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ヨウ素-デンプン試験は、デンプンまたはヨウ素の存在を検査するために使用される化学反応です。デンプンとヨウ素の組み合わせは濃い青黒色です。[ 1 ] [ 2 ]デンプンと三ヨウ化物アニオン（I - 3 ） の相互作用は、ヨウ素滴定法の基礎となっています。
ヨウ素デンプン試験は、1814年にジャン＝ジャック・コランとアンリ＝フランソワ・ゴーティエ・ド・クローブリーによって初めて記述され[ 3 ]、同年にはフリードリヒ・ストロマイヤーによっても独立して記述された[ 4 ] [ 5 ] 。
1937年、カナダ系アメリカ人の生化学者チャールズ・S・ヘインズは、デンプンに対するアミラーゼの作用とデンプン分解中のヨウ素着色の変化を詳細に調査し、デンプン分子のらせん鎖構造を提唱し、ヨウ素着色にはらせんの完全なコイルが複数ある断片が必要である可能性を示唆した。[ 6 ]
1939年、カール・フロイデンベルクらは、ヘインズのらせんモデルに基づいて、アミロースのらせん構造がCH基で裏打ちされた疎水性空洞を作り出し、それがヨウ素分子を引き付け、ヨウ素の吸収スペクトルのシフトを引き起こし、複合体の特徴的な青色を説明すると提唱した。[ 7 ]
このモデルはその後、1943年頃にロバート・E・ランドルとその同僚によって確認され、彼らはX線回折と光学研究を用いて、アミロースらせん内のヨウ素分子の直線配列の実験的証拠を提供した。[ 8 ]
20世紀半ばの研究により、特に水溶液中において、錯体形成におけるヨウ化物アニオン（中性分子とは対照的に）の重要性が強調され始めた。1946年にムケルジーとバッタチャリヤが行った研究では、ヨウ化カリウム濃度の変化が錯体中のI-とI2の比率に影響を与えることが示された。1960年にトーマとフレンチは、水溶液中での錯体形成にヨウ化物が必要であることをさらに強調した。[ 8 ]
1980年代までに、アミロースらせん内にポリヨウ化物鎖が存在することが広く受け入れられるようになった。[ 8 ]しかし、分子ヨウ素と様々なヨウ化物アニオンのバランスを含むこれらの鎖の正確な組成/構造については、議論と研究が続けられており、2022年の論文ではそれらが交互に存在する可能性が示唆されている。[ 9 ]
トリヨウ化物アニオンはデンプンと接触すると瞬時に濃い青黒色を呈する。色の濃さは温度の上昇およびエタノールなどの水混和性有機溶媒の存在によって減少する。非常に低いpHではデンプンの加水分解が起こるため、この試験は実施できない。 [ 10 ]ヨウ素-ヨウ化物混合物がデンプンと結合して無限ポリヨウ化物ホモポリマーを形成すると考えられている。これは単結晶X線結晶構造解析および比較ラマン分光法によって合理的に説明された。[ 11 ]
デンプンは、トリヨウ化物が存在する酸化還元滴定の指示薬として化学でよく使用されます。 [ 1 ]デンプンはトリヨウ化物と非常に濃い青黒色の錯体を形成します。ただし、ヨウ素のみ、またはヨウ化物（ I⁻ ）のみが存在する場合は、錯体は形成されません。デンプン錯体の色は非常に濃いため、20 °C でヨウ素濃度が 20 μMと低い場合でも目視で検出できます。[ 12 ]ヨウ素滴定中は、デンプンを加える前に、濃縮ヨウ素溶液を何らかの滴定剤（多くの場合チオ硫酸塩）と反応させて、ヨウ素の大部分を除去する必要があります。これは、デンプン-トリヨウ化物錯体の不溶性により、ヨウ素の一部が滴定剤と反応するのを妨げる可能性があるためです。終点に近づいたらデンプンを添加し、デンプン添加前に添加したチオ硫酸塩の量を考慮して滴定プロセスを再開する。
色の変化は、マイナー試験やデンプン・ヨウ素試験のように、水分や発汗を検出するために利用できる。
デンプンは、デンプンを糖に分解する酵素アミラーゼを検出するのにも役立ちます。バチルス・サブチリスなどの多くの細菌は、未知の細菌サンプルを科学者が特定するのに役立つこのような酵素を生成できます。デンプン-ヨウ素試験は、正確な細菌を特定するために必要な多くの試験の1つです。[ 13 ]デンプン加水分解能力（アミラーゼを生成できる）を持つ細菌の陽性試験は、デンプンを検出するためにヨウ素を加えたときにコロニーの周囲に黄色のゾーンが存在することです。[ 14 ]
デンプンヨウ素試験は主に検査室で用いられていますが、最近の評価では、ホルネル症候群の診断確定など、臨床での使用の可能性が示されています。この診断ツールは、入手しやすいリソースを必要とするため、技術的なアクセスが限られている病院でも活用できます。実験を行うには、まず患者の皮膚を70%アルコールで乾燥させ、その後ヨウ素溶液を加えます。皮膚が完全に乾いたら、デンプンをまぶします。発汗状態を誘発すると、皮膚が濃い青色に変化します。医師は、検査で体の左右で発汗の強さが異なるかどうかを確認すれば、診断を下すことができます。[ 15 ]