Signal-to-News FT-Raman による脂肪酸の特性分析 IR/Raman Customer News Letter サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社 IR/Raman 営業部編集発行：マーケティング部 M93002 はじめに Key Words y FT-Raman y 近赤外レーザ y 脂肪酸 y ヨウ素価 y 異性体 y 定量分析油脂においては長鎖の脂肪酸がその性質を大きく変化させることが知られている。この脂肪酸の特性は、直鎖の長さと飽和度によって決定される。不飽和の二重結合部分は自由回転が起こらないので、トランス型とシス型の異性体が存在し、二重結合が増えれば、異性体の数も増加する。そのため、油脂の脂肪酸鎖の不飽和度、シス / トランス異性体の存在比は物理的特性に大きな影響を及ぼし、医学的にも体内代謝に及ぼす影響について検討されてきた。これらは既に標準検査方法が確立されている。脂肪中の不飽和度を示す値としてヨウ素価が用いられる。ヨウ素価は湿式法により、多くの時間を費やした後、滴定をおこなうか、ガスクロマトグラフィ(GC)で測定する。GCによる分析結果は良好であるが、油は十分な揮発性を示さないためにかなり煩雑な前処理が必要である。また、分離した各成分に対する測定は、もう一度、滴定結果と関連づける必要がある。今回、我々は本実験を通じて脂肪酸の不飽和度とシス / トランス異性体の存在比の分析における、フーリエ変換ラマン分光分析(FT-Raman)の有用性について検討した。同分野においては、すでにフーリエ変換赤外分光装置(FT-IR)による研究例があるが、FT-Ramanを利用した場合には数種の利点がある。まず第一にFT-Ramanは、FT-IRより不飽和脂肪酸の存在を示すC=C結合の感度がはるかに高い。他の特徴として、サンプル調整をおこなわなくてもよい点が挙げられる。サンプルの前処理の必要がなく、測定プロセスは、ほぼ非破壊である。これはサンプルの処理効率という面から考えると非常に重要である。さらにFT-Ramanは励起光として近赤外レーザを用いており、サンプルからの蛍光励起を回避できるほか、サンプルを入れるバイアルやセル、キャピラリチューブなどガラスを通して測定が行える。ガラスは中赤外領域で非常に強い吸収を有し、また赤外法で用いるガラス以外のセル材料は壊れ易くて高価であるため、汎用的とはいえない。実験サンプルは、特別な前処理は行わず、それぞれを洗浄した NMR試料管に入れ、装置内の標準ホルダーにセットした。サンプリングジオメトリーとして f / 0.4, 180°反射鏡を用いて散乱光を集光した。レーザーパワー約400mW、積算回数100 回、分解能8cm-1の条件でラマンスペクトルを測定した。サンプル1点あたりの測定所要時間は、サンプルをNMR試料管に入れて装置にセットするのに約2分、データの取り込みに約2分である。図1 Italian Extra Virgin Olive Oil の FT-Ramanスペクトル結果と考察ラマンと赤外のデータはお互いに相補的である。赤外では弱い吸収しか示さない不活性な振動モードでも、ラマンでは強いピークとなって現れることが多い。しかし、逆のケースもある。ラマンスペクトルの解釈は、赤外と同様、既に確立されている官能基と波数との帰属を用いることが可能である。図１にオリーブオイルのラマンスペクトル示す。赤外と同様、 3000cm-1 付近のピークは、C-H伸縮振動によるものである。 3005cm-1付近のピークはオレフィン系のC-H伸縮振動で、不飽和度の測定に利用できる。C=C伸縮振動は、ラマンスペクトルでは1660cm-1 付近に強くてシャープなバンドとなって現れる。1750cm-1付近のピークはカルボニル基に基づくものである。ヨウ素価の計算ヨウ素価は、サンプルの不飽和度を決定する手法として確立されているため、これらの結果とラマンスペクトルによる分析結果との間に良い相関がなければならない。各スペクトルに対して1660cm-1 のC=C結合によるピーク面積を計算し、これと1440cm-1のCH2 変角振動によるピーク面積との比を求めた。文献からサンプルのヨウ素価を調査し、図2の検量線を作成した。縦軸は上記方法で求めたピーク面積比で、横軸は文献からのヨウ素価である。実際のサンプルについて測定したヨウ素価ではないため、誤差はあると考えられるものの、非常によい直線関係にあることから、ラマンスペクトルから計算した不飽和度と、文献から引用した従来の湿式法による値とは、良好な相関を示していることがわかる。また、作成した検量線から他のサンプルを測定してそのヨウ素価を求めることが出来る。これを図3に示した。 M93002 この結果からも良好な直線関係にあることがわかる。大阪支店 06-6863-1552 サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社スペクトロスコピー営業本部 IR/Raman 営業部横浜本社 045-453-9210 図2 ラマンスペクトルのピーク面積とヨウ素価（文献値）との比較 E-mail [email protected] 異性体の分析図1のラマンスペクトルにおいて、1380～1200cm-1付近に複雑なピークが確認できるが、これは3つのバンドが重なりあっているためである。この領域についてデコンボリューション及びカーブフィットをおこなった結果を、図4に示す。中央の一番大きなピークは (CH2)n 骨格の面内変角振動によるものである。また、1265cm-1のバンドはサンプル中のシス型異性体の濃度を求めるのに有効である。このバンドは赤外には不活性であるため、FT-IRによる同様の分析はできない。1326cm-1付近にショルダーとして観察できるピークは、トランス型異性体の =CH 変角振動によるものである。このことから、シス型とトランス型の異性体の存在比を求めることが出来る。まとめ図3 検量線を利用し、FT-Ramanスペクトルから予測されたヨウ素価油脂の研究におけるFT-Ramanの有用性について検討したが、現在利用されている方法(滴定法、GC、ならびにFTIR)に比べて、測定の簡便さやサンプルの分子構造に関する特徴を直接的に得ることができること、など数々の利点があった。また、ラマンスペクトルは、この種の分析に関して、多くの情報を有していることも示された。ラマンスペクトルのピーク面積比は、不飽和度を示す基準となるヨウ素価と非常に良好な相関関係を示した。不飽和二重結合による、シス / トランス型異性体のピークも、それぞれ個々に検出でき www.thermofisher.co.jp (日本) www.thermo.com (グローバル) ©2007 Thermo Fisher Scientific Inc. All rights reserved. All trademarks are the property of Thermo Fisher Scientific Inc. and its subsidiaries. た。異性体の定量方法として、ラマン法の有用性が、今後注目されると考えられる。 Specification, terms and pricing are subject to change. Not all products are available in all countries. Please consult your local sales representative for details. 図4 Italian Extra Virgin Olive Oil のラマンスペクトル領域拡大とカーブフィットによるピーク分離