JP3799108B2 - アルデヒド測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は気体中あるいは液体中のアルデヒドを迅速、簡便に測定するため、電極を検出機構として用いるアルデヒド測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルデヒドの測定方法は種々のものが知られている。尚、ここではアルデヒドという用語を、アルデヒド基（ＣＨＯ−）を有する物質の総称として用いている。即ち、アルデヒドとして、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等を例示できる。
【０００３】
従来のアルデヒド測定方法としては、試料液に、亜硫酸水溶液と、脱色するまで亜硫酸ガスを通じて調製したフクシン水溶液試薬とを加え、試料中のアルデヒドとの反応によって生じる呈色度合を測定するフクシン亜硫酸試験法や、試料に銀化合物を加え、形成される銀鏡を観察する銀鏡反応法、他にホルマリン（ホルムアルデヒド）の測定方法として卵白鉄反応法などが挙げられる。しかしながら、上記方法はいずれも操作が煩雑であり、迅速簡便な測定方法とは言い難い。
また、あらかじめジニトロフェニルホドラジン（ＤＮＰ）の誘導体化試薬等でアルデヒドを吸光物質又は蛍光物質に誘導体化し、その後ＨＰＬＣに注入した後、ＵＶ検出器で測定する方法もあるが、アルデヒドを誘導体化する必要がある上に誘導体化に数分〜数十分かかり、ＨＰＬＣによる分離工程が必須となっていて簡便性に欠けるなどの問題点があった。
【０００４】
一方、気体あるいは液体試料中の物質濃度の迅速、簡便な測定方法として、電気化学的な測定方法が知られている。ここでいう電気化学的な方法とは、測定対象物の濃度などに応じた電気的な信号（電流、電圧、電気量、あるいはそれらの変化）を発生する機能を有した変換要素を用いて、電気的な信号を検出し、それを測定対象物の濃度などに換算する方法である。例えば臨床検査の分野では、血液中のグルコース濃度の測定に用いられるグルコースオキシダーゼ電極法、環境計測の分野では、特定のガスのみを選択的に透過させるメンブレンで被覆した電極を用いたガスセンサによる方法などが例示できる。
【０００５】
電気化学的な測定方法を用いたアルデヒドの測定方法としては、例えば、あらかじめ分離カラムを通してアルデヒドを分離して、パルスドアンペロメトリック検出方法により測定する方法が特開平７−２０１１１号に開示されている。また、特公平７−６９２９８号には、イオン感応性電解効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）の電極上に、カルボキシフタロシアニン系金属錯体の薄膜を形成したアルデヒド検出センサが開示されている。この方法は、薄膜を形成しているカルボキシフタロシアニン系金属錯体とアルデヒドの相互作用によって生ずる水素イオンの増加量をＩＳＦＥＴにより差動出力（電圧変動）として検出し、アルデヒドを測定している。しかしながら、前者の方法では分離カラムによる分離工程が必須であるという測定の簡便性、迅速性に関わる問題点が存在し、後者の方法においてはカルボキシフタロシアニン系金属錯体−アルデヒド間相互作用が特異的なものではなく、アルデヒド以外の物質による測定値への干渉を避け難いという問題点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、煩雑な作業を必要とせず、検出に先立つアルデヒドの誘導体化や分離工程を必須とはせず、干渉物質の影響を受けない正確で簡便、迅速なアルデヒドが測定できる酵素を用いた電極およびそれを用いたアルデヒド測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
鋭意研究の末、電極と、アルデヒドに特異的にはたらく酵素と、該酵素に対して相補的にはたらく補酵素とを具備する電極によれば上記課題が解決することが判明した。更に電子伝達メディエータとして作用する物質を具備した電極とすることも可能である。
【０００８】
前記電極は、通常電極材料として用いられている材質を自由に選ぶことができる。例えば、白金、金、銀などの貴金属類やグラッシーカーボン、カーボンペーストなどのカーボン材料、あるいはその他の導体、もしくはシリコン、ゲルマニウムなどの半導体などである。電極の形態も、自由に選択することが可能で、棒状や板状などの立体的な形態であっても良いし、印刷技術等を用いた平面的な形態でも良いし、場合によっては液状あるいはペースト状の形態をとっても良い。
【０００９】
前記酵素としてはアルデヒド脱水素酵素が特に好ましく、前記酵素と相補的に使用される補酵素としては、必要に応じた機能を有するものであれば、所望の物質を使用することが可能であるが、ＮＡＤ＋あるいはＮＡＤＰ＋が特に好ましい。
【００１０】
前記電子伝達メディエータとして作用する物質としては、電子伝達メディエータとして作用することが知られている所望の物質を選択することが可能であるが、フェノチアジンまたはフェノチアジン誘導体が特に好ましい。
【００１１】
更に、所望であれば、分離カラム等の既知の手段によって、物理的または化学的性質に従ってアルデヒドを分離する工程を含む上記電極を用いたアルデヒド濃度測定も可能である。そうすることにより、例えば、ホルムアルデヒドとブチルアルデヒドの各々の濃度を測定することができるようになる。
上記手段を用いて、正確で簡便、迅速なアルデヒド測定を可能とする電極ならびに該電極を検出機構として用いるアルデヒド測定装置を提供することができる。
【００１２】
【作用】
上記電極によれば、検出方法として電気化学的な方法を用いるため、検出方法が光学的方法である場合には必須であるアルデヒドを吸光物質化又は蛍光物質化するためのアルデヒド誘導体化が不必要であり、基質特異性が高いため、分離工程を必須とはせず、且つまたその特異性によって干渉物質の影響を受けない。
そして、所望により上記電極を用いたアルデヒド測定において、分離カラムなどの既知のアルデヒド分離工程を更に含めた測定方法を選択すれば、物理的または化学的な性質の異なるアルデヒドをその性質ごとに各々の濃度を測定することも可能となる。
従って、本発明の電極およびそれを検出機構として用いるアルデヒド測定装置によれば、正確で簡便，迅速なアルデヒド測定が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、実施例にて本発明を説明する。
（実施形態１）
電極は、５×１０−８ｍｏｌフェノチアジン（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）、５×１０−７ｍｏｌＮＡＤ＋（Ｓｉｇｍａ社製）、０．５ｕｎｉｔアルデヒドデヒドロゲナーゼ（Ｓｉｇｍａ社製、以下ＡＬＤＨと略記する）を細口径１μｍのメンブレンフィルターに含浸させ、これをアルミナ研磨後超音波洗浄したグラッシーカーボン電極（ＧＣＥ）に被覆、固定し作成した。その他試薬は市販特級を用いた。電解基礎液はＴＡＰＳ緩衝液（ｐＨ９．２）と硝酸カリウムからなるものを恒温槽で３５℃に保って使用した。測定は通常の３電極系にて行い、作用極として上記電極を使用し、対極、参照極としてはそれぞれ白金電極、飽和カロメル電極（ＧＣＥ）を使用した。測定系の模式図を図１に示した。ポテンショスタットは扶桑社製のものを使用した。この測定系を用いてアルデヒド（アセトアルデヒド）存在下で得られたサイクリックボルタモグラムを図２に示す。０．２ＶｖｓＳＣＥ付近の酸化ピークの増大が確認された。図３は、この増加した酸化電流値（ピーク電流値）とアルデヒド（アセトアルデヒド）との関係を示したが、０．１ｍＭ〜３ｍＭの範囲で良好な直線関係が得られた。
【００１４】
（実施例２）
実施例１の場合と同様の条件下にて、種々のアルデヒドに対する酸化電流値を測定した。結果を表１に示す。
【表１】
表１から、本発明の電極により種々のアルデヒドが測定可能であることがわかる。従って、アルデヒドを種類別に分離する工程があれば種々のアルデヒドを種類別に各々測定できる。図４、図５にアルデヒド分離工程がない場合とある場合のアルデヒド測定装置の模式図を示す。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の電極によれば、アルデヒド誘導体化が不必要であり、測定試料をその成分ごとに分離する分離工程を必須とはせず、且つまた試料中の測定値に影響を与えるアルデヒド以外の物質（干渉物質）の影響を受けないアルデヒドの測定が可能となった。
更に、所望により該電極を用いたアルデヒドの測定において、分離カラムなどの既知のアルデヒド分離工程を含めた測定方法を選択すれば、物理的または化学的な性質の異なるアルデヒドをその性質ごとに各々の濃度を測定することも可能となる。
従って、本発明の電極およびそれを検出機構として用いるアルデヒド測定装置によれば、正確で簡便、迅速なアルデヒドの測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定系模式図。
【図２】サイクリックボルタモグラム。
【図３】ピーク電流対アセトアルデヒドの関係を示すグラフ。
【図４】アルデヒド測定装置概念図。
【図５】アルデヒドの分離工程を含むアルデヒド測定装置概念図。
【符号の説明】
１作用極
２対極
３参照極
４恒温槽
５試料液
【発明が属する技術分野】
本発明は気体中あるいは液体中のアルデヒドを迅速、簡便に測定するため、電極を検出機構として用いるアルデヒド測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルデヒドの測定方法は種々のものが知られている。尚、ここではアルデヒドという用語を、アルデヒド基（ＣＨＯ−）を有する物質の総称として用いている。即ち、アルデヒドとして、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ベンズアルデヒド等を例示できる。
【０００３】
従来のアルデヒド測定方法としては、試料液に、亜硫酸水溶液と、脱色するまで亜硫酸ガスを通じて調製したフクシン水溶液試薬とを加え、試料中のアルデヒドとの反応によって生じる呈色度合を測定するフクシン亜硫酸試験法や、試料に銀化合物を加え、形成される銀鏡を観察する銀鏡反応法、他にホルマリン（ホルムアルデヒド）の測定方法として卵白鉄反応法などが挙げられる。しかしながら、上記方法はいずれも操作が煩雑であり、迅速簡便な測定方法とは言い難い。
また、あらかじめジニトロフェニルホドラジン（ＤＮＰ）の誘導体化試薬等でアルデヒドを吸光物質又は蛍光物質に誘導体化し、その後ＨＰＬＣに注入した後、ＵＶ検出器で測定する方法もあるが、アルデヒドを誘導体化する必要がある上に誘導体化に数分〜数十分かかり、ＨＰＬＣによる分離工程が必須となっていて簡便性に欠けるなどの問題点があった。
【０００４】
一方、気体あるいは液体試料中の物質濃度の迅速、簡便な測定方法として、電気化学的な測定方法が知られている。ここでいう電気化学的な方法とは、測定対象物の濃度などに応じた電気的な信号（電流、電圧、電気量、あるいはそれらの変化）を発生する機能を有した変換要素を用いて、電気的な信号を検出し、それを測定対象物の濃度などに換算する方法である。例えば臨床検査の分野では、血液中のグルコース濃度の測定に用いられるグルコースオキシダーゼ電極法、環境計測の分野では、特定のガスのみを選択的に透過させるメンブレンで被覆した電極を用いたガスセンサによる方法などが例示できる。
【０００５】
電気化学的な測定方法を用いたアルデヒドの測定方法としては、例えば、あらかじめ分離カラムを通してアルデヒドを分離して、パルスドアンペロメトリック検出方法により測定する方法が特開平７−２０１１１号に開示されている。また、特公平７−６９２９８号には、イオン感応性電解効果型トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）の電極上に、カルボキシフタロシアニン系金属錯体の薄膜を形成したアルデヒド検出センサが開示されている。この方法は、薄膜を形成しているカルボキシフタロシアニン系金属錯体とアルデヒドの相互作用によって生ずる水素イオンの増加量をＩＳＦＥＴにより差動出力（電圧変動）として検出し、アルデヒドを測定している。しかしながら、前者の方法では分離カラムによる分離工程が必須であるという測定の簡便性、迅速性に関わる問題点が存在し、後者の方法においてはカルボキシフタロシアニン系金属錯体−アルデヒド間相互作用が特異的なものではなく、アルデヒド以外の物質による測定値への干渉を避け難いという問題点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、煩雑な作業を必要とせず、検出に先立つアルデヒドの誘導体化や分離工程を必須とはせず、干渉物質の影響を受けない正確で簡便、迅速なアルデヒドが測定できる酵素を用いた電極およびそれを用いたアルデヒド測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
鋭意研究の末、電極と、アルデヒドに特異的にはたらく酵素と、該酵素に対して相補的にはたらく補酵素とを具備する電極によれば上記課題が解決することが判明した。更に電子伝達メディエータとして作用する物質を具備した電極とすることも可能である。
【０００８】
前記電極は、通常電極材料として用いられている材質を自由に選ぶことができる。例えば、白金、金、銀などの貴金属類やグラッシーカーボン、カーボンペーストなどのカーボン材料、あるいはその他の導体、もしくはシリコン、ゲルマニウムなどの半導体などである。電極の形態も、自由に選択することが可能で、棒状や板状などの立体的な形態であっても良いし、印刷技術等を用いた平面的な形態でも良いし、場合によっては液状あるいはペースト状の形態をとっても良い。
【０００９】
前記酵素としてはアルデヒド脱水素酵素が特に好ましく、前記酵素と相補的に使用される補酵素としては、必要に応じた機能を有するものであれば、所望の物質を使用することが可能であるが、ＮＡＤ＋あるいはＮＡＤＰ＋が特に好ましい。
【００１０】
前記電子伝達メディエータとして作用する物質としては、電子伝達メディエータとして作用することが知られている所望の物質を選択することが可能であるが、フェノチアジンまたはフェノチアジン誘導体が特に好ましい。
【００１１】
更に、所望であれば、分離カラム等の既知の手段によって、物理的または化学的性質に従ってアルデヒドを分離する工程を含む上記電極を用いたアルデヒド濃度測定も可能である。そうすることにより、例えば、ホルムアルデヒドとブチルアルデヒドの各々の濃度を測定することができるようになる。
上記手段を用いて、正確で簡便、迅速なアルデヒド測定を可能とする電極ならびに該電極を検出機構として用いるアルデヒド測定装置を提供することができる。
【００１２】
【作用】
上記電極によれば、検出方法として電気化学的な方法を用いるため、検出方法が光学的方法である場合には必須であるアルデヒドを吸光物質化又は蛍光物質化するためのアルデヒド誘導体化が不必要であり、基質特異性が高いため、分離工程を必須とはせず、且つまたその特異性によって干渉物質の影響を受けない。
そして、所望により上記電極を用いたアルデヒド測定において、分離カラムなどの既知のアルデヒド分離工程を更に含めた測定方法を選択すれば、物理的または化学的な性質の異なるアルデヒドをその性質ごとに各々の濃度を測定することも可能となる。
従って、本発明の電極およびそれを検出機構として用いるアルデヒド測定装置によれば、正確で簡便，迅速なアルデヒド測定が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、実施例にて本発明を説明する。
（実施形態１）
電極は、５×１０−８ｍｏｌフェノチアジン（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）、５×１０−７ｍｏｌＮＡＤ＋（Ｓｉｇｍａ社製）、０．５ｕｎｉｔアルデヒドデヒドロゲナーゼ（Ｓｉｇｍａ社製、以下ＡＬＤＨと略記する）を細口径１μｍのメンブレンフィルターに含浸させ、これをアルミナ研磨後超音波洗浄したグラッシーカーボン電極（ＧＣＥ）に被覆、固定し作成した。その他試薬は市販特級を用いた。電解基礎液はＴＡＰＳ緩衝液（ｐＨ９．２）と硝酸カリウムからなるものを恒温槽で３５℃に保って使用した。測定は通常の３電極系にて行い、作用極として上記電極を使用し、対極、参照極としてはそれぞれ白金電極、飽和カロメル電極（ＧＣＥ）を使用した。測定系の模式図を図１に示した。ポテンショスタットは扶桑社製のものを使用した。この測定系を用いてアルデヒド（アセトアルデヒド）存在下で得られたサイクリックボルタモグラムを図２に示す。０．２ＶｖｓＳＣＥ付近の酸化ピークの増大が確認された。図３は、この増加した酸化電流値（ピーク電流値）とアルデヒド（アセトアルデヒド）との関係を示したが、０．１ｍＭ〜３ｍＭの範囲で良好な直線関係が得られた。
【００１４】
（実施例２）
実施例１の場合と同様の条件下にて、種々のアルデヒドに対する酸化電流値を測定した。結果を表１に示す。
【表１】
【００１５】
【発明の効果】
本発明の電極によれば、アルデヒド誘導体化が不必要であり、測定試料をその成分ごとに分離する分離工程を必須とはせず、且つまた試料中の測定値に影響を与えるアルデヒド以外の物質（干渉物質）の影響を受けないアルデヒドの測定が可能となった。
更に、所望により該電極を用いたアルデヒドの測定において、分離カラムなどの既知のアルデヒド分離工程を含めた測定方法を選択すれば、物理的または化学的な性質の異なるアルデヒドをその性質ごとに各々の濃度を測定することも可能となる。
従って、本発明の電極およびそれを検出機構として用いるアルデヒド測定装置によれば、正確で簡便、迅速なアルデヒドの測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】測定系模式図。
【図２】サイクリックボルタモグラム。
【図３】ピーク電流対アセトアルデヒドの関係を示すグラフ。
【図４】アルデヒド測定装置概念図。
【図５】アルデヒドの分離工程を含むアルデヒド測定装置概念図。
【符号の説明】
１作用極
２対極
３参照極
４恒温槽
５試料液
Claims (5)
- アルデヒドを電気化学的に測定するための電極であって、電極と、アルデヒドに特異的にはたらく酵素と、該酵素に対して相補的にはたらく補酵素と、該補酵素と該電極の間の電子伝達メディエータとして作用する物質と、を具備してなり、
該電子伝達メディエータとして作用する物質が、フェノチアジン又はフェノチアジン誘導体であることを特徴とする電極。 - 該酵素が、アルデヒド脱水素酵素であることを特徴とする請求項１に記載の電極。
- 該補酵素がＮＡＤ＋またはＮＡＤＰ＋であることを特徴とする請求項１または２に記載の電極。
- アルデヒドを測定するための装置であって、該装置の検出機構が請求項１ないし３のいずれかに記載の電極であることを特徴とするアルデヒド測定装置。
- アルデヒドをその物理的または化学的性質に従って分離する機構を更に備えることを特徴とする請求項４に記載のアルデヒド測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27982896A JP3799108B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | アルデヒド測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27982896A JP3799108B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | アルデヒド測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1090215A JPH1090215A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3799108B2 true JP3799108B2 (ja) | 2006-07-19 |
Family
ID=17616493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27982896A Expired - Fee Related JP3799108B2 (ja) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | アルデヒド測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3799108B2 (ja) |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP27982896A patent/JP3799108B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1090215A (ja) | 1998-04-10 |
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