1. 味覚と嗅覚の違い

味物質や匂い物質は一般に低分子化合物である。図1に示すように、その検知閾値であるが、味覚ではppm（100万分の1）より高濃度で化学物質を感じるのに対し、嗅覚ではppb（10億分の1）やppt（1兆分の1）といった極々低濃度で感じる。匂い分子の多くは電荷や極性をもたず、疎水性である。他方、味分子は、水に溶けていることからも分かるとおり、親水性の物質が多い。

またレセプター（受容体）の数であるが、味覚では30数種類と比較的少ないのに対し、嗅覚ではヒトで約400種類と言われ、膨大な数であることが分かる。また、このレセプター数に関係しているためか、味には基本味（酸味、甘味、苦味、うま味、塩味）が存在するのに対し、嗅覚には基本臭、つまり基本要素である原臭は存在しない。

つまり、味覚と嗅覚は化学物質を受容するという意味では似通った感覚であるが、実は意外と異なった感覚である。結果、味覚センサが我が国において既に20年以上前に実用化され、今や全世界で使われているのに対し、測定対象や用途を限定せず誰でもが容易に使える汎用型匂いセンサは実用化されていない。その原理、材料、使途の違いで、幾つもの種類の匂いセンサが提案、開発、販売されているが、これらのセンサにおいてもなお、そのデータ再現性や信頼性において解決すべき課題も多々あり、現時点で皆の要求を満たす、使い勝手の良い匂いセンサはない。

本稿では、既に開発実用化されている味覚センサ^1-4)を紹介し、次いで内閣府革新的研究開発推進プログラム（ImPACT）の1つである宮田プログラム「進化を超える極微量物質の超迅速多項目センシングシステム」の中の「有害低分子」プロジェクト（2014-2018年度）での匂いセンサ（人工嗅覚システム）⁵⁾開発に言及する。

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【著者略歴】
都甲　潔（とこう　きよし）
九州大学高等研究院／五感応用デバイス研究開発センター
特別主幹教授／特任教授　工学博士

昭和55年３月　九州大学大学院博士課程修了、九州大学工学部電子工学科助手、助教授を経て、平成９年４月より九州大学大学院システム情報科学研究院教授。
平成20年～23年、システム情報科学研究院長。21年より主幹教授。25年より味覚・嗅覚センサ研究開発センター長。
30年より高等研究院特別主幹教授ならびに味覚・嗅覚センサ研究開発センター（現 五感応用デバイス研究開発センター）特任教授。

１　味覚センサとは

味覚センサは、九州大学高等研究院の都甲潔特別主幹教授との３０年にわたる共同研究の成果である^(1)-(4)。２０１９年現在までに、国内４５０台以上海外７０台が導入されている。研究機関（100台）や食品メーカー（２８０台）、医薬品メーカー（７０台）及び流通小売に導入され、毎年４０台の導入が進んでいる。
今まで味覚センサが世界になかった理由は、下記のような味覚の複雑さがあげられる。

・味物質の種類が膨大
　例えば、一杯の茶に数百種類の味物質が含まれる。

・味物質毎で閾値が１０００倍の差
　砂糖はエネルギーの信号で％オーダーであるが、苦味は毒の信号でありppMオーダーで、
　その差は１０００倍違う。これも生物として生きていく上で必要なことである。

・味物質間で相互作用（抑制効果と相乗効果）
　例えば、コーヒーに砂糖を入れると人はコーヒーの苦味が少なくなったと感じる。

以上のように味は非常に複雑であり、味の評価を化学分析の結果から行うことは非常に難しい。
そこで都甲らは、味は人が感じているので、人の味認識メカニズムを模倣して味覚センサを開発しようと考えた。生体の場合は、舌の味細胞の膜表面に呈味物質が吸着すると、細胞膜に電位変化が生じる。味細胞の表面は、脂質膜で覆われており、都甲らは、味の受容には、この脂質膜が重要な働きをしていると考え、味覚センサに脂質膜を用いた。人工脂質膜の組成を最適設計することで、各々の基本味（苦味、うま味、甘味、酸味、塩味及び渋味）に特異的に応答する人工脂質膜を作ることに成功した（図１）。

さらには、後味を測定することで、基本味の質の違いも評価できるようになった。脂質膜に吸着した味物質が脂質膜からはがれるスピードを測定することで、キレや余韻が評価できる。このように人の感覚に近い脂質膜センサを用いて、味の単位を定義した（表１）。

２ 味覚センサのビジネス活用

某大手コンビニエンスストアでは４年前より日本を９ブロックに分けて商品開発を行っており、最終的には各県毎にするとプレスリリースを行っている。なぜこのような大変なことをあえてするのだろうか？
その背景は、超少子高齢化社会において、消費者が若者から老人に移ってくることがあげられる。老人にとっての美味しさは、小さい時から慣れ親しんだ地方の家庭の味と考えられる。それゆえ、地域毎に開発を行うのである。

２.１　消費者の味の好みを見る

全国を狙う食品メーカーにとっては、味のニーズ調査で重要なのは、まず、味の地図を作ることである。
図２は、レギュラーコーヒーの例である。左上は苦味系であり、右下は酸味系である。ここでコンビニエンスストアのカウンターコーヒーは、激戦であるにも関わらず、左上に集中しているのであろうか？

そこで、ＰＯＳデータと味覚センサのデータを組み合わせて消費者の年齢の傾向を分析した（図３）。若者は苦味系を、熟年は酸味系を好む傾向が分かる。この傾向はスターバックスの日本展開によるものとコーヒー業界で言われている。若者はスターバックスの強い苦味系で慣れており、一方熟年において、若い頃スターバックスはなく、喫茶店の酸味を楽しむコーヒーに慣れていると言われている。

今までコンビニエンスストアの主要な顧客は若者であり、その若者が苦味系なので、必然的にコンビニエンスストアのカウンターコーヒーは苦味系となる。ただし、今後、超少子高齢化で高齢者が消費者になってくると、酸味系も販売されると予想される。

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【著者略歴】
池崎　秀和（いけざき　ひでかず）
(株)インテリジェントセンサーテクノロジー　代表取締役社長

１９８６年 早稲田大学大学院電気工学専攻 修士修了
　同年 アンリツ(株)入社、味覚センサの研究開発に従事
２００２年 アンリツ㈱退社
　(株)インテリジェントセンサーテクノロジーを設立
現在 同社代表取締役社長、九州大学客員教授、博士（工学）

受賞歴 ：
山崎貞一賞、井上春成賞（いのうえはるしげしょう）、
ものづくり日本大賞特別賞、
飯島記念食品科学振興財団技術賞

１．においセンシングの現状

においのセンシングの目的は、一言でいえば、においの見える化ということになると思われるが、それには２つのゴールがあると考えている。

一つのゴールは、そこに含まれる全成分もしくは、ある成分の量を検出するというもので、もう一つは、嗅覚が感じているものをできるだけそのまま表現するというものになるかと思われる。

嗅覚が感じているものというのは、個人差があるのではないかと思われるが、官能評価の世界には、分析型官能評価と嗜好型官能評価があり、分析型官能評価で得られる結果であれば、におい成分の情報から比較的客観的に引き出せる。

分析型官能評価とは、例えば、においの強さであれば、臭気指数等であり、におい質であれば、QDA法と呼ばれる官能評価方法で得られた結果等である。
一方、におい成分を求める方法は、GCMSをはじめIMS、大気イオンMS等の物理的な装置が発達し、高感度化、小型化をしてきており、リアルタイムににおい成分の変化も追えるようにもなってきており、成分を求めるだけであればセンサ方式としては、より小型で高感度なものが求められてくると思われる。

においを嗅覚が感じている通りに表現する場合に問題になってくるのが、色であれば三原色にあたる、においには原臭がまだ見つかっていないということである。一方、においを有する成分数は40万種もあり、それらのにおい成分がコーヒーなどは500種も集まって一つのにおいを形成しており、原臭が見つかっていない状態では、においの見える化を難しくしている。
また、におい成分には、検知閾値濃度（においを感じる最低濃度）がpptからppmまで広く存在し、濃度の対数でにおいの強さを感じ、横軸を濃度の対数とし縦軸をにおいの強さとした時に、その傾きも成分により少し異なり、におい物質が同じ濃度存在しても、成分によって強くにおうものから、ほとんどにおわないものまで存在する。

さらに、一番においをわかりにくくしているのが、いくつかのにおい成分が合わさって一つのにおいを形成している複合臭である。複合臭では、マスキングに象徴される成分間の相互作用があり、成分分析だけではにおいがうまく表現できない要因の一つになっている。そのため、成分に分けないでにおいが評価できるセンサ方式に期待が寄せられているところではあるが、実際にセンサ素子がとらえているものを正確に把握していないと落とし穴にはまる可能性がある。

複数のにおいセンサを利用して、嗅覚に構成は似せた電子鼻が登場してから久しいが、測定結果がマップで得られ、期待したようにマップ上で分かれていても、それが実際に嗅覚と同じ違いを表せているのか、目的とした成分の違いにより分かれているのかも同時に調べておおかないと誤判定につながる危険性がある。
生体からのガスやにおいをもとに、健康状態を推定したり病気の可能性を推定したりする試みがなされているが、これも、病気の人とそうでない人がうまく分かれているという結果だけで判定をするのではなく、検出しているものが検出すべきものとなっていることを確認しながら行わないと誤判定の危険性が高い。

嗅覚と同じ結果を得るためには、嗅覚レセプターをそのままセンサにすることが望ましくそれに対していくつかの試みはされているものの、まず安定に動作させることが難しく、動作はしても現状では、1か月単位での安定性しか得られておらず、今後の研究の進展が待たれるところかと思われる。

以上まとめると、においのセンシングは、複合臭の評価や健康状態推定など、期待される部分が多いものの、気をつけないと評価したいものとは異なった信号をもとに判定していることが多々あり注意が必要である。
ここでは、複合臭とはどういうもので、なぜセンサ方式に期待されるのかを説明したあとで、センサ方式の陥りやすい問題点を指摘し、最後にセンサ方式をうまく利用していくためのツールを紹介する。

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【著者略歴】
喜多　純一（きた　じゅんいち）
(株)島津製作所 分析機器事業部

1．最終学歴
1981年3月　京都大学　工学部　化学工学科卒業
2014年3月　九州大学大学院システム情報科学府電気電子工学専攻博士課程卒業

2．受賞歴、表彰歴
平成13年　におい識別装置FF-1 第4回日食優秀食品機械資材賞受賞
平成19年　におい識別装置FF-2A　(社)においかおり環境協会　平成18年度　技術賞
平成23年　電気学会進歩賞受賞
平成26年　希釈混合装置FDL-1を用いた簡易官能評価装置
(社)においかおり環境協会　平成26年度　技術賞
同年　長年におけるにおい識別装置の開発研究
(社)においかおり環境協会　平成26年度　学術賞

○主な研究論文及び著書（レビュー）
J.Kita, etal :Quantification of the MOS sensor based Electronic nose utilizing trap tube,
Technical Digest of the 17th Sensor Symposium,m301 (2000)
島津評論第59巻第1･2号　p.77～85　(2002)
島津評論第64巻第1･2号　p.63～79　(2007)
アロマサイエンスシリーズ21〔6〕におい物質の特性と分析・評価　５章３　半導体センサ（２）
におい香り情報通信　第３章　12．におい測定装置　p.177～p.187
超五感センサの開発最前線　2.3.7　におい識別装置の開発　p.197～p.205
Sensor and Materials vol.26 no.3 2014 149-161
味嗅覚の化学　においセンサおよびにおい識別装置を用いた臭気対策　p.207。
※現在ゴルフにはまってます。