福岡県保健環境研究所年報第43号，87－92，2016

原著
微極性カラムを用いた鉱物油および動植物油脂のＧＣ/ＭＳ定性分析
土田大輔・志水信弘
主要な鉱物油および動植物油脂を対象に、微極性カラムを用いてガスクロマトグラフ質量分析法（GC/MS）により定性分析した。各油脂について、ヘキサンで希釈した試料、および水面上で1日放置した模擬油膜試料の2種類を調製した。ガソリンおよび灯油からは、主に低沸点化合物が検出された。軽油、A重油、B重油、およびC重油のクロマトグラムは互いに類似していた。動植物油脂をメチルエステル（ME）化してGC/MS測定したところ、3～5本のピークが検出され、6種の脂肪酸MEであると判断された。動植物油脂は、油膜状で1日放置した後でも脂肪酸組成の変化は小さかった。本分
析結果により、油流出事故時の油種の判別分析を効率化できると考える。
［キーワード：鉱物油、動植物油脂、GC/MS、メチルエステル化、微極性カラム］
１

はじめに２

鉱物油や動植物油脂（以下、油脂類）の公共用水域への材料および方法

２・１

流出事故発生時には、迅速な対応が求められる。特に、発試薬ヘキサン、硫酸ナトリウム、アセトンは、和光純薬工業

生源や原因油種が不明な場合は、油種判別の一環としてガ株式会社製または関東化学株式会社製の残留農薬・PCB試スクロマトグラフィー（GC）による定性分析を行うこと

験用を用いた。トルエンは和光純薬工業株式会社製のダイがある1,2)。分析を速やかに行うためには、想定し得る流出オキシン類分析用を用いた。ナトリウムメトキシドは和光

状況や原因油種に応じて、分析条件等を検討しておくこと

純薬工業株式会社製（28％メタノール溶液）を、メタノーが重要である。

ル（和光純薬工業株式会社製、LC/MS用）で希釈して用い

まず、油流出の状況によって、採取される試料中の油分た。酢酸は和光純薬工業株式会社製の試薬特級を用いた。

濃度に幅があることを考慮する必要がある。例えば、大量鉱物油の標準品には、ノルマルパラフィン混合溶液ASTMの油が流出して油脂類そのものを油層として採取できる場

D2887（Sigma-Aldrich Co. LLC.製）を用いた。脂肪酸メチ合と、流出油が少量のため油膜の浮いた水試料として採取ルエステル（以下、メチルエステルをMEと略す）の標準される場合が想定される。また、油膜試料の場合は、油分品は、ミリスチン酸ME（ジーエルサイエンス株式会社製）、濃度が減少するだけでなく、揮散・拡散等により油分組成および脂肪酸ME混合標準液FAME Mix GLC-10（SUPELCOも変化することが予想される。

製、含有脂肪酸ME；パルミチン酸ME、ステアリン酸ME、さらに、鉱物油と動植物油脂とでは主成分が異なるため、GC分析手順も異なってくる。特に分離カラムは、鉱物油

オレイン酸ME、リノール酸ME、リノレン酸ME）を混合して用いた。

分析には微（無）極性カラムが、動植物油には極性カラムが一般的に用いられる。これらのカラムのうち、微極性カ２・２

対象油脂類

ラムは環境試料の分析で広く用いられているため、微極性

対象油脂類として、ガソリン、灯油、軽油、A重油、B

カラムにより鉱物油と動植物油脂の双方を測定できれば、重油、C重油、菜種（キャノーラ）油、パーム油、大豆油、迅速性が求められる油流出事故時に分析の効率化を図るこ

豚脂、牛脂を選定した。対象油脂類の流通量は表1に示すとができる。

とおりであり、石油製品の7割、植物油脂の8割、動物油脂

そこで本研究では、主要な油脂類を対象に微極性カラムの7割を占めている。なお、鉱物油（石油製品）は国内向を用いてGC/MS分析を行い、油種ごとのクロマトグラムを販売量3)、植物油脂は供給量4)（国内生産と輸入の和）、動把握した。さらに、油膜を模擬した試料を調製して同様の物油脂は国内生産量5)を集計した。

分析を行い、クロマトグラムの変化を明らかにした。

鉱物油は、市販品を実験に用いた。動植物油は、食用菜
種油（日清オイリオグループ株式会社製）、精製パーム油

福岡県保健環境研究所 （〒818-0135 太宰府市大字向佐野 39）（不二製油株式会社製）、食用大豆油（理研農産化工株式-87-会社製）、精製豚脂および精製牛脂（ともに山桂産業株式時の分離能を上昇させるため、次に示すナトリウムメトキ会社製）を用いた。

シド法6)により、油脂をメチルエステル化した。まず、ヘキサン溶液20 mLをスピッツ管に分取し、窒素ガス気流下２・３40℃で乾固した。
乾固した試料を1 mLのトルエンで溶かし、前処理方法

鉱物油、動植物油脂それぞれについて、油層が採取され0.5 mol/L ナトリウムメトキシド-メタノール溶液2 mLを加た場合を想定したヘキサン希釈試料と、油膜の浮いた水試え、室温で10分間放置した。この試料に0.5 mol/L酢酸2 mL料を想定した模擬油膜試料の2種類を調製した。

を加えて中和した後、ヘキサン4 mLを加えて振り混ぜ、分２・３・１離したヘキサン層を採取した。このヘキサン溶液10 μL

鉱物油をマイクロシリンジで取り、ヘキサン1 mLで希釈して、(1) ヘキサン希釈試料
鉱物油0.1 gをヘキサン100 mLに溶かし、鉱物油の1mg/mL 溶液を調製した。このうち10 μLをマイクロシリGC/MS測定用試料とした。
(2) 模擬油膜試料

ンジで取り、ヘキサン1 mLで希釈して、GC/MS測定用試動植物油脂についても、鉱物油と同様の手順で模擬油膜料とした。なお、B重油とC重油には濁りが認められたた試料を作成後、ヘキサン抽出した。さらに、このヘキサン

め、メンブレンフィルター（アドバンテック東洋株式会社

溶液20 mLを分取し、ナトリウムメトキシド法によりメチ製DISMIC-13JP020AN（孔径0.20 μm）を用いてろ過した。

ルエステル化した後、マイクロシリンジで10 μLを取り、(2) 模擬油膜試料

ヘキサン1 mLで希釈して、GC/MS測定用試料とした。

鉱物油0.1 gを、200 mL容三角フラスコに入れた超純水100mLに添加し、水平振とう機（ヤマト科学株式会社製、

２・４

使用機器および測定条件

ガスクロマトグラフ質量分析計（GC-MS）は株式会社島MK200D）で室温にて24時間70rpmで旋回撹拌した。
次に、撹拌後の試料全量を分液ロートに移し、ヘキサン津製作所製GCMS-QP2010 Plusを、微極性カラムにはアジ

30 mLで30分間振とうした。分離後のヘキサン層を硫酸ナ

レント・テクノロジー株式会社製DB-5MS（30 m×0.250 mm

トリウムで脱水し、100 mL容メスフラスコを用いてヘキサID, 0.25 μm）を用いた。GC-MS装置の測定条件を表2にンで定容した。このヘキサン溶液10 μLをマイクロシリン示す。鉱物油分析の昇温条件については、油汚染対策ガイジで取り、ヘキサン1 mLで希釈して、GC/MS測定用試料ドライン7)を参考にした。とした。
２・３・２

動植物油脂

３(1) ヘキサン希釈試料結果および考察３・１

鉱物油の分析結果

動植物油脂0.1 gをヘキサン100 mLに溶かし、1 mg/mL溶

図1(a)～(f)に、鉱物油（ヘキサン希釈試料）のトータル液を調製した。次に、油脂の極性や沸点を下げてGC分析

イオンクロマトグラム（TIC）を示す。ガソリンは保持時間15分以内にピークがみられ、特徴的な成分として芳香族

表 1 分析対象油脂類の流通量
対象油脂類流通量*炭化水素がマススペクトル解析により確認された。灯油に割合

ついては、7分から20分にかけてピークがみられた。標準品であるノルマルパラフィン混合標準液の分析結果（図鉱物油（石油製品） 計

185,450

ガソリン
灯油
軽油
A重油
B,C重油
上記以外の石油製品
植物油脂 計53,60817,21433,78912,741
19,232
48,866
2,595

29%
9%
18%
7%
10%
26%

1(g)）との比較から、灯油の主要なピークは炭素数12を中

菜種油
パーム油
大豆油
上記以外の植物油脂
動物油脂 計

1,087599
401508
317

42%
23%
15%
20%

50℃(5 min)→10 ℃/min 40℃(2 min)→10 ℃/min→300 ℃(30 min)→280 ℃(14 min)豚脂
牛脂
上記以外の動物油脂

14669
102

46%
22%
32%

*流通量の単位： 鉱物油（石油製品）［×103 kL/y］
植物油脂および動物油脂［千t/y］

心とした炭素数9～16の脂肪族炭化水素と判断された。軽

表 2 GC-MS 装置の測定条件(1) 鉱物油
カラム温度(2) 動植物油脂

キャリアーガス ヘリウム（1.2 ml/min） ヘリウム（1.0 ml/min）
注入口温度
250 ℃
230 ℃
注入方法
1分間スプリットレス 1分間スプリットレス
試料導入量
1 μL
1 μL
インター
300 ℃
280 ℃
フェース
温度
イオン源温度 200 ℃
230 ℃
測定モード
スキャン（m/z:33-600）スキャン（m/z:60-500）-88-(a) ガソリン（ヘキサン希釈試料）(h) ガソリン（模擬油膜試料）(b) 灯油（ヘキサン希釈試料）(i) 灯油（模擬油膜試料）(c) 軽油（ヘキサン希釈試料）(j) 軽油（模擬油膜試料）(d) A 重油（ヘキサン希釈試料）(k) A 重油（模擬油膜試料）(e) B 重油（ヘキサン希釈試料）(l) B 重油（模擬油膜試料）(f) C 重油（ヘキサン希釈試料）(m) C 重油（模擬油膜試料）(g) ノルマルパラフィン混合標準液

図 1 鉱物油の GC/MS クロマトグラム（TIC）* グラフ(a)および(h)のクロマトグラム中に出現している周期的なピークは、マススペクトルからセプタムブリードによるものと判断した。

-89-

(a) 菜種油（ヘキサン希釈試料）(g) 菜種油（模擬油膜試料）(b) パーム油（ヘキサン希釈試料）(h) パーム油（模擬油膜試料）(c) 大豆油（ヘキサン希釈試料）(i) 大豆油（模擬油膜試料）(d) 豚脂（ヘキサン希釈試料）(j) 豚脂（模擬油膜試料）(e) 牛脂（ヘキサン希釈試料）(k) 牛脂（模擬油膜試料）(f) 脂肪酸 ME 混合標準液

図 2 動植物油脂の GC/MS クロマトグラム（TIC）* 図中の拡大グラフは全て 22 分から 23 分（点線部分）の拡大図である。
** 図中のピーク番号は、次の脂肪酸メチルエステル（炭素数：二重結合数）を示す；1 ミリスチン酸 ME （C14:0）、2 パルミチン酸 ME（C16:0）、3 リノール酸 ME （C18:2）、4 オレイン酸 ME （C18:1）、5 リノレン酸 ME （C18:3）、6 ステアリン酸 ME （C18:0）。

-90-

油、A重油、B重油、およびC重油については、10分から28独で突出していた。パーム油は、パルミチン酸MEのピー分にかけて炭素数10～24の脂肪族炭化水素のピークがみらクがオレイン酸ME・リノレン酸MEと同程度の高さで検出れた。軽油、A重油、B重油、およびC重油は、この順に、され、ステアリン酸MEのピークも確認できた。大豆油は、炭素数の多い脂肪族炭化水素の割合が増えるもののクロマ

リノール酸MEのピークが最も高く、次いでオレイン酸ME・トグラムの形状は類似しており、これら油種間の識別は困リノレン酸MEが高かった。豚脂および牛脂のクロマトグ

8)

難であると考えられた。下尾ら は、灯油、A重油に軽油

ラムは類似しており、オレイン酸ME・リノレン酸MEに次識別剤として添加されているクマリンを検出することによ

いで、パルミチン酸MEとステアリン酸MEのピークが比較り、これらの油種を識別する方法を示しているが、本報で的高く、わずかではあるがミリスチン酸MEのピークも確

はヘキサンで約10万倍希釈してscanモードで測定したため、認された。
表3に各動植物油脂の平均的な脂肪酸組成10)を示す。定クマリンを検出することはできなかった。
図1(h)～(m)に、鉱物油（模擬油膜試料）のTICを示す。

性分析した6種の脂肪酸が占める割合は、脂質1g当たりでガソリンおよび灯油については、ヘキサン希釈試料の場合84～92%である。また、本報では定量分析は行っていないとピークパターンが異なり、保持時間12分未満のピークがが、各動植物油脂の主な脂肪酸（表3）は、上述したよう消失した。したがって、本報の分析条件では、ガソリンおに各油脂のクロマトグラムからも確認できた。

よび灯油が水面上に常温で1日放置された場合、芳香族炭

図2(g)～(k)に、動植物油脂（模擬油膜試料）のTICを示化水素や炭素数11以下の脂肪族炭化水素は検出できなくなす。鉱物油の場合と異なり、動植物油脂は油膜状で1日間ることを確認した。軽油、A重油、B重油、およびC重油に経過しても、クロマトグラムの形状に大きな変化は認めらついては、保持時間が10～12分までの低沸点成分が減少しれなかった。これは、鉱物油に比べ動植物油脂の沸点が高たが、全体に占める割合は小さいため、クロマトグラムのいためであると考えられた。

形状に大きな変化はなかった。結果として、模擬油膜試料における軽油、A重油、B重油、およびC重油の識別は困難

４まとめであった。

油流出事故への対応を想定し、主要な油脂類を対象にGC/MS 定性分析を行った。本分析結果を活用することに３・２より、以下の点で油流出事故時の油種判別分析を効率化で動植物油脂の分析結果

図2(a)～(e)に動植物油脂（ヘキサン希釈試料）のTICを示す。全ての油脂で3～5つのピークが検出された。脂肪酸きると考える。
・GC の分離カラムには、環境分析で広く用いられる微ME混合標準液の測定結果（図2(f)）から判断された脂肪酸極性カラム（DB-5MS）を、鉱物油および動植物油脂にME名を、保持時間の短いピークから順に示すと、1 ミリ共通して用いた。したがって、油種に応じてカラム交換

スチン酸ME、2 パルミチン酸ME、3 リノール酸ME、4 オをする必要がないため、交換作業に要する時間を短縮でレイン酸MEと5 リノレン酸ME、6 ステアリン酸MEとなきる。

9)った。内藤ら が行った脂肪酸の分析結果を参考にし、4 オ・ 通常、流出油分析の際は市販油脂との比較により油種レイン酸MEと5 リノレン酸MEのピークは重複しているとを推定することが多い。本報で測定した鉱物油および動判断した。

植物油脂に関してはクロマトグラムを参照できるため、これらの分析に要する時間を短縮できる。

油脂ごとの特徴をみていくと、大豆油を除いて、オレイン酸ME・リノレン酸MEの重複ピークが最も高かった。菜・ 鉱物油と動植物油脂のクロマトグラムは大きく異なる

種油は、オレイン酸ME・リノレン酸MEのピークがほぼ単ため、油類の区分（不揮発性鉱物油類および不揮発性動表 3 動植物油脂の平均的な脂肪酸組成
油脂名

脂肪酸総量

ミリスチン酸 パルミチン酸 ステアリン酸
C14:0

C16:0

C18:0

オレイン酸

リノール酸

リノレン酸

C18:1

C18:2

C18:3

6種の脂肪酸が脂質1gに占める割合[mg/g- 脂質]
菜種油933140195851867590.6%

パーム油929

11409

41364

90291.7%

大豆油92819940218497

61

91.6%

豚脂

927

16233

134

40089587.7%

牛脂

899

22234141409

33284.1%*出典：参考文献10）-91-植物油脂類）を行う際の簡易的なスクリーニングとしても活用できると考えられる。

別累年表，主要油脂類の国内生産量の内訳，2016.
6) 日本薬学会：衛生試験法・注解（2010），p.217，2010（金原出版，東京都）.

文献

7) 中央環境審議会 土壌農薬部会 土壌汚染技術基準等

1) 中牟田啓子ら：環境化学，11，815-826，2001.

専門委員会：油汚染対策ガイドライン－鉱油類を含む

2) 藤原博一ら：岡山県環境保健センター年報，32，67-74，

土壌に起因する油臭・油膜問題への土地所有者等による対応の考え方－，資料3 GC-FID法によるTPH試験法，

2008.
3) 経済産業省 資源エネルギー庁 資源・燃料部：資源・2006.
8) 下尾和歌子ら：山口県環境保健センター所報，53，61-64，

エネルギー統計年報（石油），石油製品国内向月別販
売（平成26年），p.39，2014.

2010.

4) 一般社団法人 日本植物油協会：植物油の基礎知識，

9) 内藤裕一ら：Res. Org. Geochem.，26，139-145，2010.

日本の油種別植物油供給量（2014年），http://www.oil.

10) 文部科学省 科学技術・学術審議会 資源調査分科会：

or.jp/kiso/seisan/seisan06_03.html（2016年6月27日アクセ

日本食品標準成分表2015年版（七訂）脂肪酸成分表編，ス）

第2章 第3表 脂質1 g当たりの脂肪酸成分表（14 油脂

5) 農林水産省：平成26年度食料需給表，主要項目の品目類），2015.

（英文要旨）

Qualitative Analysis of Mineral Oils, Vegetable Oils, and Animal Fats using GasChromatography-Mass Spectrometry with a Low-Polarity Column
Daisuke TSUCHIDA and Nobuhiro SHIMIZU
Fukuoka Institute of Health and Environmental Sciences,
Mukaizano 39, Dazaifu, Fukuoka 818-0135, Japan
In oil spills, oil analyses will facilitate the identification of the source. This paper describes the results of qualitative analyses ofmajor oils, including mineral oils, vegetable oils, and animal fats, using a gas chromatograph-mass spectrometer equipped with alow-polarity column. Two types of samples were prepared: oils diluted with n-hexane and oils left on the surface of water for one
day (simulated oil-film). Low boiling point components were detected in the chromatograms of gasoline and kerosene, and thechromatograms of diesel and three heavy oil samples (A, B, and C) were similar to each other. Vegetable oils and animal fats weremethyl esterified and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. Three-to-five peaks were detected in thechromatograms. The presence of six fatty acids, which constitute a large portion of vegetable oils and animal fats, was confirmed.
Exposure on the surface of water for one day did not affect the fatty acid composition. These results provide information that will
be useful in discriminatory analysis of oils in oil spills.
[Key words; mineral oil, vegetable oil, animal fat, GC/MS, methyl esterification, low polarity phase column]-92-