水素キャリア GC/MS を使用した、食 品 中 の 残 留 農薬 分 析 の 検 討＜要旨＞ 水素ガスを GC/MS のキャリアガスとして使用した際、ヘリウムキャリアと比較し、感度の減少のほか、注入口および、イオン源といった加熱部で、ヘリウムガスとは異なる反応が起きることが考えられます。
本アプリケーションノートでは農薬の標準試料および、実サンプルを用いて水素キャリアが農薬分析に適用可能か検討を行いました。
Key Words: 水素キャリア、7890GC/5975CTAD、残留農薬* * * * * * *ライブラリ、ターゲットイオン、クオリファイアイオンが使
1. はじめに用可能かを検討しました。なお、注入口での変性を防ぐ
世界的なヘリウムの供給、在庫不足により、ほとんどため、オンカラム注入口を使用しました。のラボでヘリウムボンベの確保が深刻な問題となっています。数年おきに起きるヘリウムガスの不足状況に分析条件迅速に対応するため、ヘリウムガスの節約、代替ガス
注入口: オンカラム注入口 (オーブントラック)の検討を考慮しておく必要性が高くなっています。また注入量: 0.5μl
これらの検討は、今後、価格の下がることは期待できな
カラム: VF-Xms (30m, 0.25mm, 0.25μm)
いヘリウムガスにかかるコストを減少させるためにも重オーブン: 45℃(0.5min)-40℃/min-320℃(5min)
要な課題です。
キャリア: 水素 1.2ml/min (水素ガス発生装置)
GC/MS においては他の GC 検出器と比較し、感度のイオン源温度: 300℃
面から使用できるキャリアガスが限られているのが現
四重極温度: 150℃状です。GC で一般的に使用される窒素キャリアは、測定モード: スキャン m/z 29-550
GC/MS で使用すると感度が 10 倍以上減少することが分かっています。このため、感度の減少が窒素ガスより
標 準 溶 液 は 和 光 純 薬 の 農 薬 混 合 標 準 液 PL-1-1,は少ない、水素ガスをキャリアガスとして選択する事がPL-2-1, PL-3-1, PL-4-1, PL-5-1, PL-6-2, PL-9-1,実用上求められます。
PL-11-2, PL-12-1, PL-13-1 の合計 10 種類を使用しま
水素ガスは酸素との混合による爆発性が懸念されてした。これらの標準溶液をアセトン、ヘキサン(1:1)溶媒いますが、世界で最も信頼性の高い安全機構が搭載さで 2ppm となるように希釈し、分析を行いました。これられている Agilent の 7890GC, 5975 シリーズ MSD およの標準溶液には異性体も含めて約 300 の農薬が含まび、水素発生装置を使用することで、この問題を最小れます。
限に抑制することが可能です。また、水素ガスは還元性のガスであり、ヘリウムや窒素と比較すると、活性の分析結果あるガスです。このため、注入口、イオン源といった加約 300 の農薬のうち、約 30 の農薬について明らかなス
熱部分で予測不能な反応が起きることが考えらえます。
ペクトルの変化が確認されました。一例として図 1 にγ
本アプリケーションノートでは、これらの懸念を検討し、-BHC のライブラリスペクトルと、水素キャリアでの分析
水素キャリア GC/MS が残留農薬分析に適用が可能か結果の比較を示しました。ヘリウムキャリアの場合 m/z:検討を行いました。
181, 183, 219 などが最も強度が高いのに対して、水素キャリアを使用すると m/z: 78 が最も高くなります。これ
2. スペクトルの変化
はクロロ基(-Cl)すべてが効率的に脱離した結果と考えキャリアガスを水素に変更することで、イオン源におられます。
いてスペクトルが変化する化合物があることが知られています。まずはこれらを評価し、今まで使用していた1

アバンダンス#430561: Cyclohexane, 1,2,3,4,5,6-hexachloro-, (1.alpha.,2.alpha.,3.beta.,4.alpha.,5.alph
183.0
9000
109.0

8000

219.0
7000

6000
51.0

5000

4000

3000

77.0

147.0

32.0

2000
254.0

1000
126.00406080100120140160180200220240260m/z-->

アバンダンス
スキャン 748 (5.531 min): PL3 2ppm.D\data.ms (-741) (-)
78.0
40000
35000
30000

注入モード: パルスドスプリットレス
カラム: DB-5msui (20m, 0.18mm, 0.36μm)
オーブン: 70℃(1min)-20℃/min-150℃-10℃/min-300℃(10min)
カラム流量: He, 1.03ml/min H2, 0.45ml/min
イオン源温度: 300℃
四重極温度: 180℃
測定モード: SIM
分析結果
ヘリウムキャリアでの分析においては、5ppb 添加試料において、標準溶液に含まれる 54 成分の農薬のうち、アセフェート以外の 53 成分をすべて検出することが可能でした。一方で、水素キャリアでの分析においてはアセフェート以外の 49 成分を検出することができました。
図 2 においては各キャリアガスでのフェニトロチオン10ppb のクロマトグラムを示しました。これらの結果より、
本アプリケーションノートの分析条件においては、ヘリウムキャリアと水素キャリア条件での感度差は最大で 2倍程度という事が確認されました。

25000
20000

182.815000

218.8110.951.0146.8

10000
50000204060253.8289.6 314.8
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300m/z-->

図 1. γ-BHC のライブラリスペクトル(上)と水素キャリアを使用したスペクトル(下)この他、スペクトルの大きな変化が確認された農薬の官能基を調べると明らかにオキソ化合物(-O-, =O 等)のスペクトルが変化する事が確認されました。
ただし、これらのスペクトルの変化は使用する条件、およびイオン源の状態により変化する可能性があるため、使用するシステムで最初に標準試料を用いてスペクトルの確認を行うことを推奨します。
3. 実サンプルの分析
ホウレンソウ抽出液に標準溶液を段階的に添加し、標準添加法により定量値の算出を行いました。標準溶液には関東化学、農薬混合標準液 62 を使用しました。
ホウレンソウの前処理には QuEChERS 抽出キット(AOAC, P/N: 5982-5755CH)を使用しました。また、この抽出液に最終濃度が 0(添加なし), 5, 10, 20, 50,100, 200ppb となるよう、標準溶液を添加し、分析を行いました。この分析はヘリウムキャリアと水素キャリアの違いを比較する必要があるため、2 つのキャリアガスを使用して行いました。
分析条件
注入口: S/SL inert
ライナー: Ultra inert splitless, wool (P/N: 5190-2293)
注入口温度: 250℃
注入量: 1μl

図 2. フェニトロチオン 10ppb のクロマトグラム(m/z: 277, 260) 上がヘリウムキャリア、下が水素キャリア

2

いくつかの農薬に関しては、標準溶液の添加なし試料から検出があったため、標準添加法の検量線より、濃度を算出し表 1 に示しました。
表 1. 検出された農薬の定量値ppb
H2 Carrier He Carrier
Carbaryl0.491.42
Fenitrothion
0.220.35
p,p-DDE
0.480.39
Flusilazole
0.340.41
p,p-DDD
0.400.39
Cypermethrin
0.020.02
Thiabendazole
0.541.16Compounds

カルバリルで最も定量値のずれが顕著にみられました。
これは検量線の直線性（決定係数）に大きく依存していると考えられます。ヘリウムキャリアにおけるカルバリ2ルの決定係数(r )は 0.999 でした。一方で水素キャリア2での決定係数(r )は 0.993 でした。定量値がほとんど同じ、p,p-DDD においては各キャリアガスにおいて決定2係数(r )は 0.997 以上でした。

このような現象は、前処理によるマトリックス成分の変化に伴い変動する可能性が考えられます。このため、抽出溶液に標準試料を添加する標準添加法が、精度を確保するうえで適切と考えられます。
この他のアプローチとして、マルチモード注入口(MMI)を使用したコールドスプリットレスは、注入口での反応を最小限にするために効果的な手法と考えられます。

5. まとめ本アプリケーションノートでは水素キャリアにおけるスペクトルの変化、また実際に実サンプルに適用した例を示しました。この結果、水素キャリア GC/MS は感度、定量性ともに十分使用可能であると考えられます。特に重要なことは、スペクトルの変化を最初にモニターすることと、感度低下を最大限に防ぐためにメソッドを最適化することです。メソッドに関しては本アプリケーショ
ンノートの分析条件例が参考になります。
このほか、水素ガスの安全機構については弊社ホームページをご確認ください。
http://www.chem-agilent.com/contents.php?id=1002538
また、事前に必要な部品や詳細な装置コンフィグレーシ
ョンについては弊社営業までご連絡ください。

4. 注入口での反応
アセフェートはヘリウムキャリアと水素キャリアで、その挙動に最も大きな違いが見られました。図 3 にはアセフェートの検量線を示しました。

【GC-MS-201302AZ-001】
本資料に記載の情報、説明、製品仕様等は予告なしに変更することがあります。

アジレント・テクノロジー株式会社〒192-8510 東京都八王子市高倉町 9-1
www.agilent.com/chem/jp

図 3. アセフェートの検量線(m/z:136) 上がヘリウ
ムキャリア、下が水素キャリア
水素キャリアの場合、明らかに低濃度になるに従い、顕著なレスポンスの低下がみられました。この現象が、注入口で起きたのか、もしくはイオン源で起きたのかについてはさらに実験が必要です。ただし、アセフェートはヘリウムキャリアを使用していても、注入口の汚れなどにより、感度、ピーク形状が悪化しやすい化合物です3