【コラム】ビタミンC（アスコルビン酸）の歴史と分析

「ビタミンCが入っているからオレンジジュースを飲むと体にいい！」。ほとんどの人は、子供の頃にこのような話しを聞いたことがあるでしょう。アスコルビン酸や L-アスコルビン酸としても知られるビタミン C は、人間が自分で生成できない必須栄養素です。私たちは新鮮な果物や野菜などの外部資源に頼ってそれを手に入れています。ビタミンCには抗酸化作用があるため、食品の保存料としてもよく使われます。このブログでは、ビタミン C の歴史と、さまざまな製品中のビタミン C を測定するために使用される分析方法についてお話しいたします。

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ビタミンCの歴史
ビタミンCの現在の使用
滴定によるビタミンC分析
ポーラログラフィーによるビタミンC測定
イオンクロマトグラフィーによるビタミンC測定

ビタミンCの歴史

イギリスの海軍医ジェームス・リンド (1716–1794)

ビタミン C の歴史は、船乗りの主要な死因であった壊血病の恐ろしい病気とよく関連しています。バスコダ・ダ・ガマはすでに柑橘類の治癒効果に気づいており、当局は壊血病を防ぐためにレモン汁やその他の植物性食品を推奨していました.

しかし、1747 年に英国の海軍医ジェームズリンドは、実験で柑橘類が壊血病を予防できることを確認しました。リンドは実験で壊血病の重症度が似ている12人の船員をペアにグループ化し、各ペアを異なる方法で治療しました. 研究の参加者は 2 週間、サイダー、ビトリオール (硫酸とアルコールの混合物) のエリキシル剤、酢、海水、ニンニクで作られたペースト、マスタードシード、その他のスパイスと大麦水、 2 つのオレンジと 1 つのレモンの飲み物、いずれかを受け取りました。その結果、オレンジとレモンを受け取ったペアだけが治りました [1]。これにより、英国海軍はすべての船に、ヨーロッパのレモンから作られた果汁を定期的に運ぶよう命じました。リンドが知らなかったのは、柑橘類の薬効成分がビタミン C 含有量によるものだということでした。

その後の何世紀にもわたって、壊血病を予防することが知られている食品の名前は、 抗炎症剤、 壊血病を表す中世のラテン語「scorbutus」に由来します。柑橘系の果物のほかに、たとえばジェームス・クックがハワイへの長い航海で使用したザワークラウトが含まれていました。

ハンガリーの科学者、Albert Szent-Györgyi (アルバート・セント・ジェルジー、1893–1986)

ハンガリーの科学者、アルバート・セント・ジェルジー (1893–1986)

1912 年、Casimir Funk は必須の食事成分としてビタミンの概念を導入しました。いわゆる抗壊血病因子は、すぐにビタミン C は、「水溶性C」とみなされ、1928 年にハンガリーの科学者アルバートセントジェルジによって動物の副腎から初めて分離されました。彼はこの物質をヘキスロン酸と名付け、それが壊血病を予防する抗壊血病因子であると思われました。

1932年に、 Szent-Györgyi と Joseph Svirbely は、ヘキスロン酸が実際にビタミン C であると結論付けました。ほぼ同じころにCharles Glen King がビタミンCの分離に成功しました。これはおそらく、Svirbely が彼の元メンターであるCharles Glen King に発見を発表する手紙を送ったためです。続く数年間、優先権をめぐる激しい論争が続きました。[2]。

Walter Norman Haworthは 1933 年にビタミン C の化学構造を特定しました。彼と Szent-Györgyi は、L-ヘキスロン酸に名前を付けることを提案しました。 a-スコルビン酸 酸 («a» ラテン語でノーを意味し、 «さそり座» 壊血病のことを指します）その抗壊血作用のためです。この発見のおかげで、Albert Szent-Györgyi とWalter Norman Haworthは、それぞれ 1937 年のノーベル生理学賞、医学賞、化学賞を受賞しました。

ビタミンCの現在の使用

今日、必要なビタミン C の摂取量は通常、私たちが消費する新鮮な果物や野菜で賄われています。さらに、ビタミン C は、栄養補助食品として、また安価な市販薬 (OTC) として入手できます。また、パン、ジャム、ワイン、さらには肉などの食品の防腐剤としても使用されています。その抗酸化特性が食品の腐敗を防ぐためです。ビタミンCは、酸自体、およびさまざまなアスコルビン酸塩やエステルのE番号E300–E305で指定されています.

アスコルビン酸塩は化粧品やパーソナルケア製品にも使用されており、これらの塩は抗酸化剤として作用し、製品の分解を遅らせます. アスコルビン酸は、写真制作、浄水、プラスチック製造、蛍光顕微鏡にも使用されています [3]。

医薬品の品質を保持し、食品表示法に準拠するために、食品や医薬品に含まれるビタミン C の含有量を測定する必要があります。次のセクションでは、さまざまな試料中のビタミン C を測定する方法を紹介します。

滴定によるビタミンC分析

ビタミン C は、2,6-ジクロロフェノールインドフェノール (DCPIP) または一般的に滴定試薬として使用されるヨウ素を用いて滴定されることがよくあります。これらの滴定試薬はどちらも、アスコルビン酸との酸化還元反応をおこします。アスコルビン酸 (C₆H₈〇₆）はデヒドロアスコルビン酸（C₆H₆〇₆）に、一方、DCPIPまたはヨウ素は、DCPIPH₂またはヨウ化物に還元されます。図1 では、DCPIPによるアスコルビン酸の滴定の反応式を示します。

Figure 1. アスコルビン酸と 2,6-ジクロロフェノールインドフェノール (DCPIP) の反応により、デヒドロアスコルビン酸と DCPIP の還元型が生成されます。

Figure 2. ブラッドオレンジジュース中のアスコルビン酸の測光測定を示す滴定曲線。

果肉を含まないフルーツジュースの場合は、サンプル前処理なしで直接測定できます。果肉入りジュース、固形食品、その他の果物や野菜をベースにした製品では、アスコルビン酸を最初に抽出する必要があります。

滴定前のアスコルビン酸の酸化を防ぐために、メタリン酸をサンプルに添加することがよくあります。滴定の終点は、測光法またはバイボルタメトリーのいずれかで決定できます。

DCPIP による光度滴定は、DCPIP がサーモンピンク色であるのに対し、DCPIPH₂は無色であることを利用しています。無色です。ヨウ素滴定ではデンプンを指示薬として用いますが、デンプンはヨウ素が過剰になると青黒くなります。オプトロードのような光度滴定用電極を使用する場合、両方の滴定液の終点を確実に求められます。

図 2 では、DCPIP を使用したブラッドオレンジジュース中のアスコルビン酸の滴定曲線の例を示します。

バイボルタン滴定では、間に電流を流します。 2 つの分極性電極を滴定容器に入れ、その結果生じる電位を測定します。サンプル中のアスコルビン酸が完全に酸化されると、電位が急激に低下し、滴定の終点を示します。表1 以下は、さまざまなサンプルタイプの利用可能なアプリケーションドキュメントの一覧です。

表1 さまざまな滴定試薬を使用した、さまざまな種類の試料のアスコルビン酸の滴定例。

サンプル	標準	滴定液	アプリケーション番号
ジュースとビタミン剤	AOAC 967.21	DCPIP	AN-T-086 AN-T-115 AB-098
果物および野菜ベースの製品	ISO6557-2	DCPIP	AN-T-086 AN-T-115 AB-098
ビタミンおよびマルチビタミンのカプセル、錠剤、経口液剤	USP<580>	DCPIP	AN-T-196 AB-098
ジュースとビタミン剤	–	ヨウ素（I₂)	AN-T-162
粉ミルク	–	DCPIP	AN-T-171
ワイン	–	ヨウ素酸カリウム (KIO₃)	AB-225

ポーラログラフィーによるビタミンC測定

また、ビタミン C は、ポーラログラフィーによって高感度に分析できます。ポーラログラフィーは、水銀滴下電極 (DME) などの液体作用電極を使用するボルタンメトリーの一種です。分析中、印加電圧を徐々に増加させながら、サンプル溶液中の2つの電極間を流れる電流を測定します。

ポーラログラフ測定中、アスコルビン酸は酸化されてデヒドロアスコルビン酸を形成します。野菜ジュースやフルーツジュースは直接分析できますが、錠剤やビタミン製剤は希釈して、ポーラログラフ測定に適したサンプルのアリコートを作成する必要があります。食品やその他の固体サンプルでは、分析前にアスコルビン酸を抽出する必要があります。

アスコルビン酸含有量は、元のサンプルにアスコルビン酸標準溶液をスパイクする標準添加によって決定されます。

図 3 ではオレンジジュース中のアスコルビン酸を測定するためのポーラログラムと検量線を示します。

表 2 では、さまざまなサンプルタイプの利用可能なアプリケーションドキュメントのリストです。

Figure 3. オレンジジュース中のアスコルビン酸測定のポーラログラム (L) と検量線 (R)。

表 2. ポーラログラフィーによるアスコルビン酸の分析に関する参考資料。

サンプル	アプリケーション番号
果物と野菜のジュース	AN-V-073 AB-098
ビタミンカプセル、錠剤、内服液	AN-V-056 AB-098
食品、覚せい剤、動物飼料	AB-098

サンプル

アプリケーション番号

果物と野菜のジュース

ビタミンカプセル、錠剤、内服液

食品、覚せい剤、動物飼料

イオンクロマトグラフィーによるビタミンC測定

イオンクロマトグラフィー (IC) は、特に他の有機酸 (リンゴ酸、酢酸、クエン酸など) も分析する必要がある場合に、サンプル中のアスコルビン酸を測定するための有効な分析方法です。IC を使用する場合、サンプル中のビタミン C はアスコルビン酸アニオンとして測定されます。イオン排除クロマトグラフィー (IEC) は、クエン酸や酢酸塩などの弱酸の他の陰イオンからアスコルビン酸を分離するために使用されます。

錠剤、ビタミンサプリメント、食品添加物は、希釈後に IC で直接分析できます。果肉入りジュースの場合、インラインダイアリシスサンプルから粒子を除去するために使用する必要があります。このインラインサンプル前処理技術は、分離カラムと IC システムを保護するために適用されます。

図 4 では、果汁中のアスコルビン酸とリンゴ酸を分析したクロマトグラムを示しています。 Metrosep 有機酸 – 250/7.8 カラム、インバースサプレッション (LiCl) による導電率検出、およびサンプル調製用のメトロームインラインダイアリシスです。

表 3 では、さまざまな試料を測定した参考資料のリストです。

Figure 4. イオン排除クロマトグラフィー (IEC) を使用したグレープフルーツジュースサンプル中のアスコルビン酸 (266.7 mg/L) とリンゴ酸 (1805.6 mg/L) の分析のクロマトグラム。

表 3. イオンクロマトグラフィーによるアスコルビン酸の分析アプリケーション。

サンプル	アプリケーション番号
果物と野菜のジュース	AN-O-032
ビタミンタブレット	AN-O-007
食品添加物	AN-O-024

まとめ

ビタミン C の歴史は、航海と発見の時代、そして壊血病という恐ろしい病気に関連しています。リンドが柑橘類の利点を発見したことで、治療法が確立されました。1920 年代と 1930 年代のセントジェルジの研究により、アスコルビン酸がビタミン C であることが特定されました。今日、壊血病はビタミンCはどこにでもあり、新鮮な果物や野菜から簡単に入手できるようになったため、主に遠い過去の病気と考えられています。また、抗酸化作用があるため、健康をサポートする栄養素として、また食品の保存料としても使用されています。

滴定、ボルタンメトリー、およびイオンクロマトグラフィーは、さまざまな食品および医薬品中のビタミン C を分析するための 3 つの効果的な方法です。これらの技術で分析できるジュース、食品、または医薬品サンプルには、さらに多くの分析物があります。アプリケーションファインダーでは、さまざまな分析アプリケーションを検索できます。