た密閉容器から紐状又は棒状の栓部材(6)を引きぬ
き、開口部を作成している図である。
【図5】実施における作業図で、指で開口部があいた密
閉容器中の空気を追い出している図である。
【図6】実施における作業図で、小ビン(4)に入った
検水(5)を吸い込んでいる図である。
【図7】本体発色した検水(7)を本体に吸入してから
8分後にフェノール類標準色表(8)と比色している図
である。
【図8】フェノール類の定量に用いる標準色の色列表を
示す図である。
【符号の説明】
1 酵素混合試薬 2 酵素混合試薬を封入した簡易水質分析器具 3 1%過酸化水素水溶液添加用滴ビン 4 検水採取用小ビン 5 検水 6 酵素混合試薬を含有したチューブを密閉している紐
状又は棒状の栓部材 7 混合試薬により発色した検水 8 フェノール類標準色表 9 手
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 21/77 G01N 21/77 B 31/00 31/00 V // C12Q 1/28 C12Q 1/28

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分析用試薬にペルオキシターゼと4−ア
    ミノアンチピリンを含むフェノール類を測定する簡易水
    質分析器具。
  2. 【請求項2】 請求項1において、分析用試薬を使用す
    る以前に検水に過酸化物を添加するフェノール類を測定
    する簡易水質分析器具。
  3. 【請求項3】 請求項1〜2において、分析用試薬を弾
    性を有する、少なくとも1部が透明、あるいは半透明の
    容器に密封し、内部の色の変化が外部から見えるフェノ
    ール類を測定する簡易水質分析器具。
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