JPH05192191A - 溶存酸素濃度の測定法 - Google Patents

溶存酸素濃度の測定法

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JPH05192191A
JPH05192191A JP4432692A JP4432692A JPH05192191A JP H05192191 A JPH05192191 A JP H05192191A JP 4432692 A JP4432692 A JP 4432692A JP 4432692 A JP4432692 A JP 4432692A JP H05192191 A JPH05192191 A JP H05192191A
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JP
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dissolved oxygen
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oxygen concentration
hydroxybenzaldehyde
reaction
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JP4432692A
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Hitoshi Uematsu
仁 上松
Norio Shibamoto
憲夫 柴本
Rokuro Okamoto
六郎 岡本
Takashi Shin
隆志 新
Sawao Murao
澤夫 村尾
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Mercian Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規な溶存酸素濃度測定法を提供する。 【構成】 試料中の溶存酸素を酸化酵素(例えばコリオ
ーラス・ベルシカラーIFO9791由来のラッカー
ゼ)の存在下、2−(4−ヒドロキシフェニル)グリシ
ンまたは4−ヒドロキシマンデル酸と反応させ、生成す
る4−ヒドロキシベンズアルデヒドを定量することによ
り、溶存酸素濃度を測定する。本発明の方法は、試料の
液量が100〜200μlであっても溶存酸素濃度を測
定できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ある種のフェノール化
合物と酸化酵素を用いた新規な溶存酸素濃度の測定法に
関する。
【0002】
【従来の技術】水中に溶解している分子状酸素の存在
は、魚介類や好気的微生物等の生育にとって必須であ
り、この溶存酸素が減少すれば、魚介類は死滅し、好気
的微生物はその増殖や生理作用が停止する。このため、
これらの生物の養殖や培養においては、溶存酸素濃度の
管理が非常に重要となっている。現在知られている溶存
酸素濃度の測定法は、化学的方法と電気化学的方法に大
きく分けられる。化学的方法としては、ウインクラー
法、ミラー法およびそれらの変法があり、特にミラー法
は測定値に影響を与える妨害物質が少なく優れた方法で
ある。一方、電気化学的方法には、ポーラログラフ法と
ガルバニ電池法があり、優れた安定性を持つことから広
く普及している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、溶存酸
素濃度の測定には、多くの方法が提案され、広く利用さ
れているものが多い。しかし、これらの方法では、いず
れも溶存酸素濃度を測定するためにかなり多量の試料を
必要とするので、特に野外で試料を採取する場合、一度
に多くの種類の試料を採取することは困難であった。そ
のため、より少量の試料で測定できる溶存酸素の測定法
が望まれている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述した
課題を解決すべく研究を重ねた結果、試料中の溶存酸素
を酸化酵素の存在下、ある種のフェノール化合物と反応
させ生成する4−ヒドロキシベンズアルデヒドを定量す
ることにより、少量の試料であっても試料中の溶存酸素
濃度を正確に測定できることを見出し本発明を完成し
た。
【0005】本発明により提供される溶存酸素濃度の測
定法は、下記の反応式に示すとおり、試料溶液に酸化酵
素およびフェノール化合物を添加し、酸化酵素が触媒す
る酸化的脱炭酸反応により試料溶液中の溶存酸素量に比
例する量の4−ヒドロキシベンズアルデヒドを生成さ
せ、生成した4−ヒドロキシベンズアルデヒドを既知の
方法によって定量するものである。
【化2】 通常、酸化酵素およびフェノール化合物を各々一定濃度
となるよう緩衝液に溶解して酸化酵素溶液およびフェノ
ール化合物溶液を調製し、これを一定量の試料溶液に添
加、混合し、一定時間反応させた後、生成した4−ヒド
ロキシベンズアルデヒドを定量する。
【0006】本発明の方法に用いる酸化酵素は、上記の
反応を触媒するものであれば、その種類や起源を問わず
いずれのものでも使用できるが、一般にポリフェノール
オキシダーゼと総称されるラッカーゼ、チロシナーゼ、
ビリルビンオキシダーゼ、パーオキシダーゼ、アスコル
ビン酸オキシダーゼまたはセルロプラスミン等が使用で
きる。その中で特に好適な酸化酵素として、コリオーラ
ス・ベルシカラー(Coriolus versico
lor)、漆等から得られるラッカーゼがあり、その一
例としてコリオーラス・ベルシカラー IFO9791
(Coriolus versicolor IFO9
791)由来のラッカーゼを挙げることができる。この
菌株は、財団法人発酵研究所発行のリスト・オブ・カル
チャーズ(LIST OF CULTURES)第8
版、Vol.1(1988)に記載されている公知株で
あり、容易に入手することができる。
【0007】酸化酵素の添加量は、特に限定はない。所
定の時間内に反応が終了するように適宜選択すればよ
い。例えば、1時間で反応を終了させる場合、約50〜
200U/mlの濃度範囲となるよう添加すればよい。
なお、酵素単位の定義は、50mMリン酸緩衝液(pH
6.0)中、30℃で1分間に1μmolのシリンガル
ダジンを酸化する酵素量を1U(unit)とした(E
nzyme Microb. Technol.,19
81,Vol.3,p55〜58)。本発明の方法に用
いることのできるフェノール化合物は、2−(4−ヒド
ロキシフェニル)グリシンまたは4−ヒドロキシマンデ
ル酸であり、いずれも好適に使用できる。これらの化合
物の添加量は、試料中の溶存酸素量と比較して過剰量で
あればよく、通常10〜100mM、好ましくは40〜
80mMとなるよう添加すればよい。
【0008】反応温度は、酸化酵素が触媒する酸化的脱
炭酸反応が進行する温度であればいずれの温度でもよ
く、例えば、20〜60℃とすることができるが、酸化
酵素の安定性等を考慮すると25〜35℃とすることが
好適である。また反応溶液のpHについても、上記反応
が進行するpHであればいずれのpHでもよく、例え
ば、pH5〜7とすることができるが、酸化酵素の活性
等を考慮するとpH5.5〜6.5とすることが好適で
ある。反応時間については、酸化酵素が触媒する酸化的
脱炭酸反応が十分進行し、溶存酸素量に対応する4−ヒ
ドロキシベンズアルデヒドが定量的に生成するために十
分な時間、反応させればよい。例えば、後述する実施例
1に示すように試料の液量、酵素量、pHなど、他の条
件をあらかじめ決めた上で生成する4−ヒドロキシベン
ズアルデヒド量の経時変化を測定し、該アルデヒドが定
量的に生成する時間を設定すればよい。
【0009】本発明における4−ヒドロキシベンズアル
デヒドの定量法は、1μM以上の検出感度であればいず
れの方法でも使用でき、高速液体クロマトグラフィー
(HPLC)法、化学発色法が好適に使用できる。例え
ば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)法では、
担体としてオクタデシルシラン化シリカゲル(OD
S)、移動相として必要により緩衝液を加えた含水メタ
ノールもしくは含水アセトニトリルを用いた系を挙げる
ことができる。分離された4−ヒドロキシベンズアルデ
ヒドは、波長260〜300nm、好適には280〜2
85nmでの吸収により検出し、インテグレータを用い
て定量することができる。
【0010】化学発色法では、例えば2,4−ジニトロ
フェニルヒドラジンとアルデヒドとの呈色反応を利用す
る方法を挙げることができる。すなわち、生成した4−
ヒドロキシベンズアルデヒドと2,4−ジニトロフェニ
ルヒドラジンを酸性条件下で縮合させヒドラゾンとし、
さらにこれをアルカリ条件下にすることにより、赤色を
呈するキノイド構造体に変換し、500nm付近での吸
光度を測定するものである。この方法は、生成するキノ
イド構造体の500nmにおけるモル吸光係数が約32
000と大きく、非常に感度よく4−ヒドロキシベンズ
アルデヒドを定量できる。
【0011】本発明の方法の大きな特徴は、試料の量が
少ないときであっても溶存酸素濃度を正確に測定できる
ことである。試料として100〜200μlの液量があ
れば、十分測定可能であるため、野外等で多数の試料を
採取することができる利点がある。また本発明の方法で
得られた値は従来法で得られた値とよく一致するため、
従来法を本方法に代替することが容易である。
【0012】以下、実施例を示し、本発明を更に詳細に
説明する。
【実施例】
実施例1 50mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH6.0)に2−
(4−ヒドロキシフェニル)グリシンを50mMになる
ように溶解し基質溶液を調製した。この基質溶液1.2
mlにラッカーゼ(コリオーラス・ベルシカラー IF
O9791由来、比活性4.8×10U/mg、蛋白
質濃度2.3mg/ml)6μ1を添加、撹拌し、反応
液を調製した。これをレオダイン・インジェクター用の
針を付けたガラス製シリンジ(1.0ml容)にシリン
ジ内に空気が入らないように約1mlを吸引した。この
シリンジを室温(28℃)で放置し、10分毎に直接、
レオダイン・インジェクターから高速液体クロマトグラ
フィーに注入し、下記の条件下で、保持時間5.7分に
溶出してくる4−ヒドロキシベンズアルデヒドを標準試
料による絶対検量線法によりインテギュレータを用い、
自動定量を行った。
【0013】カラム:YMC−Pack A−302S
−5 120A ODS(4.6×150mm) 移動相:40%(V/V)メタノール/0.02Mリン
酸緩衝液(pH6.8) 流速:0.5ml/分 検出:UV280nm 分析試料容量:10μl
【0014】結果を第1表に示す。
【表1】 第1表に示したとおり、60分まで4−ヒドロキシベン
ズアルデヒドの生成量は増加したが、それ以降はほぼ一
定値(0.626μmol/ml)を示した。このこと
はシリンジ内の反応液の溶存酸素が全て消費されたため
ラッカーゼの酸化的脱炭酸反応が停止した状態であるこ
とを示している。したがって、この条件下で試料中の溶
存酸素量を測定するためには、反応時間を60分以上と
ればよいことになる。
【0015】実施例2 実施例1と同様に調製した反応液0.5mlをレオダイ
ン・インジェクター用の針を付けたガラス製シリンジ
(1.0ml容)にシリンジ内に空気が入らないよう吸
引し、さらに溶存酸素濃度を測定しようとする試料0.
1mlを吸引した。これを室温(28℃)で60分間放
置し、実施例1と同じ条件で4−ヒドロキシベンズアル
デヒドの濃度を定量したところ0.587μmol/m
lであった。この結果から次の計算式により試料中の溶
存酸素濃度をもとめたところ酸素原子換算で0.392
μmolO/mlであった。 (0.587μmol/ml×0.6ml−0.626μmol/ml×0.5 ml)×10=0.392μmolO/ml 一方、同じ試料を酸素電極を用いて溶存酸素濃度を測定
した結果は、0.41μmolO/mlであり、ほぼ同
じ値であった。
【0016】実施例3 50mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH6.0)に4−
ヒドロキシマンデル酸を50mMになるように溶解し基
質溶液とした。この基質溶液400μlを寸法8×50
mmのサンプルチューブ(矢沢化学製)に分注した。こ
のサンプルチューブ3本にそれぞれ0、1、2と番号を
付け、それぞれにラッカーゼ(コリオーラス・ベルシカ
ラー IFO9791由来、比活性4.8×10U/
mg、蛋白質濃度2.3mg/ml)4μl、5μl、
6μl添加し、次いで溶存酸素濃度を測定しようとする
水(測定試料)をサンプルチューブ1、2にそれぞれ1
00μl、200μl加えた後、これら3本のサンプル
チューブにふたをして、ゆっくり数回逆さにすることに
より良く混合させた。室温に30分放置することによっ
て酵素反応をさせた後、それぞれのサンプルチューブに
0.01N塩酸400μlを加えて良く撹拌することに
よって酵素反応を止めた。
【0017】次に溶存酸素を消費する基質の定量的な酸
化反応によって生じた4−ヒドロキシベンズアルデヒド
の定量を行った。即ちサンプルチューブ0、1、2から
それぞれ反応液300μlをとり、0.01N塩酸2.
4mlで希釈した後、それぞれに2,4−ジニトロフェ
ニルヒドラジンの1N塩酸飽和溶液200μlを添加し
て、6〜8分放置してから、5N水酸化ナトリウム10
0μlを加えて発色させ、500nmの吸光度を測定し
て、既知濃度の4−ヒドロキシベンズアルデヒドから同
様にして求めた検量線によりそれぞれの反応液中の4−
ヒドロキシベンズアルデヒドの濃度を求め、更に各反応
液の容量からサンプルチューブ0、1、2中に生じた4
−ヒドロキシベンズアルデヒドの量(μmol単位)を
求めた。
【0018】こうして得られた4−ヒドロキシベンズア
ルデヒドの量(モル数)を、測定試料の容積0μl、1
00μl、200μlに対してグラフ上にプロットする
と3点は、直線上に乗り、その傾きから溶存酸素濃度
(酸素原子換算、μmolO/ml)を計算した。
【0019】測定試料は、大気圧下で30℃、40℃、
50℃、60℃の各温度において空気の吹込みによって
溶存酸素濃度を飽和させた蒸留水を用いた。また、窒素
ガスを吹込んで溶存酸素を窒素で置換させた蒸留水をも
測定試料とした。上記の測定法によって得られた溶存酸
素濃度と文献値(日本化学会編、化学便覧・基礎編(改
訂3版)II,p158)から求めた値を第2表に示
す。
【表2】 第2表に示したとおり、本発明の方法による溶存酸素濃
度測定値は文献記載の測定値とよく対応する値を示し
た。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料中の溶存酸素を酸化酵素の存在下、
    一般式 【化1】 で示されるフェノール化合物と反応させ、生成する4−
    ヒドロキシベンズアルデヒドを定量することを特徴とす
    る溶存酸素濃度の測定法。
JP4432692A 1992-01-17 1992-01-17 溶存酸素濃度の測定法 Pending JPH05192191A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3040007A1 (de) * 1979-10-23 1981-05-07 Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa Automatisches frequenzabgleichverfahren fuer mechanische resonatoren

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3040007A1 (de) * 1979-10-23 1981-05-07 Fujitsu Ltd., Kawasaki, Kanagawa Automatisches frequenzabgleichverfahren fuer mechanische resonatoren

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