JP2816550B2 - 苦味または匂い物質の検出方法 - Google Patents
苦味または匂い物質の検出方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、苦味または匂い物質の定量的検出方法に関
する。 苦み物質を直接検出する方法は、これまで提案されて
おらず、ヒトの味覚器により感知されている。 匂い物質の検出方法としては、従来ガスクロマトグラ
フィーによる方法が知られているが、数多くのピークが
生じ、その分析が困難である。匂い物質のうち特殊な悪
臭については、例えば金属酸化物を用いるアルコールの
検出、−SH基と反応することによるプロパンガスの検出
などの反応性センサーが実用化されているが、これらの
悪臭を含め、その他、多数の匂い物質について、直接、
かつ定量的に検出する方法は開発されていないのが現状
である。また苦味物質また匂い物質は1000種以上存在
し、それらの選択的検出方法の開発が要望されている。 従来、例えば「科学，54,No.11,PP669−678（1984）
栗原堅三」において、苦味物質は、脂質二分子膜および
各種の蛋白質より構成される、味細胞のミクロビリー膜
（以下味受容膜という）の脂質二分子膜部分に吸着し、
その結果味細胞の細胞電位が脱分極方向に変化し、伝達
物質が放出され、その伝達物質が味神経末端に作用して
インパルスを発生させ感知されるメカニズムが提案され
ている。一方匂い物質は、脂質二分子膜および各種の蛋
白質より構成される、嗅細胞の嗅受容膜の脂質二分子膜
部分に吸着し、脱分極し、嗅神経からインパルスが発生
して感知されるメカニズムが提案されている。 本発明者は、苦味または匂い物質の生体における上記
感知メカニズムに着目し、苦味または匂い物質の検出方
法について鋭意研究の結果、例えば、固定化された二分
子膜のフィルムに苦味または匂い物質を吸着させ、該吸
着による膜電位および／または膜抵抗を測定することに
より、あるいは水晶発振子の電極上にキャストされた二
分子膜または固定化された二分子膜のフィルムに苦味ま
たは匂い物質を吸着させ、吸着前後における、水晶発振
子の周波数の減少量を測定することにより苦味または匂
い物質の吸着量を直接検出することができることを見出
し、本発明を完成するに至った。 すなわち、本発明は固定化された二分子膜のフィルム
に苦味または匂い物質を吸着させ、吸着された苦味また
は匂い物質を検出することを特徴とする苦味または匂い
物質の検出方法を提供するものである。 好ましくは、本発明は、水相中で固定化された二分子
膜のフィルムに苦味または匂い物質を吸着させ、吸着に
よる膜電位および／または膜抵抗の変化を測定して吸着
された苦味または匂い物質を検出する苦味または／匂い
物質の検出方法であって、水相中における苦味または匂
い物質の濃度と膜電位および／または膜抵抗との相関関
係を求めて苦味または匂い物質を検出し、該固定化二分
子膜フィルムが合成脂質および／または天然脂質を高分
子化合物とブレンドしてキャストした薄膜；カオチン性
親水基をもつ合成脂質および／または天然脂質の水分散
液と、アニオン性高分子水溶液とを混合して生ずるポリ
イオンコンプレックス粉末をクロロホルムに溶かし、キ
ャストして得られる薄膜；アニオン性親水基をもつ脂質
とカオチン性高分子からなるポリイオンコンプレックス
型二分子膜フィルム；および合成脂質および／または天
然脂質のラングミュアーブロジェット型累積膜よりなる
群から選ばれることを特徴とする苦味または匂い物質の
検出方法を提供するものである。 好ましくは、本発明は、水晶発振子の電極上にキャス
トされた、固定化された二分子膜のフィルムに苦味また
は匂い物質を吸着させ、苦味または匂い物質の吸着によ
る水晶発振子の周波数の低下量を測定して苦味または匂
い物質を検出する苦味または匂い物質の検出方法であっ
て、水相または気相中で該水晶発振子に吸着する苦味ま
たは匂い物質の吸着量と周波数変化量との相関関係を求
め、該水晶発振子を同様の水相または気相中に装入し、
該水相または気相中に苦味または匂い物質の一定量を注
入し、注入前後の周波数変化量を該水相または気相中で
測定して前記相関関係から該水晶発振子への苦味または
匂い物質の吸着量を求め、該吸着量と注入された苦味ま
たは匂い物質の一定量とから水相または気相における分
配係数または分配比をそれぞれ求め、次いで試料として
の苦味または匂い物質を含有する水相または気相中に該
水晶発振子を装入し、周波数変化量を測定して吸着量を
求め、該吸着量と前記分配係数または分配比とより水相
または気相中に含まれる試料としての苦味または匂い物
質の量をその場で定量することを特徴とする苦味または
匂い物質の検出方法を提供するものである。 本発明における苦味物質は、本発明の固定化二分子膜
のフィルムに吸着するものであれば特に制限はなく、
酸、塩なども包含することができる。 該苦味物質の代表例として、ストリキニーネ、キニー
ネ、ニチコン、フェニルチオウレア、パパベリン、カフ
ェイン、ナリンギン、オクタアセチルショ糖などがあげ
られる。本発明における匂い物質は、本発明の固定化二
分子膜のフィルムに吸着するものであれば特に制限はな
く、香料なども包含することができる。 上記匂い物質の代表例として、β−ヨノン、オクタノ
ールなどの樹脂族アルコール、カンファ、酢酸アミル、
バニリン、エチルブチレート、フェノール、アルデヒド
類などをあげることができる。 上記香料の代表例としてアニシルアルデヒド、ウンデ
カノール、アニスアルコール、アニソール、フェニルエ
チルアセテート、シトラール、メチルサリシレート、ベ
ンジルアセテート、テトラヒドロゲラニオール、テルピ
ノール、ゲラニルアセテートなどをあげることができ
る。 本発明で用いられる固定化二分子膜フィルムとして
は、 ａ−Cm−Ｘ−Cnまたはａ−Cm−Ｘ−Cn−ｂ（式中ａお
よびｂは、例えば−N+（CH3）３、−SO3 -、PO4 -、ポリ
オール、ポリエーテルなどの親水基部分を表わし、C1、
CmおよびCnはC8以上の炭素鎖をもつアルキル基、フルオ
ルアルキル基、アルキレン基等の疎水基部分を表わし、
Ｘはジフェニルアゾメチレン、ビフェニル、ナフタレ
ン、アントラセン基などのリジッドセグメント（硬直部
分）を表わす。）で表わされる、トリアルキル型、ジア
ルキル型および／またはモノアルキル型のアンモニウム
塩、スルホン酸塩、カルボン酸塩などの合成脂質および
／または （式中、ａ、Cn、Cm、は上記定義の通り）で表わされ
る、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリンなど
の天然脂質を直接またはポリマーにより固定化したフィ
ルムをあげることができる。 本発明で用いられる固定化二分子膜フィルムの具体例
として、（ｉ）前記合成脂質および／または天然脂質を
ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポ
リビニルアルコール、アセチルセルロースなどの高分子
化合物とブレンドしてキャストした薄膜；（ii）ミリポ
アフィルター、デュラガードなどの微細多孔構造をもつ
フィルターの細孔により前記合成脂質および／または天
然脂質のクロロホルム溶液を含浸させて乾燥させたも
の；（iii）カチオン性親水基をもつ前記合成脂質およ
び／または天然脂質の水分散液と、ポリスチレンスルホ
ン酸、ヘパリン、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリル
酸、ポリグルタミン酸などのアニオン性高分子水溶液と
を混合して生ずるポリイオンコンプレックス粉末をクロ
ロホルムに溶かし、キャストして得られる薄膜；（iv）
アニオン性親水基をもつ脂質とポリアリルアミン、ポリ
エチレンイミン、４級化ポリアミノスチレンなどのカチ
オン性高分子からなるポリイオンコンプレックス型二分
子膜フィルム；および（ｖ）前記合成脂質および／また
は天然脂質のラングミュアープロジェット型累積膜をあ
げることができる。 本発明で用いられる水晶発振子としては従来、亜硫酸
ガス、アンモニアガスなどのセンサーとして用いられて
いる水晶発振子あるいはSAWデバイスなどを用いること
ができる。 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する。 実施例１ 本発明の苦味または匂い物質の検出方法の１例を、第
１図〜第５図により具体的に説明する。 第１図において、ジアルキルアンモニウム塩イオン
（2C18N+2C1）とポリスチレンスルホン酸イオン（PS
S-）とのポリイオンコンプレックスをキャストして得た
二分子膜固定フィルム１をポリエチレンチューブ２の先
端に固定して50mlセル３中に入れる。外水相４に刺戟物
質注入孔５より苦味または匂い物質を注入したときの膜
電位を、内水相６が5mMで、外水相４が0.5mMのNaCl水溶
液中で、Ag/AgCl/KClsat電極を用いて測定し、また膜抵
抗を、内外水相共に0.1MNaCl水溶液中で、自金電極を用
いて、LCRメーターにより測定する。苦味物質としての
パパベリンおよび匂い物質としてのオクタノールをそれ
ぞれ種々の濃度で添加したときの膜電位変化および膜抵
抗変化をそれぞれ第２図および、第３図に示す。第２図
および第３図においてパパベリンのごとき苦味物質を添
加した場合には測定された濃度範囲10-6〜10-3Mで膜抵
抗はほとんど変化せず、膜電位のみが10-5M以上の濃度
で変化している。このことは苦味物質の吸着により生ず
る膜電位は主として界面電位変化に起因していることを
示している。一方オクタノールのごとき匂い物質を添加
した場合には、10-4M以上の濃度域で膜電位および膜抵
抗が同時に変化している。このことは、オクタノールの
ごとき匂いの物質の吸着により、二分子膜構造が乱れて
膜抵抗が低下し、膜電位差は拡散電位の変化により発生
していることが示唆される。 なお、第４図に示されるように、上記二分子膜固定化
フィルムでの膜電位変化を引きおこす苦味物質の最小濃
度域が、ヒトの嗅覚閾値とよく対応し、また第５図に示
されるように、上記膜電位変化を引きおこす匂い物質の
最小濃度閾がカエルの嗅細胞の膜電位発生閾値ともよく
対応している。 このようにして、例えば二分子膜固定化フィルムに苦
味物質を吸着させ、該吸着による膜電位の変化を測定す
ることにより苦味物質を検出することが可能であり、ま
た二分子膜固定化フィルムに匂い物質を吸着させ、該吸
着による膜電位および／または膜抵抗の変化を測定する
ことにより匂い物質を検出することができる。 上記二分子膜固定化フィルムは、例えばジアルキルア
ンモニウム塩イオンとポリスチレンスルホン酸イオンと
を70℃で反応せしめてイオンコンプレックスの沈澱を生
ぜせしめ、再沈澱させ、乾燥後クロロホルムに溶解して
基体上にキャストすることによって得られる。 実施例２ 第６図に示されるように、実施例１と同じ二分子膜固
定化フィルムをATカット9.00MHzの水晶発振子１の銀蒸
着電極２上に厚さ0.5μｍでキャストした。次いで純水
を入れた50mlセル３中に浸し、刺激物質注入孔４より苦
味物質としてのストリキニーネ、または匂い物質として
のβ−ヨノンのエタノール溶液をそれぞれ注入し、水中
における注入前と注入後の周波数の差を測定し、これよ
り比較関係にある二分子膜固定化フィルムへの吸着量を
求めた。ストリキニーネについては、ストリキニーネ濃
度58.3μＭおよび45℃、β−ヨノンにおいては、β−ヨ
ノン濃度125μＭおよび45℃の条件下にそれぞれ測定し
た。第７図および第８図に、周波数変化量およびそれか
ら算出した吸着量の経時変化を示す。第７図および第８
図において、測定開始後200秒の時点で上記水晶発振子
を取り出して蒸留水のはいった別のセル中に浸したとこ
ろ吸着したストリキニーネまたはβ−ヨノンが脱着する
ことが認められた。このことは、ストリキニーネなどの
苦味物質およびβ−ヨノンなどの匂い物質の何れの吸着
も可逆的であって、容易に吸着し、あるいは脱着するた
め、水晶発振子は繰り返して使用しうることを示してい
る。 一方、苦味物質の上記二分子膜固定化フィルムへの吸
着による周波数変化が認められる限界濃度（Cth）とヒ
トの味覚閾値との間にも前記第４図と同様の相関関係が
認められる。匂い物質の上記二分子膜固定化フィルムへ
の吸着による周波数変化が認められる限界濃度（Cth）
とカエルの嗅覚閾値との間に前記第５図と同様の相関関
係が認められる。上記限界濃度（Cth）は、個々の苦味
物水または匂い物質について、水晶発振子の周波数の変
化量に対してそれぞれ特有の値を示す。 実施例３ 二分子膜固定化フィルムが液晶状態にある以外、実施
例２と同様に実験を行なったところ吸着量が増大した。 実施例４ 実施例２と同様の方法で、苦味物質としてのストリキ
ニーネ、匂い物質としてのβ−ヨノン、苦味物質として
の砂糖および旨味物質としてのグリシンのそれぞれにつ
いて吸着量を測定し、その測定値を分配係数の値を示し
たところ第１表に示されるような結果が得られた。ここ
に分配係数とは水溶液中に存在する刺激物質量に対する
二分子膜フィルムへの吸着量の比を意味する。第１表に
示された結果から明らかなように、本発明の二分子膜固
定化フィルムへの吸着が苦味物質および匂い物質に特異
的、選択的なものであることが認められた。 実施例５ 実施例２と同様の方法で、苦味物質としてのストリキ
ニーネを用いて、二分子膜固定化フィルム、ならびに疎
水性のポリスチレン（PSt）、親水性のポリビニルアル
コール（PVA）およびポリアミノ酸のポリメチルグルタ
メート（PMLG）のフィルムをそれぞれ被覆した場合、お
よびフィルムを被覆しない場合について実験を行ない、
吸着量を測定し、その結果を分配係数の値で第２表に示
す。第２表に示された結果から明らかなように、苦味物
質としてのストリキニーネの吸着が本発明の二分子膜固
定化フィルムに特異的、選択的なものであることが認め
られた。 実施例６ 実施例２と同じ二分子膜固定化フィルム被覆水晶発振
子を、純水を入れたセルの代りに匂い物質としてのβ−
ヨノンのガスで飽和したセル中に入れ（Ａ点）、同様に
周波数の変化量を測定し、それより吸着量を測定した。
その結果を第９図に示す。第９図に示されるように、最
初の周波数は速かに低下し、間もなく一定値となった。
上記水晶発振子を空気中に取り出した（Ｂ点）ところ、
間もなく周波数は挿入（Ａ点）の値に至った。同様の実
験を、他の匂い物質としてのｎ−オクタノール、イソア
ミアセテートおよびエーテルについて行ない同様の結果
が得られた。得られた周波数の変化量からの吸着量を求
めるには、気相中の蒸気圧の違いを打ち消すため、実際
に気相中に存在する匂い物質分子の総重量で吸着量を割
り、分配比として求めた。この分配比とヒトの嗅覚閾値
との間には第10図に示すごとき相関関係が存在すること
が認められた。 比較例１ 無被覆水晶発振子を用いる以外、実施例６と同様の実
験を行なったところ、匂い物質の吸着による周波数の変
化はほとんど認められなかった。 比較例２ 疎水性ポリマーであるポリスチレン被覆水晶発振子を
用いる以外、実施例６と同様の実験を行なったところ、
匂い物質の吸着による周波数の変化量は極めて僅かであ
った。 実施例７ 匂い物質としての香料のうち、ベンジルアセテート、
フェネチルアセテート、シトラル、アニソール、ｐ−ア
ニスアルデヒドおよび１−ウンデカノールについて実施
例６と同様の実験を行なったところ、分配比の対数（lo
g P）と二分子膜フィルムへの香料強度（インテンシテ
ィ）との間に第11図に示すごとき相関関係が存在するこ
とが確認された。ここに香料強度（インテンシティ）と
は香料のジエルキルフタレート溶液から立ち上る匂いを
調香師がかぐことにより、シトラール香料を基準として
各々の原臭の強度を経済的に求めたものである。 なお、実施例２〜７において用いた水晶発振子に代っ
て、ナノグラムオーダーの感度をもつ超微量天秤であれ
ば、同様に用いることが可能である。 本発明によれば、従来の感能試験によらずに苦味また
は匂い物質を容易に検出することができる。 本発明によれば、従来匂い物質の検出については生体
試料や生物を使って匂いをかがせた時の電極反応などか
ら応答を調べていたが、そのような従来の方法によらず
に、気相中でも匂い物質を容易に検出することができ
る。 本発明によれば、手軽な操作で１〜10ナノグラムのオ
ーダーで苦味または匂い物質を検出することもできる。
する。 苦み物質を直接検出する方法は、これまで提案されて
おらず、ヒトの味覚器により感知されている。 匂い物質の検出方法としては、従来ガスクロマトグラ
フィーによる方法が知られているが、数多くのピークが
生じ、その分析が困難である。匂い物質のうち特殊な悪
臭については、例えば金属酸化物を用いるアルコールの
検出、−SH基と反応することによるプロパンガスの検出
などの反応性センサーが実用化されているが、これらの
悪臭を含め、その他、多数の匂い物質について、直接、
かつ定量的に検出する方法は開発されていないのが現状
である。また苦味物質また匂い物質は1000種以上存在
し、それらの選択的検出方法の開発が要望されている。 従来、例えば「科学，54,No.11,PP669−678（1984）
栗原堅三」において、苦味物質は、脂質二分子膜および
各種の蛋白質より構成される、味細胞のミクロビリー膜
（以下味受容膜という）の脂質二分子膜部分に吸着し、
その結果味細胞の細胞電位が脱分極方向に変化し、伝達
物質が放出され、その伝達物質が味神経末端に作用して
インパルスを発生させ感知されるメカニズムが提案され
ている。一方匂い物質は、脂質二分子膜および各種の蛋
白質より構成される、嗅細胞の嗅受容膜の脂質二分子膜
部分に吸着し、脱分極し、嗅神経からインパルスが発生
して感知されるメカニズムが提案されている。 本発明者は、苦味または匂い物質の生体における上記
感知メカニズムに着目し、苦味または匂い物質の検出方
法について鋭意研究の結果、例えば、固定化された二分
子膜のフィルムに苦味または匂い物質を吸着させ、該吸
着による膜電位および／または膜抵抗を測定することに
より、あるいは水晶発振子の電極上にキャストされた二
分子膜または固定化された二分子膜のフィルムに苦味ま
たは匂い物質を吸着させ、吸着前後における、水晶発振
子の周波数の減少量を測定することにより苦味または匂
い物質の吸着量を直接検出することができることを見出
し、本発明を完成するに至った。 すなわち、本発明は固定化された二分子膜のフィルム
に苦味または匂い物質を吸着させ、吸着された苦味また
は匂い物質を検出することを特徴とする苦味または匂い
物質の検出方法を提供するものである。 好ましくは、本発明は、水相中で固定化された二分子
膜のフィルムに苦味または匂い物質を吸着させ、吸着に
よる膜電位および／または膜抵抗の変化を測定して吸着
された苦味または匂い物質を検出する苦味または／匂い
物質の検出方法であって、水相中における苦味または匂
い物質の濃度と膜電位および／または膜抵抗との相関関
係を求めて苦味または匂い物質を検出し、該固定化二分
子膜フィルムが合成脂質および／または天然脂質を高分
子化合物とブレンドしてキャストした薄膜；カオチン性
親水基をもつ合成脂質および／または天然脂質の水分散
液と、アニオン性高分子水溶液とを混合して生ずるポリ
イオンコンプレックス粉末をクロロホルムに溶かし、キ
ャストして得られる薄膜；アニオン性親水基をもつ脂質
とカオチン性高分子からなるポリイオンコンプレックス
型二分子膜フィルム；および合成脂質および／または天
然脂質のラングミュアーブロジェット型累積膜よりなる
群から選ばれることを特徴とする苦味または匂い物質の
検出方法を提供するものである。 好ましくは、本発明は、水晶発振子の電極上にキャス
トされた、固定化された二分子膜のフィルムに苦味また
は匂い物質を吸着させ、苦味または匂い物質の吸着によ
る水晶発振子の周波数の低下量を測定して苦味または匂
い物質を検出する苦味または匂い物質の検出方法であっ
て、水相または気相中で該水晶発振子に吸着する苦味ま
たは匂い物質の吸着量と周波数変化量との相関関係を求
め、該水晶発振子を同様の水相または気相中に装入し、
該水相または気相中に苦味または匂い物質の一定量を注
入し、注入前後の周波数変化量を該水相または気相中で
測定して前記相関関係から該水晶発振子への苦味または
匂い物質の吸着量を求め、該吸着量と注入された苦味ま
たは匂い物質の一定量とから水相または気相における分
配係数または分配比をそれぞれ求め、次いで試料として
の苦味または匂い物質を含有する水相または気相中に該
水晶発振子を装入し、周波数変化量を測定して吸着量を
求め、該吸着量と前記分配係数または分配比とより水相
または気相中に含まれる試料としての苦味または匂い物
質の量をその場で定量することを特徴とする苦味または
匂い物質の検出方法を提供するものである。 本発明における苦味物質は、本発明の固定化二分子膜
のフィルムに吸着するものであれば特に制限はなく、
酸、塩なども包含することができる。 該苦味物質の代表例として、ストリキニーネ、キニー
ネ、ニチコン、フェニルチオウレア、パパベリン、カフ
ェイン、ナリンギン、オクタアセチルショ糖などがあげ
られる。本発明における匂い物質は、本発明の固定化二
分子膜のフィルムに吸着するものであれば特に制限はな
く、香料なども包含することができる。 上記匂い物質の代表例として、β−ヨノン、オクタノ
ールなどの樹脂族アルコール、カンファ、酢酸アミル、
バニリン、エチルブチレート、フェノール、アルデヒド
類などをあげることができる。 上記香料の代表例としてアニシルアルデヒド、ウンデ
カノール、アニスアルコール、アニソール、フェニルエ
チルアセテート、シトラール、メチルサリシレート、ベ
ンジルアセテート、テトラヒドロゲラニオール、テルピ
ノール、ゲラニルアセテートなどをあげることができ
る。 本発明で用いられる固定化二分子膜フィルムとして
は、 ａ−Cm−Ｘ−Cnまたはａ−Cm−Ｘ−Cn−ｂ（式中ａお
よびｂは、例えば−N+（CH3）３、−SO3 -、PO4 -、ポリ
オール、ポリエーテルなどの親水基部分を表わし、C1、
CmおよびCnはC8以上の炭素鎖をもつアルキル基、フルオ
ルアルキル基、アルキレン基等の疎水基部分を表わし、
Ｘはジフェニルアゾメチレン、ビフェニル、ナフタレ
ン、アントラセン基などのリジッドセグメント（硬直部
分）を表わす。）で表わされる、トリアルキル型、ジア
ルキル型および／またはモノアルキル型のアンモニウム
塩、スルホン酸塩、カルボン酸塩などの合成脂質および
／または （式中、ａ、Cn、Cm、は上記定義の通り）で表わされ
る、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリンなど
の天然脂質を直接またはポリマーにより固定化したフィ
ルムをあげることができる。 本発明で用いられる固定化二分子膜フィルムの具体例
として、（ｉ）前記合成脂質および／または天然脂質を
ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポ
リビニルアルコール、アセチルセルロースなどの高分子
化合物とブレンドしてキャストした薄膜；（ii）ミリポ
アフィルター、デュラガードなどの微細多孔構造をもつ
フィルターの細孔により前記合成脂質および／または天
然脂質のクロロホルム溶液を含浸させて乾燥させたも
の；（iii）カチオン性親水基をもつ前記合成脂質およ
び／または天然脂質の水分散液と、ポリスチレンスルホ
ン酸、ヘパリン、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリル
酸、ポリグルタミン酸などのアニオン性高分子水溶液と
を混合して生ずるポリイオンコンプレックス粉末をクロ
ロホルムに溶かし、キャストして得られる薄膜；（iv）
アニオン性親水基をもつ脂質とポリアリルアミン、ポリ
エチレンイミン、４級化ポリアミノスチレンなどのカチ
オン性高分子からなるポリイオンコンプレックス型二分
子膜フィルム；および（ｖ）前記合成脂質および／また
は天然脂質のラングミュアープロジェット型累積膜をあ
げることができる。 本発明で用いられる水晶発振子としては従来、亜硫酸
ガス、アンモニアガスなどのセンサーとして用いられて
いる水晶発振子あるいはSAWデバイスなどを用いること
ができる。 以下実施例により本発明をさらに詳しく説明する。 実施例１ 本発明の苦味または匂い物質の検出方法の１例を、第
１図〜第５図により具体的に説明する。 第１図において、ジアルキルアンモニウム塩イオン
（2C18N+2C1）とポリスチレンスルホン酸イオン（PS
S-）とのポリイオンコンプレックスをキャストして得た
二分子膜固定フィルム１をポリエチレンチューブ２の先
端に固定して50mlセル３中に入れる。外水相４に刺戟物
質注入孔５より苦味または匂い物質を注入したときの膜
電位を、内水相６が5mMで、外水相４が0.5mMのNaCl水溶
液中で、Ag/AgCl/KClsat電極を用いて測定し、また膜抵
抗を、内外水相共に0.1MNaCl水溶液中で、自金電極を用
いて、LCRメーターにより測定する。苦味物質としての
パパベリンおよび匂い物質としてのオクタノールをそれ
ぞれ種々の濃度で添加したときの膜電位変化および膜抵
抗変化をそれぞれ第２図および、第３図に示す。第２図
および第３図においてパパベリンのごとき苦味物質を添
加した場合には測定された濃度範囲10-6〜10-3Mで膜抵
抗はほとんど変化せず、膜電位のみが10-5M以上の濃度
で変化している。このことは苦味物質の吸着により生ず
る膜電位は主として界面電位変化に起因していることを
示している。一方オクタノールのごとき匂い物質を添加
した場合には、10-4M以上の濃度域で膜電位および膜抵
抗が同時に変化している。このことは、オクタノールの
ごとき匂いの物質の吸着により、二分子膜構造が乱れて
膜抵抗が低下し、膜電位差は拡散電位の変化により発生
していることが示唆される。 なお、第４図に示されるように、上記二分子膜固定化
フィルムでの膜電位変化を引きおこす苦味物質の最小濃
度域が、ヒトの嗅覚閾値とよく対応し、また第５図に示
されるように、上記膜電位変化を引きおこす匂い物質の
最小濃度閾がカエルの嗅細胞の膜電位発生閾値ともよく
対応している。 このようにして、例えば二分子膜固定化フィルムに苦
味物質を吸着させ、該吸着による膜電位の変化を測定す
ることにより苦味物質を検出することが可能であり、ま
た二分子膜固定化フィルムに匂い物質を吸着させ、該吸
着による膜電位および／または膜抵抗の変化を測定する
ことにより匂い物質を検出することができる。 上記二分子膜固定化フィルムは、例えばジアルキルア
ンモニウム塩イオンとポリスチレンスルホン酸イオンと
を70℃で反応せしめてイオンコンプレックスの沈澱を生
ぜせしめ、再沈澱させ、乾燥後クロロホルムに溶解して
基体上にキャストすることによって得られる。 実施例２ 第６図に示されるように、実施例１と同じ二分子膜固
定化フィルムをATカット9.00MHzの水晶発振子１の銀蒸
着電極２上に厚さ0.5μｍでキャストした。次いで純水
を入れた50mlセル３中に浸し、刺激物質注入孔４より苦
味物質としてのストリキニーネ、または匂い物質として
のβ−ヨノンのエタノール溶液をそれぞれ注入し、水中
における注入前と注入後の周波数の差を測定し、これよ
り比較関係にある二分子膜固定化フィルムへの吸着量を
求めた。ストリキニーネについては、ストリキニーネ濃
度58.3μＭおよび45℃、β−ヨノンにおいては、β−ヨ
ノン濃度125μＭおよび45℃の条件下にそれぞれ測定し
た。第７図および第８図に、周波数変化量およびそれか
ら算出した吸着量の経時変化を示す。第７図および第８
図において、測定開始後200秒の時点で上記水晶発振子
を取り出して蒸留水のはいった別のセル中に浸したとこ
ろ吸着したストリキニーネまたはβ−ヨノンが脱着する
ことが認められた。このことは、ストリキニーネなどの
苦味物質およびβ−ヨノンなどの匂い物質の何れの吸着
も可逆的であって、容易に吸着し、あるいは脱着するた
め、水晶発振子は繰り返して使用しうることを示してい
る。 一方、苦味物質の上記二分子膜固定化フィルムへの吸
着による周波数変化が認められる限界濃度（Cth）とヒ
トの味覚閾値との間にも前記第４図と同様の相関関係が
認められる。匂い物質の上記二分子膜固定化フィルムへ
の吸着による周波数変化が認められる限界濃度（Cth）
とカエルの嗅覚閾値との間に前記第５図と同様の相関関
係が認められる。上記限界濃度（Cth）は、個々の苦味
物水または匂い物質について、水晶発振子の周波数の変
化量に対してそれぞれ特有の値を示す。 実施例３ 二分子膜固定化フィルムが液晶状態にある以外、実施
例２と同様に実験を行なったところ吸着量が増大した。 実施例４ 実施例２と同様の方法で、苦味物質としてのストリキ
ニーネ、匂い物質としてのβ−ヨノン、苦味物質として
の砂糖および旨味物質としてのグリシンのそれぞれにつ
いて吸着量を測定し、その測定値を分配係数の値を示し
たところ第１表に示されるような結果が得られた。ここ
に分配係数とは水溶液中に存在する刺激物質量に対する
二分子膜フィルムへの吸着量の比を意味する。第１表に
示された結果から明らかなように、本発明の二分子膜固
定化フィルムへの吸着が苦味物質および匂い物質に特異
的、選択的なものであることが認められた。 実施例５ 実施例２と同様の方法で、苦味物質としてのストリキ
ニーネを用いて、二分子膜固定化フィルム、ならびに疎
水性のポリスチレン（PSt）、親水性のポリビニルアル
コール（PVA）およびポリアミノ酸のポリメチルグルタ
メート（PMLG）のフィルムをそれぞれ被覆した場合、お
よびフィルムを被覆しない場合について実験を行ない、
吸着量を測定し、その結果を分配係数の値で第２表に示
す。第２表に示された結果から明らかなように、苦味物
質としてのストリキニーネの吸着が本発明の二分子膜固
定化フィルムに特異的、選択的なものであることが認め
られた。 実施例６ 実施例２と同じ二分子膜固定化フィルム被覆水晶発振
子を、純水を入れたセルの代りに匂い物質としてのβ−
ヨノンのガスで飽和したセル中に入れ（Ａ点）、同様に
周波数の変化量を測定し、それより吸着量を測定した。
その結果を第９図に示す。第９図に示されるように、最
初の周波数は速かに低下し、間もなく一定値となった。
上記水晶発振子を空気中に取り出した（Ｂ点）ところ、
間もなく周波数は挿入（Ａ点）の値に至った。同様の実
験を、他の匂い物質としてのｎ−オクタノール、イソア
ミアセテートおよびエーテルについて行ない同様の結果
が得られた。得られた周波数の変化量からの吸着量を求
めるには、気相中の蒸気圧の違いを打ち消すため、実際
に気相中に存在する匂い物質分子の総重量で吸着量を割
り、分配比として求めた。この分配比とヒトの嗅覚閾値
との間には第10図に示すごとき相関関係が存在すること
が認められた。 比較例１ 無被覆水晶発振子を用いる以外、実施例６と同様の実
験を行なったところ、匂い物質の吸着による周波数の変
化はほとんど認められなかった。 比較例２ 疎水性ポリマーであるポリスチレン被覆水晶発振子を
用いる以外、実施例６と同様の実験を行なったところ、
匂い物質の吸着による周波数の変化量は極めて僅かであ
った。 実施例７ 匂い物質としての香料のうち、ベンジルアセテート、
フェネチルアセテート、シトラル、アニソール、ｐ−ア
ニスアルデヒドおよび１−ウンデカノールについて実施
例６と同様の実験を行なったところ、分配比の対数（lo
g P）と二分子膜フィルムへの香料強度（インテンシテ
ィ）との間に第11図に示すごとき相関関係が存在するこ
とが確認された。ここに香料強度（インテンシティ）と
は香料のジエルキルフタレート溶液から立ち上る匂いを
調香師がかぐことにより、シトラール香料を基準として
各々の原臭の強度を経済的に求めたものである。 なお、実施例２〜７において用いた水晶発振子に代っ
て、ナノグラムオーダーの感度をもつ超微量天秤であれ
ば、同様に用いることが可能である。 本発明によれば、従来の感能試験によらずに苦味また
は匂い物質を容易に検出することができる。 本発明によれば、従来匂い物質の検出については生体
試料や生物を使って匂いをかがせた時の電極反応などか
ら応答を調べていたが、そのような従来の方法によらず
に、気相中でも匂い物質を容易に検出することができ
る。 本発明によれば、手軽な操作で１〜10ナノグラムのオ
ーダーで苦味または匂い物質を検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の好ましい第１の態様における膜電位
および／または膜抵抗を測定するための装置の説明図で
あり、第２図はその膜電位測定結果を示すグラフであ
り、第３図はその膜抵抗測定結果を示すグラフであり、
第４図は苦味物質の最小濃度域（吸着限界濃度）とヒト
の味覚閾値との相関関係を示すグラフであり、第５図
は、匂い物質の最小濃度閾（吸着限界濃度）とカエルの
嗅覚閾値との相関関係を示すグラフである。第６図は本
発明の好ましい第２の態様における水晶発振子の周波数
の低下量を測定するための装置の説明図であり、第７図
は苦味物質の吸着による周波数変化量および吸着量の経
時変化を示すグラフであり、第８図は匂い物質の吸着に
よる周波数変化量および吸着量の経時変化を示すグラフ
である。第９図は、ガス状の匂い物質の吸着による周波
数変化量および吸着量（分配比）の経時変化を示すグラ
フであり、第10図はその吸着量（分配比）とヒトの嗅覚
閾値との相関関係を示すグラフである。第11図は匂い物
質としての香料の香料強度と吸着量（分配比）との相関
関係を示すグラフである。
および／または膜抵抗を測定するための装置の説明図で
あり、第２図はその膜電位測定結果を示すグラフであ
り、第３図はその膜抵抗測定結果を示すグラフであり、
第４図は苦味物質の最小濃度域（吸着限界濃度）とヒト
の味覚閾値との相関関係を示すグラフであり、第５図
は、匂い物質の最小濃度閾（吸着限界濃度）とカエルの
嗅覚閾値との相関関係を示すグラフである。第６図は本
発明の好ましい第２の態様における水晶発振子の周波数
の低下量を測定するための装置の説明図であり、第７図
は苦味物質の吸着による周波数変化量および吸着量の経
時変化を示すグラフであり、第８図は匂い物質の吸着に
よる周波数変化量および吸着量の経時変化を示すグラフ
である。第９図は、ガス状の匂い物質の吸着による周波
数変化量および吸着量（分配比）の経時変化を示すグラ
フであり、第10図はその吸着量（分配比）とヒトの嗅覚
閾値との相関関係を示すグラフである。第11図は匂い物
質としての香料の香料強度と吸着量（分配比）との相関
関係を示すグラフである。
フロントページの続き
(56)参考文献 坂口豁 “嗅・味覚受容器模倣型ケミ
カルセンサーに関する研究”，産業と環
境，昭和61年６月20日，第15巻，第７
号，Ｐ．89−91
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ｌ．Ｃｈｅｍ，50（11），Ｐ．2709〜
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(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G01N 27/46 341
G01N 5/02
ＪＩＣＳＴ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．水相中で固定化された二分子膜のフィルムに苦味ま
たは匂い物質を吸着させ、吸着による膜電位および／ま
たは膜抵抗の変化を測定して吸着された苦味または匂い
物質を検出する苦味または／匂い物質の検出方法であっ
て、水相中における苦味または匂い物質の濃度と膜電位
および／または膜抵抗との相関関係を求めて苦味または
匂い物質を検出し、該固定化二分子膜フィルムが合成脂
質および／または天然脂質を高分子化合物とブレンドし
てキャストした薄膜；カチオン性親水基をもつ合成脂質
および／または天然脂質の水分散液と、アニオン性高分
子水溶液とを混合して生ずるポリイオンコンプレックス
粉末をクロロホルムに溶かし、キャストして得られる薄
膜；アニオン性親水基をもつ脂質とカオチン性高分子か
らなるポリイオンコンプレックス型二分子膜フィルム；
および合成脂質および／または天然脂質のラングミュア
ーブロジェット型累積膜よりなる群から選ばれることを
特徴とする苦味または匂い物質の検出方法。 ２．該固定化二分子膜フィルムが、カオチン性親水基を
もつ合成脂質および／または天然脂質の水分散液と、ア
ニオン性高分子水溶液とを混合して生ずるポリイオンコ
ンプレックス粉末をクロロホルムに溶かして、キャスト
して得られる薄膜である特許請求の範囲第１項記載の方
法。 ３．水晶発振子の電極上にキャストされた、固定化され
た二分子膜のフィルムに苦味または匂い物質を吸着さ
せ、苦味または匂い物質の吸着による水晶発振子の周波
数の低下量を測定して苦味または匂い物質を検出する苦
味または匂い物質の検出方法であって、水相または気相
中で該水晶発振子に吸着する苦味または匂い物質の吸着
量と周波数変化量との相関関係を求め、該水晶発振子を
同様の水相または気相中に装入し、該水相または気相中
に苦味または匂い物質の一定量を注入し、注入前後の周
波数変化量を該水相または気相中で測定して前記相関関
係から該水晶発振子への苦味または匂い物質の吸着量を
求め、該吸着量と注入された苦味または匂い物質の一定
量とから水相または気相における分配係数または分配比
をそれぞれ求め、次いで試料としての苦味または匂い物
質を含有する水相または気相中に該水晶発振子を装入
し、周波数変化量を測定して吸着量を求め、該吸着量と
前記分配係数または分配比とより水相または気相中に含
まれる試料としての苦味または匂い物質の量をその場で
定量することを特徴とする苦味または匂い物質の検出方
法。
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| KR101083248B1 (ko) * | 2009-05-28 | 2011-11-14 | 가톨릭대학교 산학협력단 | 미각 검사용 조성물, 이를 포함하는 미각 검사용 필름 및 미각 검사용 키트 |
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| DE3850512T2 (de) | 1995-02-02 |
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| EP0282332B1 (en) | 1994-07-06 |
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