分析試料の正しい取り扱いかた

食品（酒類)
岸本

徹

酒類の分析において対象とする成分は，アルコールためには，分析試料の前処理工程において，いかにその分，エキス分，タンパク質，ペプチド，アミノ酸，有機ターゲットとなる物質だけを効率的に抽出し，濃縮し，酸，デンプン，糖，ミネラル，ポリフェノール，香気成分析装置へと供するかがポイントとなる。つまり，ター分などと多岐に渡り，測定の対象とする物質によって分ゲット以外の 夾 雑物質（ノイズ）を前処理工程におい析試料の前処理方法（扱い方）は全く異なる。それらのて，いかに取り除くかが大きなポイントとなる。この前多岐に渡る「分析試料の扱い」の中でも，本項では「香処理方法を誤ると，検出感度を低下させターゲットとす気成分分析のため前処理方法」に絞って紹介する。

る物質を測定できなくなるだけではなく，夾雑物質が分

きょう ざつ香気成分の分析には，抽出した香気成分を分離するために，分離キャピラリーカラムを装着したガスクロマト析装置内へと注入されることとなり，機器への負荷が大きくなり，分析装置の寿命をも縮めることとなる。

グラフィー（ GC）が用いられ，検出器としては，水素必要となる分析試料量や分析時間は，その分析方法炎イオン化検出器（ FID）や質量分析器（ MS ）が幅広や，前処理方法によっても異なる。しかし検出感度を上く用いられている。近年はさらに技術が進展し，分解能げたいがために安易に分析試料の量を増やしてもほとんが高く，ターゲット物質のみをより高感度に検出できる

どの場合，意味がない。香気成分の抽出（前処理）工程

トリプル四重極質量分析計，飛行時間型質量分析装置なにおいて，いかにノイズとなる夾雑物質を取り除き，どの検出器が開発され用いられている。

ターゲットとする化合物を効率良く抽出するかが大きな

1

分析試料にはどのような成分が含まれるのか？

ポイントとなる。
香気成分の場合，分析試料中には高濃度で存在する物
質から低濃度で存在する物質まで，また，水に溶けやす酒を分類すると，発酵したものをそのまま飲む「醸造い物質（高極性物質）から水に溶けにくい物質（低極性酒」と，それらをさらに蒸留してつくる「蒸留酒」，さ物質）まで，揮発性の高い低沸点物質から揮発性の低いらに，これらを基にして香料や糖を加えてつくる「混成高沸点物質まで，多様な種類の香気成分が存在する。表酒」とに大別される。醸造酒には，ワイン，ビール，日1 に，様々な前処理方法と分析方法を駆使し，市販ビー本酒が代表的な酒類として挙げられ，蒸留酒としては，ルの香気成分 76 成分を定量した例を示す1)。この 76 のブランデー，ウィスキー，焼酎が挙げられる。

香気成分を正確に定量するために，筆者らは 18 種類の市販の一般的な商品にはアルコール分（v/v）は，ビー分析方法を駆使し，さらに筆者らはこの 76 成分を用いルであれば 4 ～ 6 ％，日本酒 15 ～ 18 ％，赤白ワインにてビールの香りの再構築を試みている。このようにターは 10～ 15 ％，本格焼酎には 20～ 40 ％ 含まれている。

ゲットとする香気成分の性質に応じて，前処理方法，分アルコール分のほかにも酒類には，糖類，タンパク質，析方法を様々に変えなければならない。

アミノ酸，有機酸，ポリフェノール，香気成分など様々な成分（マトリックスと呼ぶ）が含まれ，酒の種類や製造法によってもそれらの含有量は様々である。

2

どのような処理を施すのか？

3

具体的な前処理（抽出）方法の例

いずれの酒類の分析でも分析試料の扱いにおいては，エステル類やアルデヒドのような高揮発性成分を測定のターゲットとする場合には，分析試料は常に冷却した状測定の対象とする成分（呈味成分，香気成分）にかか態で測り取り，前処理工程に供する必要がある。また，

わらず，分析試料中に含まれる物質の分析を正確に行う

特にビールのような分析試料では，測り取る際に泡が立Proper Methods for Treatment and Handling of Real Samples―

つために正確な容量を測り取ることは難しく，重量を目Pretreatment Methods for the Analysis of Aroma Compo-

安として測り取る必要がある（市販されているビールのnents of Liquors.

比重は 1.004～1.009）。

150

ぶんせき  表1

市販ビールの香気成分 76 成分を分析した例1)

化合物名

香りの特徴

濃度（ng/L)

フーゼル油
3 methyl 1 butanol
59600
フーゼル油，フローラル
2 phenylethyl alcohol
27669
パイナップル
ethyl acetate
15300
甘い香り，カビ様2 methyl 1 propanol
12400
フローラル，バラ
phenylacetic acid
2080
汗，腐敗
octanoic acid
1990
カラメル
maltol1243
バナナ
isoamyl acetate
1230
腐敗，汗
hexanoic acid910.0
フーゼル油，醤油
methionol
822.0
チーズ，腐敗3 methylbutanoic acid454.9
腐敗，チーズbutanoic acid440.0
フローラル，ミント
2 phenylethyl acetate
382.5
腐敗，汗
decanoic acid370.0
カラメル，甘酸味
furaneol
290.6
エステル，フルーティ
ethyl octanoate
159.5腐敗，汗9 decenoic acid150.0
甘い，フルーティ
ethyl hexanoate
119.2
フェノール，スモーク，甘い 116.6
4 vinylguaiacol
フルーティ，リンゴ
ethyl propionate
96.2
スモーク，甘い香り，フェノール
4 vinylphenol
78.9
フルーティ，リンゴ
ethyl butanoate
73.1
甘い，桃，ミルクg nonalactone
33.7
ココナツ，ミルクg hexalactone
22.6
パン，アーモンド，甘いfurfural
20.4
カラメル，焦げた砂糖
cyclotene
20.4
キノコ，シナモン
3 phenylpropionic acid20.2
バター2,3 butanedione
13.0
カラメル，焦げた砂糖
homofuraneol
11.4
草，グリーン
hexanal6.2
ラズベリー
raspberry ketone
5.0
バター2,3 pentanedione
5.0
ポテト，アーモンド
3 methylbutanal
4.9
バラ，フローラル
phenylacetaldehyde
4.5
ココナツ，甘い香りg octalactone
3.7
スモーク，甘い香り，フェノール
guaiacol3.0
バニラ，ココナツ
vanillin
3.0
フローラル，バラgeraniol
2.7(E, E)2,4 heptadienal フレッシュな，きゅうり，揚げ物
2.7
グレープ
2 aminoacetophenone
2.4
ゴム
2 sulfanylethyl acetate
2.3
柑橘，フローラル，バラcitronellol
2.3(E)b damascenone
ストロベリー，はちみつ
1.8
ポテト，アーモンド
2 methylbutanal
1.7
アーモンド，焦げた砂糖
benzaldehyde
1.6ethyl 3 phenylpropionate キノコ，シナモン
1.6
カラメル，焦げた砂糖
sotolon
1.5
フレッシュな，オレンジdecanal1.5
ポテト，醤油methional
1.2(R)linalool
フローラル
1.2
キノコ，シナモン
ethyl cinnamate
0.93
ethyl 2 methylpropanoate 柑橘，リンゴlike
0.91
防虫剤，糞
indole0.72
穀物，シリアル2 acetyl 1 pyrroline
0.54
ethyl 3 methylbutanoate 柑橘，パイナップル
0.41
3 sulfanyl 3 methyl 1  煮タマネギ
0.33
butanol2 sulfanyl 3 methyl 1  調理玉ねぎ
0.27
butanol
土様，ナッツ0.25
2 ethyl 3,5(6)
dimethylpyrazine
2,3,5 trimethylpyrazine ナッツ，土様
0.24
ethyl 2 methylbutanoate フルーティ，パイナップル
0.21
ethyl 4 methylpentanoate フルーティ，リンゴ
0.14
カラメル，焦げた砂糖
maple furanone
0.13(E)2 nonenal
カードボード0.082
ナッツ，チアミン
2 methyl 3 furanthiol
0.075
防虫剤，糞
3 methylindole
0.054
フルーティ，キャッティ
3 sulfanyl 1 hexanol
0.044(E, E)2,4 decadienal
脂肪酸，油
0.032
フローラル，スミレb ionone
0.013(E, Z)2,6 nonadienal
きゅうり，グリーン
0.012
ナッツ，マッシュルーム
1 octen 3 one
0.0066
ロースト，焦げた香り
benzyl mercaptan
0.0061
フルーティ，キャッティ
3 sulfanylhexyl acetate0.0047trans 4,5 epoxy (E) 金属臭，生魚0.00372 decenal
3 methyl 2 butene 1 thiol コゲ，スカンク
0.0029(Z)1,5 octadien 3 one 金属，生魚
0.00014dimethyl trisulfide
S 系，キャベツ
0.00012
ぶんせき  

例えば，ビール中の低沸点香気成分の測定について，ビール酒造組合国際技術委員会による公定法「 BCOJ
ビール分析法｣2) では，「 FID 付ヘッドスペース GC」による分析法（後述）と定められている。その中では分析試料の調製法として，上記のような注意点を含めて「 20 mL のサンプル瓶に少なくとも 12 時間 0 °
C に冷やした試料ビール 10.00 g を移し取る。これに内部標準液100 nL を加え，アルミニウム製の栓をする。」と記載されている。
以下に具体的な前処理方法を述べるとともに，その前処理方法において見落としがちな注意点を述べる。
香気成分を抽出する前処理方法として，現在では多様な方法が用いられているが，ここでは近年多く用いられている主要な方法をご紹介する。香気成分の抽出方法には大別して，極性の違いで抽出する方法：溶媒抽出，固相カラム抽出法，Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE）法など。
沸点の違いで抽出する方法：減圧蒸留，水蒸気蒸留，Solvent Assisted Flavor Evaporation (SAFE），ヘッドスペース（ HS ）法，ダイナミックヘッドスペース（DHS）法など。
極性と沸点の違いの組み合わせで抽出する方法：連続水蒸気蒸留，Solid Phase Micro Extraction (SPME）法など。
が用いられる。
１


溶媒抽出法：分析試料に溶媒を加えると，二層に分かれる。その状態で振とうさせ，分析試料中に存在する目的の香気成分を，分配によって溶媒側に移行させる方法である。その後，溶媒層のみを回収し，濃縮してGC 分析に供する。物質の極性（水への溶けやすさ）によって抽出率は変わるが，溶媒抽出法を用いる場合，概して極性の高い化合物の抽出率が悪くなるのが一般的である。ターゲットとする化合物の極性によって溶媒の種類を選び，極性の高い香気成分をターゲットとして抽出したい場合にはジクロロメタンや酢酸エチルなどの比較的極性が高い溶媒を，極性の低い香気成分を抽出したい
場合にはヘキサンなどの低極性の溶媒を用いて抽出を行

図1

各種溶媒の極性151

う。図 1 に溶媒の極性を示す。

出器に注入されず，そのためにキャピラリーカラム内で抽出に用いられる分析試料量としては，一般的に 5～の香気の分離も良く，装置や各種検出器への負荷が少な1000 mL と広範囲に渡り，また抽出溶媒も分析試料量い。また，近年は優れたオートサンプラーが開発されての 1 / 10 ～ 1 / 2 量の溶媒が加えられる。そのため欠点とおり，バイアル瓶に分析試料と内部標準を添加し，密閉しては，分析試料容量が多くなればなるほど，使用されキャップをした後，バイアルをオートサンプラーにセッる溶媒量も多くなる。また抽出される物質の選択性に乏トするのみで自動で分析が進むため，溶媒抽出法や固相しく，分析試料中に溶解している不揮発性成分（夾雑マ

抽出法のような手間と労力を大幅に省略することができトリックス成分）も溶媒側に移行してくることが多い。

る。欠点としては，シリンジでそのまま気相を取り，そその場合，揮発性の差を用いてさらに分離する必要があのまま GC 注入口に注入されるために香気の濃縮がされる。さらに注意を要する点としては，ビールなどの高濃ず，そのため低濃度で存在する香気成分（ng/L レベル

度でマトリックスを含有する分析試料の抽出において，以下）の分析には向かない。ビール，清酒をはじめとす

かくはん

溶媒とともに激しく撹拌してしまうとエマルジョンが形る酒類には，酢酸エチル， n プロパノール，イソブタ成され，二層に分離しなくなるだけではなく，エマルノール，酢酸イソアミル，イソアミルアルコールといっジョン粒子の内部に香気成分が包含され，香気成分の抽た低沸点香気成分が高濃度で含まれるため，これらの分出効率が落ちる。このような分析試料を対象とする場合

析 に は ヘ ッ ド ス ペ ー ス GC 分 析 法 が 用 い ら れ て いには三角フラスコ中などで，エマルジョンができない程る2)3) 。注意を要する点としては，バイアルに封入され度のゆっくりとしたスピード（ビールの液面と溶媒の液た分析試料を一定時間保温する際に，高温（80°C以上）面がゆっくりと擦り合う程度のスピード）で長時間撹拌で保温すると，分析試料に含まれる水分までもが GC 部するなどの対策がポイントとなる。に注入されて分析の感度を低下させてしまうため，分析２


固相カラム抽出法：プラスチック製の注射筒などの容器に分離剤（吸着剤）が充填されたミニカラムを用

試料中に水分が含まれる場合には，保温温度に注意する必要がある。

いて分離精製し，ターゲット物質を抽出する手法である。本法の利点は，ターゲットとする物質，分離の目的

４

ダイナミックヘッドスペース（ DHS ）法：図 2

によって，様々な分離剤（吸着剤）を使い分けることがのような容器に分析試料を封入し，分析試料と平衡状態でき，そのため液液抽出法に比べて選択的に夾雑物質をにある気相に連続的にガスを送り込み，系外に追い出さ除去することが可能で，溶媒の使用量を少量に抑えるこれた揮発性成分を捕集する。下図の捕集瓶の中に分析試とができる。分離剤としてシリカゲルの表面をオクタデ料を入れ，捕集剤（ TENAXなど）を詰めたガラス管シル基で修飾した C18 カラム，オクチル基で修飾したをポンプの直前につけ，ビン中の気体を穏やかに吸引しC8 カラムなどが多く用いられている。基本的な操作とて，分析試料から揮発される香気成分を吸着剤に集めしては，まず，分析試料を注射筒状のカラムの固定相にる。飲料の場合は液体の中に窒素を直接吹き込み，香気通液させる。これによってターゲット物質が固定相に保をパージしてトラップすることも可能である。吸着剤に持され濃縮されていく。続いて，洗浄用溶液を通液する

吸着した香気成分をエーテルなどの溶剤を用いて抽出しことによって夾雑マトリックス物質が洗い流され，最後濃縮する。生きた香気（花・フルーツなどが発する香気）に固定相に少量の溶出溶媒を通液することによって濃縮を捕集できる。分析試料の形態に合わせて容器や吸着剤保持された目的物質を回収し，その回収した溶媒層をさ（量・種類）を選択することができる。

らに濃縮して GC 分析に供する。本法での注意を要する

５

Solid Phase Micro Extraction (SPME）法：

点としては，目的とする香気成分の回収率をできる限り

SPME は 図 3 に 示 さ れ る 針 部 ， ホ ル ダ ー 部 と ， ホ ル

上げるためには，分析試料の通液時および溶出溶媒の通ダー内部に収納されているファイバーアセンブリーから液時に，通液速度を上げずにゆっくりと通液させること構成されている。ホルダー部はファイバーの露出をコンが必要である。

トロールし，これによって香気成分の吸着と脱離をコン

３

ヘッドスペース（ HS ）法：バイアルに封入された分析試料を一定時間保温することで気相と分析試料を平衡状態にして，揮発性のある香気成分をその気相部分（ヘッドスペース）へ移行させる。分析試料に含まれる香気成分群の中でも，沸点の低いものがヘッドスペースに移行しやすい。この気相をシリンジで採取し GC に注入する。利点としては，気相のみをシリンジで採取するため，不揮発性成分などの夾雑物質が GC のカラムや検152

図2

ダイナミックヘッドスペース（DHS）法の様式
ぶんせき  ができる。欠点としては， SPME ファイバーの液相はトロールする。外系 0.57 mm の針部（ファイバー収納針）の中にワイヤーがセットされており，そのワイヤー非常に小さく，高感度化（ng/L レベルの定量）が難しの先端に 10 mm の各種ファイバー（液相，フィルム相）い。また，ファイバー液相が非常に小さく香気の吸着許が， 7 ～ 100 nm の膜厚でコーティングされている。実容量が小さいために，天然物などの多種の香気成分を含際の方法としては，まず 10～ 20 mL のバイアル瓶を準む試料の分析においては，香気成分同士が拮抗（競合）備し，そのバイアル瓶の半分以下の容量の分析試料を入し，ファイバーとの相性が良い香気成分ほど選択的かつれ，セプタムキャップでシールして密閉する。 SPME安定的に吸着される。ファイバーに安定的に吸着できなの針部をバイアル瓶のセプタムキャップに突き刺し，い物質は，そのピークエリア面積も不安定になりがちでヘッドスペース部分でこのファイバーを露出させることあり，そのような化合物の定量方法として本 SPME 法によって，ファイバー部分に香気成分が捕集・濃縮されを採用する場合には，内部標準物質をうまく選定する必る 。 こ の SPME の 針 部 を GC の 注 入 口 部 分 に 突 き 刺要がある。
６

し，高温の注入口内でファイバーを露出させることに

Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE）法：液相とよって，香気が脱離され，GC 内部へ注入される。本法して 24 nL のポリジメチルシロキサン（ PDMS ）を塗の利点としてはヘッドスペースでファイバーを露出させ布したガラス製の撹拌子を用いる（図 4 ）。分析試料中るだけで非常に簡易に香気がファイバー部に捕集・濃縮でこの撹拌子を回転させることによって PDMS 相に香され，GC への注入も容易であり，オートサンプラーに気成分が吸着する。自動加熱脱着装置にて香気成分をよって自動化もされている。表 2 に示すように，多数GC 注入口に導入する。利点としては，SPME に比べての種類のファイバーが販売されており4)，目的とする香も液相の量が圧倒的に多いために，香気成分が吸着でき気成分の特徴に合わせてファイバーの種類を変えることる容積が大きく，香気成分同士の競合（拮抗）は起きな

きっこう

い。また，ヘッドスペースではなく分析試料中に直接浸して撹拌させるために，安定して大容量の香気成分を吸着させることができる。撹拌子に塗布されている液相（PDMS）は極性の低い化合物と親和性があるため，そ

図3

Solid Phase Micro Extraction (SPME）の構造とファイバー

表2
ファイバー種類PDMS

図4Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE）法に用いられる
撹拌子SPME ファイバーの種類と特性4)

コーディング相

ポリジメチルシロキサン

膜 厚

最高使用
温度

用途例（参考)pH
対 象 物 例

分子量例

100 nm280 °C 2 10 揮発性化合物

60 275

30 nm

280 °
C 2 11 無極性半揮発性化合物

80 500

7 nm

340 °
C 2 11 無極性高分子化合物

125 600

Polyacrylate

ポリアクリレート

85 nm

320 °
C 2 11 半揮発性化合物

80 300

PEG

ポリエチレングリコール

60 nm

250 °
C 2 940 275

PDMS/DVB
CarboxenTM/PDMS

ジビニルベンゼン分散
ポリジメチルシロキサン

60 or 65 nm 270 °C 2 11

アルコールなどの極性化合物
揮発性化合物
アミン，芳香族ニトロ化合物

50 300

Carboxen 分散
75 or 85 nm 320 °C 2 11 ガス状及び低分子化合物

30 225

ポリジメチルシロキサンDVB/CAR/PDMS

ジビニルベンゼン分散と Carboxen 分散

CarbopackTMZCaebopackZ

ポリジメチルシロキサンの 2 層ぶんせき  

50/30 nm

C3 C20 の揮発・半揮発性化
270 °C 2 11 合物

40 275

15 nm

340 °
C 2 10 ノナン溶液中のダイオキシン―

153

のような化合物をターゲットとして捕集するには非常に適している。そのため分析試料中に含まれ，分析工程において夾雑となり得る水溶性マトリックス成分（糖，タンパク質，ポリフェノールなど）の吸着が少ない。欠点
としては，液相の種類が PDMS のみであり，SPME のようにファイバーの液相が多様ではないために，捕集したい香気成分の種類によってファイバーの種類を変えることができない。また，捕集した香気成分を GC の注入口に導入するために専用の加熱脱着装置を必要とし，汎用されている GC の注入口では使用できないという問題

図5がある。
７

Solvent Assisted Flavor Evaporation (SAFE）による蒸留の様子

Solvent Assisted Flavor Evaporation (SAFE）による蒸留法：低温～常温の状態の分析試料（または香気成分の溶媒抽出液）を，高真空ポンプ（ 5 × 10－3 Pa ）4を用いて蒸留させることによって，香気成分のみを高マ

お わ り にトリックスの飲料や食品から効率良く抽出し捕集する方

香気成分分析の分野においては，近年のデータ処理能法であり， 1999 年に発表された5) 。図 5 に示すような力の向上によって，高感度で分解能が高い検出器が多くガラス製の SAFE 装置に高真空ポンプを接続し，図中開発され，またメタボローム解析，多変量解析など，大の右部分を液体窒素で常時冷却しながら使用する。従来量のデータを精細に瞬時に処理できるようになった。この水蒸気蒸留法においては，蒸留時に分析試料が加熱さのような分析機器や解析手法を用いる場合においても，れることが多いため，蒸留工程中に本来の分析試料にはより適切な前処理方法で夾雑物質を除去して分析に供由来しない加熱由来の香気成分が発生し，それらの香気し，必要としない情報（ノイズ）を除いて解析できるこ成分までもが捕集されてしまうという問題点があった。とによって，より確度の高い情報を得ることができる。

しかし本法では，分析試料に熱負荷がかからず，さらに今後においても，分析試料の前処理を適切に行うこと高真空ポンプを用いて蒸留し，液体窒素（－196°C）には，より確度の高いデータを得るための分析技術そのもよって冷却して香気成分を捕集するため，低沸点から高のとなり得る。

沸点に至るまでの香気成分を効率的に抽出し捕集することができる。図 5 はトマトジュースを直接，蒸留して文献

徹：化学と生物，56, 659 (2018).

いる場面である。図内の左上のガラス容器部分に分析試

1) 岸本料を投入し，左下の丸底フラスコに分析試料が滴下され2 ) ビール酒造組合国際技術委員会：“改訂 BCOJ ビール分析法”，2013 増補改訂，（日本醸造協会）．

る瞬間に揮発性成分が揮発する。揮発した香気成分は，液体窒素によって冷却された丸底フラスコ内（図中の右下）で捕集される。図のような高濃度マトリックスの分
析試料を直接蒸留した場合であっても，分析試料中から3 ) 酒類総合研究所標準分析法： https: // www.nrib.go.jp/ bun /bunpdf/nb03.pdf, (Sep.5, 2019).
4) SPME ファイバーの種類と用途等， Merck KGaA, Darmstadt, Germany, https://www.sigmaaldrich.com/japan/
analytical chromatography / sample preparation / spme.

蒸留された香気成分と水のみを効率的に捕集し，マトリックスを除去することができる。上記のように画期的な利点があるものの，欠点としては蒸留に時間を要し，さらに SAFE 装置（ガラス器具）そのものの構造が煩雑で洗浄にも時間を要し，1 日で処理できる点数が 4～8 点程度に限られる。また香気捕集のために液体窒素にて容器（図 5 内右部）を常時冷却し続けなければなら

html, (Sep.5, 2019)5) W. Engel, W. Bahr, P. Schieberle: Eur Food Res Technol,
209, 237 (1999).

岸本徹（Toru KISHIMOTO)

独 立 行 政 法 人 酒 類 総 合 研 究 所 （ 〒 739 0046 広 島 県 東 広 島 市 鏡 山 3 丁 目 7 番 1号）。京都大学大学院農学研究科応用生命科学専攻修士課程修了。博士（農学）。

ないため，分析試料 1 点の蒸留で 5 ～ 10 L という大量≪現在の研究テーマ≫酒類に特徴的な香りの液体窒素を必要とする。

を付与する香気成分の研究。

154E mail : t.kishimoto＠nrib.go.jp

ぶんせき  