三種の甘味センサの開発

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(1)九州大学学術情報リポジトリ Kyushu University Institutional Repository. 三種の甘味センサの開発安浦, 雅人. https://doi.org/10.15017/1500754 出版情報：Kyushu University, 2014, 博士（工学）, 課程博士バージョン：権利関係：Fulltext available..

(2) 三種の甘味センサの開発. 2015. 九州大学大学院システム情報科学府電気電子工学専攻. 安浦. 雅人.

(3) 目次. 第1章. 1.1. 1.2. 1.3 第2章. 2.1. 2.2. 序論. 1. はじめに . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 1. 1.1.1. 味の受容 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3. 1.1.2. 甘味 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3. 味の評価手法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4. 1.2.1. 官能検査と electronic tongue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 4. 1.2.2. 味覚センサ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 6. 1.2.3. 甘味センサ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 9. 本研究の目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 11. 無荷電甘味料（糖類）用甘味センサにおける脂質の影響. 13. 背景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13. 2.1.1. 糖類の甘味評価 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 13. 2.1.2. 現行センサの問題点と本章の目的 . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14. 実験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2.2.1. 脂質高分子膜. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16. 2.2.2. 測定手順 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17. 2.2.3. 可塑剤の選定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18. 2.2.4. 相対値における脂質量の影響. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20. i.

(4) 結果・考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23. 結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24. 負荷電甘味料用甘味センサの開発. 26. 3.1. 背景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 3.2. 実験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27. 2.3. 2.4 第3章. 3.3. 2.3.1. 可塑剤の選定. 2.3.2. 相対値における脂質量の影響. 3.2.1. 可塑剤の選定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 27. 3.2.2. 脂質・可塑剤含有量のセンサ応答への影響 . . . . . . . . . . . . .. 29. 3.2.3. センサ応答の甘味料濃度依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30. 結果・考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30. 3.3.1. 可塑剤の選定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 30. 3.3.2. 脂質・可塑剤含有量のセンサ応答への影響 . . . . . . . . . . . . .. 33. 3.3.3. センサ応答の甘味料濃度依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37. 結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 39. 正荷電甘味料用甘味センサの開発. 40. 4.1. 背景 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40. 4.2. 実験 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41. 4.2.1. 可塑剤の選定及び脂質含有量の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41. 4.2.2. センサ応答の甘味料濃度依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43. 4.2.3. センサ応答のマトリックス効果評価 . . . . . . . . . . . . . . . . .. 43. 結果・考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44. 可塑剤の選定及び脂質含有量の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44. 3.4 第4章. 4.3. 4.3.1. ii.

(5) 4.3.2. センサ応答の甘味料濃度依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 51. 4.3.3. センサ応答のマトリックス効果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 52. 結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 54. 第5章. 総論. 55. 第6章. 謝辞. 58. 4.4. 参考文献. 59. 付録 A. 67. 各種実験結果. A.1 無荷電甘味料（糖類）用甘味センサにおける脂質の影響 . . . . . . . . .. 67. A.1.1 相対値における脂質量の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 67. A.2 負荷電甘味料用甘味センサの開発 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 70. A.2.1 可塑剤の選定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 70. A.2.2 脂質・可塑剤含有量のセンサ応答への影響 . . . . . . . . . . . . .. 88. A.3 正荷電甘味料用甘味センサの開発 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 94. A.3.1 可塑剤の選定及び脂質含有量の影響 . . . . . . . . . . . . . . . . .. 94. A.3.2 センサ応答のマトリックス効果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 96. iii.

(6) 図目次. 1.1. 五感とセンサ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 2. 1.2. 味覚センサ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 7. 1.3. 脂質高分子膜 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 8. 1.4. 甘味料とその電荷による分類 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 10. 1.5. 各種味覚センサ及び 3 種の甘味センサの膜性質分類 . . . . . . . . . . . .. 11. 2.1. 糖度計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 14. 2.2. 測定手順 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 18. 2.3. 脂質・可塑剤の構造式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19. 2.4. 甘味物質の構造式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19. 2.5. 3 種の可塑剤及び脂質 PA 含有量の甘味応答への影響 . . . . . . . . . . .. 21. 2.6. BBPA 膜の糖応答 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 22. 2.7. TDAB, 20 mg PA 含有膜の糖応答 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24. 2.8. 0.2 mg TDAB, PA 含有膜の糖応答 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24. 2.9. 0.2 mg TDAB, 20 mg PA 含有膜の糖応答濃度依存性 . . . . . . . . . . . .. 24. 3.1. 甘味物質の構造式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 26. 3.2. 脂質・可塑剤の構造式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 29. 3.3. 脂質 TDAB・可塑剤 PTEH 含有膜応答値 . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 32. 3.4. 脂質 TDAB50-250 mg・可塑剤 PTEH1.0 ml 含有膜 CPA 値選択性 . . . . .. 34. iv.

(7) 3.5. 脂質 TDAB100 mg・可塑剤 PTEH0.5-4.0 ml 含有膜 CPA 値選択性. . . . .. 35. 3.6. 脂質 TDAB100 mg・可塑剤 PTEH1.0 ml 含有膜選択性 . . . . . . . . . . .. 36. 3.7. 脂質 TDAB100 mg・可塑剤 PTEH1.0 ml 含有膜甘味料濃度依存性. . . . .. 38. 4.1. 甘味物質の構造式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 40. 4.2. 脂質・可塑剤の構造式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 42. 4.3. キニーネの構造式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 44. 4.4. 脂質 PAEE1000 mg 含有膜選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 46. 4.5. 可塑剤 BBPA・BEO 含有膜選択性比較. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 48. 4.6. 可塑剤 BBPA・BEO 含有膜脂質量依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50. 4.7. 脂質 PAEE500 mg，可塑剤 BEO1.0 ml 含有膜におけるセンサ出力の甘味料濃度依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 51. 開発膜におけるマトリックス効果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 53. A.1 TDAB, PA 含有膜の糖応答 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68. A.2 TOMA, PTEH 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 71. A.3 TOMA, TOTM 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 72. A.4 TOMA, TBAC 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 73. A.5 TOMA, BBPA 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 74. A.6 TOMA, BEHS 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 75. A.7 TOMA, DGDE 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 76. A.8 TOMA, DOPP 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 77. A.9 TOMA, NPOE 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 78. A.10 TOMA, TMSPM 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 79. A.11 TDAB, TOTM 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 80. 4.8. v.

(8) A.12 TDAB, TBAC 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81. A.13 TDAB, BBPA 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 82. A.14 TDAB, BEHS 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 83. A.15 TDAB, DGDE 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 84. A.16 TDAB, DOPP 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 85. A.17 TDAB, NPOE 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 86. A.18 TDAB, TMSPM 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 87. A.19 TDAB, PTEH 0.5 ml 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 89. A.20 TDAB, PTEH 1.0 ml 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 90. A.21 TDAB, PTEH 1.5 ml 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 91. A.22 TDAB, PTEH 2.0 ml 含有膜の選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 92. A.23 脂質 PADE，可塑剤 BEO 含有膜選択性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 95. A.24 市販飲料等測定結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 97. vi.

(9) 表目次. 1.1. 高感度甘味料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12. 3.1. 基本味サンプル. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 28. 4.1. キニーネ塩酸塩・アスパルテーム混合サンプル群 . . . . . . . . . . . . .. 44. vii.

(10) 第 1 章序論. 1.1 はじめに人間は視覚・聴覚・触覚・味覚・嗅覚からなる五感によって外界を知覚し，情報を得ている (図 1.1 参照)．センサはこれら五感の工学的な再現を行うという側面を持つものであり，主観に左右される人間の感覚に対し，客観的かつ明確な尺度を与えるものである．五感のうち，視覚・聴覚・触覚の三感覚は，それぞれ単一の物理量（光波・音波・圧力等）を感知することから「物理的感覚」と呼ばれる．物理的感覚に対応するセンサは，定量するべき対象が単一の物理量であることから開発・発展が早く，人間の限界を凌駕する分解能・識別能を示すセンサすら開発されている．また，それらのセンサを利用した最終製品が広く我々の生活の随所で使用されており，スマートフォンや ATM（現金自動預け払い機）などがその好例であろう．これに対し，味覚・嗅覚の両感覚は，複数の化学物質を同時に感知することから「化学的感覚」と呼ばれる．化学的感覚に対応するセンサ（感性バイオセンサ）は，定量するべき対象が数多の化学物質によって引き起こされる，化学物質同士の相互作用等も加味した複合感覚であることから，開発・発展が遅れている．現状では，感性バイオセンサそのものが最終製品となる段階である．そのセンサ自体も，一感覚の総合的な再現・近似には至っていない．特定の化学物質を気相・液相で特異的に感知するなど感覚の一部分に先鋭化して再現・近似を行うもの，逆に選択性の低いセンサを多数用いて多変量解析等によるサンプル間の判別を行うものが大半である．そのため，これらのセンサは. 1.

(11) 専門家が用いるに留まっており，センサを応用したアプリケーションや最終製品の普及には未だ時を必要としている．しかし，味覚センサの実用化をはじめとして一定の成果は上がっており，今後の更なる開発・発展が期待されている．本研究では，味覚の再現・近似を目指す味覚センサに焦点を当て，5 つの基本味の一つ「甘味」を評価するセンサの開発・発展を目指した．. 視覚物理的感覚. 化学的感覚. 聴覚. スマートフォン • カメラ（視覚） • マイク（聴覚） • タッチパネル（触覚） …etc. 最終製品 || センサを応用したもの. 味覚. 触覚. 嗅覚・味覚センサ (株)インテリジェントセンサーテクノロジー TS-5000Z Y. Kobayashi et al. Sensors 10, 3411-3443 (2010). 発展レベルの格差が大きい. 図 1.1 五感とセンサ. 2. 最終製品 || センサそのもの.

(12) 1.1.1. 味の受容. 人が感じる味は，基本五味と呼ばれる塩味，酸味，うま味，苦味，甘味から構成されている 1–3) ．基本五味は，生体にとってそれぞれ以下のような意味を持つ．塩味は，電解質の有無を示し，生体内の電解質のバランスを左右する様な重要なミネラル源のシグナルである．酸味や苦味はそれぞれ，腐敗や毒物のシグナルとなる．うま味はタンパク質の存在を示し，甘味は生体のエネルギー源となる糖の存在を示している. 食品や飲料を味わう時，人は各種の味を舌にある味蕾と呼ばれる感覚器官において受容する．味蕾は大凡 50-100 程度の味細胞で構成されている．近年では味細胞における一部の受容メカニズムの解明が進んでおり 1–6) ，なかでも甘味やうま味はそれぞれ一種類のヘテロ複合受容体が種々の化学構造を持つ呈味物質を弱い選択性によって受容していることが明らかになっている 4–11) ．. 1.1.2. 甘味. 甘味物質は私たちのエネルギーの源であり，数多くの種類が存在する．主要な分類だけでも，糖類（スクロース，グルコース等）や糖アルコール（キシリトール等），スルホニルアミド（サッカリン Na 等），ペプチド類（アスパルテーム等）や D-アミノ酸（D-トリプトファン等），甘味タンパク質（タウマチン等）と，化学構造も分子サイズも様々なものが存在する．甘味受容体は G 蛋白共役型受容体である T1R2 及び T1R3 が組み合わさったヘテロ複合受容体であり，これ一つで種々の甘味物質を広く受容する事が出来る 4–11) ．甘味受容体の解明に並行して，甘味物質に共通する構造的特徴の究明も行われてきた 12–16) ．なかでも R. S. Shallenberger が提唱した AH-B 説 12, 14, 15) が現在最も広く受け入れられているが，甘味物質特有の共通点を説明するには至っていない．種々の甘味料の甘味強度は，スクロースを基準として甘味度という尺度で表される（スクロー. 3.

(13) スは甘味度 1）．スクロースをはじめとする糖類や糖アルコールは甘味度 1 以下のものが多く，低感度甘味料 (low potency sweeteners) と呼ばれる．対して甘味度が数十以上の甘味物質を高感度甘味料 (high potency sweeteners) と呼び，サッカリン Na やアスパルテーム等がこれに該当する．甘味度は，各甘味料の呈味閾値での甘味強度の倍率（スクロースの呈味閾値との比の逆数）で表されるが，高感度甘味料の甘味強度の倍率は甘味料濃度の増大と共に低下することが知られている. 17–20). ．興味深いことに，スクロースなど. の低感度甘味料 (low potency sweeteners) は高感度甘味料 (high potency sweeteners) よりも人が感じる甘味強度の最大値が大きいという報告があり，このことからこれらを high. intensity sweeteners とも呼ぶ 14, 16, 18, 21) ．単一の高感度甘味料を使用した場合，高濃度の糖類と同等の甘味強度まで至らないことから，甘味強度の上限を引き上げるため，しばしば高感度甘味料を混合して用いる 18–20) ．この混合した際の甘味強度の変化についても研究がなされており 19) ，市販の製品では 2 種或いは 3 種の高感度甘味料を混合したものが主流である．味細胞の受容においては，通常，T1R2 或いは T1R3 の何れかをノックアウト (KO：細胞に特定の受容体が発現しないようにする処置) した場合は甘味応答が無くなるが，high intensity sweeteners は高濃度において弱くはあるが T1R3 のみが発現した味細胞において甘味応答を示すという報告もある．この高濃度の high intensity sweeteners への応答は T1R2,T1R3 双方を KO した際には現れなくなる 2, 5) ．. 1.2 味の評価手法 1.2.1. 官能検査と electronic tongue 食品・飲料メーカーにおける食品の味の評価は，官能パネラーと呼ばれる訓練さ. れた検査員が実際に味わい評価する官能試験が行われている 19, 20, 22) ．しかし官能試験で. 4.

(14) は，パネラー各人の個人差やその日の体調等の影響によるバラツキが生じやすく，客観性や再現性に乏しいという問題がある．また，官能試験は神経を使う作業であるためパネラーの疲労度が大きいという問題もある．特に基本味強度の評価など絶対評価を行うには，感覚が鋭く，よく訓練されたパネラーが必要となり，パネラーの選抜・育成にかかるコストも無視できない．また医薬品業界においては，服用コンプライアンスの問題から苦味の強度を抑制した医薬品の開発が必要となっているが，副作用などの観点から健康なパネラーが不必要な薬効成分を摂取することになる官能試験を行うことは実験倫理上問題がある．これらの背景から，食品業界や医薬品業界において，人の感じる味を検出し定量的に評価できるセンサ，即ち味覚センサの開発が期待されていた．味の評価を目的とした研究は各国で行われており，代表例に electronic tongue (e-. tongue) がある 23–32) ．E-tongue は選択性の低いセンサ電極を複数用いて，多変量解析の 1 種である主成分分析や部分最小二乗法 (PLS) による情報解析を行い味情報の分解・評価を試みている．センサの選択性の低さを補うための多変量解析ではあるが，主成分分析では解析結果を各主成分に意味付けして解釈する必要があるため，未知サンプルの味を客観的に評価することができないという欠点がある．しかし，e-tongue はサンプル間の比較に優れており，医薬品における苦味マスキング効果の検証を行った報告もある 25, 27, 29, 32) ．また，変化する味情報が限定された状況では，多種の苦味物質の苦味強度を表現することに成功している 32) ．現状の e-tongue の能力は主に食品・飲料の「判別」「同定」であり，コントロールサンプルが存在する中での比較に優れるため，品質管理への応用が期待されている．. 5.

(15) 1.2.2. 味覚センサ都甲らは，高分子と脂質からなる脂質高分子膜を受容部とする広域選択性を持つ. e-tongue，すなわち味覚センサを実現させた 33–36) ．広域選択性とは化学構造によらず類似した味には類似した応答をするブロードな選択性であり，現在インテリジェントセンサーテクノロジー社から市販されている味覚センサは，各センサがそれぞれ一つの基本味にのみ応答するように設計されている (図 1.2 参照)．その基本原理は脂質高分子膜に生じる膜電位の測定であり，味物質と脂質高分子膜との電気的相互作用や疎水性相互作用による膜電位変化の大きさによってサンプルの味を知る事が出来る 34, 35) ．これは各基本味を呈する物質の持つ共通の性質を利用しており，人間の味細胞における受容原理とは根本的に異なる．味覚センサにおいては例えば，苦味物質は疎水性が強い，塩味物質は金属カチオンや塩化物イオンを含む，酸味物質は溶液中で水素イオンが遊離する等の特徴を利用して測定する．これに対し，人間の味細胞では塩味・酸味はイオンチャネル型受容体，苦味・うま味・甘味は G 蛋白共役型受容体で受容される 34–41) ．. 6.

(16) センサ1種が基本味1種に対応脂質高分子膜味物質. 参照電極. 味覚センサ塩味, 酸味, 苦味, etc.. センサ電極. 参照(Ag/AgCl)電極. V 電圧計 Ag/AgCl 電極線 3.33M KCl 飽和 AgCl. 液絡部 (多孔質セラミック) 味サンプル溶液. 脂質高分子膜ポリ塩化ビニル：膜を形成脂質・可塑剤：膜中で味物質と相互作用. 味覚センサシステムセンサ膜と味物質が相互作用し、それによる膜電位変化を測定. 図 1.2 味覚センサ. 脂質高分子膜は，脂質・可塑剤・高分子支持材の 3 つの要素から構成されている 33–35) ．高分子支持材は全てポリ塩化ビニル (PVC) を用いており，脂質及び可塑剤の量や組み合わせによって膜の性質を決定する (図 1.3 参照)．脂質は両親媒性を持つ物質であり，膜表面の疎水性と電荷密度を調整する役割を持つ．脂質高分子膜に用いる可塑剤は基本的に. 7.

(17) 電荷を持たないが，ベンゼン環等の化学構造に由来する膜表面の性質に対する影響力を持つと同時に膜に柔軟性を与える役割を果たす．味覚センサの出力は，相対値と CPA 値. (Change of membrane Potential caused by Adsorption) の 2 種類が利用されている 33–36) ．相対値は，塩味・酸味・うま味といった主に親水性の味物質に由来する味の指標として用いられる，サンプル溶液中での脂質高分子膜の膜電位変化である．これに対し，CPA 値は苦味などの疎水性吸着を示す味物質に由来する味の評価に優れ，センサ膜に吸着している味物質による膜電位変化を計測する．センサ膜への味物質の吸着について，近年になって吸着量と CPA 値との関係が明らかにされつつあり，味覚センサの更なる発展の一助となることが期待されている 37, 40, 41) ．「判別」「同定」に加え味の「定量」能を持つ味覚センサは，現在食品・医薬品業界で利用されており，味覚センサを商品開発時に積極的に用いた食品や医薬品も登場している 42) ．. 塩味. 酸味. 苦味(+). 苦味(-) イソα酸. Cl-. H+. Na+. キニーネ負荷電脂質. 正荷電脂質高分子負荷電脂質. 正荷電脂質. 可塑剤. 主な役割センサ出力：膜電位変化を採用脂質. センサ膜表面の電荷状態・疎水性等を調整. 可塑剤ポリ塩化ビニル. 膜を形成. 膜電位変化：センサ膜と味物質との相互作用により発生電気的相互作用（全ての味）疎水性相互作用（主に苦味）. 図 1.3 脂質高分子膜. 8.

(18) 1.2.3. 甘味センサ 43) 味覚センサは，呈味物質と脂質高分子膜との間の電気的相互作用や疎水性相互作. 用による脂質高分子膜の膜電位変化を情報として取り出す．しかしながら，非電解質である糖類や正電荷・負電荷を持つ人工甘味料など様々な種類のある甘味物質に対しては，原理上一本のセンサにおいて甘味を評価することが困難である．甘味物質群の分子プロファイルが広汎にわたるため，一つ一つの物質に特異的なバイオセンサを開発・集積化する手法は非現実的である．これまでは，スクロースなどの糖類や糖アルコールといった食品環境下では荷電を持たない high intensity sweeteners に的を絞ったセンサ開発が行われ 44, 45) ，現在インテリジェントセンサーテクノロジー社から市販されている．しかし，この甘味センサでは正電荷・負電荷を持つ人工甘味料等の甘味物質には対応できない．前述のように味覚センサは膜電位測定系の原理上，一本のセンサにおいて異なる電荷を持つ味物質を同時に測定することは困難である．そこで我々は，甘味物質を食品環境下での電荷状態により 3 種に分類し (図 1.4 参照)，それぞれに対応するセンサを開発することを試みた．現有の甘味センサは無荷電の甘味物質 (主に糖類などの high intensity sweeteners) に対応している．そこで更に，正荷電の甘味物質（例：アスパルテーム）に対応するもの，負荷電の甘味物質（例：サッカリン Na）に対応するものを開発する．正電荷乃至負電荷をもつ甘味物質は概ね高感度甘味料 (high potency sweeteners) である．高感度甘味料. (high potency sweeteners) は，近年カロリーオフ食品や医薬品のマスキングに用いられており，食品・医薬品業界での需要が高まっている．. 9.

(19) 主に糖類・糖アルコール ⇒既存センサの測定対象. グルコース. スクロース. スクラロース. 無電荷. 正電荷. 主に高感度甘味料 Target substance （スクロースの数十倍以上甘いもの） ⇒既存センサの測定対象外. 負電荷アセスルファムK. アスパルテーム. サッカリンNa. 図 1.4 甘味料とその電荷による分類. 甘味センサ 3 種と他味に対応する各種味覚センサのセンサ膜の性質は疎水性・荷電状態によって大まかな分類が可能である．図 1.5 に示すように各センサの広域選択性はこの荷電状態と疎水性の組み合わせを対象となる呈味物質にマッチさせることで実現可能となる．図 1.5 は各種センサ膜の設計指針であると同時に，各味毎の味物質が持つ共通性を示している．疎水性が高い物質群である苦味物質は自身とは反対の荷電を持つ疎水性が高いセンサ膜に応答し，金属カチオンや塩化物イオンからなる塩味物質は自身とは反対の荷電を持つ膜に相対値においてのみ応答する．プロトンによる呈味である酸味は疎水性の低い中性付近の膜を用いることで塩味の応答を抑え，プロトン濃度の変化に応答するセンサを実現している．疎水性が中程度であり，双性イオンや負荷電イオンとなるうま味物質は疎水性が中程度の中性付近の膜を用いることで他味の影響を抑えつつ応答している．無荷電甘味料は疎水性が低く電荷を持たないため，疎水性が低い中性付近の膜を用いることで現行センサの開発に成功している．本研究で新たに開発するセンサについては，それぞれターゲットとなる味物質の性質に注目して指針を決定した．即ち，疎水性が中程度かつ正荷電を持つ正荷電甘味料を測るためには疎水性が中程度かつ. 10.

(20) 負荷電を持つセンサ膜を，疎水性が中程度かつ負荷電を持つ負荷電甘味料を測るためには疎水性が中程度かつ正荷電を持つセンサ膜を設計するのである．この設計指針であれば，図 1.5 に鑑みて他の味への応答も抑制可能であろうと予測した．. 負荷電甘味料. 無荷電甘味料. 正荷電甘味料. （スルホニルアミド等）. （糖類・糖アルコール等）. （ペプチド等）. サッカリンNa. アセスルファムK. スクロース. キシリトールアスパルテーム. 疎水性：中荷電状態：負. 疎水性：低荷電状態：中性. 苦味(-). 負(-) 苦味(+). 甘. 中低(親水性). 中性. 甘. 正(+). 高. 甘. 膜疎水性＼膜荷電状態. 疎水性：中荷電状態：正. うま味. 塩味(Cl-). （やや正）酸味（やや負）. 塩味 (Na+, K+). 図 1.5 各種味覚センサ及び 3 種の甘味センサの膜性質分類. 1.3 本研究の目的本研究では，正・負・無電荷の三種の電荷状態にそれぞれ対応するセンサを開発することで，甘味センサの測定対象を高感度甘味料まで拡張させ，あらゆる甘味物質に対応可能な甘味センサの基礎とすることを目指した．既存のセンサは無電荷の甘味物質である糖類用であり，正電荷・負電荷用のセンサはそれぞれ新規開発となる．2 種の新規開発に並行して，未だ応答機序が不分明であり，選択性が低い既存の糖類用甘味センサの応答条件解明も試みた．研究に使用した高感度甘味料であるサッカリン Na・アセスルファム K・シクラメート・アスパルテームは世界の高感度甘味料シェアの大半を占める. 6 種類の甘味料のうちの 4 種である．(表 1.1 参照) 11.

(21) 表 1.1 高感度甘味料 46). 高感度甘味料アスパルテームスクラロースステヴィアシクラメートサッカリンNa アセスルファムK cf. スクロース. 甘味度シェア (2010)[%] 100-200 27.9 600 27.9 300 8.7 30-50 15.7 500 13.1 200 5.2 1. 電荷状態正無無負負負無. 本論文の本章以下の構成は，2 章「無荷電甘味料（糖類）用甘味センサにおける脂質の影響」，3 章「負荷電甘味料用甘味センサの開発」，4 章「正荷電甘味料用甘味センサの開発」，5 章「総論」となる．2 章では，既存の糖類用甘味センサについて，未だ不分明なその応答機序を明らかにするため，センサ膜の主要な成分の一つである脂質の影響を中心にこれまでの研究で得られた仮説の検証を行った．3 章では，負荷電甘味料である高感度甘味料サッカリン Na・アセスルファム K・シクラメートを測定対象とした新たなセンサ膜の開発・評価を行った．4 章では，正荷電甘味料である高感度甘味料アスパルテームを測定対象とした新たなセンサ膜の開発・評価を行った．5 章では，2〜4 章の成果を総括し，今後の展望について述べる．. 12.

(22) 第 2 章無荷電甘味料（糖類）用甘味センサにおける脂質の影響. 47). 2.1 背景 43) 2.1.1. 糖類の甘味評価. 現在市販されている味覚センサ用甘味センサは糖類を測定対象としている (GL1: 株式会社インテリジェントセンサーテクノロジー製) 44, 45) ．従来，糖類の甘味強度の指標には，糖度 (Brix%) が用いられてきた．糖度計 (別名：糖用屈折計) は，サンプルと同等の屈折率を示す 20 ℃のスクロース水溶液の質量パーセント濃度を示し，糖類を多く含む果実等の甘味評価に用いられている 48) (図 2.1 参照)．しかし水溶液の屈折率は，甘味を呈する糖類以外にも，澱粉・デキストリン等の甘味を呈さない多糖類や塩味を呈する電解質など，程度の差こそあれ様々な溶質によって変化するため，甘味強度の指標として用いることが出来ない場面も多い．また近年は，赤外線を用いて測定対象の非破壊検査を行う事を可能にした近赤外分光型（NIR 又は FT-IR）糖度計も登場している 49, 50) ．近赤外分光型糖度計は，果物が含有する糖類を近赤外光の透過スペクトルを解析して定量するもので，サンプルを液体化する必要が無い，即ち非破壊検査であることから生鮮食料品の全数検査を可能とした．市販の糖用屈折計と検量線を比較した際の平均二乗誤差は概ね Brix 糖度 0.1〜1%程度である 49, 50) ．しかしこの精度は，スクロースの数百分の一の量で同等の甘味を示す高感度甘味料の甘味評価には不十分であるため，高感度甘味料を. 13.

(23) 含む加工食品への応用は現在の所なされていない．加工食品においては，製造過程での検査が可能であることもあり，高感度甘味料を含まない場合においても糖用屈折計に代替するメリットは少ない．. 糖度計（糖用屈折計, Brix計）単位：% サンプルの屈折率を測定 20℃のスクロース水溶液が基準上記溶液の質量%濃度で表す甘くない物にも応答・甘味以外（塩味・うま味など）・澱粉などの多糖類高感度甘味料には対応不能 Spiritz デジタル糖度計 IPR-101α http://www.justis.as-1.co.jp/jus-tis/ web/DirectSearch.aspx?shcode=1-5441-01. 原理. サンプル. 臨界角以上で全反射プリズムサンプルの屈折率変化に応じて臨界角が変化光源ダイオードアレイ図 2.1 糖度計. 他のセンサと異なり，味覚センサにおける甘味センサは屈折率ではなく脂質高分子膜の膜電位変化を測定する．脂質高分子膜を用いたセンサの特徴の一つである広域選択性を活かし，甘味を呈する糖類に選択的に応答するセンサの実現を目指している．. 2.1.2. 現行センサの問題点と本章の目的. 味覚センサの応答機序は，塩味・苦味等の味物質が電荷を持つ味質については大凡明らかにされており 35, 36) (図 1.3 参照)，膜表面の電荷密度とセンサ応答の関係 51) や膜表. 14.

(24) 面での味物質の吸着量及びそのセンサ応答との相関性の評価 37, 40) が行われている．甘味センサは，膜電位測定系である味覚センサにおいて唯一食品環境中 (一般に酸性環境) で電荷を持たない味物質に応答する．そのため，他の味質に対するセンサとは異なり，応答機序の解明は遅れている．現行の甘味センサ (GL1) はうま味と苦味には応答しないが，糖類系の甘味以外にも，塩味と酸味に応答する 44) ．これは膜の性質（疎水性・荷電状態）が塩味・酸味センサに近い領域にあり (図 1.5 参照)，かつそれらの味物質が電荷を持つため無電荷の糖類に比べ容易に膜電位変化を引き起こしうるためである．この選択性の低さを改善するため，更なるセンサ開発. 44). が行われると同時に，応答機序の解明も行われてきた. 44, 45). ．甘味セ. ンサの開発過程において，現行センサのプロトタイプ (GL0: 株式会社インテリジェントセンサーテクノロジー製) には，センサ膜の構成物質の一つとして没食子酸が用いられた 34) ．このプロトタイプセンサを基調として，没食子酸を様々な類似物質に置換したセンサが作製され，その甘味応答性の評価が行われた 44) ．その結果，使用された没食子酸の類似物質のうち，カルボキシル基を持つもののみが顕著に甘味応答性を示すことが明らかにされた．また，没食子酸の類似物質以外を用いた実験では，カルボキシル基ないしリン酸基を持つ脂質を含む膜においてのみ甘味応答性が確認された．一方，ヒドロキシ基の有無は甘味応答性への影響が見られなかった．更に，この甘味応答性の pH 依存性を検証した結果，pH 4 以下において甘味応答が減少し，pH 10 以上では増大した．これらの結果及びカルボキシル基・リン酸基の解離度に鑑み，カルボキシル基ないしリン酸基が甘味応答に必要であるという仮説が立てられた 44) ．甘味センサの開発・改良に伴い，現行の甘味センサ (GL1) における，各種糖類への応答性の確認が行われた 44, 45) ．その結果，各種糖類に対する甘味センサ出力は，おおよそ甘味度に応じたものであることが明らかにされた 44) ．また，糖類の化学構造と応答性の大小を比較したところ，糖類が持つヒドロキシ基同士の距離が 3 Å程度のときに大き. 15.

(25) な応答を示すことが明らかにされた．これは，膜組成中のカルボキシル基に対して，糖類の 2 個のヒドロキシ基が相互作用するためではないかと考えられている 45) ．上記も含め，現有の甘味センサの開発・改良に伴う応答機序の解明が求められている．本研究では，応答機序解明の足掛かりとなる甘味物質への応答条件の解明を目指した．応答条件の絞り込みにおいて，現有センサの開発過程やその後の研究により甘味応答が確認された測定の共通点が 3 つ見出されている．この内 2 つの共通点は膜の構成材料が持つ化学構造に関するもので，カルボキシル基ないしリン酸基の存在 44) とベンゼン環構造の存在の 2 点である．もう 1 点は，測定プロトコルに関するもので，測定時に用いるセンサ洗浄液にカチオンが含まれること 52) である．本章ではこの 3 つの共通点が甘味応答の必要条件ではないかという仮説の下，その検証を行った．. 2.2 実験 2.2.1. 脂質高分子膜. 脂質高分子膜は脂質・可塑剤・高分子支持材 (PVC) からなり，味覚センサの受容部兼トランスデューサとして用いられる．脂質高分子膜は脂質及び可塑剤の量と組み合わせによって，各基本味に対する応答が変化する．この特徴を利用して，味覚センサ膜は広域選択性を実現している (図 1.5 参照)．脂質高分子膜は水溶液中で膜表面に電荷を持つ．電解質系の味物質（塩味・酸味・うま味物質）を含む水溶液中では，センサ膜と逆の荷電を持つ味物質が電気的相互作用によりセンサ膜に引き寄せられる．これらの味物質は，電気的に膜表面に吸着して膜電位変化を引き起こす (図 1.3 参照)．電荷を帯びた疎水性味物質（苦味・渋味物質）を含む水溶液の場合は，味物質が電気的相互作用によってセンサ膜に引き寄せられ，電気的相. 16.

(26) 互作用・疎水性相互作用により膜に吸着する (図 1.3 参照)．この時の味物質とセンサ膜との相互作用は一般に疎水性相互作用が働かない場合に比べて強く，疎水性物質は簡単な水洗浄をしても膜表面に残留するほど強く膜に吸着する．この性質を利用して，吸着による膜電位変化（CPA）測定を行う事が出来る．味覚センサ膜の膜電位は，センサ電極-参照電極（Ag/AgCl 電極）間の電位差に相当し，これを測定する (図 1.2 参照)．膜電位変化は，サンプル溶液中での膜電位と基準液（30 mM KCl, 0.3 mM 酒石酸, aq）中での膜電位との差分によって算出される．. 2.2.2. 測定手順脂質高分子膜は脂質・可塑剤・PVC をテトラヒドロフラン (THF) 溶媒中で混合し，. ペトリシャーレにキャスティング後，乾燥させることで製膜する 33–35) ．この手法で作製されたセンサ膜は 3000 回程度の測定に使用可能な耐久性を持つ．測定には株式会社インテリジェントセンサーテクノロジー製の味認識装置 SA402B を用いた．測定手順は以下の通りである (図 2.2 参照)．. 1. 基準液中での膜電位 Vr を測定する． 2. サンプル溶液中での膜電位 V s を測定する． 3. センサ電極を数秒軽く基準液で濯ぐ． 4. 基準液中での膜電位 Vr′ を測定する． 5. センサ電極を塩基性洗浄液（30 vol% エタノール，100 mM KCl，10 mM KOH）で洗浄する．. 17.

(27) V s と Vr の差分 V s − Vr は相対値，Vr′ と Vr の差分 Vr′ − Vr は CPA 値と呼ばれる 33–35) ．この手順を各サンプル毎に行い，20 周回目のセンサ 4 本の相対値の平均（n=4）を各サンプルのデータとして採用した．各図中のエラーバーは 4 本のセンサ出力の標準偏差である．. 基準液中膜電位測定 (Vr) 塩味・酸味・うま味 Vs－Vr (相対値) 主に水溶性物質由来の味の指標. サンプル溶液中膜電位測定 (Vs). Vr’－Vr 苦味 (CPA値) 主に難水溶性物質由来の味の指標 CPA：Change of membrane Potential caused by Adsorption. 基準液中膜電位測定 (Vr’). 洗浄. 図 2.2 測定手順. 2.2.3. 可塑剤の選定脂質としてパルミチン酸（PA，和光純薬，図 2.3），高分子支持材として PVC，可. 塑剤として 3 種の試薬のうちのいずれか 1 つを用いたセンサ膜を作製した．用いた 3 種の可塑剤は以下の通りである：tributyl O-acetyl citrate（TBAC，東京化成，図 2.3），. bis(1-butylpentyl) adipate（BBPA，シグマ-アルドリッチ，図 2.3），phosphoric acid tris(2ethylhexyl) ester（PTEH，東京化成，図 2.3）．可塑剤の含有量は全ての膜で一定とした．本章で用いる全ての脂質及び可塑剤は，その化学構造に芳香環を含まない．12 種類（PA 含有量 4 段階 × 可塑剤 3 種）のセンサ膜を製膜し，各 4 本のセンサ電極を作製して濃度の異なる 4 種のスクロースサンプル（100, 300, 500, 1000 mM，図 2.4）を測定した．. 18.

(28) Lipids. Plasticizers O O. O O. BBPA Bis(1-butylpentyl) adipate PA Palmitic acid O O O. O. O. O. TBAC Tributyl o-acetylcitrate. TDAB Tetradodecylammonium bromide. O. O O P O. PTEH Phosphoric acid tris(2-ethylhexyl) ester. 図 2.3 脂質・可塑剤の構造式. スクロース. 図 2.4 甘味物質の構造式. 19.

(29) 2.2.4. 相対値における脂質量の影響脂質として PA 及び tetradodecylammonium bromide (TDAB, シグマ-アルドリッチ，. 図 2.3)，高分子支持材として PVC，可塑剤として前小節の結果に基づき選ばれた 1 種を用いた脂質高分子膜を製膜した．TDAB 含有量は 0.01-1.0 mg の 9 種類，PA 含有量は 0-30. mg の 4 種類である．測定には前小節と同じく 4 種のスクロースサンプル（100, 300, 500, 1000 mM）を用いた．. 2.3 結果・考察 2.3.1. 可塑剤の選定甘味センサに適した可塑剤を選択するため，3 種の可塑剤の比較実験を行った．可. 塑剤 3 種及び 4 濃度の PA の組み合わせにより，12 種のセンサ膜を作製しスクロース応答を比較した．測定結果を図 2.5 に示す．PA 含有量 0 mg の膜を用いた測定において，スクロースサンプルへの応答は確認出来なかった．対照的に，PA 含有量 10-30 mg の膜を用いた測定においては，各膜のスクロース応答は明確にスクロース濃度に依存して応答が増大する傾向を示した．特に，PA 含有量 20-30 mg の膜においては，可塑剤に TBAC を用いたものが最も大きいスクロース応答を示した．このことから，TBAC をこの 3 種の可塑剤のうち甘味センサに最も適した可塑剤として選定した．. 20.

(30) 10. 0. 0 相対値 (mV). 相対値 (mV). 10. -10 -20 -30 -40 50. 可塑剤 TBAC PTEH BBPA. -10 -20 -30 -40 50. 100 500 1000 スクロース濃度 (mM). 10. 10. 0. 0. -10 -20 -30 -40 50. 100 500 1000 スクロース濃度 (mM). (b) PA 10 mg. 相対値 (mV). 相対値 (mV). (a) PA 0 mg. 可塑剤 TBAC PTEH BBPA. 可塑剤 TBAC PTEH BBPA. -10 -20 -30 -40 50. 100 500 1000 スクロース濃度 (mM). (c) PA 20 mg. 可塑剤 TBAC PTEH BBPA 100 500 1000 スクロース濃度 (mM). (d) PA 30 mg. 図 2.5 3 種の可塑剤及び脂質 PA 含有量の甘味応答への影響 47) 加えて，甘味応答の必要条件に関する 3 仮説の検証を行った．上記の結果により，ベンゼン環構造を化学構造中に含まない材料のみで作製されたセンサ膜において甘味応答が確認されたことから，膜組成中にベンゼン環構造が必要であるという仮説は否定された．また，組成中にカルボキシル基ないしリン酸基が必要であるという仮説については，カルボキシル基を持つ PA を含まない膜ではスクロース応答が確認できず，PA を含む膜ではスクロース濃度依存応答を確認していることから，肯定的な結果を得られたと言える．更に組成中のカルボキシル基の影響を調べるため追加実験を行った．図 2.6 は 3 種のセンサ膜のスクロース応答を示している．1 つは，精製していない BBPA を可塑剤. 21.

(31) として用いた膜のもの，1 つは精製した BBPA を可塑剤として用いた膜のもの，いま 1 つは精製した BBPA を可塑剤として用い且つアジピン酸を添加したものである．アジピン酸は両末端にカルボキシル基を持つ 2 価のカルボン酸であり，製造工程上 BBPA の主要な不純物成分と目される物質である．精製した BBPA を用いたセンサ膜のみ，スクロース応答を示していないことが図 2.6 より分かる．この結果は，膜組成中のカルボキシル基（又はリン酸基）の必要性を示すものである．同時に，測定時に用いるセンサ洗浄液中のカチオンの必要性について検証するため，これら 3 種の膜を用いて，センサ膜洗浄工程に塩基性洗浄液に代替してカチオンを含まない中性洗浄液（30 vol% エタノール水溶液）を用いる測定手順に基づき，スクロース応答を測定した．その結果，全てのセンサ膜においてスクロース応答が得られなくなった．この結果は，センサ洗浄液中のカチオンの必要性を示すものである．. 10. 相対値 (mV). 0 -10 -20 -30 -40 50. 可塑剤未精製BBPA 精製済BBPA 精製済BBPA + アジピン酸 100. 500 スクロース濃度 (mM). 図 2.6 BBPA 膜の糖応答 47). 22. 1000.

(32) 2.3.2. 相対値における脂質量の影響. 続いて，2 種の脂質（PA 及び TDAB）の含有量がスクロース応答に与える影響を調査した．結果を図 2.7, 2.8, 2.9 に示す．本小節で使用した全ての膜は前小節の結果に鑑み可塑剤として TBAC を用いている．PA 20 mg を含有するセンサ膜は，図 2.7 に見られるように TDAB 含有量に依存したスクロース応答を示した．スクロース応答は TDAB 含有量 0.2 mg で最大（1000 mM スクロースに対して約-50 mV）となった．これは本章で調査したセンサ膜中で最大の応答である．図 2.8 は TDAB 含有量 0.2 mg のセンサ膜におけるスクロース応答を示しており，PA 含有量 20 mg のセンサ膜は PA 含有量 10, 30 mg のセンサ膜よりもスクロース応答が大きいことを示している．これらの結果に鑑み，TDAB 含有量 0.2 mg，PA 含有量 20 mg のセンサ膜を用いて 4 濃度のスクロースサンプルを測定し，図 2.9 のようなスクロース濃度依存性応答を得た．一般的に言って，味覚センサ応答の脂質含有量依存性においてピークが確認される場合には，2 つの要因，即ち疎水性と電荷密度が影響していると考えられる 37, 40, 41) ．膜の脂質含有量増大に伴い，膜表面の電荷密度が増大し，電気的相互作用による味物質の吸着を増大させる．その一方で，膜表面の疎水性が低下し，味物質-膜表面間の疎水性相互作用の強度が変化する．図 2.7, 2.8 に見られるピークは，膜表面の疎水性・電荷密度双方の変化が影響した結果である．TDAB は 4 級アンモニウム塩の一種であり，水溶液中で常に解離状態にある．そのため TDAB 含有量は膜表面の疎水性・電荷密度双方に多大な影響を与える．これに対し，PA は脂肪酸の一種であり，水溶液中，特に酸性環境下では完全には解離しないカルボキシル基を持つ．このため，PA 含有量は主に膜表面の疎水性に影響を与える．. 23.

(33) 0 -10 相対値 (mV). 相対値 (mV). 0 -20 -40. -20 -30 -40 -50. -60. 10-2. 10-1 TDAB含有量 (mg). -60 0. 100. 図 2.7 TDAB, 20 mg PA 含有膜の糖応. 10. 20 30 PA含有量 (mg). 40. 図 2.8 0.2 mg TDAB, PA 含有膜の糖応. 答 47). 答 47). 相対値 (mV). 0 -20 -40 -60 50. 100 500 1000 スクロース濃度 (mM). 図 2.9 0.2 mg TDAB, 20 mg PA 含有膜の糖応答濃度依存性 47). 2.4 結論本章では無荷電甘味料（糖類）用甘味センサについて，過去の知見より得られた 3 仮説の検証を軸に調査・膜開発を行った．まず可塑剤の選定を行い，続いて脂質含有量の影響について調査した．その結果，検証を行った 3 仮説のうち，膜組成中のベンゼン環構. 24.

(34) 造の必要性は否定され，膜組成中のカルボキシル基（ないしリン酸基）の必要性及びカチオンを含む塩基性洗浄液の必要性の 2 仮説に関しては肯定的な結果を得た．また，膜表面の疎水性・電荷密度双方が甘味応答に影響するという結論も得られた．加えて，開発されたセンサ膜は 1000 mM スクロースに対して-50 mV 以上の応答を示し，かつスクロース濃度に依存した応答を示した．本研究の今後の課題の 1 つとして，カルボキシル基が甘味応答に果たす役割の解明がある．. 25.

(35) 第 3 章負荷電甘味料用甘味センサの開発. 53). 3.1 背景本研究では，甘味センサの対応範囲拡大を期して，甘味物質を食品環境下での電荷状態により 3 種に分類し，それぞれに対応するセンサの開発に着手した．また，近年低カロリー食や医薬品の苦味マスキングにおいて需要が高まっている高感度甘味料に対応するため，新たな甘味センサの開発が必要となった．世界シェアの大半を占める 6 種の高感度甘味料 (表 1.1 参照) のうち，食品環境中で負電荷を持つものはサッカリン Na，アセスルファム K，シクラメートの 3 種である（図 3.1）．そこで本章では，負荷電甘味料用甘味センサの開発において，測定対象をサッカリン Na，アセスルファム K，シクラメートに設定した 53) ．. サッカリンNa. アセスルファムK 図 3.1 甘味物質の構造式. 26. シクラメート.

(36) サッカリン Na，アセスルファム K，シクラメートは全てスルホンアミドの一種であり，類似物質には苦味を呈するものが多い．これら自身も甘味のみならず苦味を呈すると言われており，これらに応答する苦味受容体についての報告もなされている 54) ．また，これらの甘味料は，カプサイシン受容性の受容体としても知られる TRPV1 受容体を活性化するとの報告もなされている 55) ．苦味物質やカプサイシンは疎水性が高いという共通の特徴を持っており，こうした共通性から，水溶性の高いこれらの甘味料 3 種においても，センサ膜への疎水性吸着が起こり得ると考えられる．そこで，相対値と CPA 値双方を利用可能なセンサの開発を志向した．設計指針に基づき，2 種の脂質，9 種の可塑剤を候補として脂質・可塑剤の種類・量の選定を行った．選定は，3 種の甘味料への応答性及び他の基本五味に応答しない選択性の高さを最重要評価項目とした．但し，シクラメートが 1969 年に日本での食品添加物認可を取り消されている事実に鑑み，応答性評価はサッカリン Na・アセスルファム K に対して優先的に行っている．. 3.2 実験脂質高分子膜及び測定手順については前章該当節を参照のこと．但し，各サンプルの測定データは，センサ 8 本による 5 周測定の平均値を用いている．. 3.2.1. 可塑剤の選定 PVC，可塑剤（1.0 ml）及び脂質 TDAB（シグマ-アルドリッチ，図 3.2）または脂. 質 trioctylmethylammonium chloride（TOMA，東京化成, 図 3.2）を用いて脂質高分子膜を作製した．作製した脂質膜は TDAB 又は TOMA の含有量を 0-100 mg で 6 段階変化させている．選定に用いた可塑剤は以下の 9 種類である：phosphoric acid tris(2-ethylhexyl). ester(PTEH, 東京化成, 図 3.2), trioctyl trimeli-tate (TOTM, 東京化成, 図 3.2), tributylO-acetyl 27.

(37) citrate (TBAC, 東京化成, 図 3.2),bis (1-butylpentyl) adipate (BBPA, シグマ-アルドリッチ, 図 3.2),bis (2-ethylhexyl) sebacate (BEHS, シグマ-アルドリッチ, 図 3.2),diethylene glycol. dibutyl ether (DGDE, シグマ-アルドリッチ, 図 3.2), dioctyl phenyl phosphonate (DOPP, 同仁堂, 図 3.2), 2-nitrophenyl n-octyl ether (NPOE, 同仁堂, 図 3.2), 3-(trimethoxysilyl)propyl. methacrylate (TMSPM, シグマ-アルドリッチ, 図 3.2)．これらの材料をもとに作製した 108 種のセンサ膜（脂質 2 種 × 脂質含有量 6 種 × 可塑剤 9 種）から，それぞれ 8 本のセンサ電極を作製し，基本味サンプル (表 3.1 参照) を測定した．各センサ膜の測定結果を比較し，膜開発に用いる脂質・可塑剤の組み合わせを選定した．表 3.1 基本味サンプル. 味サンプル基準液(RS) 塩味酸味うま味苦味(+) 苦味(-) 甘味サッカリンNa アセスルファムK アスパルテーム. 内容物 30 mM KCl, 0.3 mM 酒石酸 300 mM KCl, 0.3 mM 酒石酸 30 mM KCl, 3 mM 酒石酸 10 mM グルタミン酸ナトリウム+RS 0.1 mM キニーネ塩酸塩+RS 0.01vol% イソアルファ酸+RS 1 M スクロース+RS 5 mM サッカリンNa+RS 10 mM アセスルファムK+RS 10 mM アスパルテーム+RS. 28.

(38) Lipids TOMA Trioctylmethylammonium chloride. TDAB Tetradodecylammonium bromide. O. O O O. O. O. O. O Si. O P O. O. DOPP TMSPM Dioctyl phenylphosphonate TBAC 3-(Trimethoxysilyl)propyl methacrylate Tributyl o-acetylcitrate O. O. O. O. O O O P O. O O. Plasticizers. O. O. O. O O O. O. BBPA PTEH Bis(1-butylpentyl) adipate Phosphoric acid tris(2-ethylhexyl) ester. TOTM Trioctyl trimellitate. O. O. O. O. O. O. O. DGDE BEHS Bis(2-ethylhexyl) sebacate Diethylene glycol dibutyl ether. NPOE 2-Nitrophenyl n-octyl ether. 図 3.2 脂質・可塑剤の構造式. 3.2.2. 脂質・可塑剤含有量のセンサ応答への影響. 前節で選定された脂質・可塑剤を用い，脂質・可塑剤の含有量を変化させたセンサ膜を数十種類作製し，脂質・可塑剤の含有量がセンサ応答に与える影響を調査した．可塑剤の含有量は 0.5-4.0 ml で 6 段階変化させている．測定には前節同様基本味サンプルを用い，ターゲットとなるサッカリン Na・アセスルファム K への応答の大きさ及び選択性の高さを評価した．. 29.

(39) 3.2.3. センサ応答の甘味料濃度依存性前小節で選定されたセンサ膜を用いて，ターゲットとなる負荷電甘味料の測定を. 行った．サッカリン Na は 0.05-5.0 mM，アセスルファム K は 0.1-10 mM，シクラメートは 0.5-50 mM で各 5 濃度を用意した．各サンプルは溶質に電解質として基準液成分（30. mM KCl，0.3 mM 酒石酸）を含んでいる．サッカリン Na の甘味度はアセスルファム K の 2-2.5 倍であり，アセスルファム K はシクラメートの 4-5 倍の甘味度であることから 17) ，上記のようにサンプルの濃度域は各甘味料に合わせて調整している．. 3.3 結果・考察 3.3.1. 可塑剤の選定負荷電甘味料用甘味センサに適した脂質・可塑剤の量・組み合わせを調べるため，. 脂質 2 種・可塑剤 9 種を用いた．脂質 2 種は，負電荷甘味料を電気的相互作用によって引き寄せるために水溶液中で正荷電を持つ TDAB 及び TOMA を用いた．脂質（0-100 mg）・可塑剤（1.0 ml）各 1 種及び PVC を用いて作られた 108 種のセンサ膜により，各 8 本のセンサ電極を作製し，基本味サンプル (表 3.1 参照) の測定を行った．結果の概略は以下のようになった．基本味の中で親水性の高い味物質による味である塩味・酸味・うま味の 3 種は，いずれのセンサ膜においても CPA 値においてほぼ 0. mV を示した．その一方で，これらの 3 種の味は大半のセンサ膜において大きな相対値を示している．これらの結果は，味物質の疎水性の低さに起因すると考えられる．高い. CPA 値は一般的には味物質の高い疎水性により引き起こされる 33–35, 37, 40, 56) ．しかし，苦味 (+)(キニーネ塩酸塩を含有，表 3.1 参照) 及びアスパルテームサンプルは，一定以上の疎水性を持つ味物質を含むにもかかわらず，いずれの膜においても相対値・CPA 値共に. 30.

(40) ほぼ 0 mV であった．これらの味物質は溶液中で正電荷を持っており，センサ膜表面で脂質が解離して生じた正電界に反発して膜に吸着しなかったと考えられる．一般的に，CPA 値は相対値に比して選択性に優れる．故に，本章においては CPA 値をより重視して膜組成の選定を行うこととした．加えて，酸味・うま味・苦味 (+)・甘味・アスパルテームサンプルは相対値・CPA 値の双方で，塩味は CPA 値において，大半のセンサ膜が応答を示さなかったため，応答は無視できるものとした．苦味 (-)(イソアルファ酸を含有，表 3.1 参照) の応答は，大半の可塑剤を用いた膜において脂質含有量 100 mg の膜での応答が，脂質含有量 10 mg 以下の膜での応答に比して相対値・CPA 値共に小さくなっている．脂質含有量 10 mg 以下では，相対値・CPA 値共に大きく応答する膜が多く，選択性向上の妨げとなっている．他の膜に比して苦味 (-) の応答が抑えられている脂質含有量 100 mg の膜 18 種を比較した結果，最も良い選択性を示した脂質 TDAB(100 mg)・可塑剤 PTEH(1.0 ml) 膜を負電荷甘味料用甘味センサの暫定プロトタイプとして選定した．これに伴い，以降本章で用いる脂質・可塑剤は TDAB・. PTEH の組み合わせとした．この脂質・可塑剤の組み合わせにおける測定結果を図 3.3 に示す．他の 102 種の膜における結果は紙面の都合上割愛する（付録に収録）．. 31.

(41) 100. 相対値 (mV). 0. -200. 0 -2 10. 〜〜. -100. 10-1. 100. 101. 102. TDAB (mg) 酸味, うま味, 苦味 (+), 苦味 (-), サッカリンNa, アセスルファムK, アスパルテーム. 塩味, 甘味,. (a) 相対値. 50. CPA値 (mV). 0. -100. 0 -2 10. 〜. -50. 10-1. 100. 101. 102. TDAB (mg) 塩味, 甘味,. 酸味, うま味, 苦味 (+), 苦味 (-), サッカリンNa, アセスルファムK, アスパルテーム. (b) CPA 値. 図 3.3 脂質 TDAB・可塑剤 PTEH 含有膜応答値 53). 32.

(42) 3.3.2. 脂質・可塑剤含有量のセンサ応答への影響続いて，脂質 TDAB 及び可塑剤 PTEH を用いて，脂質・可塑剤の含有量がセンサ. 応答に与える影響を調査した．脂質 TDAB50-250 mg，可塑剤 PTEH0.5-4.0 ml を含む数十種類の脂質高分子膜を作製し，それらを用いて基本味サンプル (表 3.1 参照) の測定を行った．前小節において多くの膜で応答が確認されなかった酸味・うま味・苦味 (+)・甘味・アスパルテームサンプル（相対値・CPA 値双方），塩味（CPA 値のみ）については，本実験においても応答が確認できなかったため，結果を一部省略する．脂質 TDAB 含有量 100 mg 以上，可塑剤 PTEH 含有量 1.0 ml 以上の膜においては，いずれも苦味 (-) の応答は相対値で-10 mV 以下，CPA 値で-5 mV 以下に抑えられており，大凡無視出来る程度の応答であった．サッカリン Na・アセスルファム K に対する応答は，脂質含有量 100 mg 前後の膜においてはいずれも，相対値で-130 mV 以上，CPA 値で-20. mV 程度であった．しかし，サッカリン Na・アセスルファム K に対するセンサ応答は脂質含有量が 100 mg を超えて増大するに伴い，単調減少の傾向を示した（図 3.4）．CPA 値におけるこれらの高感度甘味料に対する応答のピークは脂質含有量 100 mg 近傍で見られた．センサ膜の脂質含有量増大に伴い，脂質高分子膜表面の疎水性は低下し，同時に電荷密度は増大する．膜表面の疎水性の低下は膜と味物質との間の疎水性相互作用を弱め，膜表面の電荷密度の増大は両者の電気的相互作用を強める働きをする．このトレードオフの関係により，これらのピークが確認されたと考えられる．また，膜作製プロセスにおいて，脂質 TDAB 含有量が 100 mg を超える膜ではしばしば脂質高分子膜表面への脂質の析出が製膜時点で確認されており，センサ膜の応答も不安定になる傾向にあった．以上の事実に鑑み，本研究では脂質 TDAB 含有量 100 mg を負荷電甘味料用甘味センサの組成条件として採用した．脂質含有量 100 mg の膜の選択性・甘味料応答性を比較した結果，最も良い特性を. 33.

(43) 示したのは可塑剤 PTEH 含有量 1.0 ml の膜であった（図 3.5）．可塑剤は官能基を持たず，電解質や両親媒性物質ではないが，可塑剤含有量の増減は膜中での脂質含有比率（重量比）を変化させる．また，可塑剤の化学構造に起因して電子供与性・求引性を示すものもある．これらの影響により，可塑剤の含有量は膜表面の疎水性・電荷密度に影響を与える．こうした可塑剤含有量のセンサ応答への影響は，本実験における PTEH 含有量変化においても表れている．以上の事由に鑑み，本研究では可塑剤 PTEH 含有量 1.0 ml を負荷電甘味料用甘味センサの組成条件として採用した（図 3.6）．. CPA値 (mV). 0. -10. -20. -30 50. 100. 200. TDAB (mg). 苦味 (-),. サッカリンNa,. アセスルファムK. 図 3.4 脂質 TDAB50-250 mg・可塑剤 PTEH1.0 ml 含有膜 CPA 値選択性. 34.

(44) CPA値 (mV). 0. -10. -20. -30 500. 1000. 5000. PTEH (µl). 苦味 (-),. サッカリンNa,. アセスルファムK. 図 3.5 脂質 TDAB100 mg・可塑剤 PTEH0.5-4.0 ml 含有膜 CPA 値選択性. 35.

(45) 塩味. 苦味(-). サッカリンNa. アセスルファムK. 0 -20. 相対値 (mV). -40 -60 -80 -100 -120 -140 -160 味質. (a) 相対値苦味(-). サッカリンNa. アセスルファムK. 0 -5. CPA値値 (mV). -10 -15 -20 -25 -30 -35 味質. (b) CPA 値. 図 3.6 脂質 TDAB100 mg・可塑剤 PTEH1.0 ml 含有膜選択性 53). 36.

(46) 3.3.3. センサ応答の甘味料濃度依存性最後に，負荷電甘味料サンプルを各種 5 濃度用意し，脂質 TDAB100 mg，可塑剤. PTEH1.0 ml 含有膜を用いて甘味料濃度依存性の測定を行った．サッカリン Na(0.05-5 mM)・アセスルファム K(0.1-10 mM)・シクラメート (0.5-50 mM) への応答を図 3.7 に示す．相対値，CPA 値ともに各甘味料の濃度に依存した応答を示している．各応答は，概ね甘味料濃度の対数に比例しており，その近似式は以下のようになった．. • サッカリン Na 相対値：Y = −30.2lnX − 88.4, |r| = 0.983. CPA 値：Y = −6.3lnX − 18.4, |r| = 0.954 • アセスルファム K 相対値：Y = −30.2lnX − 81.8, |r| = 0.998. CPA 値：Y = −4.2lnX − 13.5, |r| = 0.940 • シクラメート相対値：Y = −22.1lnX − 18.6, |r| = 0.995. CPA 値：Y = −0.56lnX − 1.3, |r| = 0.966 即ち，相対値・CPA 値双方において開発した負荷電甘味料用甘味センサは濃度依存性応答を示した．前項の結果と合わせ，本センサは負荷電甘味料用甘味センサのプロトタイプとして十分な選択性・応答性を示している．. 37.

(47) 相対値 (mV). 0. -50. -100. -150 10-1. 100. 101. 甘味料濃度 (mM) サッカリンNa,. アセスルファムK,. シクラメート. (a) 相対値. 0. CPA値 (mV). -10 -20 -30 -40 -50. 10-1. 100. 101. 甘味料濃度 (mM) サッカリンNa,. アセスルファムK,. シクラメート. (b) CPA 値. 図 3.7 脂質 TDAB100 mg・可塑剤 PTEH1.0 ml 含有膜甘味料濃度依存性 53). 38.

(48) 3.4 結論本章では，負荷電甘味料に選択的に応答する甘味センサの開発を行った．味覚センサの対応範囲の拡大，とりわけ高感度甘味料への対応がその主眼である．サッカリン Na・アセスルファム K の 2 甘味料への応答・選択性に焦点をあて，2 種の脂質・9 種の可塑剤を用いて脂質高分子膜の組成を模索した．図 1.5 の指針に従った結果，図 3.3 に示すように，脂質含有量を増やすことで膜の疎水性を下げ，膜の荷電を正にしたことで，多くの膜においてサッカリン Na・アセスルファム K への応答が確認された．これは，サッカリン Na・アセスルファム K の電荷・疎水性に対応するセンサ膜の荷電・疎水性を実現したことを意味する．同じく負電荷を持つ苦味 (-) や塩味の応答も確認されたが，苦味 (-) は疎水性を下げることで応答を低減し，CPA 値を用いることで塩味の応答を除去することに成功した．その結果，負荷電甘味料用甘味センサとして十分な選択性・感度を持つセンサの開発に成功した．疎水性が中程度かつ負荷電を持つ負荷電甘味料を測るためには疎水性が中程度かつ正荷電を持つセンサ膜を開発するとした設計指針及び応答・選択性機序の予測（図 1.5 参照）は正しいことが示された．本センサの今後の課題は，応答及び選択性の機序の詳細な解明，センサ応答と人間の官能との比較，シクラメート応答の向上などが挙げられる．. 39.

(49) 第 4 章正荷電甘味料用甘味センサの開発. 57). 4.1 背景本研究では，甘味センサの対応範囲拡大を期して，甘味物質を食品環境下での電荷状態により 3 種に分類し，それぞれに対応するセンサの開発を行ってきた．前章の負荷電甘味料用甘味センサに続き，本章では正荷電甘味料用甘味センサの開発について述べる．世界シェアの大半を占める 6 種の高感度甘味料 (表 1.1 参照) のうち，食品環境中で正荷電を持つものはアスパルテーム (図 4.1) のみである．そこで我々は，正荷電甘味料用甘味センサの開発において，測定対象をアスパルテームに設定した 57) ．. アスパルテーム図 4.1 甘味物質の構造式. アスパルテームは，アスパラギン酸とメチルエステル化したフェニルアラニンとのジペプチドである．疎水性の強いアミノ酸であるフェニルアラニン部は，カルボキシ. 40.

(50) ル末端がメチルエステル化していることもあり，センサ膜への疎水性吸着が期待された．そのため，センサ膜は負に帯電し，一定程度の疎水性を持つよう設計指針が立てられた．センサ膜である脂質高分子膜は，脂質・可塑剤・高分子支持材からなり，脂質・可塑剤の種類・量により各味質への応答性が変化する．設計指針に基づき，2 種の脂質，8 種の可塑剤を候補として脂質・可塑剤の種類・量の選定が行われた．選定は，アスパルテームへの応答性及び他の基本五味に応答しない選択性の高さを最重要評価項目とした．. 4.2 実験脂質高分子膜及び測定手順については 2 章該当節を参照のこと．但し，測定時に用いるセンサ洗浄液は塩基性洗浄液（30 vol% エタノール，100 mM KCl，10 mM KOH）ではなく，酸性洗浄液（30 vol% エタノール，100 mM HCl）を用いた．また，各サンプルの測定データは，センサ 8 本による 5 周測定の平均値を用いている．. 4.2.1. 可塑剤の選定及び脂質含有量の影響 PVC，可塑剤（1.0 ml）及び脂質 phosphoric acid didecyl ester（PADE，東京化成,. 図 4.2）または脂質 phosphoric acid di(2-ethylhexyl) ester（PAEE，東京化成, 図 4.2）を用いて脂質高分子膜を作製した．作製した脂質膜は PADE の含有量を 0-200 mg で 8 段階，. PAEE の含有量を 0-1000 mg で 10 段階変化させている．PADE は溶媒である THF への溶解性が悪く，200 mg 以上含有する膜は作製できなかった．選定に用いた可塑剤は以下の 8 種類である：phosphoric acid tris(2-ethylhexyl) ester(PTEH, 東京化成, 図 4.2), trioctyl. trimeli-tate (TOTM, 東京化成, 図 4.2), tributylO-acetyl citrate (TBAC, 東京化成, 図 4.2),bis (1-butylpentyl) adipate (BBPA, シグマ-アルドリッチ, 図 4.2),diethylene glycol dibutyl ether. 41.

(51) (DGDE, シグマ-アルドリッチ, 図 4.2), dioctyl phenyl phosphonate (DOPP, 同仁堂, 図 4.2), 2nitrophenyl n-octyl ether (NPOE, 同仁堂, 図 4.2), 2-butoxyethyl oleate (BEO, 同仁堂, 図 4.2)．これらの材料をもとに作製した数十種のセンサ膜から，それぞれ 8 本のセンサ電極を作製し，基本味サンプル (表 3.1 参照) を測定した．各センサ膜の測定結果を比較し，膜開発に用いる脂質・可塑剤の組み合わせ・量を選定した．選定基準は，アスパルテームへの応答性，選択性，濃度依存性の 3 点とした．センサ応答は，より選択性の高い傾向にある CPA 値を重視した．. Lipids PADE Phosphoric acid didecyl ester. PAEE Phosphoric acid di(2-ethylhexyl) ester O. O O. O. O. O P O. O O. O. O. O. TBAC Tributyl o-acetylcitrate. DGDE DOPP Diethylene glycol dibutyl ether Dioctyl phenylphosphonate. O O. O. O. O. O. O. O. O. Plasticizers. BBPA Bis(1-butylpentyl) adipate. O. O. BEO 2-Butoxyethyl oleate. TOTM Trioctyl trimellitate. O O P O. PTEH Phosphoric acid tris(2-ethylhexyl) ester. NPOE 2-Nitrophenyl n-octyl ether. 図 4.2 脂質・可塑剤の構造式. 42.

(52) 4.2.2. センサ応答の甘味料濃度依存性前小節で選定されたセンサ膜を用いて，ターゲットとなる正荷電甘味料の測定を. 行った．アスパルテームサンプルは 0.1-10 mM で 5 濃度を用意した．各サンプルは溶質に電解質として基準液成分（30 mM KCl，0.3 mM 酒石酸）を含んでいる．サンプルの濃度域は前章の各甘味料同様，甘味度に合わせて調整している．. 4.2.3. センサ応答のマトリックス効果評価. 共存成分により測定成分のセンサ感度が変化する場合があり，これをマトリックス効果と呼ぶ 58, 59) ．様々な味質を呈する味物質が混在する環境での使用が想定される味覚センサにおいては，単純な選択性のみならずマトリックス効果によるセンサ応答の変化を評価することも重要である．具体例としては，現在株式会社インテリジェントセンサーテクノロジーより市販されている味覚センサでは，GL1（糖類用甘味センサ）において. pH の影響によるマトリックス効果の補正が行われている．本実験では開発した正荷電甘味料用甘味センサの追加試験項目として，ターゲットであるアスパルテームと疎水性・荷電が似通っているキニーネ塩酸塩（苦味 (+) サンプルの内容物，図 4.3）の引き起こすマトリックス効果に着目した．キニーネ塩酸塩によるマトリックス効果を評価するため，選定されたセンサ膜を用いてキニーネ塩酸塩・アスパルテーム混合サンプル群 (表 4.1 参照) を測定した．キニーネ塩酸塩の濃度は 0, 0.01, 0.03, 0.1 mM の 4 段階（0.1 mM を 1.0 BT として，それぞれ 0.01. mM を 0.1 BT, 0.03 mM を 0.3 BT と表記），アスパルテームの濃度は 0, 1, 10 mM の 3 段階（10 mM を 1.0 APM として，1 mM を 0.1 APM と表記）とした．測定は 15 本のセンサによる 5 周測定とした．. 43.

(53) キニーネ図 4.3 キニーネの構造式. 表 4.1 キニーネ塩酸塩・アスパルテーム混合サンプル群サンプル基準液 0.1 BT 0.3 BT 1.0 BT 0.1 APM 0.1 APM + 0.1 0.1 APM + 0.3 0.1 APM + 1.0 1.0 APM 1.0 APM + 0.1 1.0 APM + 0.3 1.0 APM + 1.0. BT BT BT BT BT BT. 内容物アスパルテーム(mM) キニーネ塩酸塩(mM) 共通成分 0.00 0.01 0 0.03 0.10 0.00 30 mM KCl, 0.01 1 0.3 mM 酒石 0.03 酸 0.10 0.00 0.01 10 0.03 0.10. 4.3 結果・考察 4.3.1. 可塑剤の選定及び脂質含有量の影響正荷電甘味料用甘味センサに適した脂質・可塑剤の量・組み合わせを調べるため，. 脂質 2 種・可塑剤 8 種を用いた．脂質 2 種として，正電荷甘味料を電気的相互作用によって引き寄せるために水溶液中で負荷電を持つ PADE 及び PAEE を用いた．脂質・可塑剤（1.0 ml）各 1 種及び PVC を用いて作られた数十種のセンサ膜により，各 8 本のセンサ電極を作製し，基本味サンプル (表 3.1 参照) の測定を行った．. 44.