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一般的な話題

比色法の化学(後編)

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今回は後編ということで、食品化学の分野で用いられる比色法について紹介しようと思います。といっても、食品化学に用いられる比色法は多種多様なので、今回はそのうちの一つである亜硝酸ナトリウム(NaNO2)の測定について説明しましょう。

 

光の吸収と補色について

その前に前回省略してしまった吸光度について説明したいと思います。この話題は実は奥が深いです。専門的に説明すると、この話で1トピックになってしまうでしょう。ここでは本当に簡単に説明します。

いわゆる私達が見ている物の色とは、全波長の光のうち、特定波長(特定の色)の光が物に吸収された後の、吸収されなかった光の色を見ていることになります。(ここで、マンセルシステムとは互いに補色の関係にある色を対角線上に表示したもの(図1)。

例えば黄緑色の光が物に吸収されると、私たちの目には物は紫色に見えるということです。これは前編のMTT法で説明したFormazanの話に該当します。Formazan の570 nmにおける吸光度とは、黄緑色の光をFormazanがどれぐらい吸収したのかを示すものだったのです。 (「吸光度が高い=その補色が濃く見える」ということなので、前回の説明も間違いではありませんが、より正確に説明すると、こういうことです。)

図1. マンセルシステム(光の色と補色の関係)

図1. マンセルシステム(光の色と補色の関係)

さて、ここで吸光度を改めて定義してみましょう。

吸光度(absorbance)とは、特定の波長の光に対して物質の吸収強度を示す尺度です。

吸光度Aは次の定義に従って算出されます。

A = log10(lo / l)
lo = blank cell(溶媒のみ)の透過光強度  l = sample cell(溶液)の透過光強度

吸光度はSample Cellの光路長 (L) とSample濃度 (C) に比例し、

A = αLC  α = 吸光係数

で表されます。これをランベルト・ベールの法則 (Lambert-Beer law) と呼びます。この法則を使い、検量線から物質濃度を測定することが可能です。

calorimetry_2
また、吸光度を測定するためには分光光度計というものが使用されます。測定する光の波長帯により光源と検出器が異なるので、赤外分光光度計、可視・紫外分光光度計のいずれかの装置で測定されます。つまり、紫外光(〜380nm)、可視光(380〜780nm)、赤外光(780nm〜)によって、装置を使い分けているということです。

 

食品添加物の話

少し前おきが長くなりましたが、そろそろ本題に入ります・・・おっと、ここで食品添加物の話を簡単にしなければいけません。また、前おきかとつっこまれそうですが・・・今回は食品添加物としての亜硝酸ナトリウムについて取り上げるので、この話は避けて通れません。今しばらくおつきあい下さい。

皆さんは食品添加物にどのようなイメージを持っているでしょうか?

昨今、食品の安全性が問題になっており、食品添加物の危険性もよく話題になっていると思われます。しかし、元来、食品添加物とは食品の製造や加工に使用したり、品質を保持したりするほか、味や見栄えをよくするために使われていました。

そのうちの一つである亜硝酸ナトリウムは発色剤としてハムやベーコン、明太子などに使用されています。このような役割の他、食品中の菌の発生を抑えるという有用な働きをする反面、体内の2級アミンと反応してニトロソアミンとなり、発がん性を示すと言われています。よって、食品中に添加してよい亜硝酸ナトリウムの量は法律により、安全性が保たれる量に制限されています(市販食品はまず、大丈夫でしょう)。とはいえ、中には基準量を上回る食品も確かにある(輸入品など)ため、食品中の亜硝酸ナトリウムを測定する必要があります。

亜硝酸ナトリウムの測定方法

ここで、比色法を用いた亜硝酸ナトリウムの測定という本題にやっと入ります。

亜硝酸ナトリウムの測定にはジアゾ化法を用います(図2)。そうです、高校化学でみんなが嫌々ながら(?)反応式を丸覚えした、あのジアゾ化です。

原理ですが、水でホモジナイズして食品から抽出した亜硝酸ナトリウムを、スルファニルアミドと反応させジアゾニウム塩を作ります。これにナフチルエチレンジアミンを加えて、ジアゾカップリング反応させることでアゾ化合物が生成し、ピンク色の溶液となります。この溶液の540 nmでの吸光度を測定します。結果は亜硝酸イオン(亜硝酸根)の量で表します。

図2. ジアゾ化法の原理

図2. ジアゾ化法の原理

 

おわりに

いかがでしたか?今回で比色法の化学はとりあえず、おしまいです。“はかる”ということに色がよく関わっていることを理解していただければ今回の目的はほぼ達成できたかなと思っています。それでは、また。

(2005.6. 21 まろ)
※本記事は以前より公開されていたものをブログに移行したものです。

 

関連書籍

光の色と補色の関係について、より詳しい説明があります。

本トピックでは原理にしか触れませんでしたが、食品(検体)の前処理や亜硝酸イオンの検量線の範囲など、実験技術のノウハウはこの本に書かれています。興味のある方は参考にしてください。

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博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

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