Technical Review

Chromatography, Vol.27 No.2 (2006)

Technical Review

最新の飛行時間型質量分析計LCT Premier TMの特徴と食品メタボロームへの応用
米久保淳＊、井上知佳、佐々木秀輝

Feature of newest Time of Flight Mass Spectrometer LCT Premier TM andApplied for Food Metabolome
Jun Yonekubo＊, Tomoka Inoue and Hideki Sasaki
Nihon Waters K.K. Mass Spectrometry Technology., Katokichi Shin Osaka Bldg. 5−14−10 Nishi−nakajima,
Yodogawa−ku, Osaka, 532−0011

Abstract
Feature of new technology on Liquid Chromatography / Mass Spectormetry (LC/MS), orthogonal time of flight mass spectromete (oa TOF−MS) is introduced. The LCT−premierTM delivers high sensitivity for full spectrum, high resolution (>11,000 FWHM). The extended dynamicrange of the : dynamic range enhancement (DRE) delivers up to 4 orders of magnitude for exact mass measurement and quantitative analysis.10 kinds of the caffeinated and decaffeinated tea samples were performed principal components analysis by MarkerLynx following UPLC/LCT premier analysis as the model experiment for Food metabolome.
Keywords : Liquid Chromatography / Mass Spectormetry (LC/MS), orthogonal time of flight mass spectromete (oa TOF−MS), dynamic
range, metabolome.

物質 [4,5]、法化学 [6] にもその応用範囲は広がっている。こ１．緒言
液体クロマトグラフィー/質量分析法（LC/MS）は、ガスれらLCの検出器の一つとしての用途で使用されているMS

クロマトグラフィー（GC）やGC/MSでの分析が困難な不揮は、その汎用性から四重極（Q−MS、含むタンデム四重極QqQ

発性化学物質や熱的に不安定な化学物質に対する分析技術と−MS）もしくはイオントラップ型（IT−MS）が主流であっして、従来から生体高分子・医薬品分野で広く用いられてきた。これらのMSは、予め標準品を用いて分子量関連イオンた。近年ではポジティブリスト制導入における食品中の残留（もしくはプレカーサーイオン）や特異的なフラグメントイ

農薬や動物用医薬品 [1]、また水中の残留農薬 [2,3] や環境中オン（もしくはプロダクトイオン）、その最高強度を与えるの内分泌かく乱物質（いわゆる環境ホルモン）等の有害化学電圧・コリジョンエネルギー等を最適化、選択イオンモニタ

日本ウォーターズ株式会社 マススペクトクトロメトリーテ
クノロジー〒５３２―００１１ 大阪市淀川区西中島５―１４―１０ カトキチ新大阪ビル

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FAX : 06–6300–1734
E−mail : jun_yonekubo@waters.com―８５―Chromatography, Vol.27 No.2 (2006)

リング法（SIM）や選択反応モニタリング法（SRM）を駆使（m/z）の分離部であるフライトチューブまでイオン輸送系する事で実試料である血漿や尿、食品や環境水の様な複雑なで送られてきた全てのイオンが分離・検出される為、Q−MSマトリクスから、目的化合物の高感度・高選択的な分析が可やIT−MSにみられるScanモード時の「イオンの見落とし」が能となる。

最 小 限 と な る 事 に 起 因 す る。実 例 と し て、Figure １に

これらの分析手法が公定法化されている一方で、新たなるProstaglandin E２，１０ppbのSRM（QqQ）及びm/z３５１におけるLC/MS法として直交式飛行時間型（orthogonal time of flight,LCT−Premierのマスクロマトグラムを示した。m/z１００−１０００

oa−TOF）MS検出器を連結したLC/oa−TOF MSの開発、利用のScanモードから抽出されたマスクロマトグラムが、m/z３５１も進んでいる。

＞２７１のSRMとほぼ同等のシグナル・ノイズ比で検出されて今回、このoa TOF−MSであるLCT−Premier質量分析計の特いる。高感度である反面、TOF−MSやIT−MSはQ−MSと比較

徴及び応用例として食品メタボロームのモデル実験として茶して、検出イオンの飽和点も低く、その結果、定量分析におの分析について紹介する。

けるダイナミックレンジが狭い傾向にある。LCT−Premierでは、DRE（Dynamic Range Enhancement）機能を搭載し、この問題を克服している。即ち、フライトチューブへのイオン

２．LCT−Premierの特徴

導入量を直前のZ−focus

TOF−MSの特徴として、Scanモードにおける高感度、高分lensで、収束・拡散し、一回の注入解能、質量精度等が挙げられる。

で低―高濃度における精密質量、定量直線性を高めている。

２．
１．感度及び定量直線性

ng/mLにおける検量線を示した。

Figure ２にSulfadimethoxineのDRE機能の有無による０．
５−５０００TOF−MSのScanモードにおける高感度は、その質量/電荷

Figure 1. SRM and Mass chromatogram of 10 ppb Prostagrandine E 1―８６―

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Figure 2. Calibration curve of Sulfamethoxine 0.5−5000 ng/mL
２．
２．分解能
TOF−MSの高分解能、質量精度に関しては、分離原理である「飛行時間」の測定精度が、Q−MSやIT−MSの直流及び高周波交流電圧の固定・走査による「イオンフィルター」でのm/z分離に比べ、著しく高精度である事に起因する。Figure３にマススペクトルにおける分解能・質量精度の定義を、
Figure ４にLeucine

EnkephalinのQ−MS及 びLCT−Premier（Wモード）のマススペクトルを示した。
LCT−Premierでは、分析の目的に応じてReflectoronを１（Vモード）ないし３（Wモード）回作用させる事で最小限のイオンロス、最高の分解能を可能とした。Wモードにおける分Figure 3. Mass accuracy and mass resolution

解能は半値幅（FWHM）で１１，０００程度となる。
また、LCT−Premierでは、検出部に到達したイオンをスペクトルに変換する経路にTime−to−Digital Converters（TDC）機構を採用している為、Analog−to−Digital Converters（ADC）に見られる様な低質量領域における分解能の低下を引起さない。
２．
３．質量精度
質量精度は一般にQ−MSやIT−MSがノミナルマス（整数質量）であるのに対し、TOF−MSのそれは５ppm程度となる。
（Figure ３参照）
LCT−Premierでは長時間の連続分析での質量精度の維持の為の基準物質（Lock mass）を、Lock Sprayと言う独自のイン

Figure 4. Overlay mass spectra of Leucine Enkephalin―８７―

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Table 2. Results of Mass Accuracy (m/z 90−1010, PEG)

Table 1. Results of Mass Accuracy (n=10, Raffinose)
Measurement Actual Mass Measured Mass mDa Error
123
4567
8910

527.1588
527.1588
527.1588
527.1588
527.1588
527.1588
527.1588
527.1588
527.1588
527.1588

527.1580
527.1581
527.1588
527.1578
527.1581
527.1578
527.1582
527.1595
527.1583
527.1585

−0.8
−0.7
0.7
−1.7
−0.7
−1.7
−0.6
0.7
−0.5
−0.3

ppm Error

Actual Mass

Measured MassmDa Error

ppm Error

−1.52
−1.33
0.00
−1.90
−1.33
−1.90
−1.14
1.33
−0.95
−0.57

89.0603133.0865
177.1127217.1052
261.1314
305.1576
349.1838
393.2101
437.2363
481.2625
525.2887
569.3149
613.3411
657.3673
701.3936
745.4198
789.4460
833.4722
877.4984
921.5247
965.5508
1009.5770

89.0605133.0863
177.1128217.1051
261.1308
305.1572
349.1844
393.2091
437.2360481.2630
525.2886
569.3153
613.3411
657.3673
701.3947
745.4218
789.4462
833.4700
877.4969
921.5239
965.5493
1009.5740

0.27
−0.18
0.14
−0.05
−0.61
−0.46
0.52
−0.92
−0.25
0.55
−0.12
0.43
−0.06
0.00
1.16
2.01
0.18
−2.20
−1.53
−0.79
−1.59
−2.93

3.08
−1.38
0.78
−0.21
−2.34
−1.50
1.49
−2.33
−0.56
1.14
−0.23
0.75
−0.10
0.00
1.65
2.70
0.23
−2.64
−1.74
−0.86
−1.64
−2.90ターフェイスで導入する為、分析対象データと精密質量更正の為の基準物質のデータがそれぞれ独自で取り込まれ、目的化合物、測定対象物の質量範囲や濃度に関係無く、同一の基準物質を使用出来る。Table １にRaffinoseの連続分析における質量精度を、Table ２にPolyethyleneglycolのm/z８９−１００９における質量精度を示した。いずれの分析においてもRMS ３ppm以内の高い精密質量精度が保たれている。
LCT−Premierのこの様な高い精密質量精度は、目的化合物の元素組成解析からの絞込を可能とし、定性分析の精度や未知物質の推定能が著しく向上する。

量からの元素組成解析よる化合物の同定能の高さからメタボ
ノミクス・メタボローム [8,9] への応用が試みられている。

３．TOF−MSの応用例
前項で挙げたTOF−MSの高いScanモードにおける感度、定性能を活用した環境水中のスクリーニング分析 [7] や、未知

３．
１．食品メタボロームのモデル実験

成分のスペクトル解析による化合物の推定、得られる精密質

カフェイン含有、カフェインレス各５種の茶を試料とし、Figure 5. Score and loading plots from the Principal Components Analysis of tea samples―８８―

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Jun Yonekubo, Tomoka Inoue and Hideki Sasaki

Figure 6. Score and loading plots from the Principal Components Analysis of tea samples
４．結言

各試料溶液をn＝６でUPLC/LCT−premier分析に供した。得られたデータをMarkerLynxを用いて主成分解析（Principal Com-

LC/TOF−MSは 従 来 のLC/Q−MSやLC/IT−MSに な いScan感

ponents Analysis, PCA）を行った。Figure ５に解析結果のス度、高分解能、質量精度を有し、メタボローム分析のようなコアー及びローディングプロット及び組成解析から示唆され分野でもその高い定性能から応用の可能性が示唆された。

た化合物を示した。スコアープロットから明らかにカフェインを含有するグループと含有しない（カフェインレス）グ文献

ループとにクラスタリングが可能であった。また、このクラ[1]

亀山

＋[2]

Hanada,Y., Tanizaki, T., Koga, M., Shiraishi, H. and Soma,[3]

Hanada,Y., Tanizaki, T., Koga, M., Shiraishi, H. and Soma,

スタリングにm/z＝１９５（M+H） を与える化合物が大きく寄与している事がローディングプロットから読取れる。この成分

眞由美：ぶんせき，２００６，２３−２６．

M. : Analytical Sciences, 2002, 18, 441−444.の精密質量の組成解析結果から候補化合物としてC８H１０N４O２が挙げられ、この組成式はカフェインと一致する。さらにこM. : Analytical Sciences, 2002, 18, 445−448.のカフェインを統計解析から除去した結果をFigure ６に示し

[4]

Sasaki, H., Yonekubo, J., Kanai, M., Toriba, A., Kizu, R.

た。依然としてスコアープロットからカフェインを含有する

and Hayakawa, K. : Biomed. Chromatogr., 2002, 16, 432−

グループと含有しないグループにクラスタリングされ、ロー436.

ディングプロットからクラスタリングに寄与している化合物[5]

Sajiki, J., Yonekubo, J. : Environ. Int., 2004, 30, 145−150.

としてm/z＝４４３（M+H）＋が示唆された。この成分の組成解析[6]

Adachi, Y. : J. Mass Spctrom. Soc. Jpn., 2004, 52, 93−101.

結果からC２２H１８O１０が挙げられ、Catechin[7]

Sasaki, H., Yonekubo, J. and Hayakawa, K. : Analyticalgallateと推測可能であった。

Sciences, 2006, 22, 835−840.

―８９―

[8]

Wilson, I. D. : J. Chromatogr. B, 2005, 817, 67−76[9]Wilson, I. D. : TOXICOLOGY, 2005, 207, 179−190