JP2011017663A

JP2011017663A - 測定用容器、測定用キット及び測定装置

Info

Publication number: JP2011017663A
Application number: JP2009163643A
Authority: JP
Inventors: Hirotomo Ochi; 大倫越智; Masao Takeuchi; 征夫竹内; Kazuo Sakai; 一雄酒居
Original assignee: NIKKEN SEIL CO Ltd
Current assignee: NIKKEN SEIL CO Ltd
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2011-01-27

Abstract

【課題】安全かつ短時間で容易に測定対象物の抗酸化能の測定を行うことができる測定用容器、測定用キット及び測定装置を提供する。
【解決手段】第１測定容器２は、第１透明容器２２に封入された遷移金属としての銅Ｃｕ２＋を含む製剤である試薬２３を具備し、第２測定容器３は、第２透明容器３２に封入された銅を含まない製剤３３を具備する。遷移金属を含む試薬の添加により測定対象物の色が変化、言い換えればある波長における吸光度が変化することを利用して、第１透明容器２２、第２透明容器の吸光を測定することにより、試料の抗酸化能が測定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、緑茶飲料等の試料の抗酸化能を測定する時に試料を収容する測定用容器、測定用キット及び測定装置に関する。

食品の持つ重要な機能性の一つである活性酸素やフリーラジカルを消去する機能、すなわち抗酸化能は、栄養学、薬学、農学、医学などの分野できわめて有用な指標となっている。がん、動脈硬化、高血圧症といった生活習慣病や、アルツハイマー型痴呆症といった加齢性疾患の多くは、フリーラジカルや活性酸素種に起因する酸化ストレスと何らかの因果関係があるといわれており、体内にある過剰なフリーラジカル、活性酸素種を消去することは、こうした病気の予防、老化防止につながると考えられている。体内におけるフリーラジカル、活性酵素の消去には、食品中に含まれるカテキン、フラボノイド、アントシアニン、カロテノイド、ビタミンC、ビタミンEなどの抗酸化物質が重要とされ、抗酸化能が食品の新たな機能性として認知されつつある。抗酸化能の測定には、例えばＯＲＡＣ法（Oxygen Radical Absorption Capacity）等が用いられる（例えば特許文献１参照）。ＯＲＡＣ法は、試験管内で、検体に蛍光を有する分子プローブを添加し、さらにラジカル活性剤により活性酸素種を発生させたものの蛍光強度の経時変化より抗酸化能を測定する。

特開２００７−５０４４４３号公報（段落[００１７]〜[００１９]）

しかしながら上述のようなＯＲＡＣ法では、検出に危険有害性のある化学薬品を開放系で使用する必要があり、食品の生産加工、流通の現場における化学薬品を使用した測定操作では、異物混入リスクを伴うことから、現場での測定は実施が困難であった。また、蛍光強度の経時変化から抗酸化能を測定するため、測定に時間を要するといった問題があった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、安全かつ短時間で容易に測定対象物の抗酸化能の測定を行うことができる測定用容器、測定用キット及び測定装置を提供することにある。

本発明の一形態に係る測定用容器は、透明容器と、試薬を具備する。上記試薬は上記透明容器に封入され、遷移金属を含む。

本発明の他の形態に関わる測定用キットは、第１測定用容器と、第２測定用容器とを具備する。上記第１測定用容器は、第１透明容器に、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入される。上記第２測定用容器は、第２透明容器に、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入される。

本発明の更に他の形態に係る測定装置は、第１光源と、第１受光部と、第２光源と、第２受光部と、を具備する。上記第１光源は、第１透明容器に、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入された第１測定用容器に対し、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射する。上記第１受光部は、上記第１光源から照射され、上記第１測定用容器を透過した光を受光する。上記第２光源は、第２透明容器に、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入された第２測定用容器に対し、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射する。上記第２受光部は、上記第２光源から照射され、上記第２測定用容器を透過した光を受光する。

本発明に係る一実施形態の測定用キットの断面図である。図１に示す測定用キットを用いた抗酸化能の測定方法を示す図である。図１の測定用キットを用いて各種飲料の抗酸化能を測定した結果を示す図である。

測定用容器は、透明容器と、試薬を具備する。上記試薬は上記透明容器に封入され、遷移金属を含む。この測定用容器によれば、測定容器内に測定対象物を注入し、遷移金属との反応による測定対象物の色の変化から、測定対象物の抗酸化能を検出することができる。また、試薬が透明容器に封入されているため、測定用容器から試薬がこぼれることがない。従って、測定用容器を安全かつ容易に取り扱うことができる。

上記測定用容器は、上記透明容器が開口部を有し、キャップを更に具備する。上記キャップは、上記開口部を閉塞し、針の挿入が可能である。この測定用容器によれば、測定対象物を収容した注射針をキャップに挿入して、透明容器内部に測定対象物を注入することができる。従って、測定対象物が容器外部にこぼれることなく、また異物混入のリスクもない。このように異物混入リスクが低く、また試薬や測定対象物が外部に飛び散ることもないため、食品の生産加工、流通、外食産業、果樹園といった現場等でも安全かつ容易な測定が可能である。

上記測定用容器は、前記遷移金属は銅である。このように、遷移金属として銅を用いることができる。

上記測定用容器は、上記試薬が、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものである。このように、試薬として、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものを用いることができる。

上記測定用容器は、前記遷移金属のモル数は、前記透明容器の内容積１ｍＬあたり０．０１ｍモル〜１０ｍモルの範囲である。このように、遷移金属のモル数を、０．０１ｍモルから１０ｍモルの範囲にすることが望ましい。０．００１モルよりも少ないと、還元反応の検出が不十分であり、１００ｍモルよりも多いと吸光度変化の正確な検出が困難となる。

測定用キットは、第１測定用容器と、第２測定用容器とを具備する。上記第１測定用容器は、第１透明容器に、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入される。上記第２測定用容器は、第２透明容器に、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入される。

この測定用キットによれば、第１測定用容器と第２測定用容器それぞれに測定対象物を注入し、それぞれの測定用容器内の液体の色を比較することにより、測定対象物の抗酸化能を検出することができる。第１測定用容器においては、遷移金属との反応による測定対象物の色が変化し、第２測定用容器においては、測定対象物の色が変化しない。第１測定用容器で検出した光の吸光度と第２測定用容器で検出した光の吸光度との差分から、測定対象物の抗酸化能を測定することにより、測定対象物自体の着色をキャンセルするように補正された測定対象物の抗酸化能を測定することができる。

測定装置は、第１光源と、第１受光部と、第２光源と、第２受光部と、を具備する。上記第１光源は、第１透明容器に、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入された第１測定用容器に対し、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射する。上記第１受光部は、上記第１光源から照射され、上記第１測定用容器を透過した光を受光する。上記第２光源は、第２透明容器に、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入された第２測定用容器に対し、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射する。上記第２受光部は、上記第２光源から照射され、上記第２測定用容器を透過した光を受光する。

この測定装置によれば、第１測定用容器と第２測定用容器それぞれに測定対象物を注入し、それぞれの測定用容器に４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射し、各測定用容器を透過した光を各受光部で受光することにより、各受光部における光量信号の差分から測定対象物の抗酸化能を測定することができる。第１測定用容器においては、遷移金属との反応による測定対象物の色が変化し、第２測定用容器においては、測定対象物の色が変化しない。従って、第１受光部で検出した光の吸光度と第２受光部で検出した光の吸光度との差分から、測定対象物の抗酸化能を求めることにより、測定対象物自体の着色をキャンセルするように補正された測定対象物の抗酸化能を測定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

［測定用キット及び測定用容器の構成］
図１は、一実施形態に係る測定用キットの断面図である。測定用キットは２つの測定用容器を備える。図２は、図１の測定用キットを用いた抗酸化値の測定方法を示す。

図１に示すように、測定用キット１は、測定用デバイスである第１測定用容器２と対象用デバイスである第２測定用容器３を備える。

第１測定用容器２は、開口部２２ａを有する第１透明容器２２と、該第１透明容器２２に封入された遷移金属としての銅Ｃｕ^２＋を含む製剤である試薬２３と、開口部２２ａを閉塞するキャップ２１と、を具備する。第２測定用容器３は、開口部３２ａを有する第２透明容器３２と、該第２透明容器３２に封入された銅を含まない製剤３３と、開口部３２ａを閉塞するキャップ３１と、を具備する。試薬２３には、ＰＡＯ（商品名、日研ザイル（株）日本老化制御研究所製）を用いることができる。ＰＡＯにはＣｕ^２＋と、Ｃｕ^＋と第１波長である４５０ｎｍ〜５００ｎｍにおいて吸光を示す発色試薬が含まれている。本試薬では、Ｃｕ^２＋が試料の添加により還元反応が生じてＣｕ^＋になって、発色試薬によって色が変化することを利用して、試料の抗酸化能を測定することができる。このように銅の還元反応を利用した試薬の他に、遷移金属としての鉄や亜鉛の還元反応を利用した試薬を用いることもできる。

第１透明容器２２及び第２透明容器３２は、ガラスやプラスッチクなどの透明部材からなり、４００〜８００ｎｍの範囲の波長の光を透過するものからなる。第１透明容器２２は、水平面での断面が円形の円筒状を有しており、高さが５０ｍｍ、外径が７ｍｍ、内径が５ｍｍ、厚さ１ｍｍとなっている。いずれの透明容器も内容積が約１ｍＬとなっている。

試薬２３は、硫酸銅０．０３ｍｇ、塩化カリウム０．２ｍｇ、リン酸水素二カリウム０．２ｍｇ、塩化ナトリウム８ｍｇ、リン酸水素二ナトリウム１．１５ｍｇ及び蒸留水５０μＬを混合してなるコーティング原液ａを水分除去したものである。試薬２３は、内容積約１ｍＬの第１透明容器２２内にコーティング原液ａを全量入れ、減圧下にて水分を除去して乾固させて形成される。水分を完全に除去した後、減圧を保ったまま、キャップ２１がはめ込まれる。封入される銅のモル数は、容器の内容積あたり０．００１モル〜１００ｍモルの範囲が望ましく、より望ましくは、０．０１ｍモルから１０ｍモルの範囲、更に望ましくは０．０１ｍモルから１ｍモルの範囲である。０．００１モルよりも少ないと、還元反応の検出が不十分であり、１００ｍモルよりも多いと吸光度変化の正確な検出が困難となる。

製剤３３は、塩化カリウム０．２ｍｇ、リン酸水素二カリウム０．２ｍｇ、塩化ナトリウム８ｍｇ、リン酸水素二ナトリウム１．１５ｍｇ及び蒸留水５０μＬを混合してなるコーティング原液ｂを水分除去したものである。製剤３３は、内容積約１ｍＬの第２透明容器３２内にコーティング原液ｂを全量入れ、減圧下にて水分を除去して乾固させて形成される。水分を完全に除去した後、減圧を保ったまま、キャップ３１がはめ込まれる。

キャップ２１及びキャップ３１は、注射針を刺す事ができ、各透明容器の開口部を密封可能な材質を用いることができ、例えばウレタンフォームを用いることができる。このようにキャップ２１及び３１を注射針を刺すことのできる材質とすることにより、キャップ２１及びキャップ３１を取り外すことなく、図２に示すように注射針により測定対象物を第１測定用容器２内及び第２測定容器３内に供給することができる。このため、試薬２３、製剤３３及び測定対象物が容器外にこぼれることがなく、扱いが容易で利便性が高い。

［測定装置及び測定方法］
次に、上述測定用キット１を用いた測定装置における測定方法について説明する。図２は、測定装置の概略図及び図１の測定用キットを用いた抗酸化能の測定方法を示す。図３は、図１の測定用キットを用いて各種飲料の抗酸化能を測定した結果を示す。本実施形態では、測定対象物として、市販のペット飲料の爽健美茶（商品名日本コカコーラ社製）、市販の緑茶飲料２種類（緑茶飲料１、緑茶飲料２）、赤ワイン、日本酒を用い、それぞれの抗酸化能の評価を行った。

図２に示すように、測定用装置は、第１光源である第１発光ダイオード２６と、第１受光部である第１フォトダイオード（ＰＤ１）２５と、第２光源である第２発光ダイオード３６と、第２受光部である第２フォトダイオード（ＰＤ２）３５と、図示しない制御部とを具備する。第１発光ダイオード２６は、第１測定用容器２に対し、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射するものである。第１フォトダイオード２５は、第１発光ダイオード２６から照射され第１測定用容器２を透過した光を受光するものである。第１発光ダイオード２６と第１フォトダイオード２５とは、第１測定用容器２を介して対向配置される。第２発光ダイオード３６は、第２測定用容器３に対し、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射するものである。第２フォトダイオード３５は、第２発光ダイオード３６から照射され第２測定用容器３を透過した光を受光するものである。第２発光ダイオード３６と第２フォトダイオード３５とは、第２測定用容器３を介して対向配置される。

測定用キット１を用いた測定では、第１測定用容器２を用いて遷移金属が加えられた測定対象物の吸光度が測定され、第２測定用容器３を用いて遷移金属が加えられていない測定対象物の吸光度が測定される。この測定では、遷移金属を含む試薬の添加により測定対象物の色が変化、言い換えればある波長における吸光度が変化することを利用して、試料の抗酸化能が測定される。

まず、測定用キット１の第１測定用容器２及び第２測定用容器３内に、測定対象物を注射針４０、４１を用いて注入する。測定対象物の種類によって抗酸化能または還元力は大きく異なるため、測定対象物に応じて希釈液を用いて所望の濃度に希釈し、希釈した測定対象物を各測定用容器２及び３に注入する。希釈液としては、塩化カリウム２００ｍｇ、リン酸水素二カリウム２００ｍｇ、塩化ナトリウム８０００ｍｇ、リン酸水素二ナトリウム１１５０ｍｇ、バソクプロイン２００ｍｇ、蒸留水１Ｌを混合したものを用いた。本実施形態においては、市販のペット飲料の爽健美茶（商品名日本コカコーラ社製）及び日本酒は抗酸化能が比較的低いことから、希釈液による希釈率を４倍、すなわちペット飲料又は日本酒と希釈液との混合比率を１：３というように希釈したものを測定対象物として用いた。緑茶飲料や赤ワインはカテキンやポリフェノール等の抗酸化物質を豊富に含むため、希釈液による希釈率を１６倍、すなわち緑茶飲料又は赤ワインと希釈液との混合比率を１：１５というように希釈したものを測定対象物として用いた。

次に、図２に示すように、測定対象物が注入された第１測定用容器２に対して、第１光源である第１発光ダイオード２６から光を照射する。第１発光ダイオード２６から照射され、第１測定容器２を透過した光は第１受光部である第１フォトダイオード（ＰＤ１）２５に受光される（Ｓ１）。同様に、測定対象物が注入された第２測定用容器３に対して、第２光源である第２発光ダイオード３６から光を照射する。第２発光ダイオード３６から照射され、第２測定容器３を透過した光は第２受光部である第２フォトダイオード（ＰＤ２）３５に受光される（Ｓ２）。第１発光ダイオード２６及び第２発光ダイオード３６は、４９２ｎｍの波長を有する光を照射するものである。第１発光ダイオード２６及び第２発光ダイオード３６には、試薬の付加による色の変化が検出可能な波長、すなわち試薬の付加により測定される透過率に変化が生じる領域の波長が使用され、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長を使用することができる。本実施形態では４９２ｎｍの波長を採用した。各発光ダイオードの照射開始及び終了のタイミングは制御部で制御される。

次に、受光により第１フォトダイオード（ＰＤ１）２５から発生される電流から、遷移金属が加えられた測定対象物の吸光度１が制御部にて演算される（Ｓ３）。同様に、受光により第２フォトダイオード（ＰＤ２）３５から発生される電流から、遷移金属が加えられていない測定対象物の吸光度２が制御部にて演算される（Ｓ４）。

次に、制御部にて、吸光度１と吸光度２の差分を演算し（Ｓ５）、更に変換係数６７００を乗じる（Ｓ６）。更に、必要に応じて、測定装置や測定用容器の個体差を補正するため、校正係数を乗じ（Ｓ７）、温度補正係数（Ｓ８）を乗じることで、測定対象物の抗酸化値を算出する。このように、遷移金属を含む試薬が加えられた測定対象物の吸光度１から、遷移金属が含まれていない測定対象物の吸光度２を差し引くことにより、測定対象物自体の着色がキャンセルするように補正される。算出された抗酸化能は、図示しない測定装置に測定結果として表示される（Ｓ９）。

以上のような測定方法によって測定した各測定対象物の抗酸化能を図３に示す。図３に示すように、抗酸化物質を多く含む緑茶飲料や赤ワインほど、高い抗酸化能を示した。なお、図３の縦軸は、対象物に含まれる抗酸化物質の割合を示す。このように、本実施形態においては、測定対象物のもつ抗酸化力、遷移金属に対する還元力を利用して測定が行われる。抗酸化能の原因物質であるカテキンやビタミンＣ、ポリフェノールといった抗酸化物質は、それぞれの物質の構造に応じて１個〜数個の電子を放出することで、自らが酸化されるとともに相手分子を還元する性質を持つことから、還元力、つまり測定対象物から放出される電子の数によって抗酸化能の指標とすることができる。銅や鉄、亜鉛といった遷移金属は、複数の安定な酸化還元状態をとることができ、これらの抗酸化物質と接触することで容易に還元される。すなわち、遷移金属に対する還元力を指標として測定対象物中の抗酸化能又は還元力を測定することができる。

以上のように、本発明における測定キットを用いた測定方法では、従来のように蛍光強度の経時変化を見る必要がないため、短時間で容易に測定を行うことができる。また、従来のように化学発光や蛍光を用いる方法に比べ、測定装置の光学系等を簡素化することができるので、測定装置を小型化でき、安価に測定を行うことができる。また、測定キットは、既に試薬が透明容器に収容されており、更に注射針による挿入が可能な材質で透明容器の開口部がキャップにより閉塞されている、すなわち密閉されている。このため、キャップをしたまま透明容器中に測定対象物を注入することができ、また注入時及び測定時に測定対象物がこぼれることがなく、また異物混入のリスクもない。このように異物混入リスクが低く、また試薬が外部に飛び散ることもないため、食品の生産加工、流通、外食産業、果樹園といった現場等でも安全かつ容易な測定が可能であり、測定場所が限定されることがない。

１…測定用キット
２…第１測定用容器
３…第２測定用容器
２２・・・第１透明容器
２２ａ、３２ａ…開口部
２３・・・試薬
２５…第１フォトダイオード
２６…第１発光ダイオード
３２・・・第２透明容器
３３・・・製剤
３５…第２フォトダイオード
３６…第２発光ダイオード

Claims

透明容器と、
前記透明容器に封入された遷移金属を含む試薬と、
を具備する測定用容器。
請求項１記載の測定用容器であって、
前記透明容器は開口部を有し、
前記開口部を閉塞する針の挿入が可能なキャップを
更に具備する測定用容器。
請求項２記載の測定用容器であって、
前記遷移金属は銅である
測定用容器。
請求項３記載の測定容器であって、
前記試薬は、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものである
測定用容器。
請求項４記載の測定容器であって、
前記遷移金属のモル数は、前記透明容器の内容積１ｍＬあたり０．０１ｍモル〜１０ｍモルの範囲である
測定用容器。
第１透明容器に、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入された第１測定用容器と、
第２透明容器に、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入された第２測定用容器と、
を具備する測定用キット。
第１透明容器に、硫酸銅、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入された第１測定用容器に対し、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射する第１光源と、
前記第１光源から照射され、前記第１測定用容器を透過した光を受光する第１受光部と、
第２透明容器に、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、塩化ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム及び蒸留水を混合したものを水分除去したものが封入された第２測定用容器に対し、４５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射する第２光源と、
前記第２光源から照射され、前記第２測定用容器を透過した光を受光する第２受光部と、
と、
を具備する測定装置。