JP4399556B2 - 酸化発色剤の安定化方法 - Google Patents
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Description
本発明は、酸化発色剤を溶液中で安定化する方法および前記方法を用いた酸化発色剤試薬に関する。
背景技術
N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムは、 般に、酸化により発色する高感度発色剤としての使用が知られている。このような高感度発色剤は、例えば、酸化還元酵素により酸化物質と反応させ、その発色量を吸光度測定することによって前記酸化物質の量を決定する場合等に使用できる。このような酵素反応に供する際、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムは、通常、水に溶解してその溶液を調製し、これを液体試薬として使用している。
しかし、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムのような酸化発色剤は水溶液中で不安定なため、一日も経たないうちに自然発色してしまうおそれがあった。このため、溶液状態で保存したN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムを使用すると、吸光度測定におけるバックグラウンドが上昇し、測定精度が低下するという問題があった。
このような自然発色による影響を防止するには、測定の度に前記液体試薬を調製することが必要になるが、これでは操作が煩雑になり、コストもかかってしまう。
発明の開示
そこで、本発明の目的は、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムのような酸化発色剤を溶液中で安定化する方法およびその方法を用いた試薬の提供である。
前記目的を達成するために、本発明の酸化発色剤の安定化方法は、前記酸化発色剤を溶液中で安定化する方法であって、前記溶液中にフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ(以下、「FAOD」という)およびペルオキシダーゼ(以下、「POD」という)の少なくとも一方を共存させることを特徴とする。前記酸化発色剤としては、例えば、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムがあげられる。
このように、溶液中にFAODまたはPODの少なくとも一方を共存させれば、そのメカニズムは不明であるが、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムのような酸化発色剤の自然発色を抑制できる。これにより、例えば、前記酸化発色剤の溶液状態での保存が可能になり、測定の度に液体試薬を調製する必要がなくなるため、測定等の操作が容易になり、低コスト化も可能となる。さらに、保存した溶液を発色反応の試薬として使用しても、吸光度測定においてバックグラウンドの上昇が抑制されるため、測定精度の向上も可能になる。
本発明の安定化方法において、酸化発色剤の濃度は、1〜10,000μmol/Lの範囲であることが好ましい。
本発明の安定化方法において、FAODの濃度は0.002〜200g/Lの範囲または0.1〜1000KU/Lの範囲であることが好ましく、PODの濃度は0.02〜50g/Lの範囲または1〜5000KU/Lの範囲であることが好ましい。
本発明の安定化方法において、酸化発色剤0.1mmolに対して、FAODは0.01〜200gの範囲または0.5〜1000KUの範囲で添加することが好ましく、PODは、0.02〜50gの範囲または1〜5000KUの範囲で添加することが好ましい。また、前記両酵素を添加する場合は、FAODを0.01〜100gの範囲または0.5〜600KUの範囲で添加し、PODを0.02〜50gの範囲または1〜5000KUの範囲で添加することが好ましい。
本発明の安定化方法において、より一層自然発色を抑制できることから、前記溶液が、ADA緩衝液、Tris−HCl緩衝液、Bis−Tris緩衝液、グリシルグリシン緩衝液、Bicine緩衝液およびリン酸緩衝液からなる群から選択された少なくとも一つの緩衝液を含むことが好ましい。
本発明の安定化方法において、さらに、α−トコフェロール酢酸(VE)、エリソルビン酸カリウムおよびソルビン酸カリウムからなる群から選択された少なくとも一つの酸化防止剤や、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)およびトランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン−N、N、N’、N’−テトラ酢酸(CyDTA)、O,O’−ビス(2−アミノエチル)エチレングリコール−N,N,N’,N’−テトラ酢酸(GEDTA)およびニトリロトリ酢酸(NTA)からなる群から選択された少なくとも一つのキレート剤や、アジ化ナトリウム等を共存させることが好ましい。これらの物質を共存させることにより、さらに自然発色を抑制できるからである。なお、これらの物質は、一種類でもよいし二種類以上を共存させてもよい。
つぎに、本発明の酸化発色剤試薬は、前記酸化発色剤を水性溶媒に溶解した試薬溶液であって、さらにFAODおよびPODの少なくとも一方を溶解させた試薬である。前述と同様に、前記酸化発色剤としては、例えば、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム等があげられる。
このような試薬は、放置または保存しても、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムのような酸化発色剤の自然発色が抑制されるため、使用の度に試薬を調製する必要ない。このため、例えば、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムを使用する様々な測定反応等の操作が簡便になる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の安定化方法について、酸化発色剤としてN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムを使用する一例を説明する。
本発明によるN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムの安定化は、例えば、前記N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムと、FAODおよびPODの少なくとも一方とを、水系の溶媒に溶解し、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム水溶液を調製することにより行うことができる。
前記FAODは、下記式(1)の反応を触媒する酵素であればよく、その起源は特に制限されないが、例えば、市販品である商品名FAOX−E(キッコーマン社製)、FOD(旭化成社製)等が使用できる。
R1−CO−CH2−NH−R2 + H2O + O2
→R1−CO−CHO + NH2−R2 + H2O2 …(1)
前記式(1)において、R1は、水酸基もしくは糖化反応前の糖に由来する残基(糖残基)を示す。前記糖残基(R1)は、反応前の糖がアルドースの場合はアルドース残基であり、反応前の糖がケトースの場合、ケトース残基である。例えば、反応前の糖がグルコースの場合は、アマドリ転位により、反応後の構造はフルクトース構造をとるが、この場合、糖残基(R1)は、グルコース残基(アルドース残基)となる。この糖残基(R1)は、例えば、
−[CH(OH)]n−CH2OH
で示すことができ、nは、0〜6の整数である。
前記式(1)において、R2は、特に制限されないが、例えば、糖化アミノ酸、糖化ペプチドまたは糖化タンパク質の場合、α−アミノ基が糖化されている場合と、それ以外のアミノ基が糖化されている場合とで異なる。
前記式(1)において、α−アミノ基が糖化されている場合、R2は、下記式(2)で示すアミノ酸残基またはペプチド残基である。
−CHR3−CO−R4 …(2)
前記式(2)において、R3はアミノ酸側鎖基を示す。また、R4は水酸基、アミノ酸残基またはペプチド残基を示し、例えば、下記式(3)で示すことができる。下記式(3)において、nは、0以上の整数であり、R3は、前述と同様にアミノ酸側鎖基を示す。
−(NH−CHR3−CO)n−OH …(3)
また、前記式(1)において、α−アミノ基以外のアミノ基が糖化されている(アミノ酸側鎖基が糖化されている)場合、R2は下記式(4)で示すことができる。
−R5−CH(NH−R6)−CO−R7 …(4)
前記式(4)において、R5は、アミノ酸側鎖基のうち、糖化されたアミノ基以外の部分を示す。例えば、糖化されたアミノ酸がリジンの場合、R5は
−CH2−CH2−CH2−CH2−
であり、
例えば、糖化されたアミノ酸がアルギニンの場合、R5は、
−CH2−CH2−CH2−NH−CH(NH2)−
である。
また、前記式(4)において、R6は、水素、アミノ酸残基またはペプチド残基であり、例えば、下記式(5)で示すことができる。なお、下記式(5)において、nは0以上の整数であり、R3は、前述と同様にアミノ酸側鎖基を示す。
−(CO−CHR3−NH)n−H …(5)
また、前記式(4)において、R7は、水酸基、アミノ酸残基またはペプチド残基であり、例えば、下記式(6)で示すことができる。なお、下記式(6)において、nは0以上の整数であり、R3は、前述と同様にアミノ酸側鎖基を示す。
−(NH−CHR3−CO)n−OH …(6)
また、PODは、下記式(7)の反応を触媒する公知のものが使用できる。なお、下記式(7)において、AH2は基質を表わし、Aは特に制限されない。
AH2 + H2O2 → A + 2H2O …(7)
前記水溶液におけるN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムの濃度は、特に制限されないが、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムの水に対する溶解度等から、前述のように、例えば、1〜10,000μmol/Lの範囲であり、好ましくは1〜1000μmol/Lの範囲である。
FAODを添加する場合、その濃度は、前述のように、例えば、0.002〜200g/Lの範囲であり、好ましくは0.01〜50g/Lの範囲であり、より好ましくは0.3〜20g/Lの範囲である。また、力価で表わす場合、例えば、0.1〜1000KU/Lの範囲であり、好ましくは0.5〜300KU/Lの範囲であり、より好ましくは1〜150KU/Lの範囲である。また、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム0.1mmolに対する添加割合は、例えば、0.01〜200gの範囲であり、好ましくは0.1〜50gの範囲であり、より好ましくは0.6〜20gの範囲であり、力価で示すと、例えば、0.5〜1000KUの範囲であり、好ましくは1〜300KUの範囲であり、より好ましくは2〜100KUの範囲である。
PODを添加する場合、その濃度は、前述のように、例えば、0.02〜50g/Lの範囲であり、好ましくは0.2〜10g/Lの範囲である。また、力価で表わす場合、例えば、1〜5000KU/Lの範囲であり、好ましくは5〜1000KU/Lの範囲である。また、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム0.1mmolに対する添加割合は、例えば、POD 0.02〜50gの範囲であり、好ましくは0.2〜10gの範囲であり、力価で示すと、例えば、1〜5000KUの範囲であり、好ましくは5〜1000KUの範囲である。
また、FAODおよびPODの両方を添加してもよく、その場合は、例えば、FAOD 0.002〜100g/L、POD 0.02〜50g/Lの範囲であり、好ましくはFAOD 0.01〜50g/L、POD 0.2〜10g/Lの範囲であり、より好ましくはFAOD 0.3〜20g/L、POD 0.2〜10g/Lの範囲である。また、力価で表わす場合、例えば、FAOD 0.1〜600KU/L、POD 1〜5000KU/Lの範囲であり、好ましくはFAOD 0.5〜300KU/L、POD 5〜1000KU/Lの範囲であり、より好ましくはFAOD 1〜150KU/L、POD 5〜1000KU/Lの範囲である。
N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム0.1molに対する添加割合は、例えば、FAOD 0.01〜100g、POD 0.02〜50gの範囲であり、好ましくはFAOD 0.1〜50g、POD 0.2〜10gの範囲であり、より好ましくはFAOD 0.6〜20g、POD 0.2〜10gの範囲である。また、力価で示すと、FAOD 0.5〜600KU、POD 1〜5000KUの範囲であり、好ましくはFAOD 1〜300KU、POD 5〜1000KUの範囲であり、より好ましくはFAOD 2〜100KU、POD 5〜1000KUの範囲である。
また、FAOD(A)とPOD(B)との添加割合(A:B)は、重量比の場合、例えば、A:B=100:0〜0:100の範囲である。
前記水系の溶媒としては、例えば、水、各種緩衝液等が使用できる。この中でも、より一層N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムの自然発色を抑制できることから、各種緩衝液が好ましい。前記緩衝液としては、例えば、前述のようなADA緩衝液、Tris−HCl緩衝液、Bis−Tris緩衝液、グリシルグリシン緩衝液、Bicine緩衝液、リン酸カリウム緩衝液(KPB)等のリン酸緩衝液、HEPES緩衝液、HEPSO緩衝液等が使用でき、好ましくはADA緩衝液、Tris−HCl緩衝液、リン酸緩衝液である。前記緩衝液のpHとしては、例えば、pH5.0〜9.0の範囲であり、好ましくは6.0〜8.0の範囲である。
また、前記緩衝液の濃度は、特に制限されず、例えば、1〜1000mmol/Lの範囲であるが、相対的に高濃度であるほうがN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムの自然発色を抑制できるため、好ましくは50〜800mmol/Lの範囲であり、より好ましくは100〜500mmol/Lの範囲である。
また、調製した前記水溶液のpHは、特に制限されないが、例えば、pH5.0〜9.0の範囲であり、好ましくは6.0〜8.0の範囲である。
このようなN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム水溶液は、前記FAODおよびPODの少なくとも一方との共存によって安定化されるため、溶液状態での保存が可能になる。この保存温度は、特に制限されないが、例えば、0〜40℃の範囲であり、好ましくは0〜25℃の範囲であり、より好ましくは0〜10℃の範囲である。
FAODおよびPODのいずれも添加しない場合、10℃で保存すると、発色したN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムの吸収波長727nmにおける吸光度は、5日間保存した場合で、例えば、2〜3倍に増加し、18日間保存した場合で、例えば、10〜11倍に増加してしまう。これに対し、本発明により安定化させれば、10℃で保存しても、例えば、9日間は、自然発色が防止でき、好ましくは1〜5日間である。
また、本発明の安定化方法においては、FAODおよびPODだけでなく、さらに、前述のような酸化防止剤、前記キレート剤、アジ化ナトリウム等を共存させてもよい。これらの中でも好ましくは、前記キレート剤、アジ化ナトリウムである。
前記酸化防止剤としては、前述のようなVE、エリソルビン酸カリウム、ソルビン酸カリウム等が使用できる。前記酸化防止剤の添加割合としては、例えば、0.1〜1000μmol/Lの範囲であり、好ましくは0.2〜100μmol/Lの範囲であり、より好ましくは0.5〜20μmol/Lの範囲である。また、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム0.1mmolに対して、例えば、例えば、0.1〜100μmolの範囲であり、好ましくは0.2〜20μmolの範囲である。
前記キレート剤としては、前述のようにEDTA、DTPA、CyDTA、GEDTA、NTA等が使用でき、好ましくはEDTA、DTPA、CyDTAである。前記キレート剤の添加割合としては、例えば、0.01〜20mmol/Lの範囲であり、好ましくは0.05〜10mmol/Lの範囲であり、より好ましくは0.1〜5mmol/Lの範囲である。また、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム0.1mmolに対して、例えば、0.02〜15mmolの範囲であり、好ましくは0.05〜10mmolの範囲であり、より好ましくは0.1〜5mmolの範囲である。
前記アジ化ナトリウムの添加割合としては、例えば、0.01〜20mmol/Lの範囲であり、好ましくは0.05〜10mmol/Lの範囲であり、より好ましくは0.1〜5mmol/Lの範囲である。また、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム0.1mmolに対して、例えば、0.01〜10mmolの範囲であり、好ましくは0.05〜5mmolの範囲であり、より好ましくは0.1〜2mmolの範囲である。
このような方法で安定化されたN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムは、例えば、長期間溶液状態で保存しても、前述のように自然発色が抑制されるため、液体試薬として有用である。前記N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム試薬の用途としては、特に制限されないが、例えば、前述のように酸化還元反応における発色基質等として使用できる。このような反応に利用した場合、前述のように自然発色が抑制されるため、吸光度測定におけるバックグラウンドの上昇が抑制され、各種測定の精度を向上することもできる。なお、前記本発明の安定化方法と同様に、各種緩衝液、酸化防止剤、界面活性剤、キレート剤、アジ化ナトリウム等を添加することが好ましい。
(実施例)
(実施例1〜3および比較例1)
この実施例は、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムを、Tris−HCl緩衝液中においてFAODおよびPODと共存させた場合の安定性(吸光度変化)を調べた例である。
200mM Tris−HCl緩衝液(pH7.0)に、0.088mMの濃度になるようにN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム(商品名DA−64、和光純薬工業社製、以下、「DA−64」という)を添加した。このDA−64溶液に、FAOD(商品名FOD、旭化成社製)、POD(TOYOBO社製)を以下の濃度になるように添加したサンプルを調製し、これらのサンプルを10℃で所定の時間(調製直後、5日、9日、18日)保存した際の吸収スペクトルを、自動分析装置(商品名JCA−BM8、日本電子社製)を用いて測定した。比較例は、FAODおよびPODが無添加である以外は、前記実施例と同様にしてサンプルを調製し、吸収スペクトルを測定した。
これらの結果を図1〜4に示す。なお、図1は実施例1、図2は実施例2、図3は実施例3、図4は比較例1の吸収スペクトルを、保存日数ごとに示したグラフである。
図示のように、FAODまたはPODを添加した実施例1〜3によれば、発色したDA−64の吸収波長727nmにおける吸光度の増加は、保存期間が長くなっても、比較例に比べて、約1/2〜1/10に抑制された。特に、FAODおよびPODの両方を添加した実施例3については、最も自然発色が抑制された。
産業上の利用の可能性
以上のように、本発明の安定化方法によれば、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムのような酸化発色剤を溶液状態で安定に保存することができる。このため、例えば、N−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウム等の酸化発色剤の液体試薬が必要な場合でも、使用の度に試薬を調製する必要がないため、試薬の低コスト化が可能となり、操作も簡便なものとなる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の安定化方法の一実施例において、緩衝液中でFAODを共存させた場合のDA−64の吸光度スペクトルを示したグラフである。
図2は、本発明の安定化方法のその他の実施例において、緩衝液中でPODを共存させた場合のDA−64の吸光度スペクトルを示したグラフである。
図3は、本発明の安定化方法のさらにその他の実施例において、緩衝液中でFAODおよびPODを共存させた場合のDA−64の吸光度スペクトルを示したグラフである。
図4は、比較例において、緩衝液中のDA−64の吸光度スペクトルを示したグラフである。
Claims (12)
- 酸化発色剤であるN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムを溶液中で安定化する方法であって、前記溶液中にフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ、又は、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼおよびペルオキシダーゼを共存させることを特徴とする安定化方法。
- 酸化発色剤の濃度が1〜10,000μmol/Lの範囲である請求項1記載の安定化方法。
- フルクトシルアミノ酸オキシダーゼの濃度が0.002〜200g/Lの範囲または0.1〜1000KU/Lの範囲である請求項1又は2に記載の安定化方法。
- ペルオキシダーゼの濃度が0.02〜50g/Lの範囲または1〜5000KU/Lの範囲である請求項1から3のいずれか一項に記載の安定化方法。
- 酸化発色剤0.1mmolに対して、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼを0.01〜200gの範囲または0.5〜1000KUの範囲で添加し、ペルオキシダーゼを0.02〜50gの範囲または1〜5000KUの範囲で添加する請求項1から4のいずれか一項に記載の安定化方法。
- 溶液が、ADA緩衝液、Tris−HCl緩衝液、Bis−Tris緩衝液、グリシルグリシン緩衝液、Bicine緩衝液およびリン酸緩衝液からなる群から選択された少なくとも一つの緩衝液を含む請求項1から5のいずれか一項に記載の安定化方法。
- さらに、α−トコフェロール酢酸(VE)、エリソルビン酸カリウムおよびソルビン酸カリウムからなる群から選択された少なくとも一つの酸化防止剤を共存させる請求項1から6のいずれか一項に記載の安定化方法。
- さらに、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン−N、N、N'、N'−テトラ酢酸(CyDTA)、O,O'−ビス(2−アミノエチル)エチレングリコール−N,N,N',N'−テトラ酢酸(GEDTA)およびニトリロトリ酢酸(NTA)からなる群から選択された少なくとも一つのキレート剤を共存させる請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- さらに、アジ化ナトリウムを共存させる請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 溶液のpHが5.0〜9.0の範囲である請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 溶液の温度が、0〜40℃の範囲である請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 酸化発色剤であるN−(カルボキシメチルアミノカルボニル)−4,4'−ビス(ジメチルアミノ)ジフェニルアミンナトリウムを水性溶媒に溶解状態で含み、さらにフルクトシルアミノ酸オキシダーゼ、又は、フルクトシルアミノ酸オキシダーゼおよびペルオキシダーゼを溶解状態で含む試薬溶液であって、請求項1から11のいずれかに記載の安定化方法を1日間以上行うための、又は、請求項1から11のいずれか記載の安定化方法を少なくとも1日間行った、試薬溶液。
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