「QuEChERS」法によるオレンジからの農薬抽出とGC/MS測定

はじめに

人間と動物が日常的にばく露する化学物質の毒性影響への懸念がますます高まっています。この数年、内分泌かく乱物質と総称される一連の化学物質が重視されています。これらのほとんどは人工的に合成された化合物であり、身体のホルモン系の正常な機能を阻害または模倣して干渉する疑いが持たれています¹。これらの化合物に人間がばく露する経路の1つは農薬処理された農産物の消費です。これらの農薬は栽培、輸送、および保管段階で殺虫剤、殺菌剤、または除草剤として使用されたものである可能性があります。

今日、多様な食品マトリックスから複数の残留農薬を抽出し、分析するには多くの方法があります^2,3。近年、「QuEChERS」（迅速［Quick］、簡単［Easy］、安価［Cheap］、効果的［Effective］、堅牢［Rugged］、安全［Safe］）法として知られる新たな方法が導入され⁴、その後改良されました^5,6。この方法は分散型固相抽出（SPE）法とガスクロマトグラフィー質量分析（GC-MS）法を利用します。

「分散型固相抽出」手順

代表的なSPE法では、吸着剤を含むチューブ中に試料を通し、保持された被分析物質を溶媒で溶出します。分散型SPEでは、有機溶媒を試料と混合し、グラムレベルの塩を加えて水性残渣と加えた溶媒の間での被分析物質の分配を促進します。その後、有機溶媒画分を除去し、追加精製ステップとして、さらに加えた塩および吸着剤と混合します。この手順に要する時間は従来のSPEより短く、残留した水とマトリックス干渉を同時に除去します。簡単なボルテックスと遠心分離ステップの後、得られた上澄み液をそのままクロマト分析します。

Lehotayが発表した改良QuEChERS法⁶を利用して、29種の異なる農薬をオレンジから抽出しました。抽出に使用したオレンジは地元の食料品店から入手し、それらに「有機」のラベル表示はありませんでした。表1に要約した手順に従ってオレンジの皮から4つの抽出物を調製しました。内部標準物質のみ100ppbで添加した抽出物を対照群にしました。3つの同一抽出物に各農薬と内部標準物質を（それぞれ100ppbで）添加し、この方法の確度と精度を測定するために使用しました。最終的な抽出物の溶媒をアセトニトリルからトルエンに溶媒置換し、GC-MS分析の感度を高めました。事前に秤量した塩と吸着剤を含むプラスチックチューブを使用して抽出・精製を行いました。これらのチューブは自社生産品であり、現在は受注生産品として販売しています。⁷

GC-MS分析

選択イオンモニタリング（SIM）を使用したシングル四重極GC-MSシステムにより、前段落で説明した抽出物のGC-MS測定を行いました。モニタリングイオンは、高濃度の標準溶液を全質量範囲で分析して取得した農薬スペクトルに基づいて選択しました。分析には、低ブリードで高い不活性特性を持つSLB™-5msキャピラリーカラムを選択したため、農薬を低濃度で検出することができました^8,9。完全なGC-MS条件を図1に示します。抽出物を分析する前に、マトリックスマッチド標準溶液を使用して5点キャリブレーションを行いました。

結果

添加オレンジ試料のクロマトグラムを図1に示します。9分以前に溶出したいくつかのバックグラウンドピークはトルエン中の不純物によるものです。抽出物を精製したものの、マトリックスのピークもクロマトグラムに存在します。SPE吸着剤の量を増やすと、試料をさらに精製できるかもしれません。それでも、すべての農薬が検出されました。キャリブレーション、回収率、および精度のデータを表2に示します。キャリブレーションには一次フィットを使用しました。5点検量線は良い直線性を示し、50～500ppbの範囲でのr²値は29種の農薬のうち28種で0.995を超えました。イマザリルはオレンジのブランク中に存在したため、適切にキャリブレートできませんでした。

いくつかの農薬がオレンジブランク中で暫定的に検出されました。イマザリルの同定は、試料をフルスキャンモードで再分析してMSフラグメンテーションパターンで確認しました。そのピークはキャリブレーション範囲を外れていたため、定量は行いませんでした。イマザリルは柑橘類によく使用されるポストハーベスト殺菌剤であるため、存在しても不思議ではありません。ジコホルとキャプタンの保持時間に対応するピークがオレンジのブランク抽出物中で検出されましたが、低濃度であったため、その後行ったフルスキャンモード分析では質量スペクトルを確認できませんでした。これらは添加前からオレンジ中に存在した可能性があるため、イマザリルとジコホルの回収率は予想より高くなりました（それぞれ335%、151%）。

全体を通して回収率と精度は良好であり、試験した29種の農薬のうち27種の平均値は101.6±13.4%でした。

結論

QuEChERS法は食品の品質／安全性分析領域での新たな抽出方法であり、極めて単純かつ容易に行えることが分かっています。分散型SPEでよく使用される吸着剤と塩を表3に示します。事前に秤量した塩とSPE吸着剤を含むプラスチックチューブを使用すると、この作業に時間を割く必要がなくなります。吸着剤の秤量は、何百件も抽出する必要がある食品安全ラボにとって時間を要するボトルネックになっているかもしれません。GC-MS分析では、SLB-5msカラムが持つ十分な不活性特性と低いブリードによって低濃度の農薬を検出できました。