2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of bio-cell and food / environment analyzer for teaching materials based on electrochemistry and science education using those devices
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16K00989
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
三木 功次郎 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (80259910)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
直江 一光 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (00259912)
北村 誠 奈良工業高等専門学校, 一般教科, 准教授 (60341369)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 自己駆動型クーロメトリー / バイオ電池 / グルコース / アスコルビン酸 / 過酸化水素 / 実験教材 / 実験教室 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自己駆動型クーロメトリー装置を用いた新たな分析手法として，ディスポーザブル型クーロメトリー用セルの作製検討を行い，安価で簡便な測定装置の開発を試みた。セルはカーボンフェルトをラミネートフィルムでラミネートして用いた。このディスポーザブル型セルを用いて安価で簡便なグルコース測定法が開発できた。
また，平成29年度から継続している自己駆動型クーロメトリーを用いたH2O2測定法の開発を実施した。作用極ではH2O2，[Fe(CN)6]4-，パーオキシダーゼ(POD)により生成した[Fe(CN)6]3-が存在する。対極ではジアホラーゼ(DI)によるNADHの酸化に伴い2,3-ジメトキシ-5-メチル-p-ベンゾキノン(UQ0) から還元型UQ0が生成する。この[Fe(CN)6]3-と還元型UQ0の酸化還元電位の差によって自己駆動で電流が流れ，H2O2定量法を確立した。これにより，各種オキシダーゼを用いた食品成分測定が可能と考えられ，中学生・高校生・高専生が興味を持つバイオ・食品・環境の実験教材として活用できる。
一例として，H2O2生成型のアスコルビン酸オキシダーゼをアスコルビン酸水溶液に作用させてH2O2を生成させた後，PODと[Fe(CN)6]4-を添加して[Fe(CN)6]3-を生成させた。これを作用極に添加することで，アスコルビン酸濃度を測定することができた。酸化還元滴定や定量キットなどと比較すると低コストで簡便に測定が可能となった。
この装置の原理は電池と同じであり，同じ装置を用いて，バイオ電池の作製も可能であった。作用極にパン酵母，ビタミンK3を含む溶液を，対極にH2O2， [Fe(CN)6]4-，PODを含む溶液を添加することで，小型モーターを駆動できた。小学5，6年生を対象にした実験教室などでも利用可能である。
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