説明

液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)を使用した農薬の分析方法

【課題】試験液の調製工程を共通化することにより個別に分析していた農薬を一括して分析できる農薬の分析方法を提供することである。
【解決手段】以下の工程を含む農薬の分析方法である。
(A)試料に加水して放置後、アセトン又はアセトニトリルで抽出する工程、(B)前記工程で得られた抽出液を濃縮する工程、(C)前記濃縮した抽出液をけいそう土カラムに注入し固相抽出する工程、(D)前記固相抽出により得られた流出液の溶媒を除去し、残留物に有機溶媒を添加し試験液を得る工程、(E)前記試験液を、液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)により測定し農薬を分析する工程。また、農薬が、2,4,5―T、シヘキサチン、イミダクロプリド、ピペロニルブトキシド、メトプレンであることを特徴とする農薬の分析方法である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)を使用した農薬の分析方法に関する。
【背景技術】
【0002】
残留農薬を効率的に分析するためには、複数の農薬を一括して分析できることが好ましい。
厚生省生活衛生局では、衛化第43号(平成9年4月8日)「残留農薬迅速分析法の利用について」において、多数の農薬を一括して分析する方法(以下「一斉分析法」ともいう。)を告示している。
この分析方法は、誘導体化処理をせずにガスクロマトグラフィー(以下「GC」ともいう。)で分析できる農薬、または高速液体クロマトグラフィ(以下「HPLC」ともいう。)で分析できるN―メチルカーバイト系農薬等に概ね適用することができ、その試験方法は、概略以下のとおりである。
【0003】
試料をアセトン抽出した後、けいそう土カラムで固相抽出し、ゲル浸透クロマトグラフィ(以下「GPC」ともいう。)により精製し、さらに、シリカゲルミニカラムとフロリジルカラムによる精製、又は塩酸処理により精製し、GC又はHPLCで測定する。
【0004】
上記一斉分析法で、分析できない農薬、例えば2,4,5―Tやシヘキサチン等の分析方法は厚生労働省のホームページに掲示されている(非特許文献1参照)。
また、掲示されていない農薬としては、例えば、イミダクロプリド、ピペロニルブトキシドが挙げられるが、その方法は、「最新農薬の残留分析法」に記載されている(非特許文献2参照)。
【0005】
前記厚生労働省ホームページに掲示されている2,4,5―Tの試験法は概略以下のとおりである。
【0006】
試験液の調製工程は、抽出工程、加水分解工程、ブチルエステル化工程、精製工程からなる。
精製工程で得られた試験液をガスクロマトグラフィ・質量分析(以下「GC・MS」ともいう。)により測定し農薬の分析を行う。
【0007】
また、前記厚生労働省ホームページに掲示されているシヘキサチンの試験法は概略以下のとおりである。
【0008】
試験液の調製工程は、抽出工程、エチル化工程、精製工程からなる。
精製工程で得られた試験液をGC・MSにより測定し農薬の分析を行う。
【0009】
前記「最新農薬の残留分析法」に記載された、イミダクロプリドの分析方法は概略以下のとおりである。
この分析法は環境庁告示イミグクロブリド試験法の一部を修正し、ヘキサン洗浄、ジクロロメタン転溶、アルカリ洗浄の操作に換えて多孔性ケイソウ土CCを用いたものである。
試験液の調製工程は、アセトニトリルによる抽出、多孔けいそう土固相抽出、シリカゲルCCによる精製からなる。
得られた試験液をHPLCを使用し270nmの波長の紫外線で測定し分析を行う。
【0010】
前記「最新農薬の残留分析法」に記載された、ピペロニルブトキシドの分析方法は概略以下のとおりである。
この分析法は厚生省告示の残留農薬試験法の―部を修正したものであり、アセトンで抽出、ヘキサン転溶、ヘキサン−アセトニトリル分配、活性炭CCで精製、HPLCで定量する方法を、活性炭CCをフロリジルミニカラムに換え、HPLCの条件についても改良している。
試験液の調製工程は、アセトンによる抽出工程、ヘキサンによる転溶工程、ヘキサン−アセトニトリル分配工程(穀物のみ)、フロリジルCCによる精製工程からなる。
得られた試験液をHPLCを使用し340nmの波長のけい光で測定し分析を行う。
【0011】
以上のとおり、これらの農薬を分析する方法では、煩雑な試験液の調製工程が必要であり、農薬を一括した工程で測定することができなかった。
また、分析には多量の有機溶媒が必要であった。
【0012】
【非特許文献1】厚生労働省ホームページ、インターネット〈URL:http://www.mhlw.go.jp/index.html〉
【非特許文献2】農薬残留分析法研究班編集、「最新農薬の残留分析法」、中央法規出版(株)、1995年4月1日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
したがって、本発明の目的は、試験液の調製工程を共通化することにより個別に分析していた農薬を一括して分析できる農薬の分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明者らは上記の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、農薬の測定に液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)を使用することにより、従来個別に分析していた農薬の試験液の調製工程を共通化し、効率よく農薬が分析できることを見出し本発明を完成するに至った。
従って、本発明は、以下の工程を含む農薬の分析方法である。
(A)試料に加水して放置後、アセトン又はアセトニトリルで抽出する工程
(B)前記工程で得られた抽出液を濃縮する工程
(C)前記濃縮した抽出液をけいそう土カラムに注入し固相抽出する工程
(D)前記固相抽出により得られた流出液の溶媒を除去し、残留物に有機溶媒を添加し試験液を得る工程
(E)前記試験液を、液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)により測定し農薬を分析する工程。
また、農薬が、2,4,5―T、シヘキサチン、イミダクロプリド、ピペロニルブトキシド、メトプレンであることを特徴とする農薬の分析方法である。
【発明の効果】
【0015】
農薬の試験液調製工程を共通化したので、一括して農薬の分析ができるようになり、効率的に農薬分析を行うことができる。
また、本発明における試験液の調製工程における調製途中の試験液は、一斉分析法に使用することができるので非常に効率的である。
分析精度も従来の分析法と同等以上の精度を得ることができる。
さらに、従来方法に比較して有機溶媒等の使用量が少ないので環境負荷が少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0017】
本発明で農薬分析方法により分析できる試料は特に限定されないが、例えば、小麦、小麦粉、ライ麦、コーン、そば、米等の穀類や穀類調製品や果実類、野菜類等を挙げることができる。
【0018】
試料が大きい場合は粒状又は粉状にしてから加水することが好ましい。例えば、小麦等の穀物粒は粉砕して粒状にしてから加水を行う。
小麦粉等の粉状物であればそのまま加水を行う。
加水は試料を膨潤させ抽出しやすくするために行い、加水後放置する時間は30分〜2時間程度である。
また、加水量は試料に対し質量比で2倍程度である。
【0019】
加水して放置後、アセトン又はアセトニトリルで抽出を行う。
抽出方法は、公知の方法が使用でき、例えば、ホモジナイザー、振とう機等を使用することができる。
アセトン又はアセトニトリルの使用量は特に限定されないが、試料に対し質量比で10〜20倍程度である。
【0020】
前記工程で得られた抽出液を吸引ろ過や遠心分離により固液分離して抽出液をナスフラスコに移し適当な濃度に減圧濃縮する。
濃縮の割合は添加したアセトン又はアセトニトリルが除去できる程度である。
【0021】
前記濃縮後の抽出液にはケイソウ土カラムを使用した抽出工程の効率を向上させるため必要に応じ塩化ナトリウムを添加することができる。
塩化ナトリウムの添加量は、塩化ナトリウムが溶解せずわずかに残る程度であり、加えすぎるとケイソウ土カラムを使用した抽出工程で酢酸エチルによる溶出が困難となる。
【0022】
前記抽出液をけいそう土カラムに注入し、注入後10分間程度放置して前記ナスフラスコを洗浄した酢酸エチルで固相抽出し流出液をナスフラスコに取り酢酸エチル等の溶媒を除去し乾固して残留物を得る。
使用するけいそう土の量は抽出液中の水分をすべて吸収できる量であればよく多すぎると酢酸エチルの使用量が多くなり好ましくない。
また、使用する酢酸エチルの量はけいそう土の量によって異なるが、農薬の回収率が求める値以上になるよう適宜調整する。
【0023】
前記残留物を有機溶媒で溶解し適当な量とし試験液とする。
使用する有機溶媒は、メタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、シクロヘキサン、n−ヘキサン又はこれらの混液を使用することができる。
残留物が多い場合は、以後の工程におけるフィルターの目詰まりを防ぐため必要に応じて遠心分離等で残留物を除去することができる。
【0024】
前記試験液はGPC等で精製し一斉分析用試験液とすることができる。
一斉分析の方法は従来の一斉分析と同様である。
なお、GPC等で精製した一斉分析用試験液を本発明の試験液として使用することはできない。
【0025】
本発明における調製途中の試験液を用いて一斉分析法で分析できる農薬は従来の一斉分析法と同じであり、例えば有機塩素系農薬、ピレスロイド、有機リン系農薬、窒素系農薬、カーバメイト系農薬等である。
【0026】
前記試験液は必要に応じてメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、シクロヘキサン、n−ヘキサン又はこれらの混液等で定量し目開き0.2〜0.5μmのフィルターを使用してろ過することができる。
【0027】
前記試験液を、液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)により測定し農薬を分析する。
【0028】
液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)とは、液体クロマトグラフィーで分離した液体中のサンプルをイオン化して、そのうちの1つを前駆イオン(以下「Q1」ともいう。)として選択し、前記Q1を分解してプロダクトイオン(以下「Q3」ともいう。)を検出する方法をいう。
この分析に使用する機器は、市販品を使用することができ、例えば、HLPC装置として横河アナリティカルシステムズ株式会社製 HP1100シリーズ(商品名)、質量分析機としてアプライドバイオシステムズジャパン株式会社製、API2000(商品名)を挙げることができる。
カラムはジーエルサイエンス株式会社製 Inertsil ODS−3(商品名)やインタクト株式会社製 Unison UK−Phenyl(商品名)等を測定する農薬によって適宜選択して使用する。
【0029】
前記試験液を5〜10μl程度、HPLCにより分離を行う。
使用するカラムの充填剤としてはシリカゲルをオクタデシル基等で修飾したもの等を挙げることができ、粒径は3〜5μm程度である。
また、カラムの直径は2〜5mm程度であり、長さは150mm程度である。
移動相に使用する溶液は、水とアセトニトリル又はメタノールの混液が使用でき、水は必要に応じて蟻酸等の有機酸を0.1体積%程度含む水溶液であってもよい。
前記溶液のカラムへの流速は0.1〜1.0ml/分程度であり、カラムの温度は0〜50℃程度に保持する。
【0030】
前記HPLCで分離した溶液は順次質量分析部に導入され溶液中の農薬をイオン化する。
イオン化はエレクトロスプレーイオン化法により、プラス又はマイナスにイオン化することができる。
イオン化した液体中のサンプルを選択しQ1とする。
Q1は検出する農薬の質量により適宜設定するが、通常100〜500[m/z]である。
ここで、[m/z]とは質量と電荷の比率である。
【0031】
前記Q1を分解し、Q3として検出し農薬分析を行う。
Q3は目的とする農薬により適宜選択する。
なお、従来の一斉分析法で使用されているGC、HPLCや液体クロマトグラフィー質量分析法(LC―MS)では、精度が十分でなく本発明の測定には使用できない。
【0032】
前記Q1及びQ3は検出する農薬を希釈して前記液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)で分析して予め求めることができる。
定量分析は、ピーク高さ法、ピーク面積法により行うことができるが精度の点でピーク面積法が好ましい。
【0033】
本発明の方法によれば、従来個別に分析していた農薬をQ1とQ3を適宜選択することにより同一の試験液で測定することができる。
【0034】
本発明の農薬に分析方法により分析できる農薬として、2,4,5―T、シヘキサチン、イミダクロプリド、ピペロニルブトキシド、メトプレンを挙げることができる。
【0035】
2,4,5―Tはフェノキシ系除草剤の1つで、登録が失効されている農薬である。
現在の食品衛生法では小麦粉に基準値(検出されてはならない:検出限界0.05ppm)が設定されている農薬であり、ポジティブリスト制移行後は全食品から検出されてはいけない農薬の1つに指定されている。
2,4,5−Tの分析は誘導体化が必要な為、一斉分析法では分析出来ない農薬である。
【0036】
シヘキサチンはダウケミカル社が開発した有機スズ系の殺虫剤で、国内では1985年に登録が失効している。
また、シヘキサチン(商品名:プリクラトン)は、2002年の無登録農薬の使用で問題となった農薬の1つである。
現行の食品衛生法では小麦粉に基準値(検出されてはならない:検出限界0.02ppm)が設定されている農薬であり、ポジティブリスト制移行後は全食品から検出されてはいけない農薬の1つに指定されている。
シヘキサチンの分析は誘導体化操作が必要な為、一斉分析法では分析出来ない農薬である。
【0037】
イミダクロプリドはニコチン性アセチルコリン受容体に作用して神経遮断により昆虫を麻痺、死亡させるニトロメチレン系殺虫剤である。
ポジティブリスト二次原案で小麦粉に基準値が設定された。
基準値はCodex基準の0.03ppmである。
【0038】
ピペロニルブトキシドは高砂香料が開発し、植物のオキシダント障害の防除に有効である。
用途はピレトリンなどの殺虫剤の共力剤として使用されている。
【0039】
メトプレンはポジティブリスト移行後、小麦粉(2ppm)、小麦全粒粉(5ppm)及び小麦ふすま(10ppm)に基準が設定される農薬である。
【実施例】
【0040】
[実施例1]
[2,4,5―Tの分析]
1.検出限界及び直線性の確認
2,4,5―Tをメタノールで希釈し、検出限界及び直線性の確認を行った。
液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件を表1に示す。
【0041】
【表1】

【0042】
2,4,5-Tのリテンションタイムは16.8分程度であった。
【0043】
測定結果を表2に示す。
測定はピーク面積法で行った。
【表2】

【0044】
1ppb〜1000ppbまでの直線性については問題なかった。
【0045】
2.添加回収試験
検出試料として小麦粉、小麦全粒粉、ライ麦粉を使用した。
試料に2,4,5―Tを100ppb添加した処理区を作製し、回収率を算出した。
試料10gに水20mlを添加し30分間放置した。
放置後、アセトン100mlで1回抽出を行い、残渣をさらにアセトン50mlで洗浄し、合わせて抽出液を得た。
【0046】
前記抽出液を15mlになるまで、減圧濃縮し、塩化ナトリウム6gを添加した。
添加後、前記抽出液をけいそう土カラムに全量注入し、10分間放置した。
酢酸エチル150mlで前記濃縮に使用した容器を洗い、その洗液を前記けいそう土カラムに注入し、流出を行い流出液を得た。
【0047】
前記流出液の溶媒を除去し、残留物をアセトン/シクロヘキサン(容積比 1:9)溶液4mlで溶解し3000rpmで5分間遠心分離を行い、上清を得た。
【0048】
前記上清1mlをメタノール5mlでメスアップし、0.45μmのフィルターでろ過して、2,4,5―Tの試験液を得た。
【0049】
また、前記上清2mlを分取用液体クロマトグラフィーに注入し、16分間から42分間の画分を採取し、減圧濃縮後、残留物をアセトンに溶解し、一斉分析用検液を得た。
【0050】
前記試験液を、液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)により測定した。
測定機器及び測定条件は表1のとおりである。
測定はピーク面積法により行った。
結果を表3に示す。
【0051】
【表3】

【0052】
回収率は70%〜130%の範囲内にあり、分析精度に問題はなかった。
【0053】
既存法の検出限界は0.025ppmであったが、本発明の方法では0.002ppmと分析精度が高い。
【0054】
[実施例2]
[シヘキサチンの分析]
1.検出限界及び直線性の確認
シヘキサチンをメタノールで希釈し、検出限界及び直線性の確認を行った。
液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件を表4に示す。
【0055】
【表4】

【0056】
シヘキサチンのリテンションタイムは4.2分程度であった。
【0057】
測定結果を表5に示す。
測定はピーク面積法で行った。
【0058】
【表5】

【0059】
1ppb〜1000ppbまでの直線性については問題なかった。
夾雑物のピークが確認されたことから、検出限界を5ppb(サンプル換算で10ppb)とした。
【0060】
2.添加回収試験
実施例1の添加回収試験において、添加する農薬を2,4,5―Tからシヘキサチンに変更し、表4に示す液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件に変更した以外は実施例1と同様にして添加回収試験を行った。
測定はピーク面積法により行った。
結果を表6に示す。
【0061】
【表6】

【0062】
回収率は70%〜130%の範囲内にあり、分析精度に問題はなかった。。
【0063】
既存法の検出限界は0.01ppmであったが、本発明の方法では0.01ppmと既存法と同程度の分析精度が得られた。
【0064】
[実施例3]
[イミダクロプリドの分析]
1.検出限界及び直線性の確認
イミダクロプリドをメタノールで希釈し、検出限界及び直線性の確認を行った。
液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件を表7に示す。
【0065】
【表7】

【0066】
イミダクロプリドのリテンションタイムは11分程度であった。
【0067】
測定結果を表8に示す。
測定はピーク面積法で行った。
【表8】

【0068】
1ppb〜50ppb及び1ppb〜1000ppbまでの直線性について問題なかった。
検出限界を1ng(サンプル換算で2ng)とした。
【0069】
2.添加回収試験
実施例1の添加回収試験において、添加する農薬を2,4,5―Tからイミダクロプリドに変更し、表7に示す液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件に変更した以外は実施例1と同様にして添加回収試験を行った。
測定はピーク面積法により行った。
結果を表9に示す。
【0070】
【表9】

【0071】
回収率は70%〜130%の範囲内にあり、分析精度に問題はなかった。。
【0072】
本発明の方法では0.002ppmの分析精度が得られた。
【0073】
[実施例4]
[ピペロニルブトキシドの分析]
1.検出限界及び直線性の確認
ピペロニルブトキシドをメタノールで希釈し、検出限界及び直線性の確認を行った。
液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件を表10に示す。
【0074】
【表10】

【0075】
ピペロニルブトキシドのリテンションタイムは17.3分程度であった。
フラグメントイオンを得ることが出来なかった為(Q1イオンが壊れなかった為)、Q1とQ3を同じ361.0〔m/z〕にした。
【0076】
測定結果を表11に示す。
測定はピーク面積法で行った。
【表11】

【0077】
1ppb〜1000ppbまでの直線性については問題なかった。
夾雑物のピークが確認されたことから、検出限界を50ppb(サンプル換算で100ppb)とした。
【0078】
2.添加回収試験
実施例1の添加回収試験において、添加する農薬を2,4,5―Tからピペロニルブトキシドに変更し、表10に示す液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件に変更した以外は実施例1と同様にして添加回収試験を行った。
測定はピーク面積法により行った。
結果を表12に示す。
【0079】
【表12】

【0080】
回収率は70%〜130%の範囲内にあり、分析精度に問題はなかった。。
【0081】
本発明の方法では0.01ppmの分析精度が得られた。
【0082】
[実施例5]
[メトプレンの分析]
1.検出限界及び直線性の確認
メトプレンをメタノールで希釈し、検出限界及び直線性の確認を行った。
液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件を表13に示す。
【0083】
【表13】

【0084】
メトプレンのリテンションタイムは23.0分程度であった。
【0085】
測定結果を表14に示す。
測定はピーク面積法で行った。
【0086】
【表14】

【0087】
5ppb〜100ppbまでの直線性については問題なかった。
夾雑物のピークが確認されたことから、検出限界を50ppb(サンプル換算で100ppb)とした。
【0088】
2.添加回収試験
実施例1の添加回収試験において、添加する農薬を2,4,5―Tからメトプレンに変更し、表13に示す液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)の測定条件に変更した以外は実施例1と同様にして添加回収試験を行った。
測定はピーク面積法により行った。
結果を表15に示す。
【0089】
【表15】

【0090】
回収率は70%〜130%の範囲内にあり、分析精度に問題はなかった。。
【0091】
本発明の方法では0.1ppmの分析精度が得られた。
【0092】
[実施例6]
実施例1〜5において抽出液をアセトンからアセトニトリルに変更した以外は実施例1〜5と同様にして測定を行った。
いずれの場合も、実施例1〜5と同等の測定精度が得られた。
【0093】
[参考例]
実施例1において、2.4.5−Tに代えて、小麦粉にマラチオン、フェニトロチオン、クロルピリホス、パラチオン、ピリミホスメチル、メタクリホスを各100ppb添加し、一斉分析用検液を得た。
この検液を表16に示す条件で一斉分析試験を行った。
測定はピーク面積法により行った。
結果を表17に示す。
【0094】
【表16】

【0095】
【表17】

【0096】
回収率は70%〜130%の範囲内にあり、分析精度に問題はなかった。
本発明で得られた一斉分析用検液による一斉分析が可能であることが確認できた。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下の工程を含む農薬の分析方法。
(A)試料に加水して放置後、アセトン又はアセトニトリルで抽出する工程
(B)前記工程で得られた抽出液を濃縮する工程
(C)前記濃縮した抽出液をけいそう土カラムに注入し固相抽出する工程
(D)前記固相抽出により得られた流出液の溶媒を除去し、残留物に有機溶媒を添加し試験液を得る工程
(E)前記試験液を、液体クロマトグラフィータンデム質量分析法(LC―MS/MS)により測定し農薬を分析する工程。
【請求項2】
農薬が、2,4,5―T、シヘキサチン、イミダクロプリド、ピペロニルブトキシド、メトプレンであることを特徴とする請求項1に記載の農薬の分析方法。


【公開番号】特開2007−155657(P2007−155657A)
【公開日】平成19年6月21日(2007.6.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−354696(P2005−354696)
【出願日】平成17年12月8日(2005.12.8)
【出願人】(000231637)日本製粉株式会社 (144)
【Fターム(参考)】