(57)【要約】【課題】亜硫酸やその塩などの還元性物質を迅速かつ簡便に測定でき、特段の許可なく取扱いができる還元性物質の測定方法、還元性物質測定用試験片及び還元性物質測定用試験液を提供する。【解決手段】メチルグリーンを含む検出試薬を用いることを特徴とする水溶液中の還元性物質の測定方法、検出試薬としてメチルグリーンを含むことを特徴とする水溶液中の還元性物質測定用試験片、及び検出試薬としてメチルグリーンを含むことを特徴とする水溶液中の還元性物質測定用試験液である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
メチルグリーンを含む検出試薬を用いることを特徴とする水溶液中の還元性物質の測定方法。
【請求項２】
検出試薬としてメチルグリーンを含むことを特徴とする水溶液中の還元性物質測定用試験片。
【請求項３】
検出試薬としてメチルグリーンを含むことを特徴とする水溶液中の還元性物質測定用試験液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶液中の亜硫酸やその塩などの還元性物質を測定するための還元性物質の測定方法、還元性物質測定用試験片及び還元性物質測定用試験液に関する。
【背景技術】
【０００２】
亜硫酸やその塩は、還元性を有することから、脱酸素剤として広く食品やボイラ水などに添加されている。脱酸素剤としての有効な能力を知るためには、当該試料中に含まれる亜硫酸やその塩の濃度を測定する必要があり、それらの測定には、よう素滴定法やニトロプルシドナトリウム法などが用いられている。
【０００３】
よう素滴定法とは、亜硫酸やその塩を含む溶液によう素溶液を加え、過剰のよう素をチオ硫酸ナトリウム溶液によって滴定することにより、試料中に含まれる亜硫酸やその塩の濃度を測定するものである（非特許文献１）。
【０００４】
また、ニトロプルシドナトリウム法とは、亜鉛、ニッケル、銅など２価金属イオンの共存下において、ニトロプルシドナトリウムと亜硫酸イオンとが反応した場合に、赤色を呈することを利用したものであり、溶液中での反応を試験片での反応に置き換えることも可能である。例えば、市販の「亜硫酸イオン試験紙」（アクアス社製）は、これを応用したものであり、この試験片によれば、ニトロプルシドナトリウムが亜硫酸やその塩と反応して赤色の呈色を示し、製品に付属された標準比色表との比較から、亜硫酸やその塩の試料中における濃度を測定するものである（非特許文献２）。
【０００５】
さらに、別の測定法としてマラカイトグリーンやフクシンを利用する方法があり、それら両組成物は、弱アルカリ性溶液下で、亜硫酸イオンの存在により脱色される。この脱色現象は、両組成物が有色を示すトリフェニルメタンのキノイド構造から無色のリュウコ型に変わることにより生じる（非特許文献２）。この方法においても、溶液中での反応を試験片での反応に置き換えることが可能であり、その様なものの例としては、市販の「マラカイトグリーン試験紙」（小西六写真工業株式会社製）などがある。
【０００６】
【非特許文献１】日本工業標準調査会審議、平成５年１月１日改正「ＪＩＳ  Ｂ８２２４  ボイラの給水及びボイラ水−試験方法」日本規格協会、平成１４年発行、Ｐ．６０〜６２
【非特許文献２】高木誠司著「新訂  定性分析化学  中巻」南江堂、１９９５年４月１日発行、Ｐ．２７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、よう素滴定法は、操作が煩雑であり、測定までに時間を要する。また、ニトロプルシドナトリウム試験紙法は、簡便であるが、ニトロプルシドナトリウムが毒物であるため、ニトロプルシドナトリウムを含む試験紙も毒物及び劇物指定令（改正平成１２年９月２２日政令第４２９号）１条８号に該当する毒物である。よって、使用上の安全性や廃棄方法が問題となり、実用上危険である他、製造や販売に際し許可を要し、誰もが取扱うことができるものではない。
【０００８】
更に、マラカイトグリーンやフクシンを利用する方法は、還元脱色反応を原理とし、段階的に色抜けを起こして白くなるため呈色変化に乏しく、また還元脱色反応の強さにより反応速度が例えば数分から数時間と大きく左右されるため、判定の客観性や実用性に乏しい。上述の市販の「マラカイトグリーン試験紙」においても、およその濃度しか把握することができず、測定対象とする亜硫酸やその塩の試料中濃度が約１００ｐｐｍである場合には、判定に３０分以上要する。
【０００９】
そこで、本発明は、従来のかかる実情に鑑みてなされたものであり、亜硫酸やその塩などの還元性物質を迅速かつ簡便に測定でき、特段の許可なく取扱いができる還元性物質の測定方法、還元性物質測定用試験片及び還元性物質測定用試験液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の目的を達成するため、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、メチルグリーンを検出試薬として用いることによって、亜硫酸やその塩などの還元性物質を迅速かつ簡便に測定できることを見出した。すなわち、本発明は、メチルグリーンを含む検出試薬を用いることを特徴とする水溶液中の還元性物質の測定方法、検出試薬としてメチルグリーンを含むことを特徴とする水溶液中の還元性物質測定用試験片、及び検出試薬としてメチルグリーンを含むことを特徴とする水溶液中の還元性物質測定用試験液である。
【００１１】
本発明において検出試薬として用いられるメチルグリーンは、亜硫酸やその塩などの還元性物質との接触により、色素本来の色調である緑色から青緑色、淡青紫色、淡紫色を経て無色へと変化する。この豊富な色調変化は判定時間の影響を受けることが少なく、速やかに表れるため、還元脱色反応でありながら良好な判別性を得ることができる。また、脱色時の色調変化が豊富であることは、測定対象とする濃度範囲を拡大させることに大きく寄与するものでもある。
【００１２】
一般に色素の脱色は、共存物質の存在や温度などの条件により反応時間や脱色の強度が著しく影響を受け再現性に欠けるものとなり易いが、本発明において検出試薬として用いられるメチルグリーンの色調変化は、亜硫酸やその塩などの還元性物質との反応性を維持するので、視認性を良好にするためには極めて有効である。
【００１３】
また、一般に色素は耐光性が悪いため、色素を用いた検出試薬も経時的に変質劣化し易いが、本発明に係る還元性物質の測定方法、還元性物質測定用試験片及び還元性物質測定用試験液においては、このような欠点が少なく良好な経時安定性を有する。
【００１４】
本発明において、メチルグリーンは、他の試薬と併せて用いても良く、例えば緩衝溶液を構成する組成物と併用する場合、検査液のｐＨ依存性を回避することや還元性物質との反応性を制御することができる。また、メチルグリーンに他の色素を組合せて用いることもでき、この場合、例えばメチルグリーンの還元脱色反応の終了を、他の色素の存在により明らかにすることもできる。
【００１５】
更に、メチルグリーン、それから構成される検出試薬、並びにその検出試薬を含有する試験片及び試験液は、毒物や劇物でないので、誰でも資格や特段の許可なく製造販売することができ、使用することができるため、実用性が高い。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、検出試薬としてメチルグリーンを用いることにより、亜硫酸やその塩などの還元性物質を迅速かつ簡便に測定でき、特段の許可なく取扱いができる還元性物質の測定方法、還元性物質測定用試験片及び還元性物質測定用試験液を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態を説明する。本発明に係る還元性物質の測定方法、還元性物質測定用試験片及び還元性物質測定用試験液は、亜硫酸やその塩などの還元性物質により変色する化１で示すメチルグリーン検出試薬を含む。
【００１８】
【化１】
2005283133.tif 000002
【００１９】
本発明において検出試薬として用いられるメチルグリーンは、トリフェニル系の色素である。一般にトリフェニル系色素の還元型は、無色ないし淡色であり、酸化型は、濃色である場合が多い。また、トリフェニル系色素の中には、亜硫酸やその塩などの還元性物質により濃色から無色ないし淡色へと変色するものがある。例えば、マラカイトグリーン（Ｃ．Ｉ．４２０００）は緑色から無色へ、フクシン（Ｃ．Ｉ．４２５００）は赤色から無色へと変化する。一方、本発明において検出試薬として用いられるメチルグリーン（Ｃ．Ｉ．４２５８５、Ｃ．Ｉ．４２５９０）は、濃度の増加に従って緑色から青緑色、淡青紫色、淡紫色を経て無色へと変化する。ここでＣ．Ｉ．とはＣｏｌｏｕｒ  Ｉｎｄｅｘの略であり、The American Association of Textile Chemists and ColoristsとThe Society of Dyers and Coloristsが共同で作成した色素の検索番号のことを言う。通常のトリフェニル系の色素が色素本来の色調が脱色されるのに対して、メチルグリーンは、単なる色調の濃淡変化ではなく、色彩の違いとして認識できるため、判別性に優れており、濃度の測定に適している。
【００２０】
メチルグリーンには、Ｃ２６Ｈ３３Ｃｌ２Ｎ３、Ｃ２７Ｈ３５Ｃｌ２Ｎ３で表わされる塩酸塩、Ｃ２７Ｈ３５Ｃｌ２Ｎ３・ＺｎＣｌ２で表わされる塩化亜鉛複塩のほか、Ｃ２７Ｈ３５ＢｒＣｌＮ３、Ｃ２７Ｈ３５ＢｒＣｌＮ３・ＺｎＣｌ２で表わされる臭化物塩等も含まれる。また、一部のメチル基がエチル基に置換されやすいことから、エチルグリーン等とも呼ばれ、このようにエチル基に置換されたものも、本発明に用いられるメチルグリーンに含まれるものとする。
【００２１】
本発明に係る還元性物質の測定方法及び還元性物質測定用試験液を用いた測定方法は、亜硫酸やその塩などの還元性物質を含む試料溶液に、メチルグリーンを含む検出試薬を加え、一定時間後に試料溶液の色調変化を観察することにより、当該試料中に含まれる対象物の濃度を測定するものである。濃度判定に際しては、あらかじめ既知濃度の試料より作成した標準比色表を用い、試料溶液の色調変化を肉眼で比較することにより判定しても良い。
【００２２】
本発明に係る還元性物質の測定方法及び還元性物質測定用試験液を用いた測定方法において、検出試薬として用いられるメチルグリーンは、精製水やメタノール等の有機溶媒に溶解させて使用される。溶媒１００ｍｌに対しては、メチルグリーンは、０．００１〜５ｇが有効であり、好ましくは０．０５〜２ｇである。また、緩衝溶液、例えばリン酸緩衝溶液、クエン酸緩衝溶液、炭酸緩衝溶液にメチルグリーンを溶解して検出試薬としても良い。この場合、緩衝溶液を構成する組成物である、リン酸塩、クエン酸塩、炭酸塩などは、溶媒１００ｍｌに対して、０．０１〜２０ｇが有効であり、好ましくは０．１〜１０ｇである。但し、メチルグリーンは変色域が二つある酸塩基指示薬であるから、緩衝溶液のｐＨは、３〜１０とすることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る還元性物質測定用試験片を用いた測定方法は、亜硫酸やその塩などの還元性物質を含む試料溶液に、メチルグリーンを含む検出試薬を担持した担持体からなる試験片を浸し、直ちに引き上げて試験片での呈色変化を一定時間後に観察することにより、当該試料中に含まれる対象物の濃度を測定するものである。試験片は、メチルグリーンを含む検出試薬を吸収性担体に担持させて支持体に貼付することによって得ることができる。吸収性担体としては、濾紙、不織布、化学繊維等の使用が可能であるが、濾紙の使用が最も有効である。濃度判定に際しては、既知濃度の試料より作成した標準比色表を用い、試験片での呈色変化を肉眼で比較することにより判定しても良い。
【００２４】
本発明に係る還元性物質測定用試験片を用いた測定方法において、検出試薬として用いられるメチルグリーンは、精製水やメタノール等の有機溶媒に溶解させて使用される。溶媒１００ｍｌに対しては、メチルグリーンは、０．００１〜５ｇが有効であり、好ましくは０．０１〜２ｇである。また、リン酸緩衝溶液、クエン酸緩衝溶液、炭酸緩衝溶液にメチルグリーンを溶解して検出試薬としても良く、緩衝溶液としてはリン酸緩衝溶液が特に好ましい。この場合、緩衝溶液を構成する組成物である、リン酸塩、クエン酸塩、炭酸塩などは溶媒１００ｍｌに対して、０．０１〜２０ｇが有効であり、好ましくは０．１〜１０ｇである。但し、メチルグリーンは変色域が二つある酸塩基指示薬であるから、緩衝溶液のｐＨは３〜１０とすることが好ましい。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明に係る還元性物質の測定方法、還元性物質測定用試験片及び還元性物質測定用試験液の実施例を説明する。なお、これらの実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２６】
実験例１
実施例１として、メチルグリーン（東京化成製、Ｃ．Ｉ．４２５８５）０．１ｇをメタノール１００ｍｌに溶解することによって、メチルグリーンからなる検出試薬を作製した。
【００２７】
比較例１として、マラカイトグリーン（コダック製、Ｃ．Ｉ．４２０００）０．１ｇをメタノール１００ｍｌに溶解することによって、マラカイトグリーンからなる検出試薬を作製した。
【００２８】
これら実施例１に係る検出試薬と比較例１に係る検出試薬について性能評価を行った。性能評価は、先ず、無水亜硫酸ナトリウム０．１５８ｇに精製水を加えて１００ｍｌとすることによって、１０００ｐｐｍの亜硫酸イオン原液を得た。次に、精製水で亜硫酸イオン原液を適宜希釈することによって、亜硫酸イオン濃度０、１、２、３、４、５、１０、２０ｐｐｍの亜硫酸イオン検査液を得た。
【００２９】
この亜硫酸イオン検査液１ｍｌに対して、実施例１及び比較例１に係る検出試薬それぞれ０．０５ｍｌを滴下混合し、判定時間３０秒、１０分、３０分、６０分の検査液の色調変化を検査した。実施例１の結果を表１に示し、比較例１の結果を表２に示す。
【００３０】
【表１】
2005283133.tif 000003
【００３１】
【表２】
2005283133.tif 000004
【００３２】
実施例１に係る検出試薬においては、検査液に滴下後、直ちに還元脱色反応が始まり、終了するのも早いため、判定時間による色調の差はみられなかった。また、各濃度での色調は隣り合う検査液の色調と明らかに異なるため判別性が極めて良好であった。一方、比較例１に係る検出試薬の亜硫酸イオン濃度１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍにおいては、時間を追うごとに色調が薄くなり３０秒と６０分とでは色調が異なるものとなった。また、判定時間３０秒ではすべての亜硫酸イオン濃度域において色調に差がなく判別できなかった。３０分以上経過しなければ、還元脱色反応が終了しないため、判定時間による依存性が実施例１より大きく簡便さに欠けるものであった。したがって、本発明に係る還元性物質の測定方法は、マラカイトグリーンを用いた比較例よりも極めて有効であることが分かった。
【００３３】
実施例２
メチルグリーン（東京化成製、Ｃ．Ｉ．４２５８５）０．１ｇを精製水１００ｍｌに溶解したものを検出試薬とし、その検出試薬を濾紙（東洋濾紙製、Ｎｏ２）に含浸し、トラストオーブン内で８０℃、３０分間乾燥させ、その検出試薬を担持した濾紙を適当な大きさに切断し、両面テープ（３Ｍ製、４５９１ＨＨ）により支持体（パナック製、ルミラー２５０−Ｅ２２）に貼付することによって、実施例２に係る試験片を得た。
【００３４】
マラカイトグリーン（コダック製、Ｃ．Ｉ．４２０００）０．１ｇを精製水１００ｍｌに溶解しものを検出試薬とし、その検出試薬を濾紙（東洋濾紙製、Ｎｏ２）に含浸し、トラストオーブン内で８０℃、３０分間乾燥させ、その他は実施例２と同様の方法によって、比較例２に係る試験片を得た。
【００３５】
これら実施例２に係る試験片と比較例２に係る試験片について性能評価を行った。性能評価は、先ず、無水亜硫酸ナトリウム０．１５８ｇに精製水を加えて１００ｍｌとすることによって、１０００ｐｐｍの亜硫酸イオン原液を得た。この亜硫酸イオン原液を精製水でさらに適宜希釈することによって亜硫酸イオン濃度０、２０、４０、６０、８０、１００ｐｐｍの検査液を得た。
【００３６】
これら検査液に実施例２及び比較例２に係る試験片それぞれを含浸させた。実施例２に係る試験片の判定時間３０秒、１０分、３０分、６０分における呈色変化を表３に示し、比較例２に係る試験片の呈色変化を表４に示す。
【００３７】
【表３】
2005283133.tif 000005
【００３８】
【表４】
2005283133.tif 000006
【００３９】
実施例２の試験片においては、検査液に含浸後、直ちに呈色変化が始まり、判定時間による呈色の差はみられなかった。また、各濃度における呈色は隣り合う呈色の色調と明らかに異なるため、判別性が極めて良好であった。一方、比較例２の試験片では、時間を追うごとに色調が薄くなり３０秒と６０分とでは、呈色が異なるものとなった。また、判定時間３０秒ではすべての亜硫酸イオン濃度域において色調に差がなく判別できず、６０分後においてもわずかな色調の濃淡による差がつく程度の違いであり、判別性が極めて悪く、判定に誤差が生じ易いものであった。
【００４０】
実験例３
更に、実施例２と比較例２の試験片を直射日光の当たらない実験台の上に５日間放置することによって、室内環境への曝露耐性を調べた。未放置の試験片と放置した試験片における外観色および判定時間３０秒における呈色を調べた。実施例２に係る試験片についての結果を表５に示し、比較例２に係る試験片についての結果を表６に示す。
【００４１】
【表５】
2005283133.tif 000007
【００４２】
【表６】
2005283133.tif 000008
【００４３】
実施例２の試験片において、未放置の試験片と放置した試験片との外観色および呈色の差は、極僅かな色の濃淡であり、呈色判別性に影響を与えるものではなかった。一方、比較例２の試験片において、未放置の試験片と放置した試験片とでは、明らかに外観色が異なり、判定時間３０秒における呈色変化もかけ離れたものとなった。すなわち、実施例２に係る試験片は、比較例２に係る試験片より室内環境における曝露耐性が良好であり、試験片として極めて実用的に用いることができる。したがって、本発明に係る還元性物質測定用試験片は、マラカイトグリーンを用いた比較例よりも優れていたことが分かる。
【００４４】
実験例４
メチルグリーン（東京化成製、Ｃ．Ｉ．４２５８５）０．１ｇをメタノール５０ｍｌに溶解し、さらに１／３０Ｍリン酸緩衝溶液（ｐＨ６．０）５０ｍｌを加えて検出試薬とし、濾紙（東洋濾紙製、Ｎｏ２）に検出試薬を含浸し、トラストオーブン内にて８０℃で３０分間乾燥させ、その他は実施例２と同様の方法によって、実施例３に係る試験片を得た。
【００４５】
１／３０Ｍリン酸緩衝溶液のｐＨを７．０とした以外は、実施例３と同じ方法によって実施例４に係る試験片を得た。
【００４６】
１／３０Ｍリン酸緩衝溶液のｐＨを８．０とした以外は、実施例３と同じ方法によって実施例５に係る試験片を得た。
【００４７】
マラカイトグリーン（コダック製、Ｃ．Ｉ．４２０００）０．１ｇをメタノール５０ｍｌに溶解し、更に１／３０Ｍリン酸緩衝溶液（ｐＨ６．０）５０ｍｌを加えて検出試薬とし、濾紙（東洋濾紙製、Ｎｏ２）に検出試薬を含浸し、トラストオーブン内にて８０℃で３０分間乾燥させた後は、実施例３と同じ方法によて比較例３に係る試験片を得た。
【００４８】
１／３０Ｍリン酸緩衝溶液のｐＨを７．０とした以外は、比較例３と同じ方法によって比較例４に係る試験片を得た。
【００４９】
１／３０Ｍリン酸緩衝溶液のｐＨを８．０とした以外は、比較例３と同じ方法によって比較例５に係る試験片を得た。
【００５０】
これら実施例３乃至５並びに比較例３乃至５に係る試験片の性能評価を行った。性能評価は、先ず、無水亜硫酸ナトリウム０．１５８ｇに精製水を加えて１００ｍｌとすることによって、１０００ｐｐｍの亜硫酸イオン原液を作製した。さらに精製水で亜硫酸イオン原液を適宜希釈することによって、亜硫酸イオン濃度０、１０、２０、５０、１００ｐｐｍの中性検査液を作製した。
【００５１】
この亜硫酸イオン濃度０、１０、２０、５０、１００ｐｐｍの中性検査液に実施例３乃至５、並びに比較例３乃至５に係る試験片を含浸させることによって評価試験を行った。判定時間３０秒における呈色変化を表７に示す。
【００５２】
【表７】
2005283133.tif 000009
【００５３】
実施例３乃至５に係る試験片においては、検出試薬のｐＨを段階的に高くすることにより、青紫色、淡青紫色、淡紫色を示す色調範囲に該当する亜硫酸イオン検査液の濃度を２０〜１００ｐｐｍ、１０〜５０ｐｐｍ、０〜２０ｐｐｍと変化させることができた。つまり、検出試薬のｐＨを変化させることは、測定対象とする亜硫酸イオンの濃度範囲を調整することに有効であった。一方、比較例３乃至５に係る試験片においては、検出試薬のｐＨを段階的に高くすることは、呈色の色調全体を薄くするだけの効果しかなく、メチルグリーンのように測定対象とする亜硫酸イオン濃度の設定を自由に変更できるものではなかった。したがって、試験紙の感度調整という点においても、メチルグリーンを用いた本発明に係る試験片は、マラカイトグリーンを用いた比較例よりも優れていることが分かった。
【００５４】
実験例５
次に、実験例４に作製した亜硫酸イオン原液をｐＨ３に調製した硫酸溶液、精製水、ｐＨ１１に調製した水酸化ナトリウム溶液により適宜希釈することによって、亜硫酸イオン濃度０、１０、２０、５０、１００ｐｐｍの酸性、中性及びアルカリ性検査液を作製した。
【００５５】
実施例３と実施例２に係る試験片それぞれを亜硫酸イオン濃度０、１０、２０、５０、１００ｐｐｍの酸性、中性及びアルカリ性検査液に含浸させることによって評価試験を行った。判定時間３０秒における酸性検査液、中性検査液、アルカリ性検査液における呈色変化を表８に示す。
【００５６】
【表８】
2005283133.tif 000010
【００５７】
検出試薬に緩衝溶液を構成する組成物を加えた実施例３においては、検査液のｐＨによる呈色への影響は見られないのに対して、実施例２においては、検査液ｐＨが低くなるほど退色反応は阻害されていた。実施例４、５についても同様の評価試験を行ったところ、検査液の液性による呈色への影響は見られなかった。したがって、検出試薬に緩衝溶液を併用することは、検査液ｐＨ依存性を回避するためには極めて有効であった。