溶液濃度に関する記述 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。なお，ショ糖の分子式は C₁₂H₂₂O₁₁ である。

①　質量パーセント濃度 10 ％ のショ糖水溶液を作るには，ショ糖 100 g を 1,000 g の水に溶かす。

②　容量モル濃度 1 mol/L のショ糖水溶液を作るには，ショ糖 342 g を 1 L の水に溶かす。

③　質量モル濃度 0.1 mol/kg のショ糖水溶液を作るには，ショ糖 34.2 g を水に溶かして 1 kg とする。

④　質量モル濃度 0.001 mol/kg のショ糖水溶液の濃度を質量分率で表すと 342 ppm になる。

⑤　容量モル濃度は温度により変化しないが，質量モル濃度は温度により変化する。

　解 説　　　　　

①ですが
ショ糖 100g を 1000g の水に溶かすと、1100g の砂糖水ができます。すると質量パーセント濃度は 100/1100 × 100% です。これは 10% ではありません。よって、妥当ではありません。10% 水溶液を作る一例としては、ショ糖 100g を 水 900g に溶かせばよいです。

②ですが
ショ糖の分子式は C₁₂H₂₂O₁₁ とあるため、342g = 1mol とわかります。（12×12 + 1×22 + 16 × 11 = 144 + 22 + 176 = 342 だからです。）1mol/L の溶液を作るには、ショ糖 342g を溶かした上で、メスアップして 1L にします。１Lの水に、ショ糖 342g を入れてしまうと、体積が大きくなってしまうため、モル濃度は 1mol/L よりもわずかに小さくなってしまうと考えられます。

③は、妥当な記述です。

④は、妥当な記述です。
1ppm は、100万分の1 なので、1ppm =  0.0001%です。従って、342ppm = 0.0342% と表すことができます。一方、1mol/kg であれば、342g/kg = 342g/1000g = 34.2%です。1mol/kg = 34.2% なので、0.001mol/kg = 0.0342% です。以上より、確かに 0.001mol/kg = 342ppm となります。

⑤ ですが
容量モル濃度と、質量モル濃度が逆です。温度によって、体積が変化するため、容量モル濃度は温度により変化します。質量は変化しません。

以上より、①☓、②☓、③◯、④◯、⑤☓　です。

質量パーセント濃度 98.0 ％ の濃硫酸（密度 1.80 g/cm³）を水（密度1.00 g/cm³）で希釈し 2.40 mol/L の希硫酸（密度1.14 g/cm³）を 300 mL 作るとする。次の問い①，②，③に答えよ。

①　この濃硫酸の濃度は何mol/L か。
②　必要な濃硫酸の量は何mL か。
③　希釈に必要な水の量は何g か。

　解 説　　　　　

この濃硫酸を 1L 用意したと考えます。 1L とは、10cm 四方であり、1000cm³ です。密度は 1.80g/cm³ とあるので、濃硫酸 1L = 1800g とわかります。質量パーセント濃度が 98% なので、1800 × 0.98 = 1764g/L です。1mol の H₂SO₄ の分子量は 98 です。1764 ÷ 98 = 18となるので、この濃硫酸は 18mol/L とわかります。

18mol/L の濃硫酸を、2.40mol/L に希釈するためには、18 ÷ 2.4 = 7.5 なので、7.5倍に希釈すればよいとわかります。7.5 倍に希釈するためには、濃硫酸１に対して、水6.5 の比でうすめれば OK です。この合計が 300mL になればよいので、300 × 1/7.5 = 40mL が、必要な濃硫酸の量とわかります。

希釈に必要な水は、300 – 40 = 260mL です。水の密度は 1.00g/cm³ ということなので、260g とわかります。

以上より、①18 mol/L、②40mL、③260g　です。

高速液体クロマトグラフィーの原理に関する次の記述のⒶ～Ⓙ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。なお，同じ語句を複数回選択してもよい。

「高速液体クロマトグラフィーは，固定相を充填したⒶ に，試料を含む移動相の液体を加圧して通過させ，固定相と移動相に対する試料分子のⒷ の違いを利用して，混合試料を迅速に分離する方法である。

順相クロマトグラフィーは，シリカゲルなどの担体にアミノ基などのⒸ 基をもつ化合物を化学結合した充填剤を固定相とし，移動相にⒹ 溶媒を用いるもので，極性試料の場合，移動相の極性が低いほど，その保持時間はⒺ 。

逆相クロマトグラフィーは，担体にアルキル基などのⒻ 基をもつ化合物を化学結合した充填剤を固定相とし，移動相にⒼ 溶媒を用いるもので，試料の極性が低いほど，その保持時間はⒽ 。

その他の分離方法として，分子のⒾ の違いを利用したイオン交換クロマトグラフィーや，分子のⒿ の違いを利用したゲル浸透クロマトグラフィーなどがある。」

＜語群＞①カラム，②恒温槽，③検出器，④溶解度，⑤浸透性，⑥親和性，⑦電荷，⑧サイズ，⑨極性，⑩非極性，⑪長くなる，⑫短くなる

　解 説　　　　　

高速液体クロマトグラフィー（High Performance Liquid Chromatography）とは、JIS の定義によると「液体の移動相をポンプなどによって加圧してカラムを通過させ、分析種を固定相及び移動相との相互作用（吸着、分配、イオン交換、サイズ排除など）の差を利用して高性能に分離して検出する方法」です。

順相、逆相クロマトグラフィーについては、TLC(thin-layer chromatography：薄層クロマトグラフィー） が逆相というのを覚えておくと思い出しやすいと思います。TLC の固定相は、白いガラスプレートですが、実質がODS、すなわち、オクタデシル化したシリカゲルです。オクタデシル化してるのだから、長いアルキルをつけているので、疎水性です。

TLCは逆相で、固定相が疎水性という点を確実に思い出せれば、移動相は極性が高い親水性です。このつながりで「逆相→固定相が疎水、移動相が親水、順相はこの逆」という流れで思い出すとよいです。

イオン交換クロマトグラフィーは、語群から選ぶとすれば、電荷の違いを利用して分離するクロマトグラフィーです。また、ゲル浸透クロマトグラフィーは、サイズ排除クロマトグラフィーとも呼ばれ、分子のサイズの違いを利用し、分子が大きいほど保持時間が短くなるクロマトグラフィーです。

以上より
A カラム ①
B 親和性 ⑥
C 極性 ⑨
D 非極性 ⑩
E 長くなる ⑪
F 非極性 ⑩
G 極性 ⑨
H 長くなる ⑪
I 電荷 ⑦
J サイズ ⑧　です。

高速液体クロマトグラフィーに用いられる ①～④ の移動相溶媒を、極性の高い順に並べ替え、番号で記せ。

①アセトニトリル，②テトラヒドロフラン，③ヘキサン，④水

　解 説　　　　　

それぞれの構造式は以下のようになります。

極性が一番高い、すなわち親水性が高いのは、明らかに水です。一方、疎水性が一番高いのは明らかにヘキサンです。

アセトニトリルとテトラヒドロフランについてですが、ニトリルが強い電子吸引基であり、大きく分極している点や、THF は代表的有機溶媒である点などから、より極性が高い、すなわち親水性が高いのがアセトニトリルであると判断できるのではないでしょうか。

以上より、極性の高い順に並び替えると、④、①、②、③です。

高速液体クロマトグラフィーに用いられる、検出器に関する次の記述の Ⓐ～Ⓕ 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。なお、同じ語句を複数回選択してもよい。

「示差屈折率検出器は、試料とⒶ の屈折率の差を検出するものであり、屈折率差があれば、ほとんどの化合物に対して感度を有し、温度変化の影響をⒷ 。

紫外・Ⓒ 吸光検出器は、紫外光又はⒸ 光を吸収する物質を高感度に検出し、温度変化の影響をⒹ 。

Ⓔ 検出器は、イオン性化合物を選択的、かつ、高感度に検出し、温度変化の影響をⒻ 。」

＜語群＞①固定相、②移動相、③赤外、④可視、⑤電気化学、⑥電気伝導度、⑦受けやすい、⑧受けにくい

　解 説　　　　　

示差屈折率検出器とは、溶媒と比較した被分析物の屈折率を測定する検出器です。温度は大きな影響を与えます。

C は語群をふまえれば、明らかに「可視」が入ります。紫外・可視吸光検出器では、温度変化の影響はそれほど受けないものと考えられます。

E は、語群をふまえると、電気伝導度が入ります。温度によって電気伝導度は変わるため、温度変化の影響は受けやすい検出器の一つといえます。

以上より
A 移動相 ②
B 受けやすい ⑦
C 可視 ④
D 受けにくい ⑧
E 電気伝導度 ⑥
F 受けやすい ⑦　です。

(1)
質量分析（マス・スペクトロメトリー）の測定原理と，化合物の分子量及び構造の推定原理を，以下の語句を全て用いて5 行程度で説明せよ。ただし，用いた語句に下線を引くこと。

＜語句＞電子，イオン化，分子イオン，フラグメントイオン，m/z 比，質量スペクトル

⑵
質量分析に用いられる ①，②，③ のイオン化法のうちから二つを選び，それぞれの原理と質量分析における特性を2 行程度で説明せよ。

①　電子イオン化法（EI 法）
②　化学イオン化法（CI 法）
③　高速原子衝撃法（FAB 法）

　解 説　　　　　

解答例）
質量分析の測定原理は、熱電子をあてる等して試料をイオン化し、分析部においてm/z 比に基づき分離する事により、質量スペクトルを得るというものです。試料化合物がそのままイオン化されたものを”分子イオン”と呼び、分子イオンから分子量が推定されます。また、分子はイオン化の際、断片化されてフラグメントイオンが多数生成されます。このフラグメントイオンの分子量から、化合物の分子構造に関する情報が得られ、構造推定を行うことができます。

EI 法・・・試料を熱で気化させた状態で、熱電子を衝突させることによりイオン化です。試料がフラグメント化しやすいため、分子量が比較的小さい試料に対して用います。

CI 法・・・試料気化と噴霧を行った後噴霧口付近でコロナ放電を起こし周囲に大量に存在する窒素ガスや大気中の水分をイオン化させてこれと試料分子を反応させることによりイオン化する方法です。フラグメンテーションがおきにくいという特徴があります。

FAB 法・・・導電性の溶媒に溶解した試料に高電圧を印加して均一に帯電した微細な液滴として試料溶液を噴霧し液滴中の溶媒を蒸発させ試料分子をイオン化する方法です。試料を気化しないので、熱に不安定な化合物でも測定可能です。

酵素とその説明の組合せ 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、②は、妥当な組み合わせです。

③ですが
リパーゼは、脂質のエステル結合を加水分解する酵素です。記述は「リポキシゲナーゼ」についてと考えられます。

④ですが
ペクチナーゼは、ペクチン（＝植物の細胞壁等に含まれる複合多糖類）の分解酵素です。タンパク質分解酵素ではありません。記述は「プロテアーゼ」についてです。

⑤ですが
アリイナーゼは、ニンニク等に含まれるアリインをアリシンに変換する酵素です。シニグリンはワサビ等の辛味成分です。記述は「ミロシナーゼ」についてであると思われます。

以上より、①◯、②◯、③☓、④☓、⑤☓　です。

アミノカルボニル反応（メイラード反応）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　アミノカルボニル反応とは,食品中のアミノ化合物とカルボニル化合物が反応し,褐変物質としてメラノイジンを生成する反応である。

②　アミノカルボニル反応による褐変は,水分含量10～15 ％,水分活性0.65～0.85 の中間水分食品において最も起こりやすい。

③　アミノカルボニル反応の副反応であるストレッカー分解とは,ケトースがアミノレダクトンと反応して,アミノケトンなどを生成する反応である。

④　アミノカルボニル反応を防止するために亜硝酸が用いられる。これは,中間体として生じるアミノ化合物を,亜硝酸が分解するためである。

⑤　醤油や味噌の製造において,アミノカルボニル反応によって褐色の色調や香ばしい芳香が生じる。

　解 説　　　　　

①は、妥当な記述です。
類題もぜひ確認しておいてください。

②は、妥当な記述です。

③ですが
ケトースとは、C=O を 1つ含む単糖類のことです。ストレッカー分解は、中間生成物であるαージカルボニル化合物とアミノ酸が反応する、というものです。

④ですが
「亜硝酸」ではなく、「亜硫酸塩」が用いられます。

⑤は、妥当な記述です。

以上より、①◯、②〇、③☓、④☓、⑤◯　です。

類題 H25No2Ⅱ(2)、H27No2Ⅲ

食品に含まれる有害物質とその説明の組合せ 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
オカダ酸は、貝が有毒プランクトンを食べることで毒素が中腸腺に蓄積し、そのような貝を摂取することにより食中毒を引き起こします。「中腸腺で合成」されるわけではありません。オカダ酸が下痢性貝毒である、という記述は妥当です。

②～④は、妥当な組み合わせです。
④による症状としては、ドライアイスセンセーションが知られています。

⑤ですが
ゴイトリンは、アブラナ科の野菜に見られ、チロキシン等の甲状腺ホルモンの産生抑制作用を有するため、ヨウ素欠乏時に問題になり得る成分です。記述はソラニンについての説明と考えられます。

以上より、①☓、②◯、③◯、④◯、⑤☓　です。

類題 H26No4Ⅰ(1)

脂質の種類と構造に関する次の記述の Ⓐ～Ⓙ 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。

「脂質は様々な化合物を含み、エーテル、 Ⓐ 、アセトン、ヘキサンなどの Ⓑ に溶ける成分の総称である。脂質はⒸ 、 Ⓓ などに分類され、 Ⓒ は、主として脂肪酸とアルコール類とのエステルであり、トリアシルグリセロールやⒺ などがある。Ⓓ は脂肪酸とアルコール類とのエステルの一部がリン酸基、アミノ基などに置換されたものである。

脂肪酸は脂質の構成成分であり、鎖状炭化水素の末端にⒻ を有する化合物で、炭化水素鎖中に二重結合をもつ Ⓖ  と二重結合をもたない Ⓗ に分類される。食用油脂を構成する脂肪酸の炭素数は、ほとんどが16 から20 で、 Ⓗ のうち、炭素数が16のものを Ⓘ 、炭素数が18 のものを Ⓙ と呼ぶ。」

＜語群＞①アセチル基、②カルボキシ基、③複合脂質、④リン脂質、⑤単純脂質、⑥ステロールエステル、⑦ギ酸、⑧クロロホルム、⑨ペプチド結合、⑩エステル結合、⑪飽和脂肪酸、⑫不飽和脂肪酸、⑬カプロン酸、⑭ステアリン酸、⑮パントテン酸、⑯パルミチン酸、⑰有機溶媒、⑱無機溶媒

　解 説　　　　　

脂質とは、水に溶けず、エーテル、クロロホルムなどの有機溶媒に溶ける成分の総称です。

脂質は単純脂質、複合脂質などに分類されます。単純脂質は、グリセリン（C₃H₅(OH)₃）＋脂肪酸（RーCOOH）　のエステルという構造をした脂質です。代表例はトリアシルグリセロールです。ステロールエステルも単純脂質です。複合脂質は、単純脂質の一部がリン酸基や、アミノ基などに置換されたものです。

脂肪酸は、二重結合を含まない飽和脂肪酸と、二重結合を含む不飽和脂肪酸に大きく分類されます。飽和脂肪酸の代表例としては、C_16,0 パルミチン酸、C_18,0 ステアリン酸などがあります。ちなみにですが、語群の中にある「カプロン酸」は、C_6,0の飽和脂肪酸です。※C の右下付き数字は、炭素数、二重結合数を示します。

以上をふまえると
A クロロホルム ⑧
B 有機溶媒 ⑰
C 単純脂質 ⑤
D 複合脂質 ③
E ステロールエステル ⑥
F カルボキシ基 ②
G 不飽和脂肪酸 ⑫
H 飽和脂肪酸 ⑪
I パルミチン酸 ⑯
J ステアリン酸 ⑭　です。

類題　H25No2Ⅰ(2)