JP5467288B2 - Odor detection system for beverage production line - Google Patents

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Description

本発明は、標的物質の高感度検出方法に関する。より詳細には、抗体と表面プラズモン共鳴センサとを用い、飲料製造ラインにおける残香のような、極微量の低分子標的物質を、短時間で特異的に検出する方法に関する。本発明は、飲料を含む食品、医薬品、及び化粧品等の製造分野で有用である。   The present invention relates to a highly sensitive detection method for a target substance. More specifically, the present invention relates to a method for specifically detecting a very small amount of a low molecular target substance such as a scent in a beverage production line using an antibody and a surface plasmon resonance sensor in a short time. The present invention is useful in the field of manufacturing foods including beverages, pharmaceuticals, cosmetics, and the like.

従来の技術Conventional technology

近年、サプライチェーンマネージメントの普及に伴い、飲料工場では同じ製造ラインを使用して、多種類の製品を生産する機会が増している。   In recent years, with the spread of supply chain management, beverage factories have increased opportunities to produce many types of products using the same production line.

仮に、ある製品特有のフレーバー成分が製造ラインに残存(着香)した状態のまま次製品の生産に移行した場合、次製品に前製品のフレーバー成分が移行し、異臭として問題となる可能性がある。飲料ラインの着香は、官能検査により検出しうるが、官能検査は、熟練の検査官を必要とし、また体調、気分等にも影響を受けやすいと考えられる。従って、官能検査による客観的かつ高精度な品質管理は困難であり、現状として、着香は薬品を用いたCIP(定置洗浄、Claining In Place)や加熱した熱水による過度の洗浄により対処することとなり、飲料の生産コストを大きく押し上げる一因となっている。   If the flavor component peculiar to a certain product remains in the production line (scented) and then shifts to the production of the next product, the flavor component of the previous product may shift to the next product, which may cause a problem as a strange odor. is there. The flavoring of the beverage line can be detected by a sensory test, but the sensory test requires a skilled inspector, and is considered to be easily affected by physical condition, mood and the like. Therefore, objective and high-accuracy quality control by sensory inspection is difficult. At present, flavoring should be dealt with by CIP (Claining In Place) using chemicals or excessive cleaning with heated hot water. This is one of the factors that greatly increase beverage production costs.

一方、抗原抗体反応を利用した免疫測定法は、低分子から高分子まで多岐にわたる抗原物質の超微量分析において、主要な手段の一つとなっている。免疫測定法のうち、現在最も汎用されているのはEnzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)法による測定である。しかしながら、ELISA法では反応を受動拡散に依存しており、また抗原−抗体の結合反応が平衡に達した状態を解析するため、測定には時間を要する。また、検出のために、アイソトープや酵素等で抗体をラベルする必要がある。   On the other hand, an immunoassay utilizing an antigen-antibody reaction has become one of the main means in ultra-trace analysis of antigen substances ranging from low to high molecules. Among immunoassays, the most widely used at present is measurement by the Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) method. However, in the ELISA method, the reaction depends on passive diffusion, and the measurement takes time to analyze the state in which the antigen-antibody binding reaction has reached equilibrium. For detection, it is necessary to label the antibody with an isotope or an enzyme.

そのため、近年、表面プラズモン共鳴 (Surface Plasmon Resonance : SPR) 検出技術と免疫測定法とを組み合わせたSPR免疫センサが注目を集めている。SPR免疫センサは、センサチップ表面に標的物質又はそれに対する抗体のいずれか一方を固定し、他方を含む溶液を供給して接触させ、結合による質量変化に基づいて発せられる共鳴角の変動をとらえることにより標的物質を検出する。SPR免疫センサに拠れば、センサチップ上で生じた結合反応を即時に検出することが可能であり、かつ抗体をラベルする必要もない。   Therefore, in recent years, an SPR immunosensor that combines a surface plasmon resonance (SPR) detection technique and an immunoassay has attracted attention. The SPR immunosensor can immobilize either the target substance or the antibody against it on the sensor chip surface, supply and contact the solution containing the other, and capture the fluctuation of the resonance angle generated based on the mass change due to binding. To detect the target substance. According to the SPR immunosensor, it is possible to immediately detect the binding reaction generated on the sensor chip, and it is not necessary to label the antibody.

これまで、SPR免疫センサにより、ベンゾ(a)ピレン、ビスフェノールA、2,4-ジクロロフェノール、トリニトロトルエン(TNT)等の高感度測定が検討され(非特許文献1〜4、特許文献1)、また、本発明者らにより飲料に用いられるフレーバー成分の高感度測定への応用も検討されてきた(非特許文献5〜7)。   Up to now, high-sensitivity measurement of benzo (a) pyrene, bisphenol A, 2,4-dichlorophenol, trinitrotoluene (TNT), etc. has been studied with SPR immunosensors (Non-Patent Documents 1 to 4, Patent Document 1). Moreover, the application to the high sensitivity measurement of the flavor component used for a drink by the present inventors has also been examined (nonpatent literatures 5-7).

特開2008-058176号公報JP 2008-058176 A

Sakai, A. Torimaru, K. Shinahara, N. Miura, T. Imato, K. Toko and K. Matsumoto; Preparation of a Polyclonal Antibody and a Bioassay for Nitroaromatic Compounds by an Enzyme-linked Immunosorbent Assay Technique and a Surface Plasmon Resonance Biosensor; Sensors and Materials, 15, 439 (2003)Sakai, A. Torimaru, K. Shinahara, N. Miura, T. Imato, K. Toko and K. Matsumoto; Preparation of a Polyclonal Antibody and a Bioassay for Nitroaromatic Compounds by an Enzyme-linked Immunosorbent Assay Technique and a Surface Plasmon Resonance Biosensor; Sensors and Materials, 15, 439 (2003) R. Shankaran, K. Matsumoto, K. Toko and N. Miura; Development and comparison of two immunoassays for the detection of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) based on surface plasmon resonance; Sensors and Actuators B, 114, 71 (2006)R. Shankaran, K. Matsumoto, K. Toko and N. Miura; Development and comparison of two immunoassays for the detection of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) based on surface plasmon resonance; Sensors and Actuators B, 114, 71 (2006) R. Shankaran, K. V. Gobi, T. Sakai, K. Matsumoto, K. Toko and N. Miura; Surface Plasmon Resonance Immunosensor for Highly Sensitive Detection of 2,4,6-trinitrotoluene; Biosensors and Bioelectronics, 20, 1750 (2005)R. Shankaran, K. V. Gobi, T. Sakai, K. Matsumoto, K. Toko and N. Miura; Surface Plasmon Resonance Immunosensor for Highly Sensitive Detection of 2,4,6-trinitrotoluene; Biosensors and Bioelectronics, 20, 1750 (2005) R. Shankaran, K. V. Gobi, K. Matsumoto, T. Imato, K. Toko and N. Miura; Highly Sensitive Surface Plasmon Resonance Immunosensor for Parts-per-trillion Level Detection of 2, 4, 6-trinitrophenol; Sensors and Actuators, B 100, 450 (2004)R. Shankaran, KV Gobi, K. Matsumoto, T. Imato, K. Toko and N. Miura; Highly Sensitive Surface Plasmon Resonance Immunosensor for Parts-per-trillion Level Detection of 2, 4, 6-trinitrophenol; Sensors and Actuators, B 100, 450 (2004) K. V. Gobi, K. Matsumoto, K. Toko, H. Ikezaki, N. Miura; Enhanced Sensitivity of Self-assembled Monolayer based Surface Plasmon Resonance (SPR) Immunosensor for Detection of Benzaldehyde using Single-step Multi-sandwich Immunoassay; Anal. & Bioanal. Chem., 387, 2727-2735 (2007)KV Gobi, K. Matsumoto, K. Toko, H. Ikezaki, N. Miura; Enhanced Sensitivity of Self-assembled Monolayer based Surface Plasmon Resonance (SPR) Immunosensor for Detection of Benzaldehyde using Single-step Multi-sandwich Immunoassay; Anal. Bioanal. Chem., 387, 2727-2735 (2007) K. V. Gobi, K. Matsumoto, K. Toko, N. Miura; Highly Regenerable and Storageable All-chamical Based PEG-immunosensor Chip for SPR Detection of ppt Levels of Fragrant Compounds from Beverage Samples; Sens. & Instrumen. Food Qual, 2(4),225-233 (2008)KV Gobi, K. Matsumoto, K. Toko, N. Miura; Highly Regenerable and Storageable All-chamical Based PEG-immunosensor Chip for SPR Detection of ppt Levels of Fragrant Compounds from Beverage Samples; Sens. & Instrumen. Food Qual, 2 ( 4), 225-233 (2008) 大橋 信太郎, 石川 洋哉, 都甲 潔, 三浦 則雄, 松本 清; 着香センサ用抗アントラニル酸メチル抗体の作製と評価、第45回化学関連支部合同九州大会要旨(2008)Shintaro Ohashi, Hiroya Ishikawa, Kiyoshi Toko, Norio Miura, Kiyoshi Matsumoto; Preparation and Evaluation of Anti-Anthranilate Methyl Antibody for Fragrance Sensor, Abstracts of the 45th Chemistry-Related Branch Joint Kyushu Conference (2008)

本発明は、飲料製造ラインの洗浄水中の異臭物質の検出のためのシステムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the system for the detection of the off-flavor substance in the wash water of a beverage production line.

飲料製造ラインの洗浄水中の異臭物質の検出のためには、飲料のフレーバー成分はppbオーダーの濃度で存在する場合であっても人間には匂いとして知覚されて問題となり得るため、そのような極低濃度においても検出可能な高感度の測定システムの構築が必要である。また、飲料製造ラインの過度の洗浄を避けるという観点からは、洗浄の終点を適格に判断すべく迅速な測定が必要となる。したがって、この目的の異臭物質の検出のためには、高感度でありかつ迅速検出が可能なSPR免疫センサの応用が期待される。   For the detection of off-flavor substances in the wash water of the beverage production line, even if the flavor component of the beverage is present at a concentration on the order of ppb, it can be perceived as a problem by humans and it can be a problem. It is necessary to construct a highly sensitive measurement system that can detect even at low concentrations. In addition, from the viewpoint of avoiding excessive washing of the beverage production line, quick measurement is necessary to appropriately determine the end point of washing. Therefore, for detection of off-flavor substances for this purpose, application of an SPR immunosensor that is highly sensitive and capable of rapid detection is expected.

しかしながら、本発明者らの検討によると、飲料製造ライン中のフレーバー成分のSPR免疫センサによる検出には、次のような困難があった:
すなわち、一般に、免疫測定法を用いる場合、抗体の抗原に対する特異性が高いために、抗原として認識される物質とは化学構造が全く異なる物質が検出の障害となることはない。この点は、SPRと組み合わせて用いられる場合においても同じである。ところが予想に反し、飲料製造ラインの洗浄水においては、フレーバー成分のほか、飲料に由来する苦味・渋味成分も含まれており、これらの成分がフレーバー成分とは化学構造が全く異なるにもかかわらず、驚くべきことに免疫測定法において障害となることが分かった。
However, according to the study by the present inventors, detection of flavor components in a beverage production line by an SPR immunosensor has the following difficulties:
That is, in general, when an immunoassay is used, since the specificity of an antibody to an antigen is high, a substance having a completely different chemical structure from a substance recognized as an antigen does not hinder detection. This is the same when used in combination with SPR. Contrary to expectations, however, the beverage water in the beverage production line contains not only flavor components but also bitterness and astringency components derived from beverages, although these components have a completely different chemical structure from the flavor components. Surprisingly, it proved to be an obstacle in immunoassays.

また、通常苦味・渋味成分は、飲料製造ラインの洗浄水に含まれる程度の低い濃度(ppmオーダー)では人間に味覚として感じられることはない。そのため、苦味・渋味成分はこれまで飲料製造ラインにおいて一切問題とはならなかった。一方で、フレーバー成分は、先述の通り、苦味・渋味成分よりも極めて低い濃度(ppbオーダー)で存在する場合であっても異臭として知覚される。このようなppmオーダーで存在する物質と、ppbオーダーで存在する物質との双方に配慮したような検出システムは、現在のところ存在しない。   In addition, the bitterness and astringency components are not usually perceived as a taste by humans at a low concentration (in the order of ppm) contained in the washing water of the beverage production line. Therefore, bitterness and astringency components have never been a problem in the beverage production line. On the other hand, as described above, the flavor component is perceived as a strange odor even when it is present at a concentration (ppb order) that is extremely lower than the bitterness / astringency component. There is currently no detection system that takes into account both substances present in the ppm order and substances present in the ppb order.

本発明者らは、飲料製造管理用の、SPR免疫センサの開発を目的とし、フレーバー成分特異的な抗体の作製、及び間接競合法に基づいたELISA法、実際にSPR免疫センサによるフレーバー成分の測定評価を試みてきた。また、標的物質の適切な前処理について検討した結果、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention aimed to develop an SPR immunosensor for beverage production management, producing an antibody specific to a flavor component, and an ELISA method based on the indirect competition method, and actually measuring the flavor component with an SPR immunosensor. I have tried evaluation. In addition, as a result of examining appropriate pretreatment of the target substance, the present invention has been completed.

本発明は、以下のものを提供する:
1) 表面プラズモン共鳴 (Surface Plasmon Resonance : SPR)検出技術と免疫測定法とを組み合わせたSPR免疫センサを用いる、検体中の標的物質の解析システムにおいて:
検体が飲料製造ラインの洗浄水であって検出障害性物質を含み、標的物質が飲料由来のフレーバー成分であり;
検体を前処理して検出障害性物質を除去する前処理部、
検出障害性物質を除去した検体を、標的物質又は標的物質に対する抗体が固定化されたセンサ表面に供給する供給部、及び
センサ表面上での標的物質と抗体と反応に基づくSPR発生条件の変化量を測定する測定部
を有し;
測定した変化量に基づいて検体中の標的物質の存在又はその濃度を解析する、システム。
2) SPR検出技術と免疫測定法とを組み合わせたSPR免疫センサを用いる、検体中の標的物質の解析方法において:
検体が飲料製造ラインの洗浄水であって検出障害性物質を含み、標的物質が飲料由来のフレーバー成分であり;
検体を前処理して検出障害性物質を除去し、
検出障害性物質を除去した検体を、標的物質又は標的物質に対する抗体が固定化されたセンサ表面に供給し、そして
センサ表面上での標的物質と抗体と反応に基づくSPR発生条件の変化量を測定する
工程を含み、
測定した変化量に基づいて検体中の標的物質の存在又はその濃度を解析する、方法。
3) 検出障害性物質が、飲料由来の苦味又は渋味成分から選択される一以上である、2)に記載の方法。
4) 前処理が、
(a)検出障害性物質を捕捉する工程;及び/又は
(b)標的物質を気化させて捕集する工程
である、2)又は3)に記載の方法。
5) センサ表面が、標的物質−キャリアタンパク質複合体が予め固定化された金属薄膜である、2)〜4)のいずれか1)に記載の方法。
6) 複合体の金属薄膜表面への固定化が、金属薄膜表面に自己組織化膜を形成させることにより配向された官能基に、共有結合することによって固定化されている、5)記載の方法。
7) 2)に記載の方法を実施するための、SPR測定装置であって:
標的物質−キャリアタンパク質複合体が、金属薄膜表面に自己組織化膜を形成することにより配向された官能基に、共有結合することによって固定化されたセンサ部を有する、装置。
8) 請求項2に記載の方法を実施するためのSPR測定装置に用いる、センサチップであって:
標的物質−キャリアタンパク質複合体が、金属薄膜表面に自己組織化膜を形成させることにより配向された官能基に、共有結合によって固定化されている、センサチップ。
9) 飲料1の製造方法であって:
(1)フレーバー成分Xを含む飲料2を製造した飲料製造ラインの洗浄中に、洗浄水をサンプリングし;
(2)サンプリングした洗浄水を検体として、2)に記載の方法によりフレーバー成分Xの解析を実施し;
(3)解析結果に基づき、洗浄を終了し;そして
(4)洗浄が終了した飲料製造ラインを用いて、フレーバー成分Xを含まない飲料1を製造する
工程を含む、製造方法。
The present invention provides the following:
1) In a system for analyzing a target substance in a specimen using an SPR immunosensor that combines surface plasmon resonance (SPR) detection technology and immunoassay:
The specimen is wash water from a beverage production line and contains a detection hindrance substance, and the target substance is a beverage-derived flavor component;
A pretreatment unit for pretreating a sample to remove a detection hindrance substance;
Supply unit that supplies the sample from which the detection hindrance substance has been removed to the target surface or the sensor surface on which the antibody against the target substance is immobilized, and the amount of change in the SPR generation condition based on the reaction between the target substance and the antibody on the sensor surface A measuring unit for measuring
A system for analyzing the presence or concentration of a target substance in a specimen based on a measured change amount.
2) In a method for analyzing a target substance in a specimen using an SPR immunosensor that combines SPR detection technology and immunoassay:
The specimen is wash water from a beverage production line and contains a detection hindrance substance, and the target substance is a beverage-derived flavor component;
Pre-treat the specimen to remove the detection hindrance,
Specimens from which detection hindering substances have been removed are supplied to the target substance or the sensor surface on which the antibody against the target substance is immobilized, and the amount of change in the SPR generation condition based on the reaction between the target substance and the antibody on the sensor surface is measured Including the steps of:
A method of analyzing the presence or concentration of a target substance in a specimen based on a measured change amount.
3) The method according to 2), wherein the detection hindrance substance is one or more selected from a beverage-derived bitter or astringent ingredient.
4) Pre-processing
The method according to 2) or 3), wherein (a) a step of capturing a detection hindrance substance; and / or (b) a step of vaporizing and collecting the target substance.
5) The method according to any one of 2) to 4), wherein the sensor surface is a metal thin film in which a target substance-carrier protein complex is immobilized in advance.
6) The method according to 5), wherein the complex is immobilized on the surface of the metal thin film by covalently bonding to a functional group oriented by forming a self-assembled film on the surface of the metal thin film. .
7) An SPR measuring device for carrying out the method described in 2):
A device in which a target substance-carrier protein complex has a sensor unit immobilized by covalent bonding to a functional group oriented by forming a self-assembled film on the surface of a metal thin film.
8) A sensor chip for use in an SPR measuring device for carrying out the method according to claim 2:
A sensor chip, wherein a target substance-carrier protein complex is immobilized by a covalent bond to a functional group oriented by forming a self-assembled film on the surface of a metal thin film.
9) A method for producing beverage 1 comprising:
(1) sampling the wash water during washing of the beverage production line that produced the beverage 2 containing the flavor component X;
(2) Using the sampled wash water as a specimen, the flavor component X is analyzed by the method described in 2);
(3) Based on the analysis result, the washing is finished; and (4) the production method including a step of producing the beverage 1 not containing the flavor component X using the beverage production line after the washing.

本発明においては、表面プラズモン共鳴(Surface Plasmon Resonance: SPR)法を利用する。このための装置は、通常、光を照射する光源、プリズム、光学系検出器、測定対象物の流路を備え、金属薄膜を有するセンサチップを装着して用いる。この方法においては、金属薄膜とプリズムとの界面で光が全反射するとき、エバネッセント波の波数と表面プラズモンの波数が一致すると、入射光のエネルギーが表面プラズモンの励起に使われ共鳴し、反射光の強度が減少する。そのような減光が見られる角度は、金属薄膜の外側に接している溶液などの媒質の屈折率に依存している。そこで、反射光の強度が低下するような入射角を測定すれば、溶液の屈折率が分かり、その変化量はセンサに接する溶液中の物質量の変動を反映することになる。   In the present invention, a surface plasmon resonance (SPR) method is used. An apparatus for this purpose usually includes a light source for irradiating light, a prism, an optical system detector, and a flow path for an object to be measured, and is used with a sensor chip having a metal thin film. In this method, when light is totally reflected at the interface between the metal thin film and the prism, if the wave number of the evanescent wave and the wave number of the surface plasmon coincide, the energy of the incident light is used to excite the surface plasmon and resonates, and the reflected light The strength of the decreases. The angle at which such dimming is observed depends on the refractive index of a medium such as a solution in contact with the outside of the metal thin film. Therefore, if the incident angle at which the intensity of the reflected light is reduced is measured, the refractive index of the solution can be found, and the amount of change reflects the variation in the amount of substance in the solution in contact with the sensor.

本発明においては、免疫測定法を用いる。免疫測定法とは、抗原−抗体反応を利用し、微量の抗原物質を検出する方法をいう。   In the present invention, an immunoassay is used. An immunoassay refers to a method of detecting a minute amount of an antigen substance using an antigen-antibody reaction.

本発明において、「解析」というときは、検体中の標的物質の有無(存在)確認及び/又は標的物質の濃度を特定することをいう。本発明のシステム又は方法においては、測定されたSPR発生条件の変化量は、必要に応じ、予め求めておいた基準データと比較することにより、あるいは予め求めておいた濃度への換算式へ算入するか又は検量線と照合することにより処理されて、標的物質の有無又は濃度として特定される。   In the present invention, “analysis” refers to confirmation of presence / absence (presence) of a target substance in a sample and / or specification of the concentration of the target substance. In the system or method of the present invention, the amount of change in the measured SPR occurrence condition is included in the conversion formula for the concentration obtained by comparing with the reference data obtained in advance, if necessary. Or processed by collating with a calibration curve and specified as the presence or absence or concentration of the target substance.

本発明における標的物質は、飲料に由来するフレーバー成分である。本発明で「フレーバー成分」というときは、特別な場合を除き、飲料を含む食品のフレーバーを形成する成分を指す。フレーバーには、ピーチフレーバー、グレープフレーバー、アップルフレーバー、ブルーベリーフレーバー、カシスフレーバー、グレープフルーツフレーバー、いちごフレーバー、さくらんぼフレーバー、ライチフレーバー、マンゴーフレーバー、甘夏フレーバー、シークヮサーフレーバー、ラ・フランスフレーバー、和梨フレーバー、巨峰フレーバー、パインフレーバー、甘栗フレーバー、バニラフレーバー、キャラメルフレーバー、シャンパンフレーバー、ラムレーズンフレーバー、メープルシロップフレーバー、アーモンドフレーバー、アールグレイフレーバーが含まれる。ピーチフレーバー、グレープフレーバー、アップルフレーバーは、本発明に適用するのに特に好ましい例である。   The target substance in the present invention is a flavor component derived from a beverage. In the present invention, the term “flavor ingredient” refers to an ingredient that forms a flavor of food including beverages, except in special cases. Flavors include peach flavor, grape flavor, apple flavor, blueberry flavor, cassis flavor, grapefruit flavor, strawberry flavor, cherries flavor, lychee flavor, mango flavor, sweet summer flavor, seek salmon flavor, La France flavor, Japanese pear flavor, Kyoho Flavor, Pine Flavor, Sweet Chestnut Flavor, Vanilla Flavor, Caramel Flavor, Champagne Flavor, Rum Raisin Flavor, Maple Syrup Flavor, Almond Flavor, and Earl Gray Flavor. Peach flavor, grape flavor, and apple flavor are particularly preferred examples for application to the present invention.

フレーバー成分は、通常、分子量5,000以下の比較的低分子の物質であり、分子量2,500以下であってもよく、1,000以下であってもよい。「フレーバー成分」には、ベンズアルデヒド、フルフラール、γ−ウンデカラクトン、アントラニル酸メチル、クロトン酸エチル、酢酸ヘキシル、及びヘキシルアルコールが含まれる。ベンズアルデヒド、フルフラール及びアントラニル酸メチルは、本発明を適用するのに特に好ましい成分の例である
本発明においては、フレーバー成分を含む検体は検出障害性物質を含んでいる。そのため、本発明は、SPR免疫センサに供する前に、検体から検出障害性物質を除去する前処理工程を含む。
The flavor component is usually a relatively low-molecular substance having a molecular weight of 5,000 or less, may have a molecular weight of 2,500 or less, and may be 1,000 or less. “Flavor ingredients” include benzaldehyde, furfural, γ-undecalactone, methyl anthranilate, ethyl crotonate, hexyl acetate, and hexyl alcohol. Benzaldehyde, furfural, and methyl anthranilate are examples of particularly preferred components for applying the present invention. In the present invention, a specimen containing a flavor component contains a detection hindering substance. Therefore, the present invention includes a pretreatment step of removing the detection hindrance substance from the specimen before being subjected to the SPR immunosensor.

本発明において、検出障害性物質とは、SPR免疫センサによるフレーバー成分の検出を阻害する物質をいい、例えばタンパク質に吸着される性質を有する疎水性部分を有する物質である。典型的な例は、飲料に由来する、苦味若しくは渋味成分、又は色素成分であるポリフェノール類である。検出阻害性物質の具体例は、茶に含まれるタンニン(カテキン)類、より具体的には、カテキン、ガロカテキン、カテキンガレート、ガロカテキンガレート、エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート及びエピガロカテキンガレート;ぶどうに含まれるアントシアニンである。   In the present invention, the detection hindrance substance refers to a substance that inhibits detection of a flavor component by an SPR immunosensor, for example, a substance having a hydrophobic portion having a property of being adsorbed to a protein. Typical examples are polyphenols that are bitter or astringent components or pigment components derived from beverages. Specific examples of detection inhibitory substances include tannins (catechins) contained in tea, more specifically, catechin, gallocatechin, catechin gallate, gallocatechin gallate, epicatechin, epigallocatechin, epicatechin gallate and epigallocatechin Galate: Anthocyanins contained in grapes.

検出障害性物質を除去するための前処理は、標的となる極微量のフレーバー成分濃度に影響を与えることがあってはならないという制約がある。除去は(a)検出障害性物質を捕捉するか、及び/又は(b)検出障害性物質は気化させず、標的物質のみを気化させて捕集することにより、達成しうる。   There is a restriction that the pretreatment for removing the detection hindering substance should not affect the concentration of the target trace component. Removal can be achieved by (a) capturing the detected hindered substance and / or (b) vaporizing and collecting only the target substance without vaporizing the detected hindered substance.

検出障害性物質の捕捉による前処理に関しては、タンニンを吸着除去する方法としては、ポリビニルピロリドン(PVPP)処理、タンナーゼによる処理(遊離の、又は固定化された)、タンパク質の1種又は2種以上の組み合わせを固定化したカラムによる吸着除去が考えられる。標的物質濃度に対する影響が少ないという観点からは、OVA又はリゾチーム、好ましくはOVA及びリゾチームを固定化したカラムによる吸着除去がよい。例えば、反応基を有するゲル濾過用担体(例えば、ホルミルセルロファイン)に、OVA及び/又はリゾチーム等のタンパク質を担持させたもの充填したカラムを用いることができる。このためのより詳細な条件は、本明細書の実施例を参照することができる。   Regarding the pretreatment by capturing the detection hindrance substance, tannin can be adsorbed and removed by polyvinylpyrrolidone (PVPP) treatment, tannase treatment (free or immobilized), one or more proteins. Adsorption removal by a column with a fixed combination of these is conceivable. From the viewpoint of little influence on the target substance concentration, adsorption removal by a column on which OVA or lysozyme, preferably OVA and lysozyme is immobilized, is good. For example, it is possible to use a column packed with a gel filtration carrier having a reactive group (for example, formyl cellulose fine) carrying a protein such as OVA and / or lysozyme. For more detailed conditions for this, reference can be made to the examples of the present specification.

検出障害性物質の気化捕集による前処理は、より詳細には、標的物質検出の障害となる物質は気化しないが、標的物質のみを強制的に気化させ、気化した標的物質を適切な溶媒に溶解して検出に供するためのものである。気化手段としては、加熱器(例えば、電熱器、バーナー等)によって検査対象サンプル液を加熱処理すること、無臭の気体(例えば、窒素、空気等)によって検査対象サンプル液をエアレーション(バブリングともいう。)すること、若しくは検査対象サンプル液を収容している容器を減圧処理すること、又はこれらの任意の組合せによって実施することができる。捕集は、気化された標的物質を冷却すること、気化された標的物質により適切な溶媒をエアレーションすること、若しくは気化された標的物質を加圧すること、又はこれらの組合せによって実施することができる。特開2004-93145(匂い検査法及び匂い検査装置)等の手法を応用することができる。   More specifically, the pretreatment by vaporization collection of the detection hindrance substance does not vaporize the substance that hinders the detection of the target substance, but forcibly vaporizes only the target substance and turns the vaporized target substance into an appropriate solvent. It is for dissolving and providing for detection. As the vaporizing means, the sample liquid to be inspected is heated by a heater (for example, an electric heater, a burner, etc.), and the sample liquid to be inspected is also aerated (bubbling) by an odorless gas (for example, nitrogen, air, etc.). ), Or decompressing the container containing the sample liquid to be examined, or any combination thereof. The collection can be performed by cooling the vaporized target substance, aerating a suitable solvent with the vaporized target substance, or pressurizing the vaporized target substance, or a combination thereof. Techniques such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-93145 (odor test method and odor test apparatus) can be applied.

本発明においては、センサチップ表面には、標的物質又は標的物質に対する抗体のいずれか一方が固定される。   In the present invention, either the target substance or the antibody against the target substance is immobilized on the surface of the sensor chip.

標的物質に対する抗体は、一般に分子量が5,000以下の低分子物質は単独では免疫原性を示さないため、標的物質とキャリアタンパク質との複合体を調製し、これを動物(例えば、マウス、ウサギ、ラット)に免疫することにより獲得することができる。キャリアタンパク質としては、BSA(ウシ血清アルブミン)、OVA(卵白アルブミン)、KLH(Keyhole limpet (スカシ貝)ヘモシアニン)、CCH(Concholehaps concholehaps ヘモシアニン)を用いることができる。本発明には、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、いずれをも用いることができる。ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体の調製は、当業者であれば適宜行うことができる。詳細な条件は、本明細書の実施例を参照することができる。 In general, since low molecular weight substances having a molecular weight of 5,000 or less alone do not exhibit immunogenicity, antibodies to target substances are not immunogenic, so a complex of the target substance and a carrier protein is prepared and used as an animal (eg, mouse, rabbit, rat). ) Can be obtained by immunizing. As the carrier protein, BSA (bovine serum albumin), OVA (ovalbumin), KLH (Keyhole limpet hemocyanin), CCH ( Concholehaps concholehaps hemocyanin) can be used. In the present invention, both a polyclonal antibody and a monoclonal antibody can be used. A person skilled in the art can appropriately prepare a polyclonal antibody and a monoclonal antibody. For detailed conditions, the examples in this specification can be referred to.

本発明においては、標的物質−キャリアタンパク質複合体が表面プラズモン共鳴測定のためのセンサ表面に固定化され、標的物質を含む検体と標的物質に対する抗体とを測定部に供与し、固定化された標的物質と抗体との反応に基づくSPR発生条件の変化量を測定すること(間接競合法)が好ましい。標的物質は分子量が小さいため、センサ表面へ結合しても大きなSPR応答が期待できないからである。   In the present invention, the target substance-carrier protein complex is immobilized on the sensor surface for surface plasmon resonance measurement, and the target containing the specimen containing the target substance and the antibody against the target substance is provided to the measurement unit. It is preferable to measure the amount of change in SPR generation conditions based on the reaction between the substance and the antibody (indirect competition method). This is because the target substance has a low molecular weight, so that a large SPR response cannot be expected even when bound to the sensor surface.

ここでのキャリアタンパク質としては、上述のBSA、OVA、KLH、CCHを用いることができるが、免疫原として使用したものとは別のものを用いることにより、良好な結果が得られることがある。   As the carrier protein here, the above-mentioned BSA, OVA, KLH and CCH can be used, but good results may be obtained by using a protein other than the one used as an immunogen.

センサ金属薄膜表面への複合体の固定は、自己組織化膜(Self-Assembled Monolayer: SAM)を用いる方法が適している。SAMとは、有機分子が自発的に集合して形成される有機薄膜をいう。適当な基板材料と反応性有機分子の組み合わせを選択し、有機分子の溶液又は蒸気中にその基板を置くと、有機分子が基板表面に吸着されるが、ある条件の下では、有機分子同士の相互作用によって吸着分子が密に集合し、分子の配向性のそろった有機単分子膜が基板表面上に形成される。SAMが形成されると、吸着した官能基とは反対側の官能基によって、基板表面が覆われ、この末端官能基を利用することにより、表面の物理・化学的性質を設計・制御することが可能となる。例えば、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、ビニル基等の反応性のある官能基で表面を被覆し、共有結合により種々の物質を固定することができる。カルボキシル基を配向させたものは、アミド結合により標的物質−キャリアタンパク質複合体を固定するのに特に適している。このような方法は、抗体を直接固定化する方法よりも、安定性の点で優れている。   A method using a self-assembled monolayer (SAM) is suitable for fixing the composite to the surface of the sensor metal thin film. SAM refers to an organic thin film formed by spontaneously collecting organic molecules. When a suitable combination of substrate material and reactive organic molecules is selected and the substrate is placed in a solution or vapor of organic molecules, the organic molecules are adsorbed on the surface of the substrate. Due to the interaction, adsorbed molecules are gathered densely, and an organic monomolecular film with uniform molecular orientation is formed on the substrate surface. When SAM is formed, the surface of the substrate is covered with the functional group opposite to the adsorbed functional group, and the physical and chemical properties of the surface can be designed and controlled by using this terminal functional group. It becomes possible. For example, the surface can be covered with a reactive functional group such as a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, or a vinyl group, and various substances can be fixed by covalent bonding. Those in which carboxyl groups are oriented are particularly suitable for immobilizing a target substance-carrier protein complex by an amide bond. Such a method is superior in terms of stability over the method of directly immobilizing an antibody.

本発明者らの検討によると、ベンズアルデヒドを対象とした場合、マウスで調製したポリクローナル抗体(BZ pAb)と、Au薄膜上にSAM法で形成したアルカンチオール誘導体に、さらにベンズアルデヒドとOVAとの複合体をアミド結合によって固定化した(SAM-BZ-OVA、アミンカップリング)センサチップとを用いて、測定下限50pptの高感度測定が達成されており;またウサギで調製したポリクローナル抗体(BZ pAb)と、SAM法によりベンズアルデヒドとOVAとの複合体を固定化した(SAM-BZ-OVA、アミンカップリング)センサチップとを用いて、測定下限100pptの高感度測定が達成されており;さらにモノクローナル抗体(BZ mAb)と、SAM法で配向させた官能基に、ベンズアルデヒドとOVAとの複合体を固定化した上で、SPRでの増幅の際、アビジン(Av)とビオチン(Bio)を用いてシグナル増強を行う(具体的には、抗体(1次抗体:標的化合物に対する抗体)と標的化合物の混合物を流し、競合阻害を起こさせ、遊離の抗体がセンサ表面の固相化抗原に結合した後、ビオチン化抗体(ビオチン化抗IgG抗体:2次抗体)とストレプトアビジン(Av)及びビオチン化BSAの三者混合物を流す。三者の複合体が形成され、ビオチン化抗体を介してセンサ表面に結合している1次抗体に結合すると、質量が大幅に増大されシグナルが増強される。)センサチップとを用いて(SAM-BZ-OVA、Av/Bio増幅)、測定下限10pptの高感度測定が達成されている。また、フルフラールを対象とした場合、ラットで調製したポリクローナル抗体(FF pAb)と、フルフラールとBSAとの複合体を物理吸着によって固定化した(FF-BSA、物理吸着)センサチップとを用いて、測定下限100pptの高感度測定が達成されている。このようなセンサチップにより、5分以内の測定が可能であり、また一つのセンサチップが、再生工程(標的物質と抗体を強制的に乖離させ、センサ表面を標的物質測定可能な初期の状態に再生する工程)を施すことにより約30回まで繰り返し使用することができる。   According to the study by the present inventors, in the case of targeting benzaldehyde, a polyclonal antibody (BZ pAb) prepared in a mouse, an alkanethiol derivative formed by a SAM method on an Au thin film, and a complex of benzaldehyde and OVA A high sensitivity measurement with a measurement limit of 50 ppt was achieved using a sensor chip immobilized with an amide bond (SAM-BZ-OVA, amine coupling); and a polyclonal antibody (BZ pAb) prepared in rabbit , A high sensitivity measurement with a measurement lower limit of 100 ppt has been achieved using a sensor chip in which a complex of benzaldehyde and OVA is immobilized by the SAM method (SAM-BZ-OVA, amine coupling); BZ mAb) and a functional group oriented by the SAM method, a complex of benzaldehyde and OVA is immobilized, and then avidin (Av) and biotin are used for amplification by SPR. (Specifically, a mixture of an antibody (primary antibody: antibody against a target compound) and a target compound is flowed to cause competitive inhibition, and free antibody is immobilized on the sensor surface. After binding to the antigen, a ternary mixture of biotinylated antibody (biotinylated anti-IgG antibody: secondary antibody), streptavidin (Av) and biotinylated BSA is passed through. Binding to the primary antibody that is bound to the sensor surface via a sensor chip (SAM-BZ-OVA, Av / Bio amplification) High sensitivity measurement of 10ppt has been achieved. In addition, when targeting furfural, a polyclonal antibody (FF pAb) prepared in rats and a sensor chip in which a complex of furfural and BSA is immobilized by physical adsorption (FF-BSA, physical adsorption) High-sensitivity measurement with a measurement lower limit of 100ppt has been achieved. With such a sensor chip, measurement within 5 minutes is possible, and one sensor chip can be used in a regeneration process (forcing the target substance and antibody to diverge and bring the sensor surface into an initial state where the target substance can be measured. Can be used repeatedly up to about 30 times.

また標的物質の固定化は、ポリエチレングリコール(PEG)単分子層を用いて、より直接的にも行いうる。アミン末端を有するチオール誘導体(PEG-NH2)と鎖長のより短いPEG-OHの混合物をSAM法によって単層化し、標的物質(例えば、ベンズアルデヒド)を固定化したセンサは、表面の再生工程に対して高い耐久性が期待される。   The target substance can be immobilized more directly using a polyethylene glycol (PEG) monomolecular layer. A sensor in which a mixture of a thiol derivative (PEG-NH2) having an amine end and PEG-OH having a shorter chain length is monolayered by the SAM method and a target substance (for example, benzaldehyde) is immobilized is suitable for surface regeneration processes. And high durability is expected.

本発明においては、標的物質に対する抗体に対する抗体をさらに用いることにより、センサ表面での質量変化を増大せしめて、標的物質の濃度依存的なシグナルの増幅による感度の向上が可能である。   In the present invention, by further using an antibody against the antibody against the target substance, it is possible to increase the mass change on the sensor surface and improve the sensitivity by amplifying the signal dependent on the concentration of the target substance.

本発明で「システム」というときは、複数の機能(装置)が、各構成の機能(装置)が同一筐体中に存在するか否かに拘わらず、論理的に集合した有体物をいう。本発明のシステムは、少なくとも検体を前処理して検出障害性物質を除去する前処理装置と、検出障害性物質を除去した検体をSPR装置に供給する供給装置と、SPR検出装置とを含み、またSPR装置から得られたデータに基づいて検体中の標的物質の存在又はその濃度を演算し、必要に応じ演算結果に基づいて飲料製造ラインにおける洗浄を制御する、演算・制御部を含んでもよい。   In the present invention, the term “system” refers to a tangible object in which a plurality of functions (devices) are logically assembled regardless of whether or not functions (devices) of each configuration exist in the same housing. The system of the present invention includes at least a pretreatment device that pretreats a specimen to remove the detection hindrance substance, a supply device that supplies the specimen from which the detection hindrance substance has been removed, and an SPR detection apparatus, Further, it may include a calculation / control unit that calculates the presence or concentration of the target substance in the sample based on the data obtained from the SPR device, and controls the washing in the beverage production line based on the calculation result as necessary. .

本発明のシステムは、さらに、食品製造ラインにおける洗浄水のサンプリング装置を含んでもよい。サンプリング装置は、検体と抗体とをそれぞれ供給するための2つのシリンジポンプと2つのバルブとを装備してもよく、それにより両者を混合注入することができ、自動で上述の間接競合測定が可能となる。   The system of the present invention may further include a cleaning water sampling device in the food production line. The sampling device may be equipped with two syringe pumps and two valves for supplying the specimen and antibody, respectively, so that both can be mixed and injected, and the indirect competitive measurement described above can be performed automatically It becomes.

抗Benzaldehydeポリクローナル抗体の作製
以下に清涼飲料の香料として汎用されており、本発明者らが標的としたにおい成分を示す。まず、分子の抗原性の観点から、分子内にベンゼン環を有する芳香族アルデヒドであるBenzaldehyde(BZ)を標的におい成分とした。
Preparation of anti-benzaldehyde polyclonal antibody The following is an odorous ingredient that is widely used as a fragrance for soft drinks and targeted by the present inventors. First, from the viewpoint of the antigenicity of the molecule, Benzaldehyde (BZ), which is an aromatic aldehyde having a benzene ring in the molecule, was used as a target odor component.

Figure 0005467288
Figure 0005467288

免疫原として、以下の方法によりBZ-BSA、BZ-KLHを調製した。   As immunogens, BZ-BSA and BZ-KLH were prepared by the following method.

4-Carboxybenzaldehyde を出発物質とし、N-hydroxysuccinimide(NHS)及びcarbodimide試薬(EDC)により活性化した後、bovine serum albumin(BSA)及びkeyhol limpet hemocyanin(KLH)と反応させ、複合体BZ-BSA、BZ-KLHを得た。BZ-BSAを用いて、BALB/cマウス(5weeks ♀)及び日本白色種ウサギ(13weeks)に対して免疫を行った。   4-Carboxybenzaldehyde is used as a starting material, activated with N-hydroxysuccinimide (NHS) and carbodimide reagent (EDC), then reacted with bovine serum albumin (BSA) and keyhol limpet hemocyanin (KLH) to form complexes BZ-BSA, BZ -I got KLH. BZ-BSA was used to immunize BALB / c mice (5 weeks ♀) and Japanese white rabbits (13 weeks).

[マウス抗体] 調製した複合体BZ-BSAをマウスに対して免疫し、得られたポリクローナル抗体を用いて間接競合ELISA法によりBZに対する親和性の評価を行った。   [Mouse antibody] Mice were immunized with the prepared complex BZ-BSA, and affinity of BZ was evaluated by indirect competition ELISA using the obtained polyclonal antibody.

Figure 0005467288
Figure 0005467288

これより、本抗体では50ppb以上の濃度でBZの検出が可能であることが示された。   From this, it was shown that this antibody can detect BZ at a concentration of 50 ppb or more.

[ウサギ抗体] 調製した複合体BZ-BSAをウサギに対して免疫し、得られたポリクローナル抗体を用いて間接競合ELISA法によりBZに対する親和性の評価を行った。   [Rabbit Antibody] The prepared complex BZ-BSA was immunized against a rabbit, and the affinity for BZ was evaluated by indirect competitive ELISA using the obtained polyclonal antibody.

Figure 0005467288
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これより、本抗体では1 ppb以上の濃度でBZの検出が可能であることが示された。   From this, it was shown that BZ can be detected at a concentration of 1 ppb or more with this antibody.

セルロファイン-OVA-Lysozymeカラム処理
本発明者らの検討によると、紅茶中に含まれるタンニンはタンパク質と結合するため、未処理サンプルを測定に用いるのは容易ではないと考えられた。そこで、実サンプルの測定に先駆けて、サンプル中のタンニンを除去するため、セルロファイン-OVA-Lysozymeカラムを作製した。
Cellulofine-OVA-Lysozyme Column Treatment According to the study by the present inventors, it was considered that it is not easy to use an untreated sample for measurement because tannin contained in black tea binds to protein. Therefore, prior to the measurement of the actual sample, a cellulofine-OVA-Lysozyme column was prepared to remove tannin in the sample.

Formylcellulofineを洗浄後、ovalbumin(OVA)とLysozymeをFormylcellulofineに加え、超音波処理にて混合した後、室温で1.5時間撹拌した。撹拌後、還元処理し、エタノールアミン塩酸塩溶液によりブロッキングを行った。反応後、還元処理・洗浄し、セルロファイン-OVA-Lysozymeカラムを作製した。   After washing Formylcellulofine, ovalbumin (OVA) and Lysozyme were added to Formylcellulofine, mixed by sonication, and then stirred at room temperature for 1.5 hours. After stirring, reduction treatment was performed and blocking was performed with an ethanolamine hydrochloride solution. After the reaction, reduction treatment and washing were performed to prepare a cellulofine-OVA-Lysozyme column.

セルロファイン-OVA-Lysozymeカラムを用いてまず始めに紅茶サンプル中のタンニンの除去操作を行った。BZを添加したPBS溶液、紅茶溶液(紅茶は市販品を用い、煮出した後に室温に戻し、PBSで5倍に希釈したものを用いた)をそれぞれ5mLセルロファイン-OVA-Lysozymeカラムに供し、最後の1mLを捕集した。さらにこれらの溶液を5倍希釈してBZ濃度を2×10-5g/mLに調製し、それぞれをサンプル溶液とした。続いて、間接競合ELISA法によりBZの測定を行った。なお、測定対象物には上記の2種類のカラム処理サンプル、及び上記と同じ濃度に調製したカラム未処理のPBS、紅茶サンプルの2種類を用いた。 First, tannin was removed from the black tea sample using a Cellulofine-OVA-Lysozyme column. BZ-added PBS solution and black tea solution (Black tea was a commercial product, boiled, returned to room temperature, diluted 5 times with PBS) were each applied to a 5 mL Cellulofine-OVA-Lysozyme column, and finally 1 mL of was collected. Further, these solutions were diluted 5-fold to adjust the BZ concentration to 2 × 10 −5 g / mL, and each was used as a sample solution. Subsequently, BZ was measured by indirect competitive ELISA. As the measurement object, two kinds of the above-mentioned two kinds of column-treated samples and untreated column PBS prepared at the same concentration as above and black tea samples were used.

ウサギ由来抗BZポリクローナル抗体を用いて間接競合ELISA法によりBZを添加したカラム未処理(A)、処理(B)のPBSサンプル、及びカラム未処理(C)、処理(D)の紅茶サンプルのBZに対する親和性の評価を行った。なお、親和性の評価は、10-5g/mLの濃度のBZを用いて阻害挙動を検討し、その結果をGC分析の結果とともに示す。 Column untreated (A), treated (B) PBS sample with BZ added by indirect competitive ELISA using rabbit-derived anti-BZ polyclonal antibody, and column untreated (C), treated (D) black tea sample BZ The affinity for was evaluated. For the evaluation of affinity, the inhibition behavior was examined using BZ at a concentration of 10 −5 g / mL, and the results are shown together with the results of GC analysis.

Figure 0005467288
Figure 0005467288

これよりBZ未添加のPBS溶液より得られた吸光度(B0)を100%として上記の(A)、(B)、(C)、(D)の吸光度から結合率(% bound)を算出したところ、カラム未処理の紅茶サンプルを除いて他のサンプルは同様の阻害挙動を示しており、カラム処理の前後でBZの濃度がほぼ変化しないことが示された。以上から、タンニンを除去することにより、が低濃度のBZの検出が可能になることが明らかとなった。 From this, the absorbance (B 0 ) obtained from the BZ-free PBS solution was taken as 100%, and the binding rate (% bound) was calculated from the absorbances of (A), (B), (C), and (D) above. However, except for the untreated black tea sample, the other samples showed the same inhibition behavior, indicating that the BZ concentration did not change substantially before and after the column treatment. From the above, it became clear that by removing tannin, it becomes possible to detect low concentrations of BZ.

抗Benzaldehydeモノクローナル抗体の作製
BZに対して高い反応性を有するモノクローナル抗体産生株の樹立を行った。
Production of anti-benzaldehyde monoclonal antibody
A monoclonal antibody-producing strain having high reactivity with BZ was established.

BZ-KLH複合体を免疫原とし、ラットリンパ節法を用いてモノクローナル抗体を作製した。ラットリンパ節細胞とミエローマ細胞(SP2/0)を融合させ、HAT選択、スクリーニング、クローニングを繰り返し、抗BZモノクローナル抗体産生ハイブリドーマ株を樹立した。   A monoclonal antibody was prepared using the BZ-KLH complex as an immunogen and the rat lymph node method. Rat lymph node cells and myeloma cells (SP2 / 0) were fused, and HAT selection, screening, and cloning were repeated to establish an anti-BZ monoclonal antibody-producing hybridoma strain.

獲得したモノクローナル抗体のBZに対する結合性を、間接競合ELISA法により測定した。   The binding of the obtained monoclonal antibody to BZ was measured by indirect competitive ELISA.

Figure 0005467288
Figure 0005467288

この結果、30ppb程度のBZの検出が可能と考えられた。   As a result, it was considered possible to detect BZ of about 30 ppb.

Benzaldehydeの高感度測定に対するSPR免疫センサの適用
SPR免疫センサによるBZの測定は、間接競合阻害法により行った。測定に用いるセンサチップをMilli-Q : 28% アンモニア水 : 30% 過酸化水素水 = 5 : 1 : 1の混合溶液洗浄し、16-Mercaptohexadecanoic acidを用いてカルボキシル基を導入した。SAMセンサチップを装填し、NHSとEDCで活性化した後、BZ-OVAを注入しセンサ表面に固相化抗原を導入した。表面のブロッキングを行った後、得られたBZ-OVA固定化センサに対して、所定濃度の抗BZポリクローナル抗体と、各濃度のBzの等量混合溶液をインジェクションし、抗体の結合に起因するΔθを測定した。さらに、抗ウサギIgG抗体をインジェクションしBZ濃度依存的な信号の増幅を行った。測定後は、0.1Mグリシン-塩酸緩衝液(pH2.4)をインジェクションすることにより、センサ表面の再生を行った。
Application of SPR immunosensor for sensitive measurement of benzaldehyde
Measurement of BZ with an SPR immunosensor was performed by the indirect competitive inhibition method. The sensor chip used for measurement was washed with a mixed solution of Milli-Q: 28% ammonia water: 30% hydrogen peroxide solution = 5: 1: 1, and carboxyl groups were introduced using 16-Mercaptohexadecanoic acid. After loading the SAM sensor chip and activating with NHS and EDC, BZ-OVA was injected to introduce the immobilized antigen onto the sensor surface. After blocking the surface, the obtained BZ-OVA immobilized sensor was injected with an equal amount of a mixed solution of anti-BZ polyclonal antibody at a predetermined concentration and Bz at each concentration, and Δθ caused by antibody binding Was measured. Further, an anti-rabbit IgG antibody was injected to amplify a signal dependent on the BZ concentration. After the measurement, the sensor surface was regenerated by injecting 0.1 M glycine-hydrochloric acid buffer (pH 2.4).

抗ウサギIgG抗体によるシグナルの増幅を行ったセンサグラムを下に示す。     The sensorgram in which the signal was amplified with the anti-rabbit IgG antibody is shown below.

Figure 0005467288
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さらにシグナルから算出した各濃度のBenzaldehydeを添加した際に得られたΔθをBenzaldehydeを添加していない場合に得られたΔθ0に対する%で示した結果を示す。 Furthermore, Δθ obtained when each concentration of benzaldehyde calculated from the signal is added is expressed as a percentage with respect to Δθ 0 obtained when Benzaldehyde is not added.

Figure 0005467288
Figure 0005467288

その結果、Benzaldehyde濃度依存的なシグナルの減少が確認され、通常のシグナル増幅を行わない場合と比較して大幅な感度の向上が示された。この結果から実用上の感度としては0.1 ppb程度と考えられた。   As a result, a decrease in Benzaldehyde concentration-dependent signal was confirmed, and a significant improvement in sensitivity was shown compared to the case where normal signal amplification was not performed. From this result, it was considered that the practical sensitivity was about 0.1 ppb.

抗Furfuralポリクローナル抗体の作製
Furfural(FF)の迅速、特異的かつ高感度な測定を目的として、FFとキャリアタンパク質との複合体を調製し、また、これを動物に免疫することにより、FFに対する抗体の獲得を行った。免疫原として、FF-BSAを調製した。
Production of anti-Furfural polyclonal antibody
For the purpose of rapid, specific and sensitive measurement of furfural (FF), a complex of FF and a carrier protein was prepared, and an animal was immunized to obtain an antibody against FF. FF-BSA was prepared as an immunogen.

5-formyl-2-furancarboxylic acidを出発物質とし、NHSとEDCで活性化した後、BSAと反応させた。反応後、透析・遠心処理し、凍結乾燥することにより複合体FF-BSAを得た。同様にして、FF-KLH及びFF-C8-BSAを調製した。調製したFF-BSA、FF-KLH、FF-C8-BSAを用いて、WKYラット(9weeks ♀)に対して免疫を行った。得られたポリクローナル抗体を用いて間接競合ELISA法によりFFに対する親和性の評価を行った。   5-formyl-2-furancarboxylic acid was used as a starting material, activated with NHS and EDC, and then reacted with BSA. After the reaction, the complex FF-BSA was obtained by dialysis / centrifugation and lyophilization. Similarly, FF-KLH and FF-C8-BSA were prepared. The prepared FF-BSA, FF-KLH, and FF-C8-BSA were used to immunize WKY rats (9weeks). The affinity for FF was evaluated by indirect competition ELISA using the obtained polyclonal antibody.

Figure 0005467288
Figure 0005467288

これより、FF-BSA由来の抗体では10ppm、 FF-KLH由来の抗体では10ppb、FF-C8-BSA由来の抗体では1ppb以上の濃度でFFの検出が可能であることが示された。   From this, it was shown that FF can be detected at a concentration of 10 ppm with an antibody derived from FF-BSA, 10 ppb with an antibody derived from FF-KLH, and 1 ppb or more with an antibody derived from FF-C8-BSA.

抗Furfuralモノクローナル抗体の作製
FFに対して高い反応性を有するモノクローナル抗体産生株の樹立を行った。
Production of anti-Furfural monoclonal antibodies
A monoclonal antibody-producing strain having high reactivity with FF was established.

FF-KLH複合体を免疫原とし、ラットリンパ節法を用いてモノクローナル抗体を作製した。ラットリンパ節細胞とミエローマ細胞(SP2/0)を融合させ、HAT選択、スクリーニング、クローニングを繰り返し、抗FFモノクローナル抗体産生ハイブリドーマ株を樹立した。   Monoclonal antibodies were prepared using the FF-KLH complex as an immunogen and the rat lymph node method. Rat lymph node cells and myeloma cells (SP2 / 0) were fused, and HAT selection, screening, and cloning were repeated to establish an anti-FF monoclonal antibody-producing hybridoma strain.

獲得したモノクローナル抗体のFFに対する結合性を、間接競合ELISA法により測定した結果を下に示す。   The result of measuring the binding of the obtained monoclonal antibody to FF by indirect competitive ELISA is shown below.

Figure 0005467288
Figure 0005467288

この結果より、本モノクローナル抗体では100ppb以上の濃度でFFの検出が可能であることが示された。   From this result, it was shown that this monoclonal antibody can detect FF at a concentration of 100 ppb or more.

抗Methyl anthranilateポリクローナル抗体及びモノクローナル抗体の作製
Methyl anthranilate(MA)の迅速、特異的かつ高感度な測定を目的として、MAアナログとキャリアタンパク質との複合体を調製し、また、これを動物に免疫することにより、MAに対する抗体の獲得を行った。免疫原として、1-methyl-2-aminotelephthalate (MAT)をConcholehaps concholehapsHemocyanin (CCH)に結合させたMAT-CCH複合体を調製した。MATを出発物質とし、NHSとEDCで活性化した後、CCHと反応させた。反応後、透析・遠心処理し、凍結乾燥することにより複合体MAT-CCHを得た。調製したMAT-CCHを用いて、WKYラット(9weeks ♀)に対して免疫を行った。3週間後、十分な抗体価の上昇を確認したのち、ラットをと殺し、リンパ節を摘出すると同時に、全血採取した。全血からポリクローナル抗体を獲得した。一方、ラットリンパ節細胞とミエローマ細胞(SP2/0)を融合させ、HAT選択、スクリーニング、クローニングを繰り返し、抗MAモノクローナル抗体産生ハイブリドーマ株を樹立した。
Preparation of anti-Methyl anthranilate polyclonal and monoclonal antibodies
For the purpose of rapid, specific and sensitive measurement of Methyl anthranilate (MA), we prepared a complex of MA analog and carrier protein, and immunized animals to acquire antibodies against MA. It was. As an immunogen, was prepared 1-methyl-2-aminotelephthalate MAT -CCH complex obtained by combining the (MAT) in Concholehaps concholehaps Hemocyanin (CCH). MAT was used as a starting material, activated with NHS and EDC, and then reacted with CCH. After the reaction, dialysis / centrifugation was performed, followed by freeze-drying to obtain complex MAT-CCH. The prepared MAT-CCH was used to immunize WKY rats (9weeks ♀). Three weeks later, after confirming a sufficient increase in antibody titer, the rats were killed and the lymph nodes were removed, and at the same time, whole blood was collected. Polyclonal antibodies were obtained from whole blood. On the other hand, rat lymph node cells and myeloma cells (SP2 / 0) were fused, and HAT selection, screening, and cloning were repeated to establish an anti-MA monoclonal antibody-producing hybridoma strain.

獲得したポリクローナル抗体及びモノクローナル抗体のMAに対する結合性を、間接競合ELISA法により測定した結果を下に示す。   The results of measuring the binding of the obtained polyclonal antibody and monoclonal antibody to MA by indirect competitive ELISA are shown below.

Figure 0005467288
Figure 0005467288

この結果より、ポリクローナル抗体では2ppm、モノクローナル抗体では200ppb以上のMAの検出が可能であることが示された。   From this result, it was shown that MA of 2 ppm can be detected with a polyclonal antibody and 200 ppb or more with a monoclonal antibody.

Claims (7)

表面プラズモン共鳴 (Surface Plasmon Resonance : SPR)検出技術と免疫測定法とを組み合わせたSPR免疫センサを用いる、検体中の標的物質の解析システムにおいて:
検体が飲料製造ラインの洗浄水であって検出障害性物質を含み、標的物質が飲料由来のフレーバー成分であり;
検体を前処理して検出障害性物質を除去する前処理部、
検出障害性物質を除去した検体を、標的物質又は標的物質に対する抗体が固定されたセンサ表面に供給する供給部、及び
センサ表面上での標的物質と抗体との反応に基づくSPR発生条件の変化量を測定する測定部
を有し;
測定した変化量に基づいて検体中の標的物質の存在又はその濃度を解析する、システム。
In an analysis system for target substances in specimens using an SPR immunosensor that combines surface plasmon resonance (SPR) detection technology and immunoassay:
The specimen is wash water from a beverage production line and contains a detection hindrance substance, and the target substance is a beverage-derived flavor component;
A pretreatment unit for pretreating a sample to remove a detection hindrance substance;
Supply unit that supplies the sample from which the detection hindrance substance has been removed to the target surface or the sensor surface on which the antibody against the target substance is immobilized, and the amount of change in the SPR generation condition based on the reaction between the target substance and the antibody on the sensor surface A measuring unit for measuring
A system for analyzing the presence or concentration of a target substance in a specimen based on a measured change amount.
SPR検出技術と免疫測定法とを組み合わせたSPR免疫センサを用いる、検体中の標的物質の解析方法において:
検体が飲料製造ラインの洗浄水であって検出障害性物質を含み、標的物質が飲料由来のフレーバー成分であり;
検体を前処理して検出障害性物質を除去し、
検出障害性物質を除去した検体を、標的物質又は標的物質に対する抗体が固定されたセンサ表面に供給し、そして
センサ表面上での標的物質と抗体と反応に基づくSPR発生条件の変化量を測定する
工程を含み、
測定した変化量に基づいて検体中の標的物質の存在又はその濃度を解析する、方法。
In a method for analyzing a target substance in a specimen using an SPR immunosensor that combines SPR detection technology and immunoassay:
The specimen is wash water from a beverage production line and contains a detection hindrance substance, and the target substance is a beverage-derived flavor component;
Pre-treat the specimen to remove the detection hindrance,
Specimens from which detection hindrance substances have been removed are supplied to the target surface or the sensor surface on which the antibody against the target substance is immobilized, and the amount of change in the SPR generation condition based on the reaction between the target substance and the antibody on the sensor surface is measured. Including steps,
A method of analyzing the presence or concentration of a target substance in a specimen based on a measured change amount.
検出障害性物質が、飲料由来の苦味又は渋味成分から選択される一以上である、請求項2に記載の方法。   The method according to claim 2, wherein the detection hindrance substance is one or more selected from a beverage-derived bitter or astringent ingredient. 前処理が、
(a)検出障害性物質を捕捉する工程;及び/又は
(b)標的物質を気化させて捕集する工程
である、請求項2又は3に記載の方法。
Pre-processing
The method according to claim 2 or 3, wherein (a) a step of capturing a detection hindrance substance; and / or (b) a step of vaporizing and collecting the target substance.
センサ表面が、標的物質−キャリアタンパク質複合体が予め固定化された金属薄膜である、請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 2 to 4, wherein the sensor surface is a metal thin film in which a target substance-carrier protein complex is immobilized in advance. 複合体の金属薄膜表面への固定化が、金属薄膜表面に自己組織化膜を形成することにより配向された官能基に、複合体を共有結合によって固定化することによる、請求項5記載の方法。   The method according to claim 5, wherein immobilization of the complex to the surface of the metal thin film is performed by covalently immobilizing the complex to a functional group oriented by forming a self-assembled film on the surface of the metal thin film. . SPR免疫センサにあって、標的物質−キャリアタンパク質複合体が、金属薄膜表面に自己組織化膜を形成させることにより配向された官能基に、共有結合することによって固定化されたセンサ部を有する、請求項1に記載のシステム。   In the SPR immunosensor, the target substance-carrier protein complex has a sensor part immobilized by covalent bonding to a functional group oriented by forming a self-assembled film on the surface of the metal thin film. The system according to claim 1.
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