JPS6052766A - グルコ−スの定量法 - Google Patents

グルコ−スの定量法

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JPS6052766A
JPS6052766A JP15976183A JP15976183A JPS6052766A JP S6052766 A JPS6052766 A JP S6052766A JP 15976183 A JP15976183 A JP 15976183A JP 15976183 A JP15976183 A JP 15976183A JP S6052766 A JPS6052766 A JP S6052766A
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glucose
oxygen
oxidase
mass spectrometer
measurement
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JP15976183A
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English (en)
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Haruo Obana
春夫 小花
Tadashi Shirakawa
白川 忠
Yuji Goto
祐二 後藤
Yasutsugu Morita
康嗣 森田
Motohiko Hikima
引馬 基彦
Tsuguo Suzuki
鈴木 紹夫
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Ajinomoto Co Inc
Original Assignee
Ajinomoto Co Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/54Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving glucose or galactose

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  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は四重種型質量分析計を用いるグルコースの定量
法に関する。詳しくは、定量せんとするグルコースのグ
ルコース酸化酵素を、四重極質量分析計に連なり先端が
ガス透過性膜で覆われ几ガス導入用ゾローグの隔膜上に
取りつけた測定ゾロープを用いるグルコースの定量法に
関する。
グルコースの定量法としてはグルコースの酸化酵素を用
いて消費される酸素の量をマノメトリ〜で測定するワー
ルブルグ検圧法、あるいは溶存酸素電極で測定する電極
法が知られている。また最近では固定化したし一アミノ
酸の酸化酵素を溶存酸素電極の検知面上に取りつけて測
定する酸素電極法が用いられている。
これらは正確で優れた方法であるが、前者では酸素の連
続使用が困難なため高価な酵素を測定のたびに使用しな
ければならず、経済的でない上、測定の手間と時間を多
く要する。また酵素を固定化して連続的に使用する後者
の方法では酸化酵素反応によって消費する酸素の測定器
の応答性に制約があり、従ってグルコースの測定速度も
限られたものであった・ 本発明者社上記した実情に鑑み簡便、正確かつ迅速なグ
ルコースの定量法について研究した結果、グルコースの
酸化酵素を四重極質量分析計に連なり先端がガス透過性
膜で覆われたガヌ導入用ゾq−プの隔膜上に取りつけた
測定ゾローブを空気通気条件下でグルコースを含有する
被験液に接触せしめ、該被験液に酸素を含む気体を導入
し、該グルコースの濃度と該測定ロープ近傍で消費され
る酸素に対応する四重極型質量分析計の出力電流の減少
値を測定することによって、従来より迅速で、かつ正確
、低コストな測定をし得ることを発見し、本発明を完成
するに至った。
グルコースの酸化酵素はグルコース全酵素によって酸化
して、一方四重極型質量分析計は、近年簡便かつ安価な
質量分析計として実験用のほかに現場用のガスセンサと
しても着目され、製鉄工業(炉のガスモニター)、医療
(呼吸モニター)など種々の分野で利用されている。四
重極型質量分析計は、分子ff1300程度(理論的に
は600 )までのガスの瞬時迅速測定に用いられる。
本発明では四重極部質量分析計の持つガスの迅速測定性
を利用し、グルコースの酸化酵素によって生じる酵素の
消費による出力電流の変化を測定して、グルコースのa
度を測定するものである。
本発明による効果としては (1)選択性が良く、高精度で、かつ安価に測定ができ
る。
(2)従来法の測定所要時間は1分〜数分であるのに対
して本発明によるそれは数十秒以下と極めて迅速な測定
ができるので、莫大な試料数を短時間の間に処理するこ
とが可能になシ、微生物のスクリーニング作業などの大
幅な効率化が進められる。
本発明で使用する酵素には、アスペルギルスニガーやバ
チルスアマガナキエンス由来の市販のグルコースの酸化
酵素、要はグルコース全酵素により酸化する酵素であれ
ば、いずれも本発明で用いることができる。
本発明に使用する測定用プローブは第1図に示すように
ステンレスチューブの先端に細孔を有する膜の支持体(
5)(焼結金属、パンチング・メタルなど)yk取付け
、テフロン、シリコーンなどのガス透過性を有する隔膜
(1)でおおったものでグルコースの酸化酵素を水に溶
解したもの(2)を、ミリポア・フィルター濾紙片、ナ
イロン・メツシュ等の担体(3)に塗布し、これを例え
ばセロファン膜等のような酵素を透過しない微細孔を有
する膜(4)で覆って81図の如く隔膜(1〕上に取り
付けることによって容易に作成することができる。また
上記の酵素1k例えばコラ−ダンまたはアクリルアミド
・rル等で固定化した固定化酵素を用いても同様に作成
することができる。
ここに酵素の保持層(2)を掩うための微細孔を有する
薄膜(4)としては1本発明で用いる酵素を通過せず、
酸素を自由に通過させる薄膜(4)であれば何でもよく
、例えばセロファン、動物性半透膜等の透析膜等の上記
の条件を満足するものであればすべて使用することがで
きる。尚固定化酵素膜を用いた場合は上記の薄膜(4)
は不要である。
第1図に於て、(1)は測定プローブの隔膜(シリコー
ン膜)、(2)は酵素保持層、(3)は担体、(4)は
透析膜(セロファン膜)、(5)は細孔を有する支持体
、(6)は測定7’o−ゾ本体(ステンレスチューブ)
、(7)は四重極型質量分析針へガスを移送する導管(
飼えば、ステンレスチー−ブ)を示す。
第2図に示す定量システムのセットは本発明の実施態様
の1つである。第2図の(7)は測定グローブ、(9)
は70−セル、 (8)、(8’)はゴム・やッキング
、(10)は空気吹込口、(11)はバッファー液注入
口、(12)はサンプル注入口、(13)は四重極型質
量分析計、(14)はレコーダー、(15)は導管(ス
テンレスチー−ブ)を夫々示す。この第2図のシステム
に従って本発明の測定法を以下に説明する。
まず最初にバッファー注入口(11)から一定の流量で
、吹込口(1o)から酸素を含有する気体を吹込みなが
らフローセル(9)内に流踵四重極型質景分析81の電
流出力をレコーダー(14)に記録する。サンプルを注
入口(12)から注入時間5〜30秒間で10〜30秒
間隔を置いて順次注入する。
このサンプル液はバッファー液で適当に希釈され7o−
セル(9)内に達する。70−セル(9)内ではサンプ
ル中のグルコースがグルコース酸化酵素により酸化され
酸素が消費される。この酸素濃度の変化は隔膜(1)v
i−通って四重極型質量分析計の酸素に対応する質量数
(32など)の電流出力を減少させ、レコーダー(14
)に記録される。
該電流出力の減少1直とグルコースの濃度Cの間には良
好な直紡性が認められるのでこの関係を用いて被験液の
グルコースの濃度をめることができる。
測定時の条件については、酸化酵素の種類により異なる
が、概ね測定の、IIは4〜7、温度は一20〜40℃
の範囲が良く、サンプルと測定プローブとの接触時間は
5〜30秒間で充分であり、通常20秒でほぼ飽和1直
に達する。基質の測定a度範囲はO〜10 Mであり、
広い範囲の測定が可能で、該電流出力の減少匝と濃度C
の直綴性は非常に良好である。
酸素を含有する気体とは空気、酸素ガス及び両者の混合
気体等がある。
使用するバッファー液としては、クエン酸、フマル酸、
コハク酸等の有機酸バッファー、又はピリジン−塩酸バ
ッファーが用いられる。特にクルラムフェニコール0.
11/it、ホワ酸ソーダ(Na2B407・10H2
0)と酢酸(それぞれ20Ji’#)=に含有したホウ
酸・酢酸バッファーは望ましいものである。
第2図では空気通気条件にするため酸素を含有する気体
を用いているが、別にこれに限定されるものではなく、
要は溶存酸素が共存していれば良いのであって、予め溶
存酸素を飽和させた/Jツファー液を用いても良い。以
上の条件で使用した場合、連続使用で1力月以上活性が
持続される。アスペルギルスニガー由来の酵素を用いて
pH6,0で30℃の温度で測定して見たところ、次の
第1表に示すように、グルコース’e100%とした場
合、1%以上の感度を示すものは見当らない。
第4表 グルコース・センサーの選択性以上のように本
発明方法はグルコースに対する選択性が良く、かつ高精
度でグルコースの濃度が測定できる。又従来法に比較し
てその測定1時間が数十分から数十秒以下に短縮するこ
とができるので、微生物のスクリーニング作業などの大
幅な効率化が進められる。しかも使用する測定機器も比
較的安価である等の点で優れた方法である。従って従来
より迅速でかつ簡便で正確に、グルコース?定量する方
法を提供するものである。
実施列中組成を示すチは特記なき限り11%を示す。
実施例1 アスペルギルスニガー由来のグルコースオキシダーゼ(
ベーリンガー・マイハイム社製グレードIf ) 29
’t−少量の水に溶かしペースト状とし、径10mmの
ナイロン・メツシュに塗りっけ、これ?セロファン膜(
4)を用いて、第1図のように四重種型質量分析計に連
らなり、先端がガス透過性膜(シリコーン膜)(E50
36型、ラジオメーター社、デンマーク)でおおわれた
ガス導入用プローブのシリコーン膜(1)上に取9つけ
た。
この測定プローブを用いて、第2図に示すフローセル(
9’)C容MO,5m1)にゴム・パッキング(8、8
’ ) t−介して挿入し、第2図のような測定システ
ムを組立てた。
バッファー液としては、pH6,0、ホワ酸−酢酸パッ
ファ(20,9/jl’のNa2B4O7・10H20
及び酢酸を含む)′を第2図の(11)から5 ml 
/ mlnの流量で流入させ、(]0)から空気を1.
θノ/ minの流量で吹込んでフローセル(9)内を
通し、測定プローブ(7)は、そこでの酸素の消費量を
測定するためステンレスチューブ(15)e介して四重
種型質量分析計(13)、さらには記録計(14)に接
続した。測定中、フローセル(9)内の温度は30℃に
保った。サンプルは%8X10−3Mのグルコース水溶
液及びその希釈液を順次1d/m1nの速度で、注入時
間10秒で(12)から注入した。このサンプルは、バ
ッファーに!り希釈され、フローセル(9)K流入する
と同時に、四重極型質量分析創(13)は指示をしはじ
め、20秒後には出力電流の減少が飽和レベル近傍に達
し、第3図のようなピークが記録された。第3図中の各
ピークの高さとグルコース濃度の間には第4図の関係が
見られ、濃度0−10””Mの間で非常に良好な直線性
を得fC。
一方、ブレビバクテリウム・ラクトフェルメンタムAT
CC13869ft第2表の培地を用いて30℃で通気
攪拌培養を行なった。
第2表 培地組成(pi(7,0) 経時の培養液+t−20倍希釈しサンプルA、B。
C,Dを調製した。
これらのサンプル′It第2図のシステムに従い、ピー
ク値を読み取り標準濃匪液で作った校正直線からグルコ
ースの濃度をめた。その結果は、第3表に示す如くであ
り、各サンゾルについて従来の酵素電極法、又はワール
ブルグ検圧法で測定した直と良く一致しでいた。
第3表 グルコースの分析結果1 また、各々の方法についての測定に要する時間は本発明
の方法が120本/時間であるのに対し、酵素電極法は
40本/時間、ワールプルグ検圧法では平均10本以下
/時間でオ、:)た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に用いる四重靴型質量分析計に連
らな9、先端がガス透過性膜でおおわれたガス導入用ゾ
ロープの隔膜上に酵素?取り付けた測定デa−プの構造
説明図、図中(1)シリコーン膜又はテフロン膜、(2
)酵素保持層、(3)担体、(4)透析膜、(5)細孔
を有する膜の支持体、(6)測定グローブ本体(ステン
レス)、(7)四重極型質蓋分析計にガスを移送する導
管を示す。 第2図は本発明の方法に使用する定量システムセットの
一轢様を示す。図中、(7)測定用プローブ、(8) 
、 (8’ )コ9ムノ母ツキング、(9)フローセル
、(10)ff累を含有する気体吹込口、(11)−々
ツファー液注入口、(12)サンプル注入口、(13)
四重靴型質量分析計、(14)レコーダー。 第3図は実施例1のグルコース水溶液及びその希釈液の
注入時間10秒、洗滌時間20秒とした時の四重靴型質
量分析計の電流出力を示すグラフ、縦軸は電流出力の減
少呟(Xl0−9A ) (A )、横軸は時間(分)
を示す。 第4図は第3図中のピークの高さくA)と、グルコース
液濃度との関係を示すグラフ。縦軸は出力電流の減少f
IK (Xl0−9A )、横軸はグルコース液度(X
l0−5M ) ffi示す。 特許出願人味の累株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 四重種型質量分析計に連なり、先端がガス透過性膜で覆
    われたガス導入用グローブの隔膜上に、グルコース酸化
    酵素を取りつけた測定ゾロープとグルコースを含有する
    被験液とを接触せしめ、該被験液に酸素を含む気体を導
    入し、グルコース濃度と該測定ゾロープ近傍で消費され
    る酸素に対応する四重極型質量計の出力電流の減少値と
    の間の比例関係を利用して該グルコースの濃度をめるこ
    とからなるグルコースの定量法。
JP15976183A 1983-08-31 1983-08-31 グルコ−スの定量法 Pending JPS6052766A (ja)

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