アミノ酸・タンパク質の検出反応4つ|色と試薬の覚え方、食品の定量法まで

食品工場の品質管理ラボ。試験管立てに黄色と紫の液、分光光度計と遠心機

アミノ酸・タンパク質の検出反応は、分子のどの部分を見ているかで4つに分けると整理できます。アミノ基ならニンヒドリン反応、ペプチド結合ならビウレット反応、ベンゼン環ならキサントプロテイン反応、硫黄なら硫黄反応です。

陽性の色は、ニンヒドリン反応が青紫〜赤紫、ビウレット反応が赤紫、キサントプロテイン反応が黄色(アンモニアで橙黄色)、硫黄反応が黒です。どの反応も、試薬の性質と見ている部分の性質から色の理由まで説明できます。

この4つの考え方は、学校の実験だけで終わる知識ではありません。食品の栄養成分表示に載るタンパク質の値、アレルギー物質の検査、アミノ酸分析計による成分分析など、食品・化学・医薬の品質管理で毎日使われている分析の土台になっています。

この記事では、4つの反応を「何を見るか、試薬と手順、色、しくみ、注意点」の順に説明し、色と試薬の覚え方とよくある誤解を確かめます。後半では、食品工場でタンパク質の量を測る方法、アレルゲン検査、ニンヒドリンが使われている現場を紹介します。

反応見ているもの主な試薬陽性の色読み取れること
ニンヒドリン反応アミノ基(–NH2)ニンヒドリン水溶液(加熱)青紫〜赤紫(プロリンなどのイミノ酸は黄色)アミノ酸・ペプチドがあるか
ビウレット反応ペプチド結合(–CO–NH–)NaOH水溶液+少量のCuSO4水溶液赤紫ペプチド結合を2つ以上もつペプチド・タンパク質があるか
キサントプロテイン反応ベンゼン環濃硝酸(加熱)→アンモニア水黄色→橙黄色チロシン・トリプトファンなどを含むか
硫黄反応硫黄(–SH、–S–S–)NaOH(加熱)→酢酸で中和→酢酸鉛(II)水溶液黒(PbSの沈殿)システイン・シスチンを含むか
4つのアミノ酸・タンパク質の検出反応の一覧。どれも「あるか、ないか」を見る定性反応で、量を正確に測るには後半で紹介する定量法を使います
目次

ニンヒドリン反応:アミノ酸を検出する

ニンヒドリン反応は、アミノ酸がもつアミノ基(–NH2)を見つける反応です。試料の水溶液にニンヒドリン水溶液を加えて温めると、アミノ酸があれば青紫〜赤紫に色づき、イミノ酸のプロリンなどは黄色になります。

図1:4つの検出反応が見ている場所

アミノ酸が3つつながったペプチドに、それぞれの反応が目印にする部分を重ねました。

H₂NCHCO–NHCHCO–NHCHCOOHCH₂–SHニンヒドリンビウレットキサントプロテイン硫黄反応CH₃N末端C末端

※例として、アラニン・フェニルアラニン・システインがこの順につながったトリペプチドを描いています。ニンヒドリンは端のアミノ基のほか、リシンの側鎖のアミノ基とも反応します。

色のもとは、ルーエマン紫(Ruhemann’s purple)と呼ばれる色素です。ニンヒドリンがアミノ酸を酸化してアミノ基を外し(酸化的脱アミノ)、アミノ酸はアルデヒドと二酸化炭素に分かれ、外れた窒素がニンヒドリン2分子を結びつけて紫色の色素になります。

ニンヒドリン反応の全体(α-アミノ酸の場合)
R–CH(NH2)–COOH + 2 ニンヒドリン → ルーエマン紫 + R–CHO + CO2 + 3H2O
R:アミノ酸の側鎖。ニンヒドリンは水和物(C9H6O4)として数えています。グリシン(R=H)で数えると、両辺とも C20H17NO10 で原子の数がそろいます。ルーエマン紫は 570 nm 付近の光をよく吸収します。

反応するのは「自由に動けるアミノ基」なので、タンパク質ではN末端のアミノ基と、リシンの側鎖のアミノ基が反応点になります。アミノ基の大半がペプチド結合に使われているタンパク質は、同じ重さのアミノ酸より色が弱く出ます。

逆にアンモニアやアミンでも色が出るため、ニンヒドリン反応が陽性でも、それだけではアミノ酸と決められない点に注意が必要です。

感度が高く、手順も「加えて温める」だけなので、ろ紙や薄層板に展開したアミノ酸の位置を色で見つける方法として長く使われてきました。成分を分けてから色をつける考え方はクロマトグラフィーの原理と組み合わさって、後半で紹介するアミノ酸分析計へと発展しています。

ビウレット反応:ペプチド結合を検出する

ビウレット反応は、アミノ酸どうしをつなぐペプチド結合(–CO–NH–)を見つける反応です。試料に水酸化ナトリウム水溶液を加えて強いアルカリ性にし、硫酸銅(II)水溶液を少しだけ加えると、ペプチド結合を2つ以上もつトリペプチド以上のペプチドやタンパク質で赤紫色になります。

図2:ビウレット反応の手順と色の変化

強いアルカリ性にしてから銅(II)イオンを入れ、ペプチド結合の窒素に結びつけて色を出します。

手順1試料を入れる卵白の水溶液など、タンパク質を含む液を試験管にとる
手順2NaOH水溶液を加える強いアルカリ性にして、ペプチド結合のN–Hから水素イオンを外しやすくする
手順3CuSO₄水溶液を数滴銅(II)イオンがペプチド結合の窒素に結びつき、青から赤紫に変わる

※硫酸銅(II)を入れすぎると水酸化銅(II)の青色が残り、赤紫が見分けにくくなります。陰性のときは、水酸化銅(II)の青色のままで赤紫にはなりません。

色が変わるのは、強いアルカリの中でペプチド結合のN–Hから水素イオンが外れ、その窒素が銅(II)イオンを取り囲むように結びつくためです。銅の周りに窒素が並ぶには鎖の長さが要ります。

そのため教科書では「アミノ酸1つやジペプチドでは起こらず、ペプチド結合が2つ以上あると起こる」と整理されています。

ただしこれは代表的な条件での整理で、アルカリをかなり濃くするなど条件を変えると、ジペプチドでも赤紫に近い色を示すという研究があります。

判定の基準そのものが文献ごとに違ってきた反応なので、実験の結果を読むときは、どの濃さのアルカリで、どの色を陽性としたかを一緒に確かめると誤解がありません。

名前の由来は、尿素を加熱するとできるビウレットという化合物で、これも同じ赤紫色を示します。試薬の水酸化ナトリウムは皮膚を強く傷める劇物なので、扱い方は水酸化ナトリウムの性質と工場での扱いで確かめておくと安心です。

名前の元になったビウレットのでき方(尿素の加熱)
2CO(NH2)2 → H2N–CO–NH–CO–NH2 + NH3
左辺 C2H8N4O2、右辺 C2H5N3O2+NH3 で原子の数がそろいます。ビウレットは –CO–NH– を2つもつので、トリペプチドと同じように銅(II)イオンと赤紫の錯体をつくります。

キサントプロテイン反応:ベンゼン環をもつアミノ酸を検出する

キサントプロテイン反応は、側鎖にベンゼン環をもつアミノ酸を見つける反応で、名前は「キサント(黄色)」と「プロテイン(タンパク質)」を合わせたものです。試料に濃硝酸を加えて加熱すると黄色になり、冷やしてからアンモニア水を加えて塩基性にすると、黄色が橙黄色に濃くなります。

黄色の正体は、ベンゼン環に硝酸のニトロ基(–NO2)が付いた化合物です。硝酸は酸化剤としてだけでなくニトロ化剤としても働き、その性質は濃硝酸と希硝酸の反応の違いでも扱っています。手に硝酸がつくと皮膚が黄色くなるのも、皮膚のタンパク質で同じ反応が起きるためです。

チロシンの側鎖がニトロ化されるイメージ
–C6H4–OH + HNO3 → –C6H3(NO2)–OH + H2O
ベンゼン環の水素1つがニトロ基に置き換わります(置換反応)。アンモニアで塩基性にするとフェノールの –OH から水素イオンが外れ、光を吸う範囲が変わって橙黄色が濃くなります。

反応しやすいのは、ベンゼン環に –OH が付いたチロシンと、インドール環をもつトリプトファンです。フェニルアラニンもベンゼン環をもちますが、硝酸を水で薄めるとほとんどニトロ化されず、濃硝酸のときだけ反応するという実験報告があり、教科書によって書き方が分かれる部分です。

濃硝酸を加熱する操作では、褐色の二酸化窒素が出ることがあり、目や皮膚に付くと薬傷になります。実験するときは保護めがねと手袋を着け、換気のよい場所か局所排気の下で、少量ずつ扱うのが基本です。

硫黄反応:硫黄を含むアミノ酸を検出する

硫黄反応は、タンパク質に含まれる硫黄を硫化鉛(II)の黒い沈殿に変えて見つける反応です。試料に固体の水酸化ナトリウムを加えて加熱し、酢酸で中和してから酢酸鉛(II)水溶液を加えると、硫黄をもつアミノ酸があれば黒色の硫化鉛(II)(PbS)が沈殿します。

加熱で硫黄が硫化物イオンとして外れたあと
Pb2+ + S2− → PbS↓(黒)
酢酸鉛(II)で書くと
(CH3COO)2Pb + Na2S → PbS + 2CH3COONa
強いアルカリで加熱すると、システインの –SH やシスチンの –S–S– から硫黄が外れて硫化物イオン(S2−)になります。↓は沈殿を表します。

陽性になるのは、–SH をもつシステインと、システイン2分子が –S–S– でつながったシスチンです。同じく硫黄を含むメチオニンは、硫黄が2つの炭素にしっかり結びついた形なので、この条件では硫化物イオンとして外れにくく、ふつうは陰性になります。

「硫黄を含むアミノ酸ならすべて黒くなる」わけではない点に注意が必要です。シスチンを多く含む髪の毛や羊毛、卵白はよく黒くなるので、硫黄反応の試料としてよく使われます。

鉛化合物は少量でも体や環境に害があるので、残った液は流しに捨てず、重金属を含む廃液として分けて集めます。分析室では、試薬の廃液を種類ごとに分ける決まりがあり、同じ考え方はCOD(化学的酸素要求量)の測定で出る銀を含む廃液にも当てはまります。

4つの検出反応の色と試薬をまとめて覚える

色だけを丸暗記すると、実験で「どの試薬を何に加えたか」を確かめるときに迷います。おすすめは、冒頭の表のように「見ている部分→試薬→色」を1本の筋で覚える方法で、部分が分かれば試薬と色は理由ごと思い出せます。

図3:4つの検出反応の色

左から、アミノ基・ペプチド結合・ベンゼン環・硫黄を見る反応です。色の帯はおおよその見え方です。

ニンヒドリン青紫〜赤紫。加えて温める
ビウレット赤紫。NaOH+少量のCuSO₄
キサントプロテイン黄色。アンモニアで橙黄色
硫黄反応黒。酢酸鉛(II)でPbSが沈殿

※ニンヒドリン反応は辞典によって「青〜紫」「赤紫」と書き方が分かれ、プロリンやヒドロキシプロリンは黄色になります。色の濃さは試料の濃度で変わります。

理由とつなげると、覚えることはぐっと減ります。ニンヒドリンは「アミノ酸のアミノ基」なのでアミノ酸そのものでも陽性、ビウレットは「ペプチド結合が2つ以上」なのでアミノ酸やジペプチドでは陰性と、反応の対象から結果まで一続きで説明できるためです。

キサントプロテインは「硝酸でニトロ化」なのでベンゼン環が要り、硫黄反応は「鉛と硫化物イオン」なので外れやすい硫黄が要ります。色は、ビウレットとニンヒドリンが同じ紫系で紛らわしいので、銅を使う赤紫がビウレット、加熱だけの青紫がニンヒドリンと試薬で区別しておくと取り違えません。

アミノ酸の検出反応でよくある誤解の確認

アミノ酸の性質と検出反応は、正しそうに見える記述に誤りが混ざりやすい分野です。よく見かける6つの記述を、正誤と理由つきで確かめておきます。

図4:よくある6つの記述の正誤

○が2つ、×が4つです。×の記述は、どこを直せば正しくなるかも添えました。

○ 必須アミノ酸にフェニルアラニン・メチオニン・リシンがあるヒトの必須(不可欠)アミノ酸は9種類で、3つとも含まれる正しい
× アラニンには不斉炭素原子がないα炭素にH・CH₃・NH₂・COOHの4つの異なる基が付くので不斉炭素がある。不斉炭素がないのはグリシン誤り
○ 電荷の総和が0になるpHを等電点という陽イオン・双性イオン・陰イオンの電荷が全体で0になるpHが等電点正しい
× 酸性アミノ酸は塩基性側に等電点をもつ逆。酸性アミノ酸は酸性側、塩基性アミノ酸は塩基性側に等電点をもつ誤り
× 無水酢酸でカルボキシ基がアセチル化されるアセチル化されるのはアミノ基。アミドになって塩基性を失う誤り
× ニンヒドリン反応はカルボキシ基を検出する見ているのはアミノ基。加熱で青紫〜赤紫になる点は合っている誤り

※必須アミノ酸は、イソロイシン・ロイシン・リシン・メチオニン・フェニルアラニン・トレオニン・トリプトファン・バリン・ヒスチジンの9種類(文部科学省「日本食品標準成分表2020年版(八訂)アミノ酸成分表編」)。

特に間違えやすいのは、最後の2つのように「反応する官能基」を取り違える記述です。アセチル化もニンヒドリン反応も、相手はアミノ基と覚えておくと、カルボキシ基と入れ替えた記述にすぐ気づけます。

等電点の向きも、理由から考えると迷いません。酸性アミノ酸は側鎖にもう1つカルボキシ基があって陰イオンになりやすいので、電荷を0に戻すには水素イオンの多い酸性側(pH 3前後)まで下げる必要があり、塩基性アミノ酸はその逆になります。

実際の工場では:食品のタンパク質を測る方法

ここまでの4つの反応は、タンパク質やアミノ酸が「あるか、ないか」を見る定性反応です。食品工場の品質管理では、これに加えて「どれだけあるか(総量)」と「どの種類があるか(特定の成分)」を測り分ける必要があり、目的ごとに方法を選びます。

図5:目的から選ぶタンパク質・アミノ酸の分析法

知りたいことが「総量」か「特定の種類」かで、使う方法がまったく変わります。

食品中のタンパク質の総量ケルダール法・燃焼法(改良デュマ法)。窒素を測って換算係数を掛ける。栄養成分表示や規格の確認に
溶液中のタンパク質の濃度ビウレット法・ローリー法・BCA法・ブラッドフォード法。色の濃さを吸光度で読む。研究や工程の管理に
特定のタンパク質(アレルゲン)ELISA法、ウエスタンブロット法、PCR法。抗体や遺伝子で種類を見分ける。表示の確認に
アミノ酸ごとの量アミノ酸分析計(加水分解→分離→ニンヒドリンで発色)。栄養評価や原料の比較に
粉乳の試料を包んだ容器を燃焼法の窒素分析装置にセットする手元

ケルダール法と燃焼法:窒素を測って換算する

食品のタンパク質の総量は、タンパク質そのものではなく窒素の量を測って求めます。食品表示基準でも、たんぱく質は全窒素を定量し、それに窒素-たんぱく質換算係数を掛ける「窒素定量換算法」で求めると定められており、係数が決まっていない食品には6.25を使います。

6.25という数字は、タンパク質が平均して16%の窒素を含むという前提から来ています。

ただしアミノ酸の組成は食品で違うため、食品表示基準の別添では、乳・乳製品6.38、小麦粉5.70、米5.95、大豆5.71のように食品ごとの係数が決められています。日本食品標準成分表(八訂)も同じ係数を使います。

窒素からタンパク質へ換算する式
たんぱく質[%] = 窒素[%] × 換算係数
(標準の係数)10016 = 6.25
換算係数の例(食品表示基準の別添):乳及び乳製品 6.38、小麦粉 5.70、小麦(玄穀・全粒粉)5.83、米 5.95、だいず・だいず製品 5.71、表にない食品 6.25。

窒素の測り方の代表がケルダール法で、試料を濃硫酸と分解促進剤で加熱して有機物を壊し、窒素を硫酸アンモニウムに変えます。この濃硫酸は接触法でつくられる硫酸そのもので、分解の途中で亜硫酸ガスが出るため、ドラフト(排気装置付きの作業台)が欠かせません。

分解した液に水酸化ナトリウムを加えてアルカリ性にし、出てきたアンモニアを水蒸気蒸留でホウ酸水溶液に集め、硫酸で滴定して窒素の量を出します。もう1つの燃焼法(改良デュマ法)は、試料を約1,000 ℃で燃やし、できた窒素酸化物を窒素ガスに戻して熱伝導度検出器で測る方法です。

図6:ケルダール法と燃焼法の流れ

どちらも「窒素の量」を測り、換算係数を掛けてタンパク質にします。違いは窒素の取り出し方です。

ケルダール法(前処理だけで3時間以上)
分解濃硫酸で加熱分解250〜400 ℃で有機物を壊し、窒素を硫酸アンモニウムにする
蒸留アルカリ性にして蒸留NaOHでアンモニアを出し、水蒸気蒸留でホウ酸水溶液に集める
滴定硫酸で滴定使った硫酸の量からアンモニア、つまり窒素の量を出す
燃焼法・改良デュマ法(1検体約4分)
燃焼900〜1,000 ℃で燃やす酸素の中で燃やし、窒素を窒素酸化物(NOx)にする
還元還元管で窒素ガスにNOxを還元銅でN₂に戻し、水分と二酸化炭素を取り除く
検出熱伝導度検出器で測るN₂の量を検量線から求める。強酸・強アルカリを使わない

※時間と温度は、財務省関税中央分析所の比較試験(関税中央分析所報 第56号)の条件です。両者の値は近く、燃焼法がやや高めに出る試料が多かったと報告されています。

燃焼法は速く、劇物の強酸・強アルカリを使わないので、ISOやAOACの標準法にも採用され、食品の成分表の分析でもケルダール法と並んで使われています。

どちらの方法でも、税関の分析法ではケルダール法でトリプトファン、燃焼法でリシン塩酸塩を測り、窒素の回収率が98〜100%になる条件を確かめてから試料を測ります。標準品で装置の調子を確かめる手順は、比色法や滴定でも共通する分析の基本です。

計算例:全粉乳のタンパク質をケルダール法で求める

滴定の結果からタンパク質の割合を出す流れを、全粉乳を例に追ってみます。アンモニア2分子が硫酸1分子と反応するので、硫酸の物質量を2倍したものが窒素の物質量になる点がポイントです。

窒素の質量を求める式
窒素[g] = (V − V0) × c × 2 × 14.0071000
数値を入れる(試料 0.500 g、0.05 mol/L 硫酸、滴定量 14.40 mL、空試験 0.10 mL)
窒素 = (14.40 − 0.10) × 0.05 × 2 × 14.0071000 = 0.02003 g
窒素[%] = 0.020030.500 × 100 = 4.006%
たんぱく質 = 4.006 × 6.38 = 約25.6%
V:本試験の滴定量[mL] V0:空試験(試料なし)の滴定量[mL] c:硫酸の濃度[mol/L] 2:硫酸1 molがアンモニア2 molと反応する分 14.007:窒素の原子量。数値は説明用の例で、係数は乳製品の6.38を使っています。

この方法の弱点は、窒素なら何でも「タンパク質」として数えてしまうことです。

2008年に中国で起きたメラミン混入事件では、水で薄めた生乳に窒素の多いメラミンが加えられ、見かけのタンパク質量が高く見せかけられました。この乳が粉ミルクなどに使われ、乳幼児に腎結石などの健康被害が出ています。

メラミン(C3H6N6)が見かけのタンパク質をどれだけ増やすか
窒素の割合 = 6 × 14.007126.12 = 0.666(66.6%)
見かけのタンパク質 = 0.666 × 6.25 = メラミン1 gでタンパク質約4.2 g分
126.12:メラミンの分子量。タンパク質の窒素は約16%なので、メラミンは同じ重さのタンパク質の約4倍の窒素を含みます。

窒素の測定は窒素の出どころを区別できないので、原料を受け入れるときは、タンパク質の値だけでなく不正な窒素源がないかを別の分析で確かめる必要があります。数値が規格に入っていても「その値は何を測った結果か」を説明できることが、品質保証の仕事の基本になっています。

ビウレット法・ローリー法・BCA法・ブラッドフォード法

溶液に溶けたタンパク質の濃度は、色の濃さを分光光度計で測る比色法で求めます。ビウレット反応はこの比色法のもとになった反応で、血清の総タンパク質を測る検査試薬にも今もビウレット法が使われ、540 nm付近の吸光度を読みます。

ビウレット法は感度が低いため、少ない量を測る研究室では、ビウレット反応の銅を利用して感度を上げたローリー法やBCA法、色素がタンパク質に結びつくブラッドフォード法が使い分けられています。

どの方法も、測る前に分光光度計やピペットを正しく校正し、標準タンパク質で検量線を引くことが前提です。

方法しくみ測る波長測れる範囲の目安苦手なもの
ビウレット法ペプチド結合と銅(II)イオンの赤紫の錯体540 nm付近濃い試料向き(感度は低い)アンモニウム塩など銅に結びつく物質
ローリー法ビウレット反応+フォーリン・チオカルト試薬の青色750 nm1 µg/mL〜1.5 mg/mL界面活性剤・還元剤。手順が長く時間管理が要る
BCA法銅(I)イオンとBCA(ビシンコニン酸)の紫色562 nm0.5 µg/mL〜1.2 mg/mL還元剤(界面活性剤や有機溶媒には強い)
ブラッドフォード法色素クーマシーブリリアントブルーG-250がタンパク質に結びつく595 nm1 µg/mL〜1.5 mg/mL界面活性剤。タンパク質の種類で値の差が大きい
比色法の比較。ローリー法・BCA法・ブラッドフォード法の波長と範囲は Thermo Fisher「A comparison of reagents for detecting and quantitating proteins in solution(Table 9.1)」、ビウレット法の波長は富士フイルム和光純薬の総蛋白測定キットの取扱説明書による

比色法は速く、少量の試料で済む反面、標準に使ったタンパク質と試料のタンパク質でアミノ酸の組成が違うと値がずれます。そのため食品の栄養成分表示のように公的な値が必要な場面ではケルダール法や燃焼法、工程の中で濃度の変化を素早く追う場面では比色法、という使い分けが一般的です。

アレルゲン検査:タンパク質を種類で見分ける

食物アレルギーの原因になるのは、卵や小麦などに含まれる特定のタンパク質です。4つの検出反応は「タンパク質があるか」しか分からないので、どの食品由来のタンパク質かを見分けるには、抗体や遺伝子を使う別の検査が要ります。

表示が義務の特定原材料は、2026年4月にカシューナッツが加わり、えび・カシューナッツ・かに・くるみ・小麦・そば・卵・乳・落花生の9品目になりました。

カシューナッツには2年間の経過措置があり、2028年3月末までに製造・加工・輸入された食品は従来の表示でも認められます。アーモンドや大豆、同時に加わったピスタチオなど20品目は、表示が推奨される「特定原材料に準ずるもの」です。

図7:アレルゲン検査の流れ

まず抗体で量を測り、陽性なら製造記録を確かめ、必要に応じて別の方法で確認します。

製品から抽出ELISAで定量製造記録を確認確認検査タンパク質を溶かす2キットで測る原材料と工程卵・乳はWB法10 µg/g以上で陽性他はPCR法など

※検査方法は消費者庁の通知(食品表示基準について 別添「アレルゲンを含む食品の検査方法」、2026年4月1日最終改正)による。

スクリーニングに使うELISA法は、特定のタンパク質だけに結びつく抗体を使い、結びついた量を色の濃さで読み取ります。

公的な検査では2種類のキットで測り、どちらかで特定原材料由来のタンパク質が10 µg/g(10 ppm)以上なら陽性とし、微量を超える混入の可能性があると判断します。

1回目の値が8〜12 µg/gの範囲なら、同じ試料でもう一度測って平均で判定します。陽性になったら製造記録を確かめ、必要に応じて、卵・乳はウエスタンブロット法、小麦・そば・落花生・えび・かになどはPCR法で確認します。

抗体は似たタンパク質をもつ別の食品にも反応することがあるので、ELISA法の陽性を別の原理の方法で裏付ける二段構えになっています。

工場の側では、検査に頼る前に、原材料の受け入れ確認、ラインの切り替え時の洗浄、作業の順番などで混入そのものを防ぐ管理が中心になります。こうした管理は食品工場のHACCPの中で危害要因として扱われ、異物混入対策と同じく「入れない・残さない」が基本です。

ニンヒドリンが活躍する場所:アミノ酸分析計と指紋

ニンヒドリン反応は、アミノ酸を1種類ずつ数える分析装置の中で今も働いています。アミノ酸分析計は、タンパク質を塩酸で加水分解してアミノ酸に分け、イオン交換カラムで1種類ずつ分離したあと、カラムの出口でニンヒドリンと反応させて570 nmと440 nmの吸光度を測ります。

440 nmも測るのは、プロリンやヒドロキシプロリンが紫ではなく黄色に発色するためで、2つの波長で全部のアミノ酸を拾っています。文部科学省の日本食品標準成分表のアミノ酸の値も、6 mol/Lの塩酸で110 ℃・24時間加水分解し、アミノ酸自動分析計で測るのが基本です。

分離の考え方は前述のクロマトグラフィーそのもので、うま味成分のグルタミン酸の量や、飼料に足すリシン・メチオニンの量など、アミノ酸ごとの値が要る場面で使われます。試験管の色の反応が、装置の中では自動の定量に置き換わっていると考えると、分析の流れがつながります。

もう1つの身近な例が、鑑識での指紋の検出です。

指先の汗にはアミノ酸が含まれるため、紙や段ボールに残った見えない指紋にニンヒドリン溶液を処理し、加熱・加湿して発色させると、指紋の線が紫色に浮かび上がります。

英国政府機関の指紋可視化マニュアルでも、専用の現像オーブンを使う処理の1つとして扱われ、インダンジオンなど別の試薬と使い分けられています。

アミノ酸・タンパク質の検出反応のよくある質問

検出反応の色の濃さでタンパク質の量は分かりますか?

試験管の色を目で見るだけでは、あるかないかの目安しか分かりません。量を知りたいときは、ビウレット法などの比色法で吸光度を測って検量線から求めるか、食品全体の総量ならケルダール法や燃焼法で窒素から換算します。

卵白で4つの反応を試すと、どれが陽性になりますか?

卵白のタンパク質はチロシン・トリプトファン・システインなどを含むので、4つとも陽性になるのがふつうです。どれか1つだけを確かめたいときは、アミノ酸の標準品(グリシン、チロシン、シスチンなど)を並べて比べると、反応の違いがはっきり分かります。

ニンヒドリン反応はアンモニアでも色が出ますか?

出ます。ニンヒドリンはアンモニアやアミンのアミノ基とも反応して紫系に色づくので、陽性だけでアミノ酸と決めることはできません。アミノ酸分析計で、アンモニアのピークも別に分けて測っているのはこのためです。

ヨウ素デンプン反応やフェーリング液の反応とは何が違いますか?

ヨウ素デンプン反応はデンプン、フェーリング液の反応はブドウ糖などの還元性をもつ糖を見つける反応で、どちらも糖質が対象です。タンパク質を見る4つの反応と組み合わせると、食品に含まれる主な成分をおおまかに見分けられます。

まとめ

この記事のまとめ
  • アミノ基を見るニンヒドリン反応は青紫〜赤紫(プロリンなどは黄色)、ペプチド結合を見るビウレット反応は赤紫
  • ベンゼン環を見るキサントプロテイン反応は黄色→アンモニアで橙黄色、硫黄を見る硫黄反応はPbSの黒い沈殿
  • ビウレット反応はトリペプチド以上が目安、硫黄反応はシステイン・シスチンが陽性でメチオニンはふつう陰性
  • 食品のタンパク質の総量は、ケルダール法や燃焼法で窒素を測り、6.25などの換算係数を掛けて求める
  • アレルゲン検査はELISA法で特定のタンパク質を測り、10 µg/g以上を陽性として確認検査に進む

検出反応は覚える項目に見えますが、「分子のどこを見るか」で整理すると、食品の成分分析や品質管理の考え方にそのままつながります。色の反応から始まった分析が、窒素の定量、抗体の検査、アミノ酸分析計へと広がってきた流れをつかんでおくと、分析の結果を読む力が上がります。

分析を担う仕事の全体像は研究開発の仕事内容で、食品や医薬の業界の構造は次の記事で確かめると、検査がどの工程で求められるのかが見えてきます。

出典

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MONOSCOPEの運営者

プラント機器メーカーとプラントメーカーで約10年、設備の提案・設計・試運転に携わったのち、Webマーケターに転身。現在はBtoB製造業専門のWebコンサルタントとして、メーカーの情報発信を支援しています。エネルギー管理士/第三種電気主任技術者。工業技術ブログを2017年から運営(500本以上執筆)、YouTube登録者約2万人、Xフォロワー約1万人。

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