酵素が澱粉を糖に分解した事がわかる簡易センサーについて

質問

唾液に含まれるα-アミラーゼが澱粉を糖に分解させた事がわかる為の簡単なセンサー（バイオセンサー程の高度な検出方法では無く、例えば糖に変化したら電球が光る等）を製作したいのですがどんな方法がありますか？
できればその原理も知りたいのですが・・・。
お願いします。

回答No.4

Banka · ベストアンサー

でんぷんが分解されると最終的にはグルコースが生成するわけですが、
そのグルコースの検出には電気化学的な方法も用意されています。
グルコースオキシダーゼという酵素がグルコースを酸化する際に、電子の移動（プロトンの放出）が起こり、それを電位差として検出する電極が市販されています。また、放出されたプロトンと酸素からH2O2ができて、それをカタラーゼで還元させる際に発色基を混在させるという視覚的な検出法もクラシックな検出法としてあります。
「グルコースセンサー」「グルコース電極」「グルコースオキシダーゼ」などでお調べください。（ただし、電位差でランプが光るかどうかは、私にはわかりません。）

中間産物のオリゴ糖の内容まで電気的にモニターしたい、とおっしゃるのでしたら、意外にむずかしそうですね。高分子の分解初期の切断をモニターするには粘度計を使う方法もあります。澱粉分解の中間的な変化を検出するもっとも簡単な方法は、やはりヨウ素法かもしれません。ヨウ素分子の結合と澱粉オリゴ糖の分子量は、ある程度の相関がある・・つまり、おなじ赤紫でも色の深度に違いがあるようです。

グルコースであれオリゴ糖であれ、末端の糖（の１位のOH）には金属を還元する力があるので、銅、鉄などの重金属を還元させる定量法もあります。通常はアルカリ性の水溶液中で加熱して行われます。「還元糖」などで調べてみてください。

あくまでご参考に、、、。

お礼

大変参考になりました。本当にありがとうございます。

回答No.3

htms42

＞イオン濃度の変化などにより抵抗値が変化するものと考えています。他にも考えられる電気的な変化は、想像できますがここでそれを論ずるつもりは、ありません。

ブドウ糖もデンプンもイオン性物質ではありません。
したがって反応に伴って「イオン濃度の変化が生じる」ということはありません。

「他にも考えられる電気的な変化がある」と書いておあれますが何なんでしょう。
加水分解反応は酸化・還元反応ではありませんので反応に伴う電位の違いも生じません。

「酸化水素」とは何ですか。
こういう化学用語はありません。
「酸素と化合した水素」の意味であれば「水」は酸化水素の１つです。でもまさか「水」のことを言っているのではないでしょう。過酸化水素も酸化水素です。デンプンの加水分解反応では過酸化水素は生じません。
アルカリ性の指標である「水酸化物イオン」のことかなとも思いますがやはりデンプンの加水分解反応には無関係です。

あなたの考えておられる電気的な性質の違いはこの反応では生じませんので「機械的な」「簡単な仕組み」は存在しないでしょう。

多分他には解答がつかないだろうと思います。
私もこれで終わりにします。

補足

質問の趣旨を理解していないので答えになっていないと言っているのがわからないようですね。
揚げ足ばかり取ってないでわからないなら無理に解答しないでください。
揚げ足を取るのであればあなたの返答もおかしなところがたくさんあります。
あなたにいちいち突っ込むのが面倒だから避けているだけです。

そもそもなぜこんな質問を私がしているのかあなたに答える義務は、ありません。
友達が欲しいなら出会い系のサイトで探してください。

小説でも読んで文章を理解する能力も上げたらベストアンサーにもっと選ばれるように
なるんじゃないでしょうか。

登録日 2007/09/29
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とりあえずご苦労様。ポイントは、あげられませんが大変有意義でした。
個人的に１００点あげます。がんばってくださいね。

回答No.2

htms42

市販の糖度計での測定は光学的なものです。
簡単なものは屈折率の測定だろうと思います。
旋光性を利用したものもあります。
含まれている糖の濃度によって屈折率や旋光度に違いが出るからです。
でも屈折率や旋光度を測定して糖度に変換して表示する所は電気的です。たぶんマイコンチップが組み込まれているでしょう。

検出のメインの原理が電気的であることを条件とするのであれば電気的な性質に違いが生じないといけません。デンプンからブドウ糖への変化でどういう電気的な性質の違いが生じると考えておられるのでしょうか。簡単に測定できる電気的な性質の違いがあるのであれば糖度計に利用されているはずです。（ｐＨメータは電気的なものです。これはｐＨがイオンの濃度に関係する量だからです。）

電気的な性質の違いについてのイメージがないのであれば電気的なセンサーを作ることなど無理な話です。

なぜそういうセンサーを作りたいと思ったのでしょうか。

市販の糖度計では特定の糖を分離して測定することは出来ていません。
屈折率の測定であれば溶液内に存在する全ての物質の屈折率が合わさってきます。旋光度の測定であれば旋光性を持つ物質の旋光度が合わさってきます。
αーアミラーゼによるデンプンの分解でもブドウ糖だけが出来るわけではありません。ヨウ素デンプン反応での発色がなくなったからと言って全てブドウ糖に分解されたと言ってよいわけでもありません。
デンプンが分解されたということをどういう性質に基づいて判断するのかも問題になります。

ヨウ素デンプン反応はかなり感度のいい検出法です。
デンプンの鎖がどの程度の長さの断片に変わったかもある程度わかります。分解の程度を知るということでは糖度計よりも優れていると思います。

補足

「デンプンからブドウ糖への変化でどういう電気的な性質の違いが生じると考えておられるのでしょうか？」

回答：イオン濃度の変化などにより抵抗値が変化するものと考えています。他にも考えられる電気的な変化は、想像できますがここでそれを論ずるつもりは、ありません。

そもそも詳細まで質問覧で説明するまでも無いと思っていたのですがイオン濃度の変化や酸化水素を電極でとらえその変化を電気信号に変換する
”※機械的”で”※簡単”な仕組みを知りたいのです。
質問の趣旨を理解してください。

糖度を測定したい訳でも視覚的に知りたい訳でもありません。
ましてやαーアミラーゼでブドウ糖（？？？）だけができるとも言っていません。
酵素と加水分解で分子の切れる場所の違いにより数種類の糖ができる事ぐらいは、知っています。
（大きな意味では、全てブドウ糖と言えるはずですけど・・。）

センサーは、何らかの化学反応を電位差として測定しているのでしょうからチップぐらいは、入っているんでしょうね。

＞htms42様
質問の趣旨をきちんと理解してもらえる方に答えてもらいたいので
もう結構です。ありがとうございました。

回答No.1

htms42

簡単なセンサーをということですが？

デンプンの分解が起こったということだけを簡単に知るためであれば
普通は化学的方法を用いていると思います。
ヨウ素デンプン反応を利用します。
高等学校の生物の授業ではこの方法だと思います。

補足

試液を使用して視覚的にわかる方法を知りたいのでは無く酵素が澱粉を分解する変化を電気信号に変換する為の回路を製作したいのですが・・・。
変化を知りたいだけなら市販の糖度計でも事足ります。