(57)【要約】【課題】  電解水等、飲用、食品加工用、薬用、化粧品用、洗剤等に使用される水又は水溶液の溶質溶解性、特に水の解離度を評価するのに有用な表示方法を提供する。【解決手段】  所定ｐＨで、所定温度に保たれた水又は水溶液にＤ−グルコースを添加し、水又は水溶液中の単分子状Ｄ−グルコース濃度の経時変化から求まるＤ−グルコースの溶解速度を測定対象の水又は水溶液の溶解性を示すパラメータとする溶解性表示方法。測定対象の水又は水溶液はｐＨが５．５から９．５のであることが好ましく、Ｄ−グルコースの添加量は水又は水溶液１００ｍｌ当たり１００〜６００ｍｇ、測定温度は２０〜３０℃であることが好ましい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨが５．５から９．５であり、所定温度に保たれた測定対象の水又は水溶液にＤ−グルコースを添加し、添加してから所定時間経過後に該水又は水溶液中に溶解する単分子状Ｄ−グルコース濃度を測定し、該濃度の測定結果から算出した単分子状Ｄ−グルコースの溶解速度を該水又は水溶液の溶質溶解性を示すパラメータとすることを特徴とする溶解性表示方法。
【請求項２】
水又は水溶液中に溶解する単分子状Ｄ−グルコース濃度を酵素電極法により測定する請求項１に記載の溶解性表示方法。
【請求項３】
酵素電極法が、フェリシアンイオンを添加してなる反応系を用いたグルコースオキシダーゼアンペロメトリー法である請求項２に記載の溶解性表示方法。
【請求項４】
水又は水溶液が電解生成水である請求項１に記載の溶解性表示方法。
【請求項５】
Ｄ−グルコースの添加量が測定対象の水又は水溶液１００ｍｌ当たり１００〜６００ｍｇである請求項１に記載の溶解性表示方法。
【請求項６】
所定温度が２０〜３０℃である請求項１に記載の溶解性表示方法。
【請求項７】
所定時間が１〜６０分である請求項１に記載の溶解性表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解性表示方法に関する。更に詳述すれば、本発明は、水又は水溶液への溶質の溶解性を評価するのに有用な溶解性表示方法に関する。特に、本発明の溶解性表示方法は、水又は水溶液中の水の解離度を表わす指標として有用である。
【０００２】
本発明の溶解性表示方法は、水又は水溶液が電解生成水の場合特に好ましく適用できる。この電解生成水は、例えば、飲用、食品加工用、薬用、化粧品用、洗剤用等に使用される。また、本発明における上記の指標で、電解装置が製造する電解水がどの程度の解離度の電解水を製造できる能力を持っているかを定量的に表示できる。
【背景技術】
【０００３】
希薄な電解質水溶液を電解すると両極に電解生成水が生成する。陽極側の電解生成水は殺菌作用やアストリンゼント効果があるので、薬品や化粧品用に使用される。一方、陰極側の電解生成水は飲用や食品加工等に使用される。また、陰極側の電解生成水は油脂や蛋白質をよく溶かす特性があるので、食器洗浄用などにも使用される。これらの用途では、電解生成水の溶質溶解性を計測し、これを定量的に表示することが、製品製造用の電解生成水を選択する上で、或は製造工程を管理する上で重要である。
【０００４】
電解生成水の特性を表すパラメータとして、水素イオン濃度（ｐＨ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、溶存酸素濃度（ＤＯ）或は電気伝導度（ＥＣ）が従来から知られている。しかしながら、これらのパラメータは全て溶質の濃度に依存するものであり、水自体の特性を表わすパラメータではない。このため、これらのパラメータでは電解生成水の溶質溶解性を正確には表示できない。例えば、従来水又は水溶液はｐＨが高い程溶質の溶解性が高いとされている。しかしながら、アルカリ性の陰極側電解生成水を酸により中和したものは、ｐＨが比較的低いにもかかわらず水の解離が高く溶質の溶解性が高い。従って、ｐＨは水又は水溶液の溶質溶解性を表すパラメータとしては適切でない。この場合と同様にｐＨ以外の上記パラメータについても単独では水又は水溶液の溶質溶解性を表示することが難かしい。結局、水又は水溶液中の水自体の解離特性を加味しないと、水又は水溶液の溶質溶解性を正確に表示することが困難である。
【０００５】
水に対する溶質の溶解度は、一般に溶解温度が高いほど高くなる。この現象は、水分子の解離が高温度程顕著になることによる。電場、磁場等のエネルギーを水に加えると、水分子の解離が進み溶質を溶かしやすい性質に改質される。特に、電解生成水が溶質を溶かしやすい。
【０００６】
水分子の解離と溶質溶解速度との関係は、ある一定範囲においては比例的に成立する。また、超臨界水では水分子の解離が最大の状態に到達し、溶質の溶解が極限を示すと推察される。このように、水の解離度を計測することが水又は水溶液の溶質溶解性を表示するパラメータとして重要である。
【０００７】
塩化ナトリウムのような電解質の水溶液を電解すると、電解エネルギーに比例して水の解離が進むことが知られている（非特許文献１）。しかし、このような水溶液中の水の解離度を迅速に計測する方法は、未だ見出されていない。このため、電解質水溶液中の水の解離度の簡便計測方法、或は解離度に対応する溶解特性の簡便計測方法の開発が切望されている。
【非特許文献１】Biophysical Chemistry 107 (2004) 71-82
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、水又は水溶液の溶質溶解性評価に有用な溶解性表示方法を提供することにある。特に、飲用、食品加工用、薬用、化粧品用、洗剤用等に用いられる水又は水溶液中の水の解離度に対応する溶解特性の簡便計測方法を提供することにある。
【０００９】
本発明は以下に記載するものである。
【００１０】
〔１〕  ｐＨが５．５から９．５であり、所定温度に保たれた測定対象の水又は水溶液にＤ−グルコースを添加し、添加してから所定時間経過後に該水又は水溶液中に溶解する単分子状Ｄ−グルコース濃度を測定し、該濃度の測定結果から算出した単分子状Ｄ−グルコースの溶解速度を該水又は水溶液の溶質溶解性を示すパラメータとすることを特徴とする溶解性表示方法。
〔２〕水又は水溶液中に溶解する単分子状Ｄ−グルコース濃度を酵素電極法により測定する〔１〕に記載の溶解性表示方法。
〔３〕  酵素電極法が、フェリシアンイオンを添加してなる反応系を用いたグルコースオキシダーゼアンペロメトリー法である〔２〕に記載の溶解性表示方法。
〔４〕  水又は水溶液が電解生成水である〔１〕に記載の溶解性表示方法。
〔５〕  Ｄ−グルコースの添加量が測定対象の水又は水溶液１００ｍｌ当たり１００〜６００ｍｇである〔１〕に記載の溶解性表示方法。
〔６〕  所定温度が２０〜３０℃である〔１〕に記載の溶解性表示方法。
〔７〕  所定時間が１〜６０分である〔１〕に記載の溶解性表示方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の溶解性表示方法によれば、水又は水溶液の溶質溶解性を正確に評価できる。特に、本発明の溶解性表示方法を用いれば、飲用、食品加工用、薬用、化粧品用、洗剤用等の製造に用いる水又は水溶液を容易に選択できる。或はこれらの製品の製造工程を容易に管理できる。
【００１２】
本発明の溶解性表示方法は、測定対象の水又は水溶液中の水の解離度を表わす指標として優れる。即ち、この指標で電解装置が製造する電解生成水（電解水）がどの程度の解離度の電解水を製造できる能力を持っているかを定量的に表示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（原理）
水又は水溶液への溶質の溶解速度は、水又は水溶液中の水の解離が大きいほど大きい。従って、水又は水溶液中の水の解離特性を計測できれば、水又は水溶液への溶質溶解性を評価することができる。
【００１４】
一般にグルコースは水に溶解すると水分子のＨ基とグルコース分子中の５つのＯＨ基とが水素結合し、構造化して熱力学的に安定化する。グルコース分子にはいくつかの異性体が知られている。例えば、ピラノース型、フラノース型、開環型、α体、β体が知られている。水はこのような異性体を含むグルコース分子と構造化し、グルコース自身が保水する。この特性は保水性を示すという理由で化粧品に用いられている。
【００１５】
上記グルコースの異性体のうち、右旋性のＤ−グルコースは、これを水に添加した場合、比較的迅速にクラスター（単分子に分離していない状態で水溶液中に溶解しているＤ−グルコース分子集合体）として水に溶解する。このクラスターは、水中で更に単分子状Ｄ−グルコース（単分子の状態で水溶液中に溶解し自由運動しているＤ−グルコース単分子）に変わるが、Ｄ−グルコースの単分子としての水への溶解速度は小さく、単分子として溶解するまでに長時間を要する。このＤ−グルコースが単分子になって水溶解するＤ−グルコースの溶解速度は、水の解離度に大きく依存する。本発明者は、このようなＤ−グルコース単分子の水への溶解速度の小さい特性を利用してこれを計測すれば、比較的簡単に水溶液中の水の解離度を示す指標として溶解特性で表示できることを見出した。
【００１６】
即ち、上記の性質を利用して、測定対象の水又は水溶液について任意の一定温度下で、単分子状Ｄ−グルコースの溶解速度を測定することにより、解離度を示す指標である溶解特性が求まる。具体的には、所定ｐＨで、所定温度に保たれている測定対象の水又は水溶液に、所定量の固体状Ｄ−グルコースを添加し、正確に所定時間経過後に水又は水溶液中に溶解している単分子状Ｄ−グルコース濃度をクラスター濃度と区別して測定する。
【００１７】
単分子状Ｄ−グルコース濃度の測定は、公知の酵素電極法で行うことができる。特に、グルコースオキシターゼ（ＧＯＤ）を用いる酵素電極法で行うことが好ましい。この方法では、ＧＯＤとフェリシアン化カリウムを含むバイオセンサー内で単分子状に溶解しているＤ−グルコース分子のみがＧＯＤと特異的に反応し、グルコン酸と電子とを発生する。そして、フェリシアン化カリウムの一部がフェロシアン化カリウムとなる。この系に一定電圧を印加すると、生成したフェロシアン化カリウムが還元され再びフェリシアン化カリウムになる。このときの電流値が溶解している単分子状Ｄ−グルコースの濃度と比例することから、電流量を計測することによって単分子状Ｄ−グルコースの濃度を計測できる。この方法ではクラスター状のＤ−グルコースは計測されない。
【００１８】
以下にその反応式を示す。
【００１９】
Ｃ6Ｈ12Ｏ6 ＋ ２[Ｆｅ(III)(ＣＮ)6]3- ＋ Ｈ2Ｏ
→  Ｃ6Ｈ12Ｏ7 ＋ ２[Ｆｅ(II)(ＣＮ)6]4- ＋ ２Ｈ+  （１）
２[Ｆｅ(II)(ＣＮ)6]4-  →  ２[Ｆｅ(III)(ＣＮ)6]3- ＋ ２ｅ+     （２）
２Ｈ+  ＋   １／２Ｏ2   ＋ ２ｅ+   →    Ｈ2Ｏ                （３）
上記の酸化還元反応の式（２）、式（３）に示される生成電子（２ｅ+）の量である電流値を計測することにより、水溶液中の単分子状Ｄ−グルコース量を計測することができる。
【００２０】
ＧＯＤ法により単分子状Ｄ−グルコースの濃度を計測する場合、ｐＨの影響がどの程度であるかを予め把握しておく必要がある。本発明者は純水にＮａＯＨ或は塩酸を加えて種々のｐＨに調整した水溶液を用いて、単分子状Ｄ−グルコースの溶解速度のｐＨの依存性について検討した。その結果、ｐＨが５．５から９．５の範囲ではＤ−グルコースの溶解速度が殆ど一定であることを見出した。従って、Ｄ−グルコースの溶解速度を測定する水又は水溶液のｐＨは５．５から９．５の範囲で計測することが好ましい。
【００２１】
Ｄ−グルコース分子は、図１に示した構造式のものである。Ｄ−グルコースの水又は水溶液への溶解は、Ｄ−グルコース分子の両方の末端基が解離した水分子と作用して進行する。このため、単分子状Ｄ−グルコースの溶解速度を測定する際、水又は水溶液に添加するＤ−グルコースの量は、解離した水イオンの濃度を考慮して決めることが好ましい。即ち、添加するＤ−グルコースの量は、解離した水イオンの濃度により決まる単分子状Ｄ−グルコースの最大溶解濃度以下（最大計測範囲内）にすることが好ましい。例えば、最大計測範囲が６００ｍｇ／ｄｌの場合、測定対象水に添加するＤ−グルコースの量は３００ｍｇ／ｍｌ程度（最大溶解濃度の１／２程度）とすることが好ましい。
【００２２】
また、水又は水溶液中に固体状Ｄ−グルコースを添加した後、Ｄ−グルコース分子の大半が単分子状で溶解するのに要する時間は、２５℃では７０分程度である。このため、Ｄ−グルコースの溶解速度計測は、Ｄ−グルコースを測定対象の水又は水溶液に添加してから６０分以内とすることが好ましい。
【００２３】
例えば、電解生成水を測定対象の水又は水溶液に選び、この電解生成水１００ｍｌを２５℃に保ち、これに３００ｍｇ／ｄｌ以下の濃度となるようＤ−グルコースを添加し、添加後３０分以内にＧＤＯ法により単分子状Ｄ−グルコース濃度を計測する。同時に電解生成水のｐＨを測定しておく。
【００２４】
一方、純水にＮａＯＨやＨＣｌを添加して電解することなく上記の電解生成水と同一のｐＨに調整した水溶液に対する単分子状Ｄ−グルコースの溶解速度を測定し、両者の溶解速度と比較することにより同一ｐＨでの電解生成水と非電解生成水の溶質溶解性を評価できる。
【００２５】
尚、本発明の溶解性表示方法では、測定対象の水又は水溶液に添加する溶質としてＤ−グルコースを用いる。Ｄ−グルコース以外の糖類として、果糖（単糖類）、乳糖（二糖類）、蔗糖（二糖類）及び澱粉（多糖類）がある。しかし、これらの糖類の水又は水溶液中濃度は酵素電極法では定量できないので、本発明の溶質としては採用できない。この他、Ｌ−アスコルビン酸については、酵素電極法での濃度測定が可能であるが、水又は水溶液への溶解速度が速すぎて本発明では採用できない。
【実施例】
【００２６】
次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
尚、単分子状Ｄ−グルコースの溶解速度は、下式により算出した。
【００２８】
Ｙ＝（Ｄn−Ｄi）／θ
但し、Ｙは単分子状Ｄ−グルコース溶解速度（ｍｇ／ｄｌ・２０ｍｉｎ）、ＤiはＤ−グルコース添加前の測定対象の水又は水溶液中の単分子状Ｄ−グルコース濃度（ｍｇ／ｄｌ）、Ｄnは２０分経過後の測定対象の水又は水溶液中の単分子状Ｄ−グルコース濃度（ｍｇ／ｄｌ）、θはＤ−グルコース添加からの経過時間（２０ｍｉｎ）である。
【００２９】
（実施例１）
導電率が０．３μＳ／ｃｍの純水を市販の連続電解式アルカリ電解水生成装置（株式会社リバーストーン社製）を用いて、電解強度レンジ１の設定にて流速毎分２リットルとしての電解を行い電解生成水を得た。この電解生成水のうち陰極側電解生成水を測定対象の水として、その溶解性を以下の通り評価した。
【００３０】
先ず、得られた陰極側電解生成水（原水）を正確に１００ｍｌビーカーに採取し、ウォーターバス内にて２５℃に保持した。次いで、固体状（粉状）Ｄ−グルコース２５０ｍｇをビーカー内に添加し、測定を開始した。マグネティックスターラーとテフロン(登録商標)被覆回転子を用いてビーカー内溶液を撹拌した。約２０秒間撹拌した結果、透明なＤ−グルコース溶液（クラスター状で溶解）となった。引き続き、撹拌しながら２５℃にて１９分間保持した。更に、グルコカードダイアメーター（株式会社アークレイファクトリー社製）を用いてバイオセンサーをセットし、Ｄ−グルコースを電解生成水に加えてから１９分４０秒経過した時点で、このＤ−グルコース溶液をマイクロピペットにて１００μｌ採取し、スチロール樹脂板上に滴下した。更に、Ｄ−グルコース添加から２０分経過した時点で計測を開始し、単分子状Ｄ−グルコースの濃度を測定した。得られた単分子状Ｄ−グルコース濃度は２１４ｍｇ／ｄｌであった。尚、陰極側電解生成水（測定対象の水）のｐＨは８．１であった。これらの結果及び単分子状Ｄ−グルコース溶解速度の算出結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例２〜４）
連続電解式アルカリ電解水生成装置の電解強度設定をレンジ２〜４に変えて得られた陰極側電解生成水をそれぞれ測定対象の水とした以外は実施例１と同様に単分子状Ｄ−グルコースの濃度とｐＨを測定した。これらの結果及び単分子状Ｄ−グルコース溶解速度の算出結果を表１に示す。
【００３２】
（参考例１）
実施例１で用いた導電率が０．３μＳ／ｃｍの純水を電解することなくそのまま測定対象の水として用いた以外は実施例１と同様に単分子状Ｄ−グルコースの濃度とｐＨを測定した。これらの結果及び単分子状Ｄ−グルコース溶解速度の算出結果を表１に示す。
【００３３】
本発明においては、水又は水溶液中の水の解離度を表わす指標として表１の溶解速度で水又は水溶液の特性を表示するものである。
【００３４】
即ち、この指標で電解装置が製造する電解水がどの程度の解離度の電解水を製造できる能力を持っているかを定量的に表示することができる。
【００３５】
（参考例２〜３）
導電率が０．３μＳ／ｃｍの純水に試薬特級の希塩酸を加えてｐＨを５．６及び６．７に調節した塩酸水溶液を得た。これらの水溶液を測定対象の水として用いた以外は実施例１と同様に単分子状Ｄ−グルコースの濃度とｐＨとを測定した。これらの結果及び単分子状Ｄ−グルコース溶解速度の算出結果を表１に示す。
【００３６】
（参考例４〜８）
導電率が０．３μＳ／ｃｍの純水に試薬特級のＮａＯＨ水溶液を加えてｐＨを８．３、９．４、１０．１、１０．６及び１１．１に調節した水酸化ナトリウム水溶液を得た。これらの水溶液を測定対象水として用いた以外は実施例１と同様に単分子状Ｄ−グルコースの濃度とｐＨを測定した。これらの結果及び単分子状Ｄ−グルコース溶解速度の算出結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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（実施例と参考例についての考察）
表１に示した実施例１から４と参考例１から８のｐＨ値（横軸）とＤ−グルコース濃度（縦軸）との相関図を図２に示す。図２中、Ｒａｎｇｅ  １〜４（◆印で図示）はそれぞれ実施例１から４の結果を示す。また。参考例１〜８の結果を●印で示す。同一のｐＨで両者を比較すると（図２中の破線参照）陰極側電解生成水を用いた実施例のＤ−グルコース濃度は、何れも参考例のＤ−グルコース濃度よりも高濃度であり陰極側電解生成水の溶質溶解性が優れていることを的確に表示している。
【００３８】
（実施例５及び参考例９）
実施例２で得られた陰極側電解生成水（ｐＨ＝８．３）２００ｍｌに緑茶５ｇを加え、２５℃で２分間撹拌し、更に１分間静置し、生成水の色調を観察した。一方、参考例として、純水にＮａＯＨを加えてｐＨを８．３(上記陰極側電解生成水と同じ値）に調整した水酸化ナトリウム水溶液２００ｍｌに緑茶５ｇを加え、２５℃で２分間撹拌し、更に１分間静置し、水溶液の色調を比較観察した。その結果、陰極側電解生成水の方が水酸化ナトリウム水溶液よりも明確に濃厚な緑色を呈していることが観察された。この比較から、本発明の溶媒の溶解性表示方法によれば、水への緑茶成分の溶解速度を正確に評価できることが明らかである。
【００３９】
（参考例１０）
（ＧＯＤ法による糖類の検討）
Ｄ−グルコース、果糖（単糖類）、乳糖（二糖類）、蔗糖（二糖類）及び澱粉（多糖類）をそれぞれ２５０ｍｇ精秤し、各々を２５℃に保持した純水１００ｍｌに添加して溶解させた。添加してから７０分経過後に、各々の水溶液を採取し、それぞれの濃度をＧＯＤ法により計測した。その結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
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表２の結果から、本発明の溶解性表示方法に用いる糖類として、Ｄ−グルコースが優れることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】Ｄ−グルコース分子の構造式を示す図である。
【図２】実施例１〜４と参考例１〜８の各測定対象の水又は水溶液について測定したｐＨ値と所定時間経過後の単分子状Ｄ−グルコース濃度との相関を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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