JPH1090270A - 2−メチルイソボルネオールの検出方法 - Google Patents

2−メチルイソボルネオールの検出方法

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JPH1090270A
JPH1090270A JP8247476A JP24747696A JPH1090270A JP H1090270 A JPH1090270 A JP H1090270A JP 8247476 A JP8247476 A JP 8247476A JP 24747696 A JP24747696 A JP 24747696A JP H1090270 A JPH1090270 A JP H1090270A
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mib
camphor
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transducer
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JP8247476A
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Shoji Hatano
昌二 波多野
Yoshihisa Miyamoto
敬久 宮本
Shikako Kawada
志加子 川田
Yoshiharu Tanaka
良春 田中
Tokio Oodo
時喜雄 大戸
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】パ−ジ・トラップGC質量分析法および固相抽
出GC/MS法は高精度の測定ができるが、装置が高
価、長測定時間、正確な分析には熟練が必要等の問題点
があり、短時間で容易に高感度に2−メチルイソボルネ
オール(2−MIB)を検出できる測定法の開発が要望
されていた。 【解決手段】2−MIBに構造の類似したカンファ−・
蛋白質複合体を固定化したトランスデューサを、抗2−
MIB抗体が一定濃度となるように調製した被測定溶液
中に浸せきし、被測定溶液中に含まれる未知濃度の2−
MIBと、水晶振動子または弾性表面波素子を使ったト
ランスデューサ上に固定化したカンファ−・蛋白質複合
体とを、競合的に抗2−MIB抗体と反応させ、結果的
にカンファ−・蛋白質複合体と結合した抗2−MIB抗
体によるトランスデュ−サの出力変化により、被測定溶
液中の2−MIB濃度を定量する方法を発明した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中に含まれるカ
ビ臭物質である2−MIBを免疫反応により検出する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】水道の異臭味についての苦情や被害は年
々増加の傾向にある。この異臭味は、水源の汚染や湖沼
などの富栄養化による藻類の大量発生で生成される、2
−メチルイソボルネオール(2−metylisobo
rneol:2−MIB)やジェオスミンなどのカビ臭
物質が原因である。このため、近年、水道水に対して安
全でおいしい水の供給への要望が国民の間で高まってき
ており、この要望を受けて、より質の高い水道水の安定
供給を目指すために、水道水質基準を補完する項目とし
てカビ臭物質を含む「快適水質基準項目」が設定されて
いる。この基準達成のためには、においにかかわるセン
サや高度浄水処理システムの開発が重要である。
【0003】現在、浄水の水質管理では、人間が鼻で一
定時間ごとににおいを嗅いで監視を行っている。また、
カビ臭の分析手段としては、公定法としてパ−ジ・トラ
ップガスクロマトグラフ質量分析法及び固相抽出GC/
MS法が採用されている。しかしこれらの分析手段は、
水質の常時監視という観点からは幾つかの問題点があ
り、簡便かつ迅速で個人差のない測定方法や装置の開発
が要望されている。
【0004】一方、食品工業や化学薬品の品質管理分野
では、においについての測定器として、人間の鼻に近い
閾値を持つ『においセンサ』が開発され、数社から市販
されている。代表的な商品の測定原理には、におい物質
を、1)抵抗値の変化で検出する金属酸化物半導体セン
サ、2)伝導率変化で検出するコンダクティングポリマ
−、3)重量変化で検出する脂質被覆水晶振動子を用い
たセンサなどがある。
【0005】また、研究開発段階では、カビ臭物質の発
光遺伝子による定量法なども報告されているが(石橋良
信ほか、土木学会第50回年次学術講演会講演概要集、p
1302〜1303、1995)、定量可能な2−MI
Bの最低濃度は0.1mg/Lである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の公定法は、高精
度の測定を行うことができるが、1)装置が高価であ
る、2)試料の濃縮も含め1回の測定時間が約5時間と
長い、3)操作が煩雑で正確に分析するには熟練を要す
るため、ル−チン分析には難しい面がある、などの問題
点がある。
【0007】また、市販のにおいセンサについては、
1)感度不足や人間の感覚との相関性に欠ける、2)あ
るにおいに対して数種のセンサ応答のパタ−ン比較によ
りにおいの判別を行うため、特定のにおいに対する選択
性がなく、統計処理による計測デ−タの解析を必要とす
る、3)定量測定が困難である。従って、市販のにおい
センサを浄水の臭気物質監視へ適用するためには、感
度、選択性、定量性など問題を解決する必要がある、な
どの問題がある。
【0008】この発明は、上記の問題点を解決し、短時
間に容易にそして高感度に2−MIBを検出することが
可能な測定法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明では、カビ臭原因物質である2−MIBと類
似の構造を有するカンファー(Camphor)を利用
し、特異性(高選択性)と高感度を抗原抗体反応により
達成する。
【0010】
【化1】
【0011】
【化2】
【0012】具体的には、上記のカビ臭原因物質である
2−MIBと類似の構造を有するカンファーと蛋白質の
複合体抗原を固定化したトランスデューサを、2−MI
Bに特異的(選択的)に結合する抗2−MIB抗体を一
定濃度含む被測定溶液中に浸せきし、溶液中に存在して
いる未知濃度の2−MIBとこのカンファー・蛋白質複
合体抗原とを競合的に反応させ、結果的にトランスデュ
ーサ上に固定化したカンファ−・蛋白質複合体抗原に結
合した抗2−MIB抗体量をトランスデューサの出力変
化により求め、2−MIBが存在した場合の結合抗体量
からの差分として、被測定溶液中の2−MIB濃度を定
量することを特徴とする。
【0013】また、本発明は、抗2−MIB抗体を作製
するにあたり、カンファーと牛血清アルブミン(Bov
ine Serum Albumin:以下BSAと記
載)の複合体(以下カンファー・BSA複合体と記載)
を抗原とすることを特徴とする。従って、1)水に難溶
で扱いにくい2−MIBに代わり水溶性のカンファーを
用いることで抗体の作製が容易になる、2)カンファー
は低分子であり単独では抗原性を示さないため、BSA
と結合させることで抗原性をもたせることが可能にな
る、とういう利点が生じる。
【0014】また、2−MIBの競合反応に用いる複合
体をカンファーと卵白アルブミン(Ovalbumi
n:以下Ovaと記載)の複合体(以下カンファ−・O
va複合体と記載)することによって、カンファ−・B
SA複合体を抗原として作製した抗2−MIB抗体が、
カンファ−・Ova複合体との反応の際、カンファーの
みを認識して結合することができる。
【0015】また、本発明は、トランスデューサに水晶
振動子または弾性表面波素子(SAW素子)を用いて、
反応前後の周波数化から抗2−MIB抗体の結合量を重
量変化として検出し、上述の方法で2−MIBを定量で
きる。
【0016】
【発明の実施の形態】
[実施例1]以下、この発明でトランスデューサが水晶
振動子(ATカット、10MHz)の場合について、
トランスデューサに固定化するカンファ−・Ova複合
体の作製、被測定溶液中に入れる抗2−MIB抗体の
作製、抗2−MIB抗体の特異性試験と結果、水晶
振動子利用2−MIBの検出装置と2−MIB検出用セ
ンサの作製、競合反応を利用した2−MIBの検出
法、既知濃度の2−MIBによる検量線の作成、の順
に説明する。
【0017】.トランスデューサに固定化するカンフ
ァ−・Ova複合体の作製:カンファー1gとオルソカ
ルボキシメトキシルアミン・ヘミ(O−Carboxy
methoxylamine hemi)塩酸塩2.8
4gに14mLのエタノ−ルと16.5mLの2規定の
水酸化ナトリウムを加え、6時間還流し、25℃で一晩
放置した。これに200mLの純水を加え、2mol/
3 の水酸化ナトリウムを用いてpH9.5に調製し、
これを30mLの酢酸エチルで3回抽出後、水層を1規
定の塩酸でpH3に調製した。これを0℃で一晩静置
し、生じた沈殿を遠心分離(3000回転/分で5分)
によって集め、500mLの純水で洗浄後、硫酸カルシ
ウムの存在下で減圧乾燥することでカンファーカルボキ
シメチルオキシム(Camphor−carboxy
methyloxime、以下CMOと記載)を得た。
【0018】次に18.9mgのCMOと12μLのト
リエチルアミン(Triethylamine)に1m
Lのテトラヒドロフラン(tetrahydrofur
an)を加えて−5℃で冷却後、12μLのイソブチル
クロロフォルメート(Isobutyl chloro
formate)を加えて−5℃で30分間振とうし
た。この反応液を冷却した20mg/mLのOva溶液
5mL中に滴下し、4℃で一晩振とうした。これを純水
で透析し、カンファ−・Ova複合体を得た。保存は、
−20℃で凍結保存を行った。
【0019】.被測定溶液中に入れる抗2−MIB抗
体の作製:抗原としての2−MIBは水に難溶で取り扱
いが困難であるため、抗体の作製には2−MIBに類似
の構造を有するカンファーを利用した。ただし、カンフ
ァーは低分子量で抗原性をもたないため、蛋白質などの
高分子を結合させて抗原とすることが必要である。この
蛋白質としては、強い抗原性をもつOvaより、比較的
抗原性の弱いBSAが適当である。そこで、に述べた
カンファ−・Ova複合体と同様の方法でカンファ−・
BSA複合体抗原を作製した。
【0020】次に、抗2−MIB抗体の作製には本抗原
をPBS(Phosphate Buffered S
aline)で希釈し、この希釈液300μLと「ナカ
ライテスク(株)」製のフロイト完全アジュバンド(F
reund Complete Ajuvant)の3
00μLを用いて免疫用のエマルジョンを作製した。こ
れを5週令オスの「成和実験動物」BALB/Cマウス
に腹腔内注射を行い免疫した。免疫したマウスの脾臓か
らリンパ球を取り出し、遠心分離後(200〜400×
g、5分)10mLのE−RDFに懸濁して、約1×1
8 個のリンパ球を得た。この懸濁液と2×107 個の
ミエロ−マ懸濁液を調製後、速やかに細胞融合を行っ
た。この細胞懸濁液を96穴マイクロプレ−トのウェル
でHAT培地などで培養し、ハイブリド−マが増殖した
ウェルについては酵素標識免疫吸着法(Enzyme−
Linked ImmunoSorbent Assa
y、以下ELISA法と記載)によるスクリ−ニングを
行った後、抗体を含む無血清培地を遠心分離とろ過後、
抗体を含む画分を回収して10mMのトリス(Tri
s)−塩酸緩衝液(pH7.4)で透析後、凍結乾燥し
て抗2−MIB抗体を得て、−20℃で凍結保存を行っ
た。
【0021】.抗2−MIB抗体の特異性試験と結
果:得られた抗2−MIB抗体について無血清培養上清
を用い、2−MIBとこれ以外の類似化合物を遊離抗原
として競合ELISA法による反応性を測定することに
より、2−MIBに特異的なモノクロ−ナル抗体の選択
を行った。抗2−MIB抗体はカンファ−・BSA複合
体を抗原として作製したため、カンファーとBSAの両
方に対して特異性を示す。このため、本試験では、固定
化抗原にはカンファ−・Ova複合体を用いた。この複
合体を用いることで、カンファーまたは2−MIB特異
的な抗体のスクリーニングが可能となる。まず、固定化
抗原としてカンファ−・Ova複合体を96穴の酵素免
疫定量法(Enzyme Immunoassay)で
使用するEIAプレ−トにコ−トし、ブロッキングし
た。同時に、化学式を以下に示す2−MIBと類似の7
種の化合物、即ち、カンファー(Camphor)、カ
ンファーキノン(Camphorquinone)、ノ
ルカンファー(Norcamphor)、ボルネオール
(Borneol)、イソボルネオール(Isobor
neol)、ノルボルナン(Norbornane)、
ノルボルネオール(Norborneol)を10%エ
タノール−ツイン(ethanol−Tween)20
−PBSで10倍希釈列(1000〜0.01μg/m
L)を作った。これらとそれぞれの抗体を含む無血清培
地を等量混合し、30分間インキュベ−トした。この反
応液を抗体サンプルとして特異性試験を行ったところ、
ノルボルネオール、ノルカンファー、ノルボルナンに対
してほとんど反応性を持たず、従って本発明による抗2
−MIB抗体は、2−MIBに対し非常に高い特異性を
持つことが確認できた。
【0022】
【化3】
【0023】
【化4】
【0024】
【化5】
【0025】
【化6】
【0026】
【化7】
【0027】
【化8】
【0028】
【化9】
【0029】 水晶振動子利用2−MIBの検出装置
と2−MIB検出用センサの作製: 1)水晶振動子利用2−MIBの検出装置:図1は水晶
振動子の周波数測定を利用した2−MIBの検出装置の
ブロック図である。水晶振動子に金電極をつけ、カンフ
ァ−・Ova複合体抗原を固定化し金電極の未被覆部分
にBSAでブロッキングした2−MIB検出用センサ1
は、発振回路2、周波数カウンタ3、パソコン4と接続
され、カンファ−・Ova複合体抗原に2−MIBが付
着すると、周波数の変化として重量が測定できる。2−
MIB検出センサ1は容量150mLの測定セル5の中
にセットされ、一定の測定環境を維持するために、活性
炭6を通した空気をエアポンプにより120mL/分の
割合で送られている。
【0030】2−MIB検出用センサ1は次に述べる
2)3)の方法で作製される。 2)水晶振動子の電極上へのカンファ−・Ova複合体
の固定化:図2は、2−MIB検出用センサおよびその
作製方法を示すフロー図である。各図では、それぞれの
物質を模式的に示している。まず、金電極12をつけた
水晶振動子11の浸せき用として、2mL用マイクロチ
ュ−ブの上部を切断して約500μL容量の容器を準備
した。そこへ濃度0.5mg/mLのカンファ−・Ov
a複合体溶液を調製し、温度25℃で17時間、金電極
12をつけた水晶振動子11を浸せきし、図2(b)の
ように金電極12上にカンファ−・Ova複合体13を
固定化した。さらに、未固定化物質除去のために純水で
35分洗浄を行い、1時間乾燥後、図1の2−MIBの
検出装置により周波数を測定し、初期値からの周波数変
化から固定化カンファ−・Ova複合体重量を算出し
た。
【0031】2)カンファ−・Ova複合体のBSAに
よるブロッキング:濃度0.5mg/mLのBSA溶液
に、温度25℃,湿度55%で17時間、カンファ−・
Ova複合体を固定化した金電極付き水晶振動子14を
浸せきし、図2(c)のように水晶振動子の電極の未被
覆部分15をBSA16でブロッキング処理を行った。
さらに、純水で55分洗浄,1時間乾燥後、図1の2−
MIBの検出装置により周波数を測定し初期値からの周
波数変化により、固定化BSA重量を求めた。
【0032】上記の工程を経て、水晶振動子11の金電
極12の上にカンファ−・Ova複合体13を固定化し
て2−MIB検出用センサ1を作製した。次に、本セン
サを用いて2−MIBを検出する方法について説明す
る。 .競合反応を利用した2−MIBの検出法:図3は競
合反応を利用した2−MIBの検出法の概念図を示す。
【0033】まず、既知濃度CM の2−MIB17と既
知重量WA (=既知濃度CA ×体積V)の抗2−MIB
抗体18の混合溶液を反応させた。この反応溶液に上述
の2−MIB検出用センサ1を浸せきし、温度30℃で
静置して競合反応を行った。次に純水で洗浄し1時間乾
燥後、図1の2−MIBの検出装置により周波数を測定
した。この測定と初期の測定とから周波数の変化量が分
かり、2−MIB検出用センサ1上のカンファ−・Ov
a複合体13と結合した抗2−MIB抗体19の重量W
B が求められる。この結果から既知濃度CM の2−MI
B17と反応した抗2−MIB抗体の重量WC はWC
A −WB として求められる。
【0034】.既知濃度の2−MIBによる検量線の
作成:図4には、水晶振動子の周波数測定結果から作製
した、競合反応によって既知濃度CM の2−MIBと結
合した抗2−MIB抗体の重量WC との関係を示した。
溶液中の抗2−MIB抗体濃度CA は0.04mg/m
L一定である。図4から明らかな様に、既知2−MIB
濃度CM を0.005〜5mg/Lと変えることによっ
て、2−MIBと結合した抗2−MIB抗体量WC が比
例して変化していくことが分かる。このことから、この
検量線をもとに抗2−MIB抗体中の結合抗体量WC
ら未知の2−MIB濃度を定量することが可能であるこ
とが分かった。
【0035】[実施例2]次にこの発明の2−MIB検
出法の実施の形態についてトランスデューサが弾性表面
波素子(SAW素子)である場合について図5、6を参
照して説明する。図5はSAW素子を利用した2−MI
Bの測定系を示した回路図である。この図に示すように
SAW素子は圧電基板21、金属薄膜22、表面弾性波
の伝搬面23、増幅器24、混合器25から構成され
る。実施例1と同様の方法を用いて、SAW素子(例え
ば160MHz)の伝搬面23上にカンファ−・Ova
複合体を固定化し、実施例1と同条件で競合反応を行っ
た。
【0036】その結果得られたSAW素子の周波数測定
による既知2−MIB濃度と2−MIBと結合した抗2
−MIB抗体量との関係を図6に示す。この図は水晶振
動子を利用した図4と同様の結果で、この検量線をもと
に結合抗体量から未知の2−MIB濃度を定量すること
が可能であることが分かった。さらに、2−MIB以外
の臭気物質、例えばジェオスミンについても同様の方法
を用いて定量できることは容易に類推できる。
【0037】なお、以上の2つの実施例で用いた使用材
料の量、処理時間、処理温度などの数値的条件は一例に
すぎず、従ってこの発明は、これら条件に限定されるも
のではない。
【0038】
【発明の効果】この発明によれば、カンファ−・蛋白質
複合体を固定化したトランスデューサを抗2−MIB抗
体を一定濃度含む被測定溶液に浸せきし、被測定溶液中
に含まれる未知濃度の2−MIBと,トランスデュ−サ
上のカンファ−・蛋白質複合体とを競合的に抗2−MI
B抗体と反応させ、トランスデューサ上の複合体に結合
した抗体量をトランスデューサの出力変化により求め
る。既知の2−MIB濃度と結合抗体量による検量線を
作製しておくことで、被測定溶液中の未知2−MIB量
を定量することができる。この反応は、抗原抗体反応を
利用しているため、従来の定量方法と比較して、1)低
濃度の2−MIBでも濃縮の必要がなく高感度に検出で
きる。また、2)抗体の特異性により、2−MIBを選
択的に検出でき、統計処理による複数デ−タの解析操作
がいらない。また、3)容易な操作で定量することがで
きる、等の長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】水晶振動子の周波数測定を利用した2−MIB
の検出装置のブロック図
【図2】2−MIB検出用センサおよびその作製方法を
示すフロー図
【図3】競合反応を利用した2−MIBの検出法の概念
【図4】水晶振動子の周波数測定による既知2−MIB
濃度と2−MIBと結合した抗2−MIB抗体量との関
係図
【図5】SAW素子を利用した2−MIBの測定系を示
した回路図
【図6】SAW素子の周波数測定による既知2−MIB
濃度と2−MIBと結合した抗2−MIB抗体量との関
係図
【符号の説明】
1:ジメチルイソボルネオール(2−MIB)検出用セ
ンサ 2:発振回路 3:周波数カウンタ 4:パソコン 5:測定セル 6:活性炭 7:エアーポンプ 11:水晶振動子 12:金電極 13:カンファ−・オボアルブミン(Ova)複合体 14:複合体固定化水晶振動子 15:金電極の未被覆部分 16:牛血清アルブミン(BSA) 17:2−MIB 18:抗2−MIB抗体 19:カンファ−・Ova複合体との結合抗体 21:圧電基板 22:金属薄膜 23:伝搬面 24:増幅器 25:混合器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 敬久 福岡県福岡市早良区百道浜3丁目5番5− 901 (72)発明者 川田 志加子 神奈川県横須賀市長坂2丁目2番1号 株 式会社富士電機総合研究所内 (72)発明者 田中 良春 神奈川県横須賀市長坂2丁目2番1号 株 式会社富士電機総合研究所内 (72)発明者 大戸 時喜雄 神奈川県横須賀市長坂2丁目2番1号 株 式会社富士電機総合研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2−メチルイソボルネオール(以下2−M
    IBと記載)に構造の類似したカンファ−と蛋白質の複
    合体を使って作製した抗2−MIB抗体と、測定対象の
    2−MIBとカンファ−・蛋白質複合体抗原との、抗原
    抗体反応を利用した2−MIBの検出方法。
  2. 【請求項2】2−MIBに構造の類似したカンファ−・
    蛋白質複合体抗原を固定化したトランスデューサを、抗
    2−MIB抗体が一定濃度となるように調製した被測定
    溶液中に浸せきし、被測定溶液中に含まれる未知濃度の
    2−MIBと、トランスデューサ上に固定化したカンフ
    ァ−・蛋白質複合体抗原とを、競合的に抗2−MIB抗
    体と反応させ、結果的にカンファ−・蛋白質複合体抗原
    と結合した抗2−MIB抗体によるトランスデュ−サの
    出力変化により、被測定溶液中の2−MIB濃度を定量
    する2−MIBの検出方法。
  3. 【請求項3】請求項1および2に記載の抗2−MIB抗
    体は、カンファーと牛血清アルブミンの複合体を用いて
    作製することを特徴とする2−MIBの検出方法。
  4. 【請求項4】請求項1および2に記載のカンファ−・蛋
    白質複合体抗原は、蛋白質が卵白アルブミンであること
    を特徴とする2−MIBの検出方法。
  5. 【請求項5】請求項2に記載のトランスデューサは、水
    晶振動子または弾性表面波素子(SAW素子) であるこ
    とを特徴とする2−MIBの検出方法。
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