DE69800738T2 - Verfahren zur Messung des Säuregehalts - Google Patents

Description

1. GEBIET DER ERFINDUNG:
• Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Messung der Acidität von in Öl, wie zum Beispiel Speiseöl, enthaltenen freien Fettsäuren, Zitronensäure, in Fruchtsaft oder Fruchtsaftgetränken enthaltener Äpfelsäure oder Weinsäure, in alkoholischen Getränken enthaltenen organischen Säuren, in Kaffee enthaltenen organischen Säuren wie Chlorogensäuren, oder freien Fettsäuren, die von einem Substratöl durch enzymatische Reaktion von Esterase in Serum freigesetzt werden.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK:
• Seit kurzem wird verlangt, dass Nahrungsmittel aus Gesundheits- und Sicherheitsgründen eine Qualität oberhalb bestimmter Kriterien aufweisen. Unter den verschiedenen, in Nahrungsmitteln enthaltenen Verbindungen hat die Säure einen signifikanten Einfluss auf die Qualität der Nahrungsmittel. Außerdem werden seit kurzem Nahrungsmittel mit einem relativ niedrigen Säuregehalt bevorzugt. Die Acidität verschiedener Nahrungsmittelarten hat einen beträchtlichen Einfluss auf die Qualität der Nahrungsmittel. Das Ausmaß des Einflusses und das Messverfahren der Acidität variieren in Übereinstimmung mit den unterschiedlichen Nahrungsmittelarten. Im Folgenden werden herkömmliche Verfahren zur Messung der Acidität von (1) Speiseöl, (2) fruchthaltigen Getränken wie Saft, (3) alkoholischen Getränken wie Whisky, "Sake" oder Wein, (4) Kaffee und (5) in Früchten wie Orangen oder Trauben enthaltenem Saft beschrieben.
(1) Speiseöl:
• Die Ernährung in Japan ändert sich (gerade) sehr schnell. Eine erste Änderung ist der Hang zu Fertiggerichten. Eine zweite Änderung ist die geschmackliche Vielfalt, die durch eine Zunahme der Umsatzzahlen für verarbeitete Nahrungsmittel verkörpert wird. Speziell die zunehmende Bevorzugung vorgekochter Nahrungsmittel spiegelt den Zeitgeist wider, und eine zunehmende Vielzahl an verarbeiteten Nahrungsmitteln wird in größeren Mengen konsumiert. Insbesondere der Verbrauch an gebratenen Nahrungsmitteln ist in bemerkenswerter Weise angestiegen. Einige der Gründe für diesen Anstieg liegen darin, dass gebratene Nahrungsmittel hinsichtlich ihres Geschmacks bevorzugt werden und, relativ betrachtet, weniger leicht verderblich sind. Im Fall von gebratenen Nahrungsmitteln, wenn diese einem Zustand ausgesetzt sind, in dem der Einfluss von Temperatur oder Licht signifikant ist, werden Fette und Öle durch in der Luft enthaltenen Sauerstoff spontan oxidiert, was zu der Bildung eines fauligen Geruchs und einer Qualitätsverschlechterung führt. Aus diesen Gründen ist die allgemeine Besorgnis bezüglich des Faulens und des Verfalls von Speisefetten und -ölen und verarbeiteten Nahrungsmitteln, die mit Ölen gekocht wurden, angewachsen. Beispielsweise wurde ein regionales Nahrungsmittelbeglaubigungssystem bzw. Nahrungsmittelzertifizierungssystem für gebratenen bzw. frittierten Tofu (fried bean curd) ins Leben gerufen, oder es wurde eine Beschränkung bezüglich frittierten bzw. gebratenen Snacks (fried snacks) eingeführt. Rechtliche Restriktionen bezüglich der Verschlechterung bzw. des Verfalls von Fetten und Ölen wurden hinsichtlich der Einführung von Richtlinien für verpackte Mittagessen und Fertiggerichte, die in Geschäften verkauft werden, diskutiert.
• Um das Ausmaß der Verschlechterung bzw. des Verfalls von solchen Fetten und Ölen, insbesondere von erwärmten Fetten und Ölen zu untersuchen, gibt es mehrere, für eine Analyse einsetzbare Verfahren, zum Beispiel eine Messung des Säurewertes, des Peroxidwertes, der Viskosität und des Jodwertes. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Verschlechterung von Nahrungsmitteln meist durch Temperatur, Feuchtigkeit und Licht beeinflusst wird und dass die Acidität während des Anfangsstadiums der Verschlechterung bzw. des Verfalls sich signifikant ändert, sind Messungen des Säurewertes, durch welche die Acidität direkt gemessen wird, geeignet und werden üblicherweise verwendet.
(2) Fruchtgetränke wie Saft:
• Fruchtsaftgetränke werden erhalten, indem Früchte ausgepresst werden. Es werden eher mehr Fruchtsaftgetränkeprodukte aus konzentriertem Fruchtsaft oder gefrorenem Fruchtsaft als aus frisch gepresstem Fruchtsaft hergestellt.
• Beispielsweise werden Orangensaftprodukte hergestellt durch Entfernen der verfaulten und unreifen Orangen, gefolgt von dem Waschen der Schale, dem Auspressen der Orangen, um das Fruchtfleisch und den Saft herauszunehmen, und dem Entfernen der Fruchthülle und ähnlichem aus dem Saft. An diesem Punkt werden die Zuckerkonzentration, die Acidität und ähnliches in Übereinstimmung mit den japanischen Landwirtschaftsstandards (Japanese Agricultural Standards) eingestellt. An dieser Stelle wird die Acidität gemessen. Im Falle der Herstellung von Orangensaft aus konzentriertem Saft oder gefrorenem Saft durch Zugabe von Wasser wird die Acidität zum Zeitpunkt der Wasserzugabe ebenfalls gemessen.
(3) Alkoholhaltige Getränke:
• Es gibt verschiedene Arten von alkoholhaltigen Getränken, die auf unterschiedliche Arten hergestellt werden. Beispielsweise werden destillierte Spirituosen wie Whisky oder "Shochu" durch wiederholte Destillation hergestellt, um die Ausbeute an Ethanol zu erhöhen. Getränke wie "Sake" oder Wein werden durch Fermentierung und Filtern hergestellt. Es gibt noch andere Arten von alkoholischen Getränken, zum Beispiel schäumende Spirituosen wie Fruchtwein oder Bier. Jede Art von alkoholischem Getränk wird während des Herstellungsverfahrens einer Aciditätsmessung unterzogen, um die Qualität sicherzustellen.
(4) Kaffee:
• Wie unten erwähnt, gibt es viele Arten von Substanzen, die für den sauren Geschmack sorgen, der überwiegend den Kaffeegeschmack bestimmt. Der Säuregehalt ist als ein Kriterium für die Bewertung des sauren Geschmacks von Kaffee wichtig. Ein beispielhafter, in Kaffee enthaltener Säuretyp sind die Chlorogensäuren. Der Säuregehalt an diesen Säuren ändert sich sogar, während die Kaffeebohnen geröstet werden. Andere Substanzen wie Kaffeesäure, Chinasäure und Zitronensäure sind mit dem sauren Geschmack des Kaffees verknüpft.
• Obwohl die Menge der jeweiligen Säure sehr klein ist, wird angenommen, dass das empfindliche Gleichgewicht der Säurekombination und die Säuregesamtmenge den sauren Geschmack im Kaffee bestimmen.
(5) In Früchten, wie Orangen enthaltener Saft:
• Während des Anbaus von Orangen, insbesondere während des Anbaus in einem Gewächshaus, wird das Trocknen des Inneren der Orangen durch Vorenthalten von Wasser durchgeführt, um den Zuckeranteil zu erhöhen. Gemäß diesem Verfahren wird die Konzentration an Zucker und Säure im Fruchtsaft durch Beschränkung der Wassermenge erhöht. Wenn jedoch der Zuckeranteil im Fruchtsaft ansteigt, wird der angenehme Geschmack erhöht; während der Geschmack sich verschlechtert, wenn die Acidität zunimmt. Nachdem das Innere der Orangen durch Vorenthalten von Wasser getrocknet wird, wird die Säure verbraucht, indem man die Orangen unter Verwendung einer geeigneten Wassermenge und einer geeigneten Temperatur atmen lässt, während die Acidität überwacht wird.
• Wie oben beschrieben, wird die Acidität während der Herstellung verschiedener Arten von Nahrungsmitteln gemessen. Eine Reihe von Verfahren sind möglich. Herkömmliche Verfahren zur Aciditätsmessung werden beispielsweise in den Standardanalyseverfahren für Öle und Fette der Official and Tentative Methods of American Oil Chemists' Society, Standard Methods for the Analysis of Oils, Fats and Derivatives of the Japan Oil Chemists' Society, Japanese Agricultural Standards, Japanese Industrial Standards, Test for Fats and Fixed Oils of the Japanese Pharmacopoeia, Standard Methods of Analysis for Hygienic Chemists und Potable Water Test Method definiert. All diese Verfahren basieren auf einem Verfahren der Neutralisationstitration unter Verwendung von Plhenolphthalein als Indikator. Die Verfahren der Neutralisationstitration, wie sie in Potable Water Test Method und Standard Methods for the Analysis of Oils, Fats and Derivatives of the Japan Oil Chemists' Society definiert sind, werden nun beschrieben.
• In Potable Water Test Method wird die Acidität als die in 1 l der Probe enthaltenen Menge an Calciumcarbonat in Milligramm definiert. In der Praxis wird die Acidität in der folgenden Art und Weise erhalten.
• Es werden 100 ml einer Wasserprobe genommen. Als nächstes werden 0,2 mL Phenolphthalein-Indikatorlösung dem Testwasser zugegeben, und dann wird eine Lösung von 0,02 mM Natriumhydroxid hierzu zugegeben. Der das resultierende Gemisch enthaltene Behälter wird verschlossen und leicht geschüttelt. Nachdem die rosa Färbung verschwindet, wird eine weitere Lösung von 0,02 mM Natriumhydroxid zugegeben, und der Behälter wird verschlossen und leicht geschüttelt. Die Titration wird fortgesetzt, bis die schwache, aber permanente rosa Färbung selbst nach dem Schütteln beobachtet werden kann, und dieser Punkt wird als der Endpunkt der Neutralisation definiert. Am Endpunkt wird das Volumen a in Milliliter an Natriumhydroxid erhalten. Die Acidität berechnet sich durch folgende Formel:
• Acidität (mg/L an Calciumcarbonat) = a · 10
• Die Acidität des abgezapften Wassers wird, wie oben beschrieben, durch die Menge an Calciumcarbonat in Milligramm pro Liter angezeigt. Die Acidität anderer beispielhafter säurehaltiger Substanzen wird wie folgt angezeigt.
• Die Acidität von Orangen wird umgerechnet und angezeigt durch die Menge an Zitronensäure in Gewichtsprozent. Die Acidität von Trauben wird durch die Menge an Weinsäure in Gewichtsprozent angezeigt. Wie unten im Detail beschrieben, wird die Acidität in Fetten und Ölen durch einen Säurewert angezeigt, der gleichbedeutend ist mit der Menge in Milligramm an Kaliumhydroxid, die für die Neutralisation der in 1 g Fetten und Ölen enthaltenen freien Fettsäure benötigt wird. Wie oben beschrieben, wird der die Acidität darstellende Indikator für jeden unterschiedlichen Substanztyp definiert.
• Das Verfahren der Neutralisationstitration, das in Standard Methods for the Analysis of Oils, Fats and Derivatives definiert ist, wird für den Fall beschrieben, in dem es für die Bestimmung der Acidität von Fetten und Ölen verwendet wird. In Standard Methods for the Analysis of Oils, Fats and Derivatives ist der Säurewert als die Menge in Milligramm an Kaliumhydroxid definiert, welche benötigt wird, um die in 1 g Fetten und Ölen enthaltene freie Fettsäure zu neutralisieren.
• Die Acidität einer flüssigen Probe wird folgendermaßen gemessen. Eine Probenmenge wird in Übereinstimmung mit dem geschätzten Säurewert entnommen (zum Beispiel 20 g für einen geschätzten Säurewert von 1 oder weniger, 10 g für einen geschätzten Säurewert von mehr als 1 aber gleich oder weniger als 4, und 2,5 g für einen geschätzten Säurewert von mehr als 4, aber gleich oder weniger als 15). Die genaue, beabsichtigte Probenmenge wird gemessen und in einen Erlenmeyer-Kolben gegeben. 100 ml eines neutralen Lösungsmittels werden zugegeben und geschüttelt, bis sich die Probe völlig aufgelöst hat. Das neutrale Lösungsmittel wird durch Zugabe von etwa 0,3 mL Phenolphthalein-Indikatorlösung zu einem 1 : 1 - Lösungsmittelgemisch von Ethylether und Ethanol und der Neutralisation der resultierenden Substanz durch 1/10 N Kaliumhydroxid-Ethanol-Lösung unmittelbar vor der Verwendung erhalten.
• Die Acidität einer festen Probe wird folgendermaßen gemessen. Die Probe wird durch Erhitzen in einem Wasserbad geschmolzen. Dann wird ein Lösungsmittel zugegeben, und die Probe wird gelöst. Die resultierende Substanz wird mit 1/10 N Kaliumhydroxid-Ethanol- Standardlösung titriert, und die Zeit, ab der die rosa Färbung des Indikators für 30 s anhält, wird als Endpunkt der Neutralisation definiert. Die Menge an Kaliumhydroxid in Milligramm wird errechnet.
• Der Säurewert von Fetten und Ölen, wie Speiseöl, kann eher durch voltammetrische Messung der Fettsäure als durch Neutralisationstitration erhalten werden. Gemäß diesem Verfahren, welches in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 5-264503 offenbart wird, wird die Menge an Fettsäure in der Elektrolytlösung, welche sowohl freie Fettsäure als auch ein Naphthochinonderivat enthält, durch Voltammetrie bei einem kontrollierten Potential gemessen. Dieses Verfahren nutzt die Eigenschaft, dass sich der Wert des Vorspitzenstroms der voltammetrischen Reduktion des Naphthochinonderivats im Verhältnis zu der Konzentration aller Arten von freien Fettsäuren, einschließlich niederer Fettsäuren wie Ameisensäure und höherer Fettsäuren wie Ölsäure und Linolsäure, ändert, und dass der Wert, welcher durch Überlappung der Stromwerte der unterschiedlichen Arten von Fettsäuren erhalten wird, mit der Gesamtkonzentration an Fettsäuren korrespondiert. Anders formuliert wird die Säurekonzentration durch Messung des Wertes des Vorspitzenstroms der voltammetrischen Reduktion des Naphthochinonderivats gemessen. Fig. 17 ist ein Graph, der die Strom/Potential-Beziehung für die Aciditätsmessung durch Voltammetrie einer ein Naphthochinonderivat enthaltenen Elektrolytlösung darstellt. Die durchgezogene Linie in Fig. 17 zeigt Daten, welche durch solch ein Messverfahren erhalten wurden. In Fig. 17 repräsentiert die Abszisse das Potential einer Arbeitselektrode, bezogen auf das Potential einer Referenzelektrode, für den Fall, dass die Referenzelektrode aus Silber-Silberchlorid gebildet wird und die Arbeitselektrode aus 93 glasartigem bzw. amorphem Kohlenstoff gebildet wird. Die Ordinate repräsentiert den Wert des Stroms, der im Stromkreis fließt. Es sollte angemerkt werden, dass der Stromwert gemäß den verschiedenen Bedingungen wie Oberfläche der Arbeitselektrode variiert, während der Stromwert in Übereinstimmung mit der Säurekonzentration leicht schwankt. wobei die Schwankung vernachlässigbar ist. In Fig. 17 zeigt Buchstabe A einen Vorspitzenwert (pre-peak) an, der von der Säurekonzentration abhängt, und Buchstabe C zeigt einen Hauptspitzenwert des Naphthochinonderivats an.
• Um den Säurewert von Fetten und Ölen durch das in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 5-264503 offenbarte Verfahren zu messen, muss Stickstoffgas oder ähnliches der Elektrolytlösung zugeführt werden, um den in der Elektrolytlösung gelösten Sauerstoff zu entfernen. Die durch die durchgezogene Linie in Fig. 17 dargestellten Daten werden in einem Zustand erhalten, in dem der gelöste Sauerstoff entfernt ist. Außer wenn der gelöste Sauerstoff entfernt wird, fließt der Strom für die Reduzierung des gelösten Sauerstoffs und folglich wird es schwierig, den Wert des Vorspitzenstroms der Reduktion zu bestimmen. Die gepunktete Linie in Fig. 17 repräsentiert die Reduktionskurve für den Fall, dass der gelöste Sauerstoff nicht entfernt wird. Wie Fig. 17 entnommen werden kann, überlappen die Reduktionskurve des Sauerstoffs und die Vorreduktionskurve, und folglich kann der Vorspitzenwert der Fettsäure kaum bestimmt werden. Die Gründe werden nun beschrieben.
• Fig. 18 zeigt eine Vorspitzenwertkurve einer Aciditätsmessung durch Voltammetrie einer herkömmlichen Elektrolytlösung, die ein Naphthochinonderivat enthält. Fig. 19 zeigt eine Spitzenwertkurve einer Aciditätsmessung durch Voltammetrie einer herkömmlichen Elektrolytlösung, die ein Naphthochinonderivat enthält. Fig. 20 zeigt eine Sauerstoffreduktionskurve, die in einer Aciditätsmessung durch Voltammetrie einer Elektrolytlösung erhalten wurde. Wenn die Voltammetrie nach Entfernen des gelösten Sauerstoffs in der Elektrolytlösung durchgeführt wird, kann die Potential-Strom-Kurve (im Nachfolgenden als "Voltamogramm" bzw. voltammetrische Kurve bezeichnet), welche das Resultat einer Synthese der Vorspitzenwertkurve und der Spitzenwertkurve darstellt, erhalten werden und folglich erscheint der Vorspitzenwert deutlich. Wenn im Gegensatz dazu der gelöste Sauerstoff nicht entfernt wird, repräsentiert die voltammetrische Kurve das Resultat der Synthese bzw. Vereinigung der Vorspitzenwertkurve, der Spitzenwertkurve und der Sauerstoffreduktionskurve. Dies ist ein denkbarer Grund dafür, warum der Vorspitzenwert nicht deutlich erscheint. Die Aciditätsmessung durch das herkömmliche Verfahren ist schwierig, es sei denn, die Elektrolytlösung wird von Sauerstoff befreit. Um die Elektrolytlösung von Sauerstoff zu befreien, wird die Vorrichtung zur Aciditätsmessung mit einem Bauelement ausgestattet, das die Vorrichtung zur Aciditätsmessung kontinuierlich mit einem Gas (zum Beispiel Stickstoff) versorgt. Solch eine Struktur erhöht die Größe der Vorrichtung zur Aciditätsmessung, was verhindert, dass dieses Verfahren in die Praxis umgesetzt wird.
• Bei der Messung der Lipidkomponente in einem Serum wird nach mehreren Reaktionsschritten eine Substanz gemessen, die sich von der zu messenden Substanz unterscheidet, da es herkömmlicherweise kein geeignetes Verfahren gibt, das für die direkte Messung der Fettsäure oder der organischen Säure in der Lösung einsetzbar ist. Die Messung des Serums wird im Folgenden im Detail beschrieben.
• Die Anzahl der Menschen, welche während der Untersuchung der Konzentration an Cholesterin, Neutralfett (Glycerinfettsäureester) oder Phospholipid im Serum einen Wert außerhalb des normalen Wertebereichs aufweisen, steigt aufgrund des erhöhten Verbrauchs an Nahrungsmitteln amerikanischer und europäischer Prägung, zunehmender Gelegenheiten des Konsums alkoholhaltiger Getränke, des Mangels an körperlichen Übungen, Stress oder ähnlichem rasch an. Unter den Lipidverbindungen wird der Cholesterinanteil als ein Risikofaktorhinweis verwendet, der Lebensart bezogene Krankheiten wie Diabetes, Arterienverkalkung oder Hypothyreose anzeigt. Der Wert des Neutralfetts (Glycerinfettsäureester) wird als ein Risikofaktorhinweis für Lipidstoffwechselstörung, Gehirngefäßverletzung, Herzinfarkt, Angina pectoris und Diabetes verwendet. Der Wert der Lipidverbindungen wird ebenfalls als ein Risikofaktorhinweis für Lipidstoffwechselstörung, Gehirngefäßverletzung, Herzinfarkt, Angina pectoris und Diabetes verwendet und fungiert auch als ein Gesundheitsrisikofaktorhinweis auf Hepatopathie obliteraus, Hypothyreose und plötzlich ausbrechende Hepatitis.
• Herkömmlicherweise werden die Lipidverbindungen, welche als ein Indikator für die oben erwähnten Krankheiten verwendet werden, überwiegend durch ein enzymatisches Verfahren gemessen. Anders formuliert wird eine Lipidverbindung in eine Fettsäure und andere Komponenten durch ein Enzym zersetzt, und die Komponenten, welche keine Fettsäuren darstellen, werden gemessen. Beispielsweise wird das Neutralfett folgendermaßen gemessen. Serum wird mit Lipoproteinlipase als einem Enzym behandelt, wm das Neutralfett in Glycerin und dreiwertige Fettsäure zu zersetzen. Dann werden Glycerinkinase als ein Enzym zur Behandlung des Glycerins, Magnesiumionen und Adenosintriphosphatase (ATP) zugegeben, um das Glycerin in Glycerin-1-phosphat und Adenosindiphosphatase (ADP) zu zersetzen. Als nächstes wird Glycerin-1-phosphatoxidase als ein Enzym zur Behandlung des Glycerin-1- phosphats zugegeben, um das Glycerin-1-phosphat in Dihydroxyaceton-1-phosphat und Wasserstoffperoxid zu zersetzen. Schließlich werden die Peroxidase zur Behandlung des Wasserstoffperoxids und 4-Aminoantipyrin und Dimethylanilin zugegeben, um einen roten Chinonfarbstoff zu erzeugen. Die Menge des roten Chinonfarbstoffs (der Menge an Wasserstoffperoxid entsprechend) wird gemessen, und die Menge des Neutralfetts wird errechnet. Die Resultate der oben beschriebenen Reaktionen werden mit etwa 3 bis 20 uL Serum erhalten.
• Der Grund, warum Wasserstoffperoxid, das nach einer Vielzahl von Reaktionsschritten erhalten wird, gemessen wird, ist der, dass sowohl die Neutralisationstitration als auch die in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 5-264503 offenbarte Technologie schwierig auf ein Serum anzuwenden sind, welches durch ein Enzym wie Lipoproteinlipase behandelt wurde, da die durch den Indikator verursachte Farbveränderung im Fall des Serums schwierig abzulesen bzw. zu erkennen ist, und auch, weil das Serum Sauerstoff enthält.
• Wie oben beschrieben, bestimmt der Beobachter, der den durch den Phenolphthalein- Indikator verursachten Farbumschlag überwacht, bei dem herkömmlichen V erfahren zur Messung der Acidität, welches das Verfahren der Neutralisationstitration verwendet, wann der Endpunkt erreicht wird. Dementsprechend variieren die Endpunkte, und folglich variiert die Acidität in Abhängigkeit von der Bedienungsperson.
• Gemäß der Neutralisationstitration, wie sie durch Standard Methods for the Analysis of Oils; Fats and Derivatives, welche für die Messung der Fettsäure verwendet werden, definiert ist, wird ein Ether und Ethanol enthaltenes Lösungsmittelgemisch als neutrales Lösungsmittel verwendet. Ether mit einem Siedepunkt von lediglich 34,6ºC ist schwierig zu handhaben. Außerdem kann für dem Fall, in dem die Probe eine dunkle Farbe aufweist, wie zum Beispiel Öl, das zum Backen für eine große Nahrungsmittelmenge verwendet wurde oder Saft oder Wein, die ursprünglich von dunkler Farbe sind, der durch den Phenolphthalein-Indikator verursachte Farbumschlag nahe des Endpunkts nicht genau registriert werden. Folglich schwanken die gemessenen Werte. Außerdem benötigt ein Messzyklus 100 mL des neutralen Lösungsmittels und 10 g der Probe. Auch sind die Kosten um so größer, je mehr Messungen durchgeführt werden.
• Gemäß der oben beschriebenen Technologie zur Messung der Lipidverbindung in einem Serum wird die Behandlung durch ein Enzym in drei oder vier Schritten für jede Lipidverbindung durchgeführt. Unterschiedliche Verbindungen benötigen unterschiedliche Enzyme und große Probenmengen, was den Vorgang äußerst problematisch macht. Außerdem können die Resultate nicht erhalten werden, bevor drei bis vier Reaktionsschritte beendet sind. Falls ein Fehler passiert, kostet es Zeit festzustellen, in welcher Stufe der Fehler passierte. Wasserstoffperoxid als ein Target der Messung ist instabil, und folglich kann möglicherweise ein Fehler erzeugt werden, es sei denn, dass der Vorgang rasch durchgeführt wird.
• Die in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 5-264503 offenbarte Technologie hat folgendes Problem. Falls ein Naphthochinonderivat verwendet wird, ohne den Sauerstoff von der Elektrolytlösung zu entfernen, um die Größe der Vorrichtung zur Messung der Acidität zu reduzieren, wird durch die Reduktion des in der Lösung gelösten Sauerstoffs ein Strom erzeugt, und der Wert eines solchen Stroms überlappt mit dem Stromwert der zu messenden Säure, wie in Fig. 17 gezeigt wird. Falls eine kleine Säuremenge gemessen wird, schwankt der gemessene Wert in Abhängigkeit von der Menge des gelösten Sauerstoffs, was folglich die Verlässlichkeit herabsetzt. Wenn ein Bauteil für die Zuführung von Gas zur Entfernung des Sauerstoffs bereitgestellt wird, wird die gesamte Vorrichtung vergrößert und ist schwierig zu handhaben. Folglich ist so eine Vorrichtung schwierig in die Praxis umzusetzen.
• Gemäß der oben beschriebenen Technologie, wie sie in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 5-264503 offenbart wird, enthält die Elektrolytlösung außerden ein protisches organisches Lösungsmittel. Das tatsächlich verwendete und durch Wärme geschädigte Öl löst sich in dem protischen organischen Lösungsmittel (z. B. Propanol, Methanol oder Ethanol) kaum auf. Selbst die Verwendung eines Rührers führt nicht zum Erfolg. Nachdem die ölhaltige Lösung ausreichend gerührt wurde, wird folglich die Ölschicht abgetrennt und durch Zentrifugieren entfernt, und die verbleibende Lösung wird als Elektrolytlösung verwendet. Die Verwendung einer Zentrifuge vergrößert unausweichlich die gesamte Vorrichtung. Da außerdem die Elektrolytlösung aus der ölhaltigen Lösung extrahiert wird, schwanken die gemessenen Werte, wenn die ölhaltige Lösung nicht ausreichend gerührt wird. Folglich kann eine verlässliche Vorrichtung zur Messung der Acidität nicht realisiert werden, wie es im Fall des Verfahrens der Neutralisationstitration möglich ist. Die Technologie beinhaltet schwierige Probleme, die zu lösen sind, bevor sie in einer aktuellen Messvorrichtung verwirklicht werden kann, obwohl sie prinzipiell überlegen ist.
• Wie in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 5-264503 offenbart wird, werden Chinone, die keine Naphthochinone sind, üblicherweise als zu instabil betrachtet, um für genaue Aciditätsmessungen verwendet werden zu können. Selbst in der Form von Kristallen sind Chinone gegenüber Licht instabil und sind insbesondere photolyseanfällig, wenn sie in Form einer Lösung vorliegen. Die Farbe einer benzochinonhaltigen Lösung wird purpurrötlich, wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt wird, und neue Absorptionsmaxima werden im Bereich des ultravioletten und sichtbaren Lichts erzeugt. Da solch eine Zersetzung im Falle eines organischen Lösungsmittels erleichtert wird, wird üblicherweise bei der Verwendung von Benzochinon davon ausgegangen, dass eine Photolyse verursacht wird, die eine genaue Messung verhindert. Folglich wird üblicherweise davon ausgegangen, dass das Verfahren unter Verwendung eines Naphthochinonderivats das einzig mögliche Verfahren darstellt, und dass die Probleme des gelösten Sauerstoffs, die mit der Verwendung des Naphthochinonderivats verbunden sind, schwierig zu lösen sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Gemäß eines erfindungsgemäßen Aspekts umfasst eine Elektrolytzusammensetzung, welche für die voliammetrische Bestimmung von organischen Säuren in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht verwendbar ist (a) 3,5-Ditertiärbutyl-1,2-benzochinon oder 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon; (b) einen Elektrolyten; und (c) ein Ethanol enthaltendes Lösungsmittel. Folglich erscheint die voltammetrische Kurve von 3,5-Ditertärbutyl-1,2- benzochinon oder von 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon in einem Bereich, der weit entfernt ist von dem Bereich, wo die Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs erscheint und bezüglich dieser positiv ist.
• In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Elektrolyt Lithiumperchlorat. Folglich kann die Mobilität der Elektronen in der Elektrolytlösung leicht erhöht bzw. verstärkt werden. In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das organische Lösungsmittel ein Ethanol-Isooctan-Lösungsmittelgemisch, das Isooctan im Bereich von 35% bis 70% enthält. Folglich kann selbst Öl, das verwendet wurde und durch Wärmeeinfluss gealtert ist, in der Elektrolytlösung gelöst werden.
• In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das organische Lösungsmittel Ethanol. Folglich kann die Acidität von in Kaffee gelöstem Kaffeepulver, von Saft, der kein konzentrierter Saft mit reduziertem Wassergehalt ist, und von alkoholhaltigen Getränken ohne Ausfällung oder Auftrennung der Lösung gemessen werden.
• Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt umfasst eine Elektrolytzusammensetzung, die für die voltammetrische Bestimmung von organischen Säuren in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht verwendbar ist, (a) 3,5-Ditertiärbutyl-1,2-benzochinon oder 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon; (b) Natriumchlorid als Elektrolyt; und (c) ein organisches Lösungsmittel, das Ethanol, Wasser und Isopropylallkohol enthält. Folglich kann die Oxidation-Reduktionsreaktion der Referenzelektrode einer Vorrichtung zur Messung der Acidität in stabiler Weise mit einem wässrigen Lösungsmittel erhalten werden, und alle wässrigen Substanzen können ohne Ausfällung oder Auftrennung der Lösung gemessen werden. Ein wässriger Elektrolyt kann verwendet werden, ohne dass zum Beispiel Natriumchlorid abgelagert wird. Selbst wenn das Lösungsmittel in großer Menge gelagert bzw. eingesetzt werden soll, kann Ethanol in sicherer Weise verwendet werden, da es mit Wasser verdünnt ist.
• Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt kann die oben erwähnte Elektrolytzusammensetzung in einer Vorrichtung zur Aciditätsmessung verwendet werden, die Vorrichtung umfassend: einen Messbehälter zur Aufnahme der Elektrolytzusammensetzung; eine Arbeitselektrode, eine Gegenelektrode und einen Referenzelektrodenbereich, die im Messbehälter bereitgestellt werden und in die Elektrolytlösung eintauchen; und eine Kontroll-Sektion für das Durchlaufen (sweep) eines Potentials der Arbeitselektrode innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs und zur Detektion eines Werts eines Vorspitzenstroms, der durch die Säure erzeugt wird und zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode fließt; wodurch die Messungen in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht durchgeführt werden können. Folglich erscheint die voltammetrische Kurve von 3,5- Ditertiärbutyl-1,2-benzochinon oder von 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon in einem Bereich, der weit entfernt ist von dem Bereich, wo die Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs erscheint und der in Bezug auf diese positiv ist. Da diese durch die Kontroll-Sektion durchlaufen wird, kann der Einfluss der Reduktion des gelösten Sauerstoffs verhindert werden, wenn der Wert des Vorspitzenstroms gemessen wird.
• Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt kann die oben erwähnte Elektrolytzusammensetzung bei der voltammetrischen Bestimmung von organischen Säuren in folgenden Substraten verwendet werden: Öl; Saft oder konzentrierter Fruchtsaft; alkoholhaltigen Getränken; mit Enzym behandeltes Serum, um Fettsäuren aus der Reaktion des Enzyms mit der Lipidkomponente des Serums freizusetzen; wodurch die Bestimmung bei Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht durchgeführt werden kann.
• Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt umfasst ein Verfahren zur Messung des Säuregehalts bzw. der Acidität eines säurehaltigen Subjektes die folgenden Schritte: (a) Zugabe des säurehaltigen Gegenstandes zu der Elektrolytzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4; (b) Durchführung der Voltammetrie bei einer Elektrolytlösung, die das säurehaltige Subjekt für die Messung beinhaltet, durch das Durchlaufen (sweep) des Potentials einer Arbeitselektrode über einen vorgeschriebenen Bereich hinweg; und (c) Messen des Wertes eines Vorspitzenstroms, der in der Elektrolytlösung fließt, wobei der Wert des Vorspitzenstroms bei einem Potential auftritt, das positiv ist in Bezug auf das Potential, bei dem ein auf die Reduktion von gelöstem Sauerstoff zurückzuführender Spitzenwert auftritt; wodurch die Messungen in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht durchgeführt werden können. Folglich kann der Wert des Vorspitzenstroms, der in der Elektrolytlösung fließt, ohne Einfluss des gelösten Sauerstoffs gemessen werden.
• In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform erstreckt sich der vorgeschriebene Bereich von +500 mV bis -300 mV in Bezug auf das Potential einer Ag/AgCl-Referenzelektrode. Folglich kann der Wert des Vorspitzenstroms einer voltammetrischen Kurve, die die Acidität anzeigt, in stabiler Weise ohne Einfluss des gelösten Sauerstoffs gemessen werden.
• In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird das Potential innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 20 mV/s durchlaufen. Folglich kann ein stabiles Ablesen der voltammetrischen Kurve erhalten werden.
• Die Verwendung von 3, 5-Ditertiärbutyl-1,2-benzochinon und 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon für die Bestimmung von Säuren wird in den Dokumenten US-A-5,037,968 bzw. ARCHIV DER PHARMAZIE, 1966, Band 299, Nr. 9, Seiten 757-762; K. Seelert et al. "Polarographische Untersuchung der Ascorbinsäure-Oxidation durch Chinone. 2. Mitteilung: Reaktionsgeschwindigkeit" gelehrt, die Stand der Technik sind. Insbesondere letzteres Dokument verwendet 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon als ein Elektrontransfermittel bei der polarographischen Bestimmung von Ascorbinsäure. Die Messungen werden in der Dunkelheit durchgeführt.
• Außerdem wurden die Redox-Halbstufenpotentiale bzw. Redox-Halbwellenpotentiale E1~ verschiedener, substituierter 1,2- und 1,4-Benzochinone in den weiteren Dokumenten ARCHIV DER PHARMAZIE, 1966, Band 299, Nr. 5, Seiten 404-410; K. Seelert et al. "Polarographische Untersuchung der Ascorbinsäure-Oxidation durch Chinone. 1. Mitteilung: Stöchometrie"; EP-A-0 190 740 und JUSTUS LIEBIGS ANN. CHEM., 1969, Band 719, Seiten 96-111; Flaig W. et al. "Einfluss von Substituten auf das Redoxpotential substituierter Benzochinone-(1,4)" untersucht.
• Folglich ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung in vorteilhafter Weise die Bereitstellung von Verfahren zur Messung der Acidität mit ausreichend hoher Genauigkeit und Präzision bei Tageslicht, ohne dass Sauerstoff entfernt werden muss.
• Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren ersichtlich sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist eine maßstabsgerechte Außenansicht einer Vorrichtung zur Aciditätsmessung;
• Fig. 2 ist eine maßstabsgerechte Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Aciditätsmessung in einem Zustand, in dem der obere Deckel geöffnet ist;
• Fig. 3 ist eine maßstabsgerechte Ansicht eines Messbereichs der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Aciditätsmessung;
• Fig. 4 ist eine detaillierte Ansicht eines Referenzelektrodenbereichs der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Aciditätsmessung;
• Fig. 5 ist ein Graph, der die StromlPotential-Beziehung für die Aciditätsmessung durch Voltammetrie einer ein 1,2-Benzochinonderivat enthaltenden Elektrolytlösung zeigt;
• Fig. 6 ist ein Graph, der die Strom/Potential-Beziehung für die Aciditätsriessung durch Vohammetrie einer ein 1,4-Benzochinon-Derivat enthaltenden Elektrolytlösung zeigt;
• Fig. 7 zeigt eine molekulare Struktur eines 1,2-Benzochinon-Derivats mit Seitenketten R;
• Fig. 8 zeigt die molekulare Struktur eines 1,4-Benzochinon-Derivats mit Seitenketten R;
• Fig. 9 zeigt die molekulare Struktur eines 1,2-Benzochinons ohne Seitenkette;
• Fig. 10 zeigt die molekulare Struktur eines 1,4-Benzochinons ohne Seitenkette;
• Fig. 11 zeigt die molekulare Struktur von 3,5-Ditertiärbutvl-1,2-benzochinon;
• Fig. 12 zeigt die molekulare Struktur von 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon;
• Fig. 13 ist ein Blockschaltbild eines Kontrollschaltkreises der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung zur Aciditätsmessung;
• Fig. 14 ist ein Graph, der den Output bzw. die Ausgabe von einem Operationsverstärker des in Fig. 13 gezeigten Kontrollschaltkreises darstellt;
• Fig. 15 ist ein Graph, der den Output bzw. die Ausgabe von einem integrierten Schaltkreis des in Fig. 13 gezeigten Kontrollschaltkreises zeigt;
• Fig. 16 ist ein Graph, der die Acidität über dem Reduktionsstrom, erhalten durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zur Aciditätsmessung, darstellt;
• Fig. 17 ist ein Graph, der die Strom/Potential-Beziehung für die Aciditätsmessung durch Voltammetrie einer ein Naphthochinon-Derivat enthaltenden Elektrolytlösung zeigt;
• Fig. 18 ist ein Graph, der den Vorspitzenstrom einer Aciditätsmessung durch Voltammetrie einer ein Naphthochinon-Derivat enthaltenden Elektolytlösung zeigt;
• Fig. 19 ist ein Graph, der einen Hauptspitzenwert bzw. Hauptpeak von Naphthochinon durch Voltammetrie einer ein Naphthochinonderivat enthaltenden Elektrolytlösung zeigt; und
• Fig. 20 ist ein Graph, der eine Sauerstoffreduktionskurve zeigt, die durch Voltammetrie einer Elektrolytlösung erhalten wurde.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN Ausführungsform 1
• Eine Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 16 beschrieben.
• Fig. 1 ist eine maßstabsgerechte Außenansicht der Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100. Wie in Fig. 1 gezeigt wird, umfasst die Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 einen oberen Deckel bzw. Abdeckung 1 zur Abdeckung eines Messbereichs 26, einen Knopf 2 zum Öffnen des oberen Deckels 1, eine LCD (Flüssigkristallanzeige) 3 zum Anzeigen der Acidität als ein Resultat der Messung, einen Knopf 4 zum Schalten eines Bereichs in Übereinstimmung mit der Acidität, einen Start/Stopp-Knopf 5 zum Starten und Beenden der Messung, einen An/Aus-Knopf 6 zum An- und Ausschalten und eine Hauptkörperabdeckung 14. Der obere Deckel 1 umfasst ein Verbindungselement (Kontakt), um den Messbereich und die verschiedenen Elektroden elektrisch zu verbinden, und das Verbindungselement ist mit einem Substrat verbunden.
• Fig. 2 ist eine maßstabsgerechte Ansicht der Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 in einem Zustand, in dem der obere Deckel 1 zum Öffnen verschoben ist. In einem inneren Bereich bzw. Raum der Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 unterhalb des oberen Deckels 1 ist der Messbereich 26 untergebracht.
• Fig. 3 ist eine maßstabsgerechte bzw. isometrische Ansicht des Messbereichs 26. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt wird, umfasst der Messbereich 26 einen Messbehälter 7 für die Unterbringung einer Elektrolytlösung und ein Subjekt für die Messung in einem gemischten Zustand. Der Messbereich 26 umfasst außerdem eine Gegenelektrode 8, eine Arbeitselektrode 9 und einen Referenzelektrodenbereich 10. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, ist eine Behälterabdeckung 27, die mit der Gegenelektrode 8, der Arbeitselektrode 9 und dem Referenzelektrodenbereich 10 ausgestattet ist, an dem Messbehälter 7 angebracht. Die Gegenelektrode 8, die Arbeitselektrode 9 und der Referenzelektrodenbereich 10 tauchen in die Elektrolytlösung ein.
• Die Gegenelektrode 8 wird bevorzugt aus Platin, Graphit oder Gold gebildet, die alle chemisch stabil und selbst in der Elektrolytlösung nicht korrodierbar sind. Die Gegenelektrode 8 kann beispielsweise auch aus Edelstahl, Aluminium oder einer Legierung davon, die nicht korrodiert sind, gebildet werden. Die Arbeitselektrode 9 wird bevorzugt aus Kohlenstoff, glasartigem bzw. amorphem Kohlenstoff oder PFC (aus Kunststoff gebildeter Kohlenstoff), welcher durch Sintern von Schaumstoff bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1000ºC bis etwa 2000ºC erhalten wird, gebildet.
• Fig. 4 ist eine detaillierte Ansicht des Referenzelektrodenbereichs 10. Wie in Fig. 4 gezeigt wird, umfasst der Referenzelektrodenbereich 10 den Glasbehälter 28, eine in einen Glasbehälter 28 hineinragende Referenzelektrode 11, eine in dem Glasbehälter 28 untergebrachte innere Flüssigkeit 12 und einen Salzbrückenbereich 13, der bereitgestellt wird, um das Ende des Glasbehälters 28 zu verschließen. Die Referenzelektrode 11 besteht bevorzugt aus Silber-Silberchlorid, kann aber auch aus gesättigtem Calomel, Silber-Silberion oder quecksilbergesättigtem Quecksilbersulfat bestehen. Der Ausdruck "Silber-Silberchlorid" bezieht sich beispielsweise auf einen Oberflächenüberzug der Referenzelektrode 11, welche aus Silber mit Silberchlorid gebildet wird. Die innere Flüssigkeit 12 ist bevorzugt ein Chlorid wie Silberchlorid, Kaliumchlorid, Natriumchlorid oder Lithiumchlorid; Acetonitril; Kupfersulfat; Silbernitrat oder jedes andere Lösungsmittel oder jede andere Lösung, die eine Pufferfunktion in einer Oxidation-Reduktionsreaktion aufweist. Der Salzbrückenbereich 13, der zwischen der inneren Flüssigkeit 12 und der Elektrolytlösung positioniert ist, ermöglicht es der inneren Flüssigkeit 12 oder der Elektrolytlösung nicht, dort hindurchzuwandern, aber ermöglicht es Elektronen und Ionen, dort hindurchzuwandern. Der Salzbrückenbereich 13 wird beispielsweise aus einem porösen keramischen Material oder porösen Glas (z. B. von Corning, Inc. hergestelltes Vycol) gebildet. Obwohl in Fig. 1 oder 2 nicht gezeigt, umfasst die Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 ein Verbindungsteil, um die Gegenelektrode 8, die Arbeitselektrode 9 und den Referenzelektrodenbereich 10 mit einem unten beschriebenen Kontrollschaltkreis (nicht gezeigt in den Fig. 1 bis 4) zu verbinden.
• Die in dem Messbehälter 7 untergebrachte Elektrolytlösung enthält Lithiumperchlorat als Elektrolyt für die Messung eines Säurewertes von Speiseöl in der vorliegenden Ausführungsform. Der verwendbare Elektrolyt kann in Übereinstimmung mit der Art des zu messenden Subjektes variieren und umfasst beispielsweise Kaliumchlorid (KCl), Natriumchlorid (NaCl) oder Lithiumchlorid (LiCl). Die Elektrolytlösung der vorliegenden Ausführungsform wird hergestellt, indem 10 mM (Millimol/Liter) 1,2-Benzochinonderivat und 50 mM Lithiumperchlorat in 10 mL eines Lösungsmittelgemisches gelöst werden, das 65% Ethanol und 35% Isooctan enthält, gefolgt von dem Mischen des zu messenden Subjektes mit der resultierenden Flüssigkeit. Ethanol kann den Elektrolyt relativ leicht auflösen und reinigt auch die Oberfläche der Elektrode. Isooctan kann selbst wärmegeschädigtes Öl auflösen und ist in Ethanol löslich. Da das wärmegeschädigte Öl in dem Lösungsmittelgemisch nicht gelöst wird, es sei denn, dass Isooctan in einer Menge von 35% oder mehr anwesend ist, enthält das Lösungsmittelgemisch Isooctan bevorzugt in dem Bereich von 35% bis 70% und noch bevorzugter in dem Bereich von 45% bis 55%. Wenn das Ausmaß der Ölverschlechterung deutlich ansteigt, ist es bevorzugt, den Isooctangehalt dementsprechend leicht zu erhöhen. Da Isooctan in einer Menge von 35% oder mehr anwesend ist, kann das Lösungsmittelgemisch in der vorliegenden Ausführungsform das wärmegeschädigte Öl auflösen, obwohl das Lösungsmittelgemisch Ethanol enthält, das ein protisches, organisches Lösungsmittel ist, und die Acidität des Öls kann gemessen werden, ohne dass gerührt und zentrifugiert wird, wie es eine herkömmliche Vorrichtung erfordert. Die Acidität aller wasserhaltigen Substanzen einschließlich in Wasser gelöstem Pulverkaffee und konzentriertem Saft mit reduziertem Wassergehalt kann ohne Fällung oder Trennung bzw. Auftrennung der Lösung gemessen werden, indem ein Lösungsmittel, enthaltend 10% bis 40% Isopropylalkohol, 10% bis 40% Wasser und 50% bis 70% Ethanol, bevorzugt 15% bis 25% Isopropylalkohol, 15% bis 25% Wasser und 55% bis 65% Ethanol (als "Lösungsmittel 1" bezeichnet) verwendet wird. Berücksichtigt man, dass der Bereich des Alkohols, wie er üblicherweise in verwendetem desinfizierendenn Ethanol vorliegt und durch die Japanese Pharmacopoeia definiert wird, 76,9% bis 81,4% beträgt, kann Lösungsmittel 1 sicher aufbewahrt werden. Mit Lösungsmittel 1 kann auch nach der Verdünnung mit Wasser Natriumchlorid als Elektrolyt verwendet werden.
• Im Falle der Messung der Acidität von in Wasser gelöstem Pulverkaffee, Saft, der kein konzentrierter Saft mit reduziertem Wassergehalt ist und alkoholischen Getränken, kann auch ein 100%iges Ethanollösungsmittel (als "Lösungsmittel 2" bezeichnet) verwendet werden. Die Löslichkeit von Chinon in Bezug auf Lösungsmittel 2 ist ausreichend groß und resultiert in einem höheren elektrochemischen Vermögen als dasjenige, das erhalten wird, wenn Lösungsmittel 1 verwendet wird, selbst wenn die gleiche Menge an Chinon verwendet wird. Es findet keine Ausfällung oder Lösungsauftrennung statt. Der Grund ist, dass mehr Reaktionen im Falle des Lösungsmittels 2 stattfinden, was auf die höhere Diffusionsrate von Chinon in Lösungsmittel 2 gegenüber Lösungsmittel 1 zurückzuführen ist.
• Wenn im Falle des Lösungsmittel 1 das Mischungsverhältnis von Isopropylalkohol, Wasser und Ethanol variiert wird, variiert auch die benötigte Menge an Chinon. Folglich ist es notwendig, unabhängig davon, welches Lösungsmittel (1 oder 2) verwendet wird, das Lösungsmittel unter Berücksichtigung der Eigenschaften des zu messenden Subjektes auszuwählen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Elektrolytlösung ein 1,2-Benzochinonderivat oder ein 1,4-Benzochinonderivat gemäß der Definition in Anspruch 1. Fig. 5 ist ein Graph, der die StromlPotential-Beziehung für die Aciditätsmessung durch Voltammetrie einer Elektrolytlösung, die das 1,2-Benzochinonderivat enthält, zeigt. In Fig. 5 repräsentiert die Abzisse das Potential der Arbeitselektrode 9 in Bezug auf das Potential des Referenzelektrodenbereichs 10, wenn die Referenzelektrode 11 aus Silber-Silberchlorid und die Arbeitselektrode 9 aus Kunststoff gebildetem cp2 Kohlenstoff besteht. Die Ordinate repräsentiert den zu dieser Zeit im Schaltkreis einschließlich der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode 8 fließenden Strom. Es sollte angemerkt werden, dass der Wert des Stroms in Übereinstimmung mit Bedingungen wie der Oberfläche der Arbeitselektrode 9 und der Säurekonzentration variiert. Die Position, an der der Potentialspitzenwert bzw. Potentialpeak entlang der Abzisse erscheint, schwankt leicht in Übereinstimmung mit der Säurekonzentration, was vernachlässigbar ist.
• Wie in Fig. 5 gezeigt wird, erscheint die voltammetrische Kurve des 1,2-Benzochinonderivats mit Seitenketten am Benzolring in dem Bereich, der in Bezug auf den Bereich, wo die Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs erscheint, weitaus positiver ist. Die durchgezogene Linie repräsentiert die voltammetrische Kurve des 1,2-Benzochinonderivats, und die gepunktete Linie repräsentiert den Reduktionsstrom des gelösten Sauerstoffs. Wie man anhand Fig. 5 erkennen kann, erscheint die Vorspitzenwertkurve in dem Bereich, der in Bezug auf die Umgebung von 0 mV (durch Buchstabe A' angezeigt) positiv ist und um etwa 400 mV gegenüber der Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs verschoben. Selbst an der Stelle des Hauptspitzenwerts bzw. des Hauptpeaks von Chinon (durch Buchstabe C' angezeigt) gibt es kaum einen Einfluss durch die Reduktion des gelösten Sauerstoffs. Da der Vorspitzenwert in einem Bereich gemessen werden kann, bei dem es keinen Einfluss des gelösten Sauerstoffs gibt, kann die Acidität genau und präzise und folglich ohne Schwankungen gemessen werden, selbst wenn der gelöste Sauerstoff vor der Messung nicht entfernt wird.
• Fig. 6 ist ein Graph, der die Strom/Potential-Beziehung für die Acititätsmessung durch Voltammetrie einer Elektrolytlösung, die das 1,4-Benzochinonderivat enthält, darstellt. Wie in Fig. 6 gezeigt wird, erscheint der Vorspitzenwert der voltarnmetrischen Kurve des 1,4- Benzochinonderivats mit Seitenketten am Benzolring an einer Position bzw. Stelle, die teilweise mit dem Bereich überlappt, an dem die Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs erscheint. Die durchgezogene Linie repräsentiert die voltammetrische Kurve des 1,4- Benzochinonderivats, und die gepunktete Linie repräsentiert die Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs. Wie Fig. 6 entnommen werden kann, ist der Vorspitzenwert um etwa 200 mV bezüglich bzw. von der Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs verschoben. An der Stelle bzw. Position des Hauptspitzenwerts ist ein leichter Einfluss der Reduktion des gelösten Sauerstoffs erkennbar, aber solch ein Einfluss ist für die Messung der Acidität vernachlässigbar. Da der Wert des Vorspitzenstroms in dem Bereich gemessen werden kann, in dem es kaum einen Einfluss des gelösten Sauerstoffs gibt, ist der Einfluss des gelösten Sauerstoffs vernachlässigbar, selbst wenn der gelöste Sauerstoff vor der Messung nicht entfernt wird, und folglich kann die Acidität genau und präzise ohne Schwankungen gemessen werden.
• Außerdem haben die 1,2-Benzochinon- und die 1,4-Benzochinonderivate gemäß Anspruch 1 zusätzlich zu der Eigenschaft, dass sie einen vom Reduktionspotential des gelösten Sauerstoffs weit entfernten Vorspitzenwert aufweisen, die Eigenschaft, stabile Messungen zu ermöglichen, ohne eine Photolyse zu verursachen, die bei Chinonen oft verursacht wird. Fig. 7 zeigt eine molekulare Struktur eines 1,2-Benzochinonderivats mit Seitenketten R und Fig. 8 stellt eine molekulare Struktur eines 1,4-Benzochinonderivats mit Seitenketten R dar. Fig. 9 zeigt eine molekulare Struktur eines 1,2-Benzochinons ohne Seitenkette, und Fig. 10 stellt eine molekulare Struktur eines 1,4-Benzochinons ohne Seitenkette dar. Das in Fig. 7 gezeigte 1,2-Benzochinonderivat und das in Fig. 8 gezeigte 1,4-Benzochinonderivat, die beide Seitenketten R aufweisen, sind weniger photolyseanfällig, selbst wenn sie einer Photolyseenergie ausgesetzt sind, da solch eine Lichtenergie als kinetische Energie, die für molekulare Stretch- und Kontraktionsvorgänge der Seitenketten R und molekulare Rotation der Seitenketten R benötigt wird, konsumiert wird. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn die Seitenketten R des 1,2-Benzochinonderivats und des 1,4-Benzochinonderivats eine sterisch behindernde Gruppe (z. B. tert-Butyl-cyclohexylgruppe) umfassen. Wenn 3,5-Di-tert-butyl- 1,2-benzochinon oder 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon verwendea wird, liefert die tert-Butyl- oder Methylgruppe aufgrund ihrer Struktur Elektronen an den Benzolring. Folglich kann das Molekül einer solchen Verbindung leicht eine konjugierte Struktur aufweisen. Außerdem wird die Lichtenergie weitgehend absorbiert, was folglich eine Photolyse weitgehend verhindert. Aus diesen Gründen wird eine stabile Messung realisiert. Die oben beschriebenen Vorteile können nicht erhalten werden, wenn in Fig. 9 gezeigtes 1,2-Benzochinon oder in Fig. 10 gezeigtes 1,4-Benzochinon verwendet wird.
• Der Stabilität der Chinone gegenüber Licht und der Trennung des Vorspitzenwerts von der Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs in der voltammetrischen Kurve liegt folgende Beziehung zugrunde. Wenn ein Chinonderivat, wie zum Beispiel ein Naphthochinonderivat, mit einer relativ hohen Stabilität gegenüber Licht verwendet wird, verschiebt sich der Vorspitzenwert allmählich in Richtung der negativen Potentialseite und überlappt sich schließlich mit der Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs. Wenn ein Chinonderivat mit relativ niedriger Stabilität in Bezug auf Licht verwendet wird, verschiebt sich der Vorspitzenwert allmählich derart, dass er sich mit der Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs nicht überlappt. Allerdings ändert sich die Qualität der Elektrolytlösung selbst durch den Einfluss von Licht, und folglich schwanken die gemessenen Werte. Dementsprechend wird die Anwendbarkeit der Elektrolytlösung verschlechtert. Ein Chinonderivat mit ausreichender Stabilität in Bezug auf Licht und einer voltammetrischen Kurve mit einem Vorspitzenwert, der sich zumindest nicht mit der Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs überlappt, wird durch den gelösten Sauerstoff nicht beeinflusst und hat folglich brauchbare Eigenschaften für die Verwendung als Elektrolyt. Solche Chinonderivate sind folglich 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon. Diese Derivate ermöglichen eine stabile Messung ohne Photolyse, und deren voltammetrische Kurven haben einen Vorspitzenwert, der von der Reduktionskurve des gelösten Sauerstoffs, weit entfernt ist, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt wird.
• Die Acidität wird durch die Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 in der vorliegenden Ausführungsform gemessen, beispielsweise in der folgenden Weise unter Bezug auf die Fig. 1 bis 4.
• Ein halbes Gramm wärmegeschädigtes Öl als Gegenstand der Messung wird mit 10 mL der Elektrolytlösung gemischt und angerührt. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Elektrolytlösung das 1,2-Benzochinonderivat oder das 1,4-Benzochinonderivat, Lithiumperchlorat als ein Elektrolyt und ein Lösungsmittelgemisch aus Ethanol und Isooctan. Als nächstes wird das Gemisch in den Messbehälter 7 gegeben. Danach wird die Behälterabdeckung 27, an der die Gegenelektrode 8, die Arbeitselektrode 9 und der Referenzelektrodenbereich 10 angebracht sind, dem Messbehälter 7 angepasst. Die Gegenelektrode 8, die Arbeitselektrode 9 und der Referenzelektrodenbereich 10 werden mit dem für die Voltammetrie verwendeten Kontrollschaltkreis (in den Fig. 1 bis 4 nicht gezeigt) verbunden. Der obere Deckel 1 ist geschlossen, um die Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 in einen messbereiten Zustand zu bringen. Wenn der An/Aus-Schalter 6 gedrückt wird, um die Vorrichtung 100 anzuschalten, und der Start/Stopp-Knopf 5 gedrückt wird, um die Messung zu starten, legt ein unten beschriebener Kontrollbereich (in den Fig. 1 bis 4 nicht gezeigt) des Kontrollschaltkreises eine Spannung zwischen die Arbeitselektrode 9 und die Gegenelektrode 8 an, so dass das Potential der Arbeitselektrode 9 in Bezug auf das Potential der Referenzelektrode 11, welche aus Silber-Silberchlorid besteht, einen Bereich von +500 mV bis -300 mV (bevorzugt einen Bereich von +200 mV bis -200 mV) mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 20 mV/s (bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 5 mV/s) durchläuft. Im Bereich von +500 mV bis -300 mV gibt es kaum einen Einfluss des gelösten Sauerstoffs, und folglich kann der Wert des Vorspitzenstroms genau und präzise gemessen werden. Der Durchlaufbereich bzw. Sweepbereich reicht bevorzugt von +500 mV bis = 300 mV in Bezug auf das Potential der Vergleichselektrode 11, weiche aus Silber-Silberchlorid besteht. Das Potential der aus Silber-Silberchlorid bestehenden Referenzelektrode 11 beträgt +222 mV bezüglich des von Nernst vorgeschlagenen Potentials der Normalwasserstoffelektrode. Folglich reicht der bevorzugte Durchlaufbereich bzw. Sweepbereich in letzterem Fall von +722 mV bis -78 mV. Falls die Referenzelektrode 11 von gesättigterri Calomel gebildet wird, reicht der bevorzugte Durchlaufbereich von +454 mV bis -146 mV, da das Potential der Calomelelektrode +268 mV beträgt.
• Wenn eine vorgeschriebene Potentialdifferenz mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 20 mV/s durchlaufen wird, erhält man, wie unten beschrieben, eine stabile voltammetrische Kurve, und ein Spitzenwert bzw. ein Peak der Reduktionskurve der Säure erscheint bei einem Potential im Bereich von 0 mV. Dies ist ein Vorspitzenwert (pre-peak), der mit zunehmender Säurekonzentration in Richtung der negativen Potentialseite verschoben wird. Obwohl sich der Vorspitzenwert verschiebt, kann im Allgemeinen jede Acidität ohne Einflussnahme des gelösten Sauerstoffs gemessen werden, solange der Durchlaufbereich auf +500 mV bis -300 mV mit Bezug auf das Potential der aus Silber-Silberchlorid bestehenden Referenzelektrode 11 festgesetzt wird.
• Im Folgenden wird der Kontrollschaltkreis 29 zur Kontrolle der Bedienung der Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben.
• Fig. 13 ist ein Blockschaltbild eines Kontrollschaltkreises 29. Wie in Fig. 13 gezeigt wird, umfasst der Kontrollschaltkreis 29 einen Start/Stopp-Schalter 5', der durch einen Start/Stopp- Knopf 5 betätigt wird, einen An/Aus-Schalter 6', der durch einen An/Aus-Knopf 6 betätigt wird, eine Steuer- bzw. Kontroll-Sektion 15, die einen Mikrocomputer oder ähnliches umfasst, einen Oszillator 16, einen Frequenzteilerschaltkreis 17, einen Zeitgeber 18, einen D/A-Wandler 19, einen Operationsverstärker 20, einen Überwachungsschaltkreis 21, einen Widerstand 22, einen Differenzverstärker 23, einen A/C-Wandler 24 und eine Aciditätsberechnungseinheit 25, die einen Mikrocomputer oder ähnliches umfasst.
• Wenn der An/Aus-Knopf 6 (Fig. 1) gedrückt wird, wird der LCD 3 eingeschaltet, um in den Betriebs-Zustand zu kommen. Wenn der Start/Stopp-Knopf 5 gedrückt wird, erzeugt die Steuer-Sektion 15 (Fig. 13) Takte durch den Frequenzteilerschaltkreis 17, basierend auf einem Signal, welches durch den Oszillator 16 erzeugt wird. Der Zeitgeber 18 beginnt die Takte zu zählen. Der Zeitgeber 18 zählt Sekunde für Sekunde. Die Steuer-Sektion 15 sendet ein digitales Signal (Pulse) mit einer vorgeschriebenen Spannung an den D/A-Wandler 19 in Synchronisation mit den Takten, welche durch den Zeitgeber 18 gezählt werden. Der D/A- Wandler wandelt das digitale Signal in ein analoges Signal um und gibt das analoge Signal an den Operationsverstärker 20.
• Fig. 14 zeigt das Ausgabesignal bzw. den Output des Operationsverstärkers 20 (Fig. 13). Die Abszisse repräsentiert die Zeit, und die Ordinate repräsentiert die Spannung. Wie in Fig. 14 gezeigt wird, wird die Zeit als 1 s, 2 s, 3 s, ... gezählt, und die Spannung ändert sich mit 5 mV, 10 mV, 15 mV.... Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 20 (Fig. 13) wird integriert und durch einen RC-Integrationsschaltkreis in ein analoges Signal (Fig. 15) umgewandelt. Dann wird das resultierende Signal in den Überwachungsschaltkreis 21 (Fig. 13) eingegeben.
• Der Überwachungsschaltkreis 21 kontrolliert bzw. steuert bzw. regelt eine Spannung C' (Fig. 5) der Gegenelektrode 8 in Übereinstimmung mit dem analogen Signal unter Verwendung eines imaginären Kurzschlusses eines Operationsverstärkers, der im Überwachungsschaltkreis 21 enthalten ist. Die Kontrolle bzw. Regelung wird so durchgeführt, dass die Spannung R an einem Eingang der Referenzelektrode 11 derjenigen des analogen Signals gleich ist. Durch solch eine Regelung liegt die Potentialdifferenz zwischen der Referenzelektrode 11 und der Arbeitselektrode 9 in einem vorgeschriebenen Bereich (zum Beispiel +500 mV bis -300 mV). Der Strom, der im Schaltkreis einschließlich der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode 8 fließt, und die Potentialdifferenz zwischen zwei Enden des Widerstands 22 werden durch den Differenzverstärker 23 verarbeitet, um ein analoges Signal zu erhalten. Das analoge Signal wird durch den A/D-Wandler 24 in ein digitales Signal umgewandelt. Dann wird das digitale Signal in die Regel- bzw. Kontroll- Sektion 15 eingegeben.
• Die Regel-Sektion 15 vergleicht jeden Eingangsstrom mit einer Spannung, die, wie in Fig. 15 gezeigt, mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit durchlaufen wird, und detektiert folglich einen Stromwert, der den Vorspitzenwert (pre-peak) liefert, welcher in Fig. 5 durch den Buchstaben A' angezeigt wird. Bei dieser Ausführungsform enthält die Elektrolytlösung 3,5-Di-tert-butyl-1,2-benzochinon. Basierend auf dem Wert des Vorspitzenstroms berechnet die Aciditätsberechnungseinheit 25 die Acidität, und der resultierende Wert wird durch den LCD 3 angezeigt.
• In Fig. 5 ist der Spannungswert (angezeigt durch den Buchstaben E) die Differenz zwischen dem Potential der Arbeitselektrode 9 und dem Potential der Referenzelektrode 11 des Referenzelektrodenbereichs 10. Der Stromwert (angezeigt durch den Buchstaben I) fließt in den die Arbeitselektrode und die Gegenelektrode 8 einschließenden Schaltkreis. Der Stromwert I, der den Wert des Vorspitzenstroms A' liefert, und die Acidität 0 der Säure, welche in dem Gegenstand der Messung enthalten ist, haben eine Proportionalitätsbeziehung, wie in Fig. 16 gezeigt wird. Anders formuliert haben der Strom, der den Vorspitzenwert liefert, und die Acidität die Beziehung I = Kθ+C, wobei K und C Konstanten sind. Folglich wird die Acidität 0 durch Messung des Stromwertes I ermittelt.
• Die Kontroll- bzw. Steuer- bzw. Regel-Sektion 15 legt eine Spannung zwischen die Arbeitselektrode 9 und die Gegenelektrode 8 an, während die Differenz zwischen dem Potential der Arbeitselektrode und dem Potential der Bezugselektrode 11 der Bezugselektrode-Sektion 10 überwacht wird. In dem Fall, dass die Potentialdifferenz zwischen der Arbeitselektrode 9 und der Bezugselektrode 11 mit einer Geschwindigkeit von mehr als ungefähr 20 mM/sec durchlaufen wird, ist die Elektroden-Reaktion eine elektrochemisch nicht-reversible Reaktion oder eine elektrochemisch quasi-reversible Reaktion aufgrund der hohen Durchlaufgeschwindigkeit. Zu diesem Zeitpunkt verschiebt sich das Potential, bei dem die Vorspitze erscheint, in der Richtung der Hauptspitze, und damit überlappen sich die Vorspitze und die Hauptspitze. Als Ergebnis hiervon kann die Vorspitze auf der Kurve nicht erkannt bzw. identifiziert werden. In dem Fall, dass die Potentialdifferenz zwischen der Arbeitselektrode 9 und der Bezugselektrode 11 mit einer Geschwindigkeit von weniger als ungefähr 3 mV/sec durchlaufen wird, ist die Reaktion an der Elektrode zu stark. Als Ergebnis hiervon kann keine stabile Strom-Kurve erhalten werden. Dementsprechend liegt die Durchlauf-Geschwindigkeit nach einer bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich von 3 mV/sec bis 20 mV/sec, und insbesondere bevorzugt im Bereich von 3 mV/sec bis 5 mV/sec. In dem Fall, dass es sich bei dem Lösungsmittel um ein Gemisch aus Ethanol, Wasser und Isopropylalkohol handelt, kann sogar dann eine stabile Strom/Potential-Kurve erhalten werden, wenn das Potential mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 100 mV/sec durchlaufen wird. Unter Berücksichtigung dieser Ergebnisse kann eine stabile Strom/Potential-Kurve erhalten werden, und zwar für jeden verwendeten Typ von Lösungsmittel, solange das Potential mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 3 mV/sec bis 20 mV/sec durchlaufen wird.
• Um den gemessenen Wert in eine Acidität umzuwandeln, wird das folgende Verfahren bevorzugt. Ein Standardreagenz, dessen Acidität bereits bekannt ist, wird hergestellt. Die Beziehung zwischen der Acidität (z. B. 1, 2, 3, ...) und dem Strom-Wert (uA) sowie die Proportionalitätskonstanten K und C für jeden Aciditätsgrad werden in einem Speicher der Aciditätsberechungseinheit 25 gespeichert. Wenn eine zufällige bzw. beliebige Acidität zu messen ist, kann durch Speichern der Konstanten K und C in dieser Weise der gemessene Stromwert I durch die Aciditätsberechnungseinheit 25, welche einen Mikrocomputer beinhaltet, in die Acidität θ umgerechnet werden.
Ausführungsform 2
• In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Messung der Serumacidität beschrieben. Falls das Subjekt der Messung ein Serum ist, wird eine Vorbehandlung (bevorzugt eine Behandlung durch ein Enzym) benötigt. Bei dieser Ausführungsform wird ein Enzymreaktionsbehälter mit einem darin enthaltenen Enzym bereitgestellt. Serum wird dem Reaktionsbehälter zugeführt. Die Lipidverbindung im Serum wird zersetzt, und freie Fettsäuren werden erzeugt. Falls die Lipidverbindung beispielsweise ein Neutralfett ist, kann Lipoproteinlipase als ein Enzym verwendet werden. Daraus resultiert, dass Glycerin und freie Fettsäure durch Hydrolyse erzeugt werden. Falls die Lipidverbindung Cholesterin (Cholesterinfettsäureester) ist, kann Cholesterinesterase als ein Enzym verwendet werden. Daraus resultiert, dass freies Cholesterin und freie Fettsäure durch Hydrolyse erzeugt werden. Falls die Lipidverbindung ein Phospholipid ist, kann Phospholipase (Phospholipase A) als ein Enzym verwendet werden. Daraus resultiert, dass freie Fettsäure und Phospholipid, von dem Fettsäure entfernt wurde, erhalten werden.
• Nachdem die freie Fettsäure durch die Wirkung eines Enzyms in dieser Weise erhalten wird, wird das Serum vom Enzymreaktionsbehälter zu einem Messbehälter für die Messung transferiert. Die freie Fettsäure wird durch die Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 (z. B. Fig. 1) gemessen. Dann wird die Menge der ursprünglichen, im Serum enthaltenen Lipidverbindung berechnet, basierend auf der gemessenen Acidität der freien Fettsäure. Die detaillierte Struktur der Vorrichtung zur Aciditätsmessung 100 wird an dieser Stelle nicht beschrieben. Die oben beschriebene Berechnungsfunktion kann in die Aciditätsberechnungseinheit 25 (Fig. 13) integriert werden.
• Wie aus der ersten und zweiten Ausführungsform ersichtlich ist, verwendet eine Vorrichtung zur Aciditätsmessung eine Elektrolytlösung gemäß der vorliegenden Erfindung. Aufgrund einer solchen Elektrolytlösung kann eine kompakte Vorrichtung zur genauen und präzisen Messung der Acidität ohne Entfernen des gelösten Sauerstoffs in der Elektrolytlösung realisiert werden. Aufgrund der Regel-Sektion für das Durchlaufen des Potentials der Arbeitselektrode innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs bezüglich des Potentials der Vergleichselektrode und auch der Detektion des Vorspitzenwerts des Stroms ist die Vorrichtung zur Aciditätsmessung relativ einfach zu bedienen, ermöglicht die automatische Bestimmung der Acidität und liefert genaue und präzise Aciditätsmessungen.
• Außerdem kann die Acidität des Öls, das verwendet wurde und wärmegeschädigt ist, in der Elektrolytlösung ausreichend aufgelöst werden, und folglich kann eine kompakte Vorrichtung realisiert werden.
• Ein Verfahren zur Messung der Acidität eines Subjektes realisiert genaue und präzise Messungen, ohne dass es nötig ist, den in der Elektrolytlösung gelösten Sauerstoff zu entfernen.

Claims (10)

1. Elektrolytzusammensetzung, verwendbar für die voltammetrische Bestimmung von organischen Säuren in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht, umfassend:

(a) 3,5-Ditertiärbutyl-1,2-benzochinon oder 2,6-Dimethy]-1,4-benzochinon;

(b) einen Elektrolyt; und

(c) ein Ethanol enthaltendes Lösungsmittel.

2. Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1, in der der Elektrolyt Lithiumperchlorat ist.

3. Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der das organische Lösungsmittel ein Ethanol-Isooctan-Lösungsmittelgemisch ist, das Isooctan im Bereich von 35% bis 70% enthält.

4. Elektrolytzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, in der das organische Lösungsmittel Ethanol ist.

5. Elektrolytzusammensetzung, verwendbar für die voltammetrische Bestimmung von organischen Säuren in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht, umfassend:

(a) 3,5-Ditertiärbutyl-1,2-benzochinon oder 2,6-Dimethyl-1,4-benzochinon;

(b) Natriumchlorid als Elektrolyt; und

(c) ein organisches Lösungsmittel, das Ethanol, Wasser und Isopropylalkohol enthält.

6. Verwendung der Elektrolytzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Vorrichtung zur Aciditätsmessung (100), die Vorrichtung umfassend: einen Messbehälter (7) zur Aufnahme der Elektrolytzusammensetzung;

eine Arbeitselektrode (9), eine Gegenelektrode (8) und einen Referenzelektrodenbereich (10), die im Messbehälter bereitgestellt werden und in die Elektrolytlösung eintauchen; und

einen Kontrollbereich (15) für das Durchlaufen (Sweep) eines Potentials der Arbeitselektrode innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs und zur Detektion eines Werts eines Vorspitzenstroms, der durch die Säure erzeugt wird und zwischen der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode fließt;

wodurch die Messungen in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht durchgeführt werden können.

7. Verwendung der Elektrolytzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bei der voltammetrischen Bestimmung von organischen Säuren in folgenden Substraten:

(a) Öl;

(b) Saft oder konzentrierter Fruchtsaft;

(c) einem alkoholhaltigen Getränk;

(d) mit Enzym behandeltes Serum, um Fettsäuren aus der Reaktion des Enzyms mit der Lipidkomponente des Serums freizusetzen;

wodurch die Bestimmung in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht durchgeführt werden kann.

8. Verfahren zur Messung des Säuregehaltes bzw. der Acidität eines säurehaltigen Gegenstandes, folgende Schritte umfassend:

(a) Zugabe des säurehaltigen Gegenstandes zu der Elektrolytzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5;

(b) Durchführung von Voltammetrie bei einer Elektrolytlösung, die den säurehaltigen Gegenstand für die Messung beinhaltet, durch das Durchlaufen (Sweep) des Potentials einer Arbeitselektrode (10) über einen vorgeschriebenen Bereich hinweg; und

(c) Messen des Wertes eines Vorspitzenstroms, der in der Elektrolytlösung fließt, wobei der Wert des Vorspitzenstroms bei einem Potential auftritt, das positiv ist in Bezug auf das Potential, bei dem ein auf die Reduktion von gelöstem Sauerstoff zurückzuführender Spitzenwert auftritt;

wodurch die Messungen in der Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und Tageslicht durchgeführt werden können.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der vorgeschriebene Bereich bezogen auf das Potential einer Ag/AgCl-Referenzelektrode von +500 mV bis -300 mV reicht.

10. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Potential innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs mit einer Geschwindigkeit von 3 bis 20 mV/Sekunde durchlaufen wird.