酸と塩基に関する記述 ①～⑤ について妥当なものには○を妥当でないものには×をそれぞれ記せ。

① pH は溶液中の水素イオン濃度を表す指標でありpH 6とpH 8では水素イオン濃度が100倍異なる。

② 同濃度の酸と塩基の中和反応においてpH 7となる点が中和(当量)点である。

③ 酢酸を水酸化ナトリウム水溶液で中和滴定するときには指示薬としてフェノールフタレインを用いる。

④ 硫酸と水酸化ナトリウムの反応で生じる塩の水溶液は酸性である。

⑤ リン酸と水酸化ナトリウムの反応で生じる塩は二種類存在する。

　解 説　　　　　

①は、正しい記述です。
pH = -log₁₀[H⁺]です。水素イオン濃度が 10 倍違うと pH が 1 異なります。

②ですが
「強」酸と「弱」塩基や「弱」酸と「強」塩基の中和反応などであれば、できた塩の加水分解により、中和点において pH=7 になるとは限りません。

③は、正しい記述です。

④ですが
強酸と強塩基の反応なので、中性です。

⑤ですが
NaH₂PO₃,Na₂HPO₃,Na₃PO₃ の 3 種類が考えられます。

以上より、①◯、②☓、③◯、④☓、⑤☓　です。

有効数字に関する記述 ①～⑤ について妥当なものには ○ を、妥当でないものには × をそれぞれ記せ。

① 実験値400.0の有効数字は４桁である。

② 実験値20.15の有効数字は２桁である。

③ 実験値0.0400の有効数字は４桁である。

④ 実験値9.8765を有効数字３桁に丸めると9.88となる。

⑤ 実験値12300を有効数字４桁で表示すると1.23× 10⁴となる。

　解 説　　　　　

有効数字の桁数は、左から数字を見ていって、０じゃない所が１桁目です。

①は、正しい記述です。

②ですが
有効数字は 4桁です。

③ですが
有効数字は 3桁です。

④は、正しい記述です。

⑤ですが
1.230 × 10⁴ です。

以上より、①◯、②☓、③☓、④◯、⑤☓　です。

純粋な硫酸アンモニウム鉄(Ⅱ)六水和物［Fe(NH₄)₂(SO₄)₂・6H₂O］を用いて 50.0ppm の Fe(Ⅲ) 標準溶液 1L を調製するには硫酸アンモニウム鉄(Ⅱ)六水和物を何 g 量りとればよいか求めよ。なお Fe の原子量を55.8、Fe(NH₄)₂(SO₄)₂・6H₂O の式量を 392、溶液の比重を1.0とする。

　解 説　　　　　

【50.0ppm １Lとは】
1ppm = 100万分の1 = 10^-6 です。溶液の比重が 1.0 ということなので水を想定して、1L であれば 1kg = 1000g です。1000g の 100万分の1 は、10³ × 10^-6 = 10^-3 = 1/1000g です。

従って、50ppm の溶液 1L 中には、50/1000 g = 1/20 g の Fe が入っているということです。

【何g を量りとればよいか】
［Fe(NH₄)₂(SO₄)₂・6H₂O］粉末を1g とれば、その中に Feは 55.8/392 g 入っていると考えられます。よって、量りとる粉末を X g とすれば、X × 55.8/392 = 1/20 です。

∴ X = 1/20 × 392/55.8 ≒ 0.351g と考えられます。

赤外吸収スペクトルに関する次の記述のＡ～Ｉに当てはまるものを語群から選び出しそれぞれの番号を記せ。

約10,000から100cm-1の範囲の赤外放射は有機物分子によって吸収され、分子Ａのエネルギーに変換される。これに伴って分子のＢが変化する場合に、その構造に特有の赤外吸収スペクトルが観察される。このことを利用し、有機化合物の置換基の種類、多重結合の有無、Ｃ 異性などを決定するのに用いられる。

以下の模式図は赤外吸収スペクトルの一例であり、縦軸はＤ、横軸はＥを示す。Ｆが現れる位置により分子構造の同定が可能であるが、Ｂが変化しないＧなどの分子は赤外吸収を示さない。食品衛生法においては主としてＨの確認試験に用いられ、これにはＩ分光器であるフーリエ変換型赤外分光光度計が用いられる。

＜語群＞
①振動②結合③分極率④双極子モーメント⑤シス－トランス⑥光学⑦吸収強度⑧透過率⑨波長⑩波数、⑪極大吸収、⑫特性吸収帯、⑬窒素、⑭塩化水素、⑮残留農薬、⑯食品添加物、⑰分散型、⑱干渉型

　解 説　　　　　

赤外吸収スペクトル測定法では、分子を構成する原子核間の「振動」状態の変化に伴い光を吸収する現象を利用しています。「双極子モーメント」の変化を伴う振動変化を検出します。いいかえると、双極子モーメントが変化しないような振動については検出できません。従って、「N₂」 のような等核二原子分子の振動などは吸収されません。

赤外吸収スペクトルは、縦軸が「透過率」、横軸が「波数」をとります。赤外吸収スペクトルから、多重結合の有無、官能基、「シスートランス」異性などについての情報を得ることができます。構造や官能基の種類に応じた「特性吸収帯」が見られます。「食品添加物」の確認試験等に用いられます。

赤外分光光度計は、光を照射して試料通過後に回折格子で分光する「分散型」と、干渉波を作り出し、フーリエ変換を用いることで一気に測定する「干渉型」に大きく分類されます。干渉型のメリットとして、各波長測定時における時間のズレがない、波数分解能が高く、測定波数域の変更も容易といった点があげられます。コストダウンが進んだ結果、現在は「干渉型」の光度計が多く用いられています。

以上より
A 振動 ①
B 双極子モーメント ④
C シスートランス ⑤
D 透過率 ⑧
E 波数 ⑩
F 特性吸収帯 ⑫
G 窒素 ⑬
H 食品添加物 ⑯
I 干渉型 ⑱　です。

次の ⒜ ～ ⒠ の化合物の組合せについてそれぞれの化合物を区別できる赤外吸収帯を①～⑤から一つ選び出しそれぞれの番号を記せ。

＜赤外吸収帯＞
①3500cm^-1 ②3300cm^-1 ③2850～2750cm^-1 ④1780～1715cm^-1 ⑤780～700cm^-1

　解 説　　　　　

(a) は、エーテルとアルコールの区別です。「ーOH」に特徴的な 3500cm^-1付近の吸収の有無により区別できます。

(b) は、アルデヒドとケトンの区別です。アルデヒドに特徴的な 2850~2750 cm^-1 の吸収の有無により区別できます。

(c) は、末端アルキンと、内部アルキンの区別です。末端アルキンに特徴的な 3300cm^-1 付近の吸収の有無により区別できます。

(d) は、シクロヘキサノンとシクロブタノンの区別です。カルボニル基に特徴的な 1780~1715cm^-1 付近において、化合物のひずみの影響によりピーク吸収帯に差がでます。そこで区別することができます。

(e) は、オルトニ置換ベンゼンと、メタニ置換ベンゼンの区別です。このような置換の違いは低波数領域で区別することができます。

以上より
(a)・・・①
(b)・・・③
(c)・・・②
(d)・・・④
(e)・・・⑤　です。

次の ①～⑤ の検出器の中からガスクロマトグラフィーで用いられるものを三つ選び出しその番号を記せ。また選んだもののうちの二つについてその原理と特性を４行程度で説明せよ。

① 熱伝導度検出器
② 電気伝導度検出器
③ 電子捕獲検出器
④ 示差屈折検出器
⑤ 水素炎イオン化検出器

　解 説　　　　　

解答例）
②と④は、対象が液体なので、ガスクロマトグラフィーでは用いられません。従って、①、③、⑤です。

熱伝導度検出器・・・キャリヤーガスに試料ガス成分が含まれると、熱伝導率が低下することを利用して、ホイートストンブリッジにおける抵抗へガスを流すことにより、熱伝導率の変化を抵抗の変化、さらには電流の変化として検出する。特性として、非破壊検出である点、キャリヤーガス以外をなんでも検出できる反面、感度は低い点があげられる。

電子捕獲検出器・・・キャリヤーガスを、検出器内の放射性物質から出た β 線でイオン化し電流を流します。ガス中にハロゲンのような電気陰性度の高い試料が入ると、電子を吸収するため、電流が変化します。この変化として検出を行うという原理です。ハロゲンに特に有効で、ニトロ基やカルボニル基をもつ化合物にも利用します。感度が極めて高く、アルキル水銀を塩化物にした上で、水銀汚染検出などに用いられています。

水素炎イオン化検出器・・・水素と空気の混合気体の炎にキャリヤーガスで試料を運び燃焼することで炭素をイオン化させ、イオン電流として検出します。C-H 結合を有する有機物なら何でも検出可能です。また、高感度です。ただし、試料は破壊されます。

食品中の水分に関する記述 ①～⑤ について妥当なものには ○ を、妥当でないものには × をそれぞれ記せ。

① 食品中の自由水は、食品の組織構造中に他の成分により束縛されずに保持されている。

② 食品中の結合水の含量は、食品を恒量に達するまで加熱し減少した質量である。

③ 食品中の結合水として、食品成分のアミノ基やカルボキシ基と水素結合した水分子がある。

④ 水分活性(Aw)は

の式で表される。

⑤ 水分活性は、微生物の生育とは相関があるが、非酵素的褐変とは相関がない。

　解 説　　　　　

①は、妥当な記述です。

②ですが
記述は常圧乾燥法についてです。これにより減少するのは結合水ではありません。

③、④は、妥当な記述です。

⑤ですが
非酵素的褐変は水分活性が 0.4 以下になるとほぼ停止することが知られています。従って、相関がないとはいえません。

以上より、①◯、②☓、③◯、④◯、⑤☓　です。

タンパク質を構成するアミノ酸に関する記述 ①～⑤ について妥当なものには ○ を、妥当でないものには × をそれぞれ記せ。

① ロイシン以外のα-アミノ酸では不斉炭素原子が存在する。

② メチオニン及びシステインは側鎖に硫黄原子をもつ。

③ フェニルアラニンは水に溶けやすい。

④ アスパラギン及びグルタミンは側鎖にアミド基をもつ。

⑤ チロシンはヒトの必須アミノ酸である。

　解 説　　　　　

①ですが
不斉炭素を持たないαーアミノ酸は「グリシン」です。ロイシンではありません。

②は、正しい記述です。

③ですが
フェニルアラニンは芳香族アミノ酸の一種です。側鎖がベンゼン環なので、疎水性と考えられます。

④は、正しい記述です。

⑤ですが
チロシンは、フェニルアラニンから作られる「非」必須アミノ酸です。必須アミノ酸のゴロは、「雨降りバスとろい。ひ～。」が有名なようです。
め→メチオニン
ふ→フェニルアラニン
り→リジン
バ→バリン
ス→スレオニン
ト→トリプトファン
ロ→ロイシン
イ→イソロイシン
ひ→ヒスチジン
※「あ」に意味はありません。

以上より
①☓、②◯、③☓、④◯、⑤☓　です。

酵素と食品加工の使用例の組合せ ①～⑤ について妥当なものには ○ を、妥当でないものには × をそれぞれ記せ。

　解 説　　　　　

①ですが
グルコースイソメラーゼは「異性化糖」の製造に用いられます。転化糖の製造に用いられるのはインベルターゼです。

②は妥当な組合せです。

③は妥当な組合せです。
乳糖不耐症の人のために、予め乳糖を分解した牛乳製造などがあります。

④ですが
チーズの製造に用いられる酵素といえばレンネットです。主な活性酵素はキモシンです。

⑤は、妥当な組合せです。

以上より
①☓、②◯、③◯、④☓、⑤◯　です。

デンプンに関する次の記述のＡ～Ｊに当てはまるものを語群から選び出しそれぞれの番号を記せ。

デンプンの構成成分にはＡ とＢ がある。Ａ はグルコースがＣでＤ に重合し全体としてはＥ になっている。Ｂ はグルコースがＣした多糖がＦ により枝分かれしている。デンプン中のＡ とＢ の割合は植物によって異なるがもち米は主にＢ からなっている。またＡ はヨウ素と反応してＧ を呈する。

デンプンは水の存在下で加熱するとＨ する。Ｈ したデンプンはα-デンプンと呼ばれ時間がたつにつれデンプン分子間にＩ を回復ししばらく放置するとβ-デンプンに戻る。これをＪ という。Ｊ すると食品の食味消化性が落ちる等の品質劣化を引き起こす。

＜語群＞①アガロース、②アミロース、③アガロペクチン、④アミロペクチン、⑤α-1,3結合、⑥α-1,4結合、⑦α-1,6結合、⑧β-1,3結合、⑨β-1,4結合、⑩β-1,6結合、⑪水素結合、⑫イオン結合、⑬老化、⑭糊化、⑮らせん状、⑯環状、⑰直鎖状、⑱濃青色、⑲赤紫色

　解 説　　　　　

A,Bですが、問題文を読み進めると、Bの方が「枝分かれしている」とあります。デンプンの構成成分は「アミロース」と「アミロペクチン」です。アミロースは枝分かれせず、「α１－４」結合です。枝分かれは、「α１－６」結合です。アミロースは「直鎖状」に結合し、全体としては「らせん状」になります。アミロースはヨウ素と反応してヨウ素デンプン反応により「濃青色」を示します。

お米を炊くと柔らかくなり、ほうっておくとまた固くなりますが、これはそれぞれ「糊化」、「老化」と呼びます。βーデンプンが水の存在下で加熱されることにより、「水素結合」がほどかれてαーデンプンとなり、この変化が可逆的であるため、時間がたつと水素結合がまた形成されていき、βーデンプンへと戻っていくのです。

以上より
A アミロース ②
B アミロペクチン ④
C αー1,4 結合 ⑥
D 直鎖状 ⑰
E らせん状 ⑮
F αー1,6 結合 ⑦
G 濃青色 ⑱
H 糊化 ⑭
I 水素結合 ⑪
J 老化 ⑬　です。

類題　H26No2Ⅰ(1)