Development of electrical resistance taste sensor using ionic liquid and detection of nonelectrolyte taste substances

离子液体电阻味觉传感器的开发及非电解质味觉物质的检测

• 批准号: 21K14172
• 负责人: 巫 霄
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Fukuoka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14172/
• 关键词: イオン液体; 非荷電味物質; 膜インピーダンス; 電気抵抗; 味覚センサ; 無電荷味物質; 非電解質

本研究では、味覚センサを用いたインピーダンス測定法により、非荷電苦味物質の検出を試みた。昨年度は、従来の脂質高分子膜を使用して、非荷電や弱電解質の味物質の吸着による膜インピーダンスの変化を検出する試みを行った。今年度は、非荷電の苦味物質の検出を目指し、電気伝導性が優れるイオン液体であるTrihexyltetradecylphosphonium hexafluorophosphate (TPHP)とTrihexyltetradecylphosphonium decanoate (TPDO)を膜材料として使用した。具体的には、インピーダンス測定装置を用いて、非荷電苦味物質であるN-phenylthioureaの測定を行った。また、比較のために電解質の苦味物質であるイソα酸も測定した。さらに、膜の疎水性が非荷電苦味物質の検出に与える影響を調査するため、センサ表面の接触角も測定した。実験結果から、非荷電苦味物質の濃度が高いほど、測定値（CIA、Change of membrane Impedance caused by Adsorption）も高くなる濃度依存性が確認された。また、イソα酸の測定では、イオン液体の濃度に関係なく、一貫してTPDO膜の方がTPHP膜よりも高い測定値を示した。一方、非荷電苦味物質のN-phenylthioureaの測定では、イオン液体の濃度が低い場合にはTPDO膜の方が高い応答を示したが、濃度が高い場合にはTPHP膜の方が高い応答を示した。この現象は、イオン液体の陰イオンの種類の違いによるものであり、膜内のキャリアの移動が影響していると考えられる。さらに、イオン液体の濃度が高いほど、膜全体のインピーダンスが低下し、接触角も小さくなることが明らかになった。これは、膜内のキャリアの増加が原因であり、膜表面の疎水性が低下することを示している。本年度では、濃度依存性や膜の疎水性の影響が明らかになったが、イオン液体の組成による違いについては詳細な調査が必要である。さらに、人間の感覚閾値付近でも検出できるように、膜全体のインピーダンスを低下させる手法が考えられる。

在这项研究中，我们尝试使用味觉传感器通过阻抗测量来检测不带电的苦味物质。去年，我们尝试使用传统的脂质聚合物膜检测由于吸附不带电或弱电解质促味剂而导致的膜阻抗变化。今年，为了检测不带电的苦味物质，我们使用了具有优异导电性的离子液体六氟磷酸三己基十四烷基鏻（TPHP）和癸酸三己基十四烷基鏻（TPDO）作为膜材料。具体而言，使用阻抗测量装置测量N-苯基硫脲，一种不带电的苦味物质。为了进行比较，还测量了电解质中的苦味物质异α酸。此外，为了研究膜疏水性对不带电苦味物质检测的影响，我们还测量了传感器表面的接触角。实验结果证实了浓度依赖性，其中不带电的苦味物质的浓度越高，测量值就越高（CIA，吸附引起的膜阻抗变化）。此外，在异α酸的测量中，无论离子液体浓度如何，TPDO膜始终表现出比TPHP膜更高的测量值。另一方面，在不带电荷的苦味物质N-苯基硫脲的测量中，当离子液体浓度低时，TPDO膜显示出较高的响应，而当浓度高时，TPHP膜显示出较高的响应。这种现象是由于离子液体中阴离子类型的差异造成的，并且被认为是受到膜内载体运动的影响。此外，还发现离子液体的浓度越高，整个膜的阻抗越低，接触角越小。这是由于薄膜内载流子的增加造成的，表明薄膜表面的疏水性降低。今年，浓度依赖性和膜疏水性的影响已得到澄清，但需要详细研究以了解离子液体成分造成的差异。另一种可能的方法是降低整个膜的阻抗，以便可以在人类感觉阈值附近检测到。

项目成果

フェニルボロン酸を用いた脂質高分子膜型甘味センサの開発

使用苯硼酸的脂质聚合物膜型甜味传感器的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 王 佳音;劉 元昌;趙 澤誉;木村 俊輔;巫 霄;矢田部 塁;小野寺 武;池崎 秀和;都甲 潔
• 通讯作者: 都甲 潔

生体受容機構に模倣したうま味センサの開発

开发模拟生物受体机制的鲜味传感器

• 发表时间: 2022
• 作者: 楊 剣楠;巫 霄;木村 俊輔;小野寺 武;矢田部 塁;池崎 秀和 ;都甲 潔
• 通讯作者: 都甲 潔

Taste sensor with multiarray lipid/polymer membranes

• DOI: 10.1016/j.trac.2022.116874
• 发表时间: 2022-12-16
• 期刊: TRAC-TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 13.1
• 作者: Wu，Xiao;Toko，Kiyoshi
• 通讯作者: Toko，Kiyoshi

Elucidation of Response Mechanism of a Potentiometric Sweetness Sensor with a Lipid/Polymer Membrane for Uncharged Sweeteners

• DOI: 10.3390/chemosensors10050166
• 发表时间: 2022-05-01
• 期刊: CHEMOSENSORS
• 影响因子: 4.2
• 作者: Ye, Zihong;Ai, Tianci;Toko, Kiyoshi
• 通讯作者: Toko, Kiyoshi

フェニルボロン酸誘導体を用いた糖質用甘味センサの応答調査

使用苯硼酸衍生物的糖甜度传感器的响应研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 巫 霄;添田新太郎;手島蒼央;富吉 涼;田島健太郎;池崎秀和;都甲 潔
• 通讯作者: 都甲 潔