著者の所属・活動拠点の国は、トルコです。

掲載誌：Foods

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

はちみつの品質を判断する手がかりとして、研究チームは2つの成分に注目しました。1つはアミノ酸の一種のL-プロリンです。はちみつに含まれる遊離アミノ酸のうち最も多く、全アミノ酸の50〜80%以上を占めます。主にミツバチが花の蜜を加工するときの唾液に由来するため、量が基準より少ないと、熟す前の採蜜や砂糖シロップの混入が疑われます。もう1つは5-ヒドロキシメチルフルフラール（HMF）で、加熱や劣化の度合いを示す指標です。

これらは紫外可視分光法、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）、ガスクロマトグラフィー質量分析などで正確に測れます。ただし、試料の下処理に手間がかかり、熟練した分析者も必要なため、現場ですばやく調べる用途には向きません。そこで研究チームは、簡単・迅速・低コストな電気化学的方法で両成分を測るセンサーを作り、実際のはちみつで使えるかを確かめることを目指しました。

何を、どのように調べたか

センサーの土台には、鉛筆の芯を3cmに切った電極を使いました。この表面に「分子インプリントポリマー」の膜を作ります。測りたい分子を鋳型として混ぜた状態でピロールという物質を電気的に重合させ、ポリピロールの膜を作ります。その後に鋳型の分子を取り除くと、膜には鋳型と同じ形の「くぼみ」が残り、目的の分子だけを選んで捕まえやすくなります。L-プロリン用とHMF用の2種類のセンサーは同じ作り方で、鋳型にする分子だけを変えて別々に作りました。比較のため、鋳型を入れずに作った電極も用意しました。

研究チームは作製条件を細かく調整しました。鋳型の除去方法は、かき混ぜて溶かし出す方法と、膜に電圧をかけて酸化させる方法を比べました。測定液は複数の緩衝液をpH2.0〜9.0の範囲で試しました。センサーの性能としては、検出できる最低濃度、濃度と電流の関係、似た構造の物質が目的物質の25倍の濃度で共存するときの影響、15日間の保存での安定性を調べました。

実際の試料には、市場と生産者から集めた3つの植物由来、計6種のはちみつを使いました。はちみつ1gを緩衝液10mLで薄めるだけで測定し、各測定を3回繰り返しました。はちみつは70℃や90℃などで加熱し、温度による変化も追いました。センサーで測った値は、HMFについてはHPLC、L-プロリンについては従来の紫外可視分光法による値と比べました。

主な報告結果

実際のはちみつで、センサーの測定値は従来法の値とよく一致しました。HMFでは、HPLCとの間に統計的に意味のある差は見られず（p=0.87）、相関係数は0.98でした。L-プロリンでは、紫外可視分光法との相関係数が0.99でした。ただし小さな系統的なずれが統計的に検出されており、その大きさは4.68µM、相対的なずれにして0.51%（18組の比較）でした。研究チームは、このずれは1%未満で、センサーの値は基準法の値を正しく追っていると説明しています。

はちみつを加熱すると、温度が上がるにつれてL-プロリンが減り、HMFが増えました。センサーはこの逆向きの変化を捉えることができました。HMFの最大値は、70℃で14.78µmol/kg、最も厳しい90℃の加熱でも22.73µmol/kgでした。これは国際的な食品規格やトルコの食品規則が定める上限、40mg/kg（317.2µmol/kgに相当）を大きく下回る値です。

最適な作製・測定条件も報告されています。鋳型の除去は、かき混ぜる方法よりも電圧をかけて酸化させる方法の方が効果的でした。最も良かったのは、0.1Mの水酸化ナトリウム溶液中で15回繰り返す条件です。測定液はpH7.4のリン酸緩衝液が最適でした。検出できる最低濃度は、L-プロリンが5.39µM（6.21mg/kg）、HMFが4.81µM（6.07mg/kg）でした。両センサーとも10〜1600µMの範囲で濃度に比例した応答を示しました。15日間の保存では、信号の低下はゆるやかでした。

この報告が示すこと

研究チームは、検出できる最低濃度だけを見れば、酵素やナノ材料で感度を高めた既存のセンサーには及ばないと認めています。一方で、実際のはちみつに含まれる量はマイクロモル〜ミリモルの水準です。規制で定められた値（HMFの上限、L-プロリンの下限）もこの水準にあります。研究チームは、今回のセンサーはこうした値を見分けるのに十分な感度があると述べています。さらに、作り方が単純で費用も安い点を利点に挙げています。

著者らによれば、1つの共通した低コストの作り方で、真正性の指標（L-プロリン）と鮮度の指標（HMF）の両方を測れるようにした組み合わせは、はちみつ分析では知られている限り初めてです。また、加熱でL-プロリンが減りHMFが増える関係はすでによく知られています。研究チームは、この関係を捉えられたことを新しい化学的発見ではなく、センサーの信頼性を示す証拠と位置づけています。

限界として、検証に使ったのは3つの植物由来の6試料に限られます。より多くの試料、ほかの植物由来や産地、複数の研究室での比較が必要だとされています。他の研究との比較についても、はちみつ以外（血液や植物組織）で検証されたセンサーが含まれているため、慎重に扱う必要があると述べられています。また、今回の条件ではHMFは上限を超えませんでしたが、加熱の強さや時間、保存条件によってはさらに増える可能性があると著者らは注意を促しています。

原著論文の著者・所属：Berrin Gürler Akyüz（Department of Basic Pharmaceutical Sciences, Faculty of Pharmacy, Zonguldak Bülent Ecevit University, Ibn-i Sina Campus, Esenköy Kozlu, Zonguldak 67600, Türkiye）、İzzet Koçak（Department of Basic Pharmaceutical Sciences, Faculty of Pharmacy, Zonguldak Bülent Ecevit University, Ibn-i Sina Campus, Esenköy Kozlu, Zonguldak 67600, Türkiye）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Berrin Gürler Akyüz, İzzet Koçak. Rapid Assessment of Honey Quality and Authenticity via Electrochemical Determination of L-Proline and 5-Hydroxymethyl-2-Furfural Using Modified Pencil Graphite Sensors. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-19. DOI: 10.3390/foods15183325. 原著ライセンス：CC BY.