2018 Fiscal Year Research-status Report
酸・塩基性物質の電気化学検出法の分析対象をワイドレンジ化する研究とその応用
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18K05181
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
小谷 明 東京薬科大学, 薬学部, 准教授 (40318184)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アミノ酸 / 電気分析化学 / センサ / 分析化学 / アミノ酸度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多様な研究領域において，超強酸性物質・酸性や塩基性が極めて弱い物質・強塩基性物質を計測するニーズがあるが，従前の電気化学分析法では，計測不能な場合が多い．本研究では，研究代表者が開発した酸・塩基性物質の電気化学検出法のワイドレンジ化を達成し，電気化学的に計測不能な酸・塩基性物質を測定できる方法を開発する．具体的には，酸あるいは塩基性物質を検出するための酸化剤および還元剤の探査と測定条件の最適化を行う．さらに，電気化学分析の特長を活かした実用型の分析装置として，HPLCシステムやハンディ型センサを開発する．
本年度は，従来，電流計測では定量が困難であった中性アミノ酸，塩基性アミノ酸を測定対象とした電気化学分析法を開発した．本法の検出様式として中和逆滴定の概念と余剰酸の定量法を組み合わせたものを設計し，酸検出用の酸化剤として3,5-ジ-tert-ブチル-1,2-ベンゾキノンを，逆滴定用の酸として塩酸を選定した．ボルタンメトリー条件も精査した結果，本法により14種類の中性アミノ酸，3種類の塩基性アミノ酸，2種類の酸性アミノ酸を電流計測に基づいて定量できることを示した．さらに，本法の応用例として，日本酒中の総アミノ酸濃度（アミノ酸度）測定への展開を試みた．本法を用いて市販の日本酒のアミノ酸度測定を実践し，従来法（ホルモール法）と対比した．本法と従来法で求めたアミノ酸度はそれぞれ1.07，1.04であり，両法の結果は互いによく一致していた．日本酒のアミノ酸度測定に適用できる本法は，従来法に比べて必要試料量を約1/1000に低減，測定時間を約1/6に短縮できた．また，ホルムアルデヒドの使用を回避でき，測定操作も滴定に比べて簡易なものであった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2018年度は，当初計画していたアミノ酸の新規電気化学検出法を開発し，日本酒を実試料とした応用研究まで進展することができた．中和逆滴定の概念を酸・塩基性物質の電気化学分析に活用する試みは初めてであり，ここで得た知見は，2019年度以降の研究対象として扱う，酸性が極めて弱い物質や塩基性が極めて弱い物質の電気化学分析法の開発を効率的に進める上で重要なものである．従って，今年度は本研究成功の鍵となる成果を挙げることができたと考えた．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度以降も，当初の計画通り，ビタミンK3の電解還元に基づく酸測定およびトコフェロールの電解酸化に基づく塩基測定が以下の１～４を分析対象とできるように，本法の拡張を検討する．さらに，生体試料，食品，環境試料を対象とした実分析を行い，開発した電気化学分析法の実用性と汎用性を明らかにする．
１．超強酸性物質：有機化合物の酸解離定数決定法への応用を図る．
２．弱酸性物質：酸性が極めて弱い物質の電気化学検出法を開発し，血中薬物濃度測定用のHPLCの検出部への適用を図る．
３．弱塩基性物質：塩基性が極めて弱い物質の電気化学検出法を開発する．病態を把握するためのバイオマーカー測定に適用できることを生体試料の実分析によって明らかにする．
４．弱塩基性物質の弱酸塩：土壌の陽イオン交換容量測定への応用を図り，フィールドワークに適用できるセンサを開発する．
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