布上でのタンパク質直接定量に及ぼす布帛種の影響
塚崎 舞 1)，森田 みゆき 2)，米山 雄二 3)1)

実践女子大学 生活科学部（〒191-8510 東京都日野市大坂上 4-1-1）

2)

東京学芸大学 教育学部（〒184-8501 東京都小金井市貫井北町 4-1-1）

3)

文化学園大学 服装学部（〒151-8523 東京都渋谷区代々木 3-22-1）

Effect of Fabric Types on Direct Determination of Protein on Fabrics
Mai Tsukazaki 1, *，Miyuki Morita 2，Yuji Yoneyama 3
Abstract
The influence of the weave, thickness, and fiber material of the fabric on the direct determination of theprotein in the fabric by the bicinchoninic acid (BCA) method was investigated in this paper. Six kinds ofcotton fabrics, with different weaves and thicknesses, and eight kinds of plain-weave fabrics with different
fiber materials were used as the test swatches. The K/S value was calculated from the reflectance, based on
the color reaction of the BCA method, and the quantitation was evaluated based on the relationship between
the K/S value and the protein concentration. Based on the results, it was determined that the influence of theweave and thickness was not significant, and the quantitation was good. Contrastingly, it was found that
protein fibers (wool and silk) and the cuprammonium rayon, in which copper ions remained, which reactwith the C solution of the BCA method, are not suitable for this method.

Keywords：Fiber, Fabric, Determination of Protein, Reflectance, Bicinchoninic Acid
Received July 3, 2022; accepted August 8, 2022
1) Department of Human Environmental Sciences, Jissen Women’s University, 4-1-1 Osakaue, Hino-shiTokyo, 191-8510, Japan
2) Faculty of Education, Tokyo Gakugei University, 4-1-1 Nukuikita-machi, Koganei-shi Tokyo, 184-8501,Japan3) Faculty of Fashion Science, Bunka Gakuen University, 3-22-1 Yoyogi, Shibuya-ku Tokyo, 151-8523,

Japan* Corresponding author: Mai Tsukazaki, E-mail: tsukazaki-mai@jissen.ac.jp

23

１． 緒言皮脂に含まれるタンパク質や油脂は無色であり，繊維に付着した汚れを目視で確認し除去することは困難である 1,2)。洗浄によりタンパク質汚れがどの程度除去されたのかを評価するために，繊維に付着したタンパク質を定量する方法が必要となるが，一般的に，強アルカリ条件での長時間抽出 3～5)，必要に応じ抽出物の分離処理を行い，Bradfor 法，Lowr 法，ビシンコニン酸（BCA）法といった呈色反応を利用したタンパク質定量法で，溶液の吸光度測定を行う定量方法が用いられている 6～9)。これらの方法は時間を要し，さらに抽出過程で誤差を抑制するためには熟達した技術を必要とされる。そのため，短時間で簡潔な手順の定量方法が求められており，様々な視点から研究がなされている 10～12)。
BCA 法は Fig.1 に示したように銅（Ⅱ）イオンがタンパク質によって還元され，ビシンコニン酸と BCA-Cu 錯体を形成する。この錯体は最大吸収波長 562 nm の呈色を示し，吸光度測定によりタンパク質量を定量する。
また，他の定量法よりタンパク質の種類による影響，および界面活性剤の共存による影響が少ないとされており 13,14)，繊維基質に付着したタンパク質定量に適する方法であると考える。
著者らはこれまで，綿金巾白布を反応基質とし，モデルタンパク質としてウシ血清アルブミンを付着させ，BCA 法による呈色反応を利用した直接定量法を検討し，表面反射率とアルブミン濃度に高い相関性があり，検量線による定量が可能であることを報告した15)。また，BCA 法において銅（Ⅰ）イオンは空気中の酸素の影響で酸化が促進されることが考えられ，透明ポリエチレンシートを用いて酸素との接触を避ける操作方法を検討し，K/S 値によるタンパク質濃度の高感度な評価が可能であることを明らかにした 16)。
本定量法は，タンパク質汚れを抽出処理する必要がなく，呈色反応と反射率測定によってタンパク質を簡便かつ迅速に定量することが可能である。この特徴は，既知量のタンパク質を付着させた汚染布を用いた洗浄試験において，タンパク質の除去率を容易に把握することに活用でき，これによりタンパク質汚れの除去に効果的な新洗浄基材や防汚加工等の繊維材料開発に寄与できると考える。
実際のタンパク質汚れが付着する基質は被服であり，それには多様な繊維素材が用いられている。また，繊維の集合体である布帛においても織りや厚さの違いがある。本研究では織りや厚さが異なる綿白布，および繊維種の異なる平織り布を試験布に用い，前報と同様の BCA 呈色反応を行った時の布帛の種類による影響を検討した。

２． 実験
2.1 試薬および装置
タンパク質は前報と同様にウシ血清アルブミン（生化学用，結晶品，富士フイルム和光純薬製）を用い，0.5～0.04 ％（w/v）水溶液とした。BCA 法にはビシンコニン酸ナトリウム（Thermo Science 製）を用いた。その他の試薬は富士フイルム和光純薬製の試薬特級を実験に供した。
水はイオン交換水を蒸留した後，超純水装
置 Simplicity UV（MERCK 製）で処理したものを使用した。ビシンコニン酸ナトリウム１ｇ，炭酸ナトリウム 1.71ｇ，酒石酸ナトリ
ウム二水和物 0.16 g，水酸化ナトリウム 0.4 g，炭酸水素ナトリウム 0.95 g を水 95 mL に溶解
し ， 50 ％ 水 酸化 ナ ト リウ ム 水 溶 液で pH11.25 に調製し，これを BCA 法の A 液とした。BCA 法の B 液は，硫酸銅五水和物 0.4 g

Fig 1．BCA reduction reaction cycle andOxidation by oxygen in the air.

24

を水 9.6 mL に溶解して調製した。試験当日

予備実験で繊維表面のロウ質で試薬がぬれ広に A 液と B 液を 50：1（v/v）に混合して Cがりにくいことがわかっており，ロウ質除去液とし，反応に用いた。のため直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム 0.05％（w/v）溶液で精練したものを2.2 試験布の種類用いた。

試験布は，日本規格協会が提供している
JIS 染色堅牢度試験用の綿カナキン３号を基

2.3

試験布の構造および繊維種の反射率準布（綿繊維，平織布）として，織りまたはへの影響厚さが異なる綿布を Fig. 2 に示す通り合計６

試験布の織りや厚さの違いは表面上に特徴種選定した。さらに，平織りで繊維種の異な的な凹凸構造を生じ，試薬の浸透状態ならびる布帛を８種選定し，試験布に用いた。これに反射率の測定に影響を与えることが予想さ

ら１４種の試験布について Table １に示す。

れる 17,18)。同様に，繊維種の違いにより色試験布はエタノール：水＝1：1（v/v）の相や表面状態がわずかに異なることが推測さ混合溶液に一晩浸漬して精練し，2.5 cm ×れる。これらの影響を検討するため，紫色の2.5 cm に裁断して試験に用いた。羊毛は，水溶性染料カヤシオンバイオレット P-3R を0.01 ％（w/v）の水溶液とし，BCA 法で滴下する試薬液総量と同量を各試験布へ滴下し，反射率を測定した。染料滴下前後の値を比較することで，試験布の織り，繊維種による反射率への影響を評価した。
実験手順は次の通りに行った。透明ポリエチレンシート（厚さ 0.04 mm，以下 PE シート）の半分の部分に試験布を置き，マイクロシリンジで 28.8 µL/cm2 滴下した。直ぐにシートを中央部分で二つ折りにして試験布を挟み 5 分静置した後，ハンディ型分光色差計（NF555 日本電色工業製）および専用ソフト

Fig 2．Images of six types cotton swatch（ColorMate Pro，同社製）を使用し， 560

Table 1 Distributor and basic physical characteristics of swatch fabrics
Distributor

Weight-2g・cm
Canequim

CottonThickness
mmYarn Density
number of yarns / cm2
warp

weft

0.010

0.23

2926

Plain weave(1) Sentaku Kagaku Association

0.015

0.35

2523

Plain weave(2) Swissatest

0.019

0.32

2424Parcale

Swissatest

0.010

0.16

4645

Twill

Swissatest

0.020

0.36

40

21

Satin

Japanese Standards Association

Shikisensha

0.013

0.26

3156

Linen

Shikisensha

0.013

0.26

2121

Cuprammonium rayon Plain weave

Japanese Standards Association

0.007

0.10

5337

Diacetate

Shikisensha

0.007

0.103926Polyester

Japanese Standards Association

0.006

0.084137

Shikisensha

0.006

0.104334

Shikisensha

0.011

0.215428

Japanese Standards Association

0.011

0.28

2523

Shikisensha

0.006

0.125137

Nylon(6)Plain weave

T/C(65/35)
Wool
Silk

Plain weave25

nm の表面反射率を測定した。測定は，歪みを滴下し，反射率を測定した結果を Fig．3が生じないようシートの上から垂直に押し当に示す。染料滴下後の測定箇所による値の変て，試験布１枚につき４か所の反射率を測定

動を表すため標準偏差をエラーバーとして付し，その平均値を用いた。なお，試験布１枚した。の厚さが，基準とする綿金巾の半分以下であ

綿白布６種について，シートで被覆した時る，銅アンモニアレーヨン，ジアセテート，の反射率は 76～80 ％であり，染料滴下後のポリエステル，ナイロンの４種は，他種との反射率は 37～40 ％となった。パーケール，厚さの差を抑えるため，２枚を重ねて試験布ツイル，サテンの３種は，染料滴下後の反射として用いた。

率が基準布と比較して，2～3 ％高い値となったが，測定箇所による反射率の差は小さく，2.4 BCA 反応における各試験布の影響測定への大きな影響はないと考えられる。パ

BCA 法 C 液に対する各試験布の呈色反応

ーケールについては，Table１に示すようにとタンパク質の定量性を検討するため，０，試験布の厚さが基準布の約 70 ％と薄いため，4.8，24 µg/cm2 濃度のアルブミン溶液を，各染料液が試験布から滲出する様子が確認され，試験布に滴下した上で C 液を反応させ，反これがムラとしてエラーバーに現れたと考え射率を測定した。実験手順は、PE シートのる。また，ツイル，サテンの２種では，表面半分に試験布を置き，マイクロシリンジで水の糸面積が平織りよりも大きくなり，光の反８µL/ cm2，アルブミン溶液 4.8 µL/cm2 を滴射量が増加したことが反射率へ影響したと推下してシートを閉じ，５分静置した後，シー測された。

トを開いて C 液を 24 µL/cm2 滴下して再びシ繊維種の異なる８種の反射率を Fig.４に示ートを閉じ，25 ℃の低温恒温槽に静置してす。ここには、基準布の反射率も併記した。

反応させた。試験布の呈色は，先述の 2.3 のシートで被覆した８種の布の反射率は 72～通りに反射率の測定を行った。

81 ％，であり，染料滴下後の反射率は 37～49 ％となった。このように，繊維種の異な３．結果および考察
3. 1 試験布の構造および繊維種の反射率への影響
織り，厚さの異なる綿繊維の試験布へ染料る試験布では数値に差が生じた。麻，T/C 布

Fig 3．Reflectance of Cotton swatch and purple dye
dropped swatch (N=4)

Fig 4．Reflectance of different fiber types swatch andpurple dye dropped swatch (N=4)

は，セルロース繊維を含んでおり，厚さが近いことが共通する。

26

羊毛は，白布の反射率はやや低いが，染料滴下後の値は基準布に近似している。羊毛は精練によってセルロース繊維同等の吸水性をもつようになり，さらに厚さも近似していることから，麻，T/C 布と近い値となったと考えられる。
銅アンモニアレーヨン，ジアセテート，ポリエステル，ナイロン，絹の各布は，フィラメント糸であるため，染料のぬれにより反射光が基準布と比較し大きくなったと考えられる。また，これらの布は綿パーケールと同様に厚さが薄く染料液が測定時に流動する様子が確認され，標準偏差値が大きくなった。特に，ポリエステルは繊維自体が疎水性である

Fig 5．Effect of albumin concentration onreflectance at cotton swatch (N≧4)

ため液が流動しやすく，他試験布と比較して反射率が高くなったと推測される。

繊維のセルロース分子上の OH 基，二重結合以上，綿繊維の織りおよび厚さの影響，構造と BCA 分子との関連，または製品とし繊維種による反射率の影響を検討した結果，ての布帛上に残留する繊維処理剤の影響とも綿繊維である場合は，平織よりもサテン，ツ考えられる。平織 (1)，ツイルは，この綿繊イルはわずかに反射率が高くなる傾向が見ら

維との呈色反応が厚さや構造の関係により，れたが，総じて大きな差ではなかった。すな

反射率の低さとして表れたと推測できる。一わち，綿繊維の場合は試薬液の滲出や流動が方，平織 (2)は，基準布より明らかに濃い呈多くなければ，近似した値となることがわか色を示していることから，C 液と反応性をもった。 一方，繊維種が異なる場合には，繊つ何らかの物質，例えば酵素を用いた繊維処

維の親水性・疎水性および布の厚さが試薬液理剤 19) 等が付着し，呈色反応が促進されたの保持性に影響し，反射率が異なってくるこことが考えられる。サテン，パーケールは，とがわかった。

それぞれ表面上の糸面積の影響，試薬の流動

これらの特性を踏まえ，各種布帛を基質とによる影響で反射率が基準布より高くなったして用い，BCA 反応を行った場合の反射率へが，付着物等の影響はないと考えられた。の影響を検討した。

さらに，これら５種の綿布はアルブミン濃度が増加するに従い，反射率値は基準布に近3.2 BCA 反応における綿布の織りおよび厚い値となり，24 µg/cm2 濃度の場合，試験布さの影響による値の差は５％以内に収束している。す0，4.8，24 µg/cm2 濃度のアルブミン溶液を，なわち，綿繊維の場合は，タンパク質を共存５種の綿布へ滴下し，BCA 呈色による反射させた場合，低濃度では試験布の特徴が反射率を測定した結果を Fig．5 に示す。

率に影響を与えるが，比較的高いタンパク質アルブミン濃度が０の場合，3.1 で述べた濃度の場合はその影響は小さいことが明らか

反射率の近似は見られず，BCA 溶液では平となった。

織 (1)，平織 (2)，ツイルで反射率は７～15 ％
基準布より低くなった。なお，綿繊維は C

3.3 BCA 反応における繊維種の影響液とわずかに反応して呈色するが，タンパク繊維種の異なる８種の試験布を基質に用い，質定量に影響を与えない程度であることは前綿布と同様，BCA 呈色による反射率を測定報にて把握している 16)。今回の結果は，綿27

官能基の大半が酢酸化されていることから，C 液と反応しにくいためと考えられる。T/C
布の場合は，綿の吸水性により試薬液が保持されたため，基準布のように呈色反応が起こるが，繊維の 65 ％を占めるポリエステルは，化学反応性が低い繊維であるため C 液への反応が起こりにくく，基準布よりも反射率が高くなったと考える。
ポリエステルは，疎水性で厚さも薄く，C液の保持量が少ないため，全体として高い反射率を示すが，アルブミン濃度にしたがって反射率の減少が見られ，その曲線は基準布と同様であった。ナイロンは，ポリエステルよりも反射率が低くなり，ナイロン繊維中のアミド結合による C 液との反応または吸水性

Fig 6．Effect of albumin concentration onreflectance at swatch of different fiber
types (N≧4)

による C 液の保持性が影響したものと考える。
以上，麻，ジアセテート，T/C 布，ポリエした結果を Fig. 6 へ示す。

ステル，ナイロンの５種に関しては，各繊維羊毛および絹布は，アルブミン濃度が０でで値の差はあるものの，アルブミン濃度に応あっても，それぞれの反射率は 22 ％，５ ％

じた明確な反射率の低下が確認され，BCAであり，非常に濃い呈色を示した。これらは呈色反応を用いたタンパク質定量が可能であタンパク質繊維であり，繊維自体が BCA 反ることが明らかとなった。 一方，羊毛，絹応を起こしてしまうことから，羊毛，絹布でおよび銅アンモニアレーヨンは C 液との反は BCA 呈色反応を利用して布上に付着した応が起き，BCA 反応によるタンパク質定量タンパク質汚れを定量することできないことには適さないことがわかった。

が判明した。
銅アンモニアレーヨンの場合，アルブミン

３．４ 各試験布のタンパク質定量性濃度が０の時，同じくセルロース系半合成繊反射率の値を小数としたものを R とし，維であるジアセテートと比較すると，20 ％Kubelka-Munk の式（K/S ＝ (１－R)2/2R）を近く低い値を示している。さらに，アルブミ用いて各試験布の K/S 値を求め，５種の綿布ン濃度の増加による呈色反応は，他の繊維種におけるアルブミン濃度との関係を Fig．7，と比較して鈍化していることがわかった。こ

繊維種の異なる５種の試験布におけるアルブれは，銅アンモニアレーヨンはその製造過程ミン濃度との関係を Fig. 8 に示す。アルブミにおいて銅イオンを用いるため，その銅イオンの濃度範囲 0～24 µg/cm2 で近似直線を求め，20)し，BCA 呈色反応に影響したとその直線の傾きから定量性を評価した。なお，ンが残留考えられる。

明らかに定量性が確認されなかった羊毛，絹麻，ジアセテート，および T/C 布は，アルおよび銅アンモニアレーヨンは図から除外しブミン濃度にしたがって，基準布と近似したた。

反応性を示した。しかし，アルブミン濃度０Figure 8 において，平織(1)とサテンは基準のときには，繊維自体と C 液の反応性は小布の直線と非常に近い傾きを示した。また，さかった。この理由は，麻のセルロース分子パーケールとツイルは基準布より傾きがややの結晶領域が綿よりも多く，ジアセテートは，小さい直線を示したものの，アルブミンの定28

Fig 7．Correlation between K / S value andalbumin concentration at cotton swatch

Fig 8．Correlation between K / S value andalbumin concentration at swatch of different
fiber types.

量性としては良好であった。Figure 8 より，に，繊維の種類に由来する影響として，繊維T/C 布も綿繊維の試験布同様に基準布と近似分子と BCA 法 C 液との反応の有無が挙げらした直線が得られることがわかった。麻とナれた。次に，布帛の試薬の保持性すなわち試イロン，およびジアセテートとポリエステル薬液のぬれや滲出の程度，さらに，繊維加工が，それぞれ非常に近似した直線を示し，傾剤等の付着物の影響が確認された。これらにきは基準布より小さくなった。

より，総じて BCA 呈色反応が基準布よりも以上より，各試験布の K/S 値を用いてタン進行し，反射率が低下する傾向や，試薬の保パク質の定量性を検討した結果，綿平織(1)，持性が低い場合には反射率が高くなる傾向が

綿サテン，T/C 布は高い定量性を示し，次い見られた。

で，麻，ナイロン，綿パーケール，綿ツイル

C 液との反応が確認された羊毛および絹のの直線の傾きが大きく，ジアセテート，ポリタンパク質繊維布，銅アンモニアレーヨンをエステルの順に定量性は良好であった。

除き，綿繊維布および混紡布は定量性が高く，このことから，布帛上のタンパク質量を，それ以外は綿より低くなるが定量性は良好でBCA 呈色反応を用いて定量する場合，高いあった。

定量性を確保するためには，繊維種が同一の以上から，本定量法を適用する布帛は，検ものである場合も布帛の構造や厚さ，すなわ量線の作成が必要であることがわかった。今

ち表面状態の反射率への影響がわずかに表れ後，吸水性を主として，布帛の特性に応じ試ることや，繊維加工剤等の付着物の影響が表薬液量の調整等，工夫を進めることで，さられるため，対象とする布帛で検量線を作成しに高精度の定量条件を見出すことが期待されておくことが必要である。

る。

４．結論
試験布の織りと厚さ，および繊維種による，布帛上タンパク質直接定量法への影響を検討した。結果として，布帛の織りおよび厚さの影響は布帛表面の反射光の変化により反射率がわずかに上昇することが確認された。さら謝辞：本研究は科研費

JSPS KAKENHI

Grant Number JP20K13808 の助成を受けて行いました。

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