Agilent ICP-MS ジャーナル
2017 年10 月 – 第 70 号

2-3

本号の内容

ICP-MS で反応性セルガスメソッドを用いた MS/MS の利点

4-5

ASTM が石油留分製品分析用の ICP-MS メソッドを発行

5

注目の教育用リソース: 神経変性疾患の調査で ICP-MS が
担う役割

6-7

LC-ICP-QQQ によるワイン中のヒ素種の高速分析

7

オンデマンドウェビナー : 単一粒子モードか、
ハイフネーテッド ICP-MS か: 複雑なマトリックス中のナノ粒子の分析について

8

オンデマンドウェビナー : ヒ素スペシエーションは成熟段階へ、医薬品のための新たな元素不純物テスト、

2 つの Winter Plasma Conference でのアジレントイベントのご案内、カンファレンス/会議/セミナー、Agilent ICP-MS

関連資料

ICP-MS で反応性セル

ガスメソッドを用いた
MS/MS の利点
Ed McCurdy

Agilent Technologies, UK

はじめに

四重極 ICP-MS は誕生から 30 年以上が経ちます。そのほとんどの 間、市販機器では、検出器 を通るイオンの質量数 を選択するためにシングル四重極マスフィルタが使用されてきました。シングル四重極 MS はシンプルで良好な性能が得られますが、オーバーラップするスペク
トルの分離に関してはあまり期待できません。

1999 年にコリジョンリアクションセル (CRC) が開発され、ICP-MS に新たな時代が到来しました。CRC により、不活性なセルガス (通常はヘリウム) と運動エネルギー弁別 (KED)、または
イオン/分子 と選択的 に 化学反応する反応性

セルガスを使用して、干渉の問題を解決できるようになりました。

He モードが、幅広い分析対象物を確実に測定できるメソッドとして地位を確立するまでにそう時間はかかりませんでした。一方、化学反応

アプローチの道 のりは 決して平坦ではありませんでした。当初、あらゆる干渉を解決する汎用ソリューションとして売り出されたものの、理論的には有効でも、実際のサンプルでは信頼性の高い結果を得られないケースが多いことにユーザーはすぐに気付きました。ほとんどのサンプルにはターゲット化合物以外 にも分析対象物やマトリックス成分が含まれ、これらのイオンがセルガスと反応して新 たなプロダ
クトイオンを形成し、ターゲット化合物や分析
対象物 のプロダクトイオンと同じ質量数 になる可能性があるからです。また、セルガスの反応性が高いほど化学反応は複雑になり、オー
バーラップするプロダクトイオンが形成される可能性は高まります。
では、どうすればよいのでしょう。ターゲット化

合物以外 の 分析対象物 やマトリックスイオン
がセルに入らないようにするための手段 が必要なのは明らかでした。2012 年、この問題は世界初のトリプル四重極 ICP-MS という形で解決を迎えました。Agilent 8800 です。8800 (および新しい 8900) ICP-QQQ は、CRC の前に追加の四重極マスフィルタ (Q1) を搭載しています。
Q1 は 真のマスフィルタです。セルへと通過させる特定の質量数を選択でき (MS/MS)、それ以外の質量数、すなわちそれ以外の成分はすべてここで排除されます。つまり、MS/MS でセルに進めるのは、ターゲット化合物イオンとオンマス干渉イオンのみです。この 追加 の 質量

2 Agilent ICP-MS ジャーナル 2017 7 - 69
年

月 第

号

図 1. 四重極 ICP-MS の構成。
A: 従来のシングル四重極、B: バンドパスフィルタ搭載のシングル四重極、この構成により MS/MS が可能になります。
C: ダブルパスフィルタ搭載のトリプル四重極。

数選択ステップにより、化学反応を予測できるようになり、セルで一貫した反応が得られるよ

うになります。MS/MS モードは、サンプルの組成 (マトリックスや他の分析対象物) の複雑さや多様性にかかわらず、より正確で信頼性の高い結果へと導きます。

では、ICP-MS 機器のすべてがトリプル四重極
でないのはなぜでしょうか。主 なマイナス面

は、QQQ 機器のコストが大幅に高いことです。
明らかに、QQQ には追加の四重極と、それに伴う電力 および制御 エレクトロニクスが 必要です。また、真の 1 u のマスフィルタ動作と高いイオン透過率を実現するには、Q1 を低圧真空チャンバに収容する必要があります。これがなければ、MS/MS は成り立ちません。エンジ
ニアリングにおいては、2 つの四重極真空チャ
ンバのポンプ圧力を、それに挟まれた CRC よりも低くするための 真空 システムの 設計 が 課
題になります。この問題は、アジレントが取得した米国特許 2013/0175442 A1 により解決されました。

ICP-MS の構成

従来 のシングル 四重極 および新しいトリプル
四重極 ICP-MS システムの他に、CRC の前または CRC 内で質量数を部分的に排除するバンド
パスフィルタを搭載したシングル四重極システ
ムがあります。図 1 に 3 つのシステムの構成を示します。図では、真空要件の違いが色分
けされています (緑色はマスフィルタに必要な真空圧 が 最低 の 領域)。バンドパスフィルタシ
ステムには、直交偏向レンズがあることがわかります。これは、現在の市販機器で使用可
能 な 構成 を表しています。偏向レンズの 機能は他のシステムに示されているオフアクシスレ
ンズと同じで、光子および中性化合物からイオンを分離します。

性能の比較

従来のシングル四重極 ICP-MS のヘリウムコリ
ジョンモードは、一般的な ICP-MS アプリケー
ションに十分過ぎるほどの性能を発揮します。
多くの場合、Agilent 7800 や 7900 などの最新の機器を使用すれば、分析対象物に必要とされる検出下限 を容易 に達成できます。そのため、環境、食品、医薬品、臨床研究、石油化学、鉱業 など幅広い分野において、シングル四重
極は今もルーチン分析手段の主流です。

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ただし、一部 のサンプルタイプやアプリケー

ションには、He モードを超える性能が求められます。これは、半導体プロセス化学薬品や高性能材料など、より低い検出下限が業界で求められていることが一因です。S、P、Si など「分離困難」な元素の分析 が必要 になる場合もあります。また、特定のサンプルでは、二価イオンや同重体のオーバーラップなど He モー
ドでは 対処できない干渉 の問題 が生じることもあります。このような場合は、化学反応を利用したメソッドが解決策になり得ます。しかし、シングル四重極システムやバンドパスシステム
で反応性の高いセルガスを使用すると、結果に大きなばらつきが生じます。セルに入るイオンをコントロールできなければ、反応プロセス
は予測不能になり、生成されるプロダクトイオ
ンがサンプルの組成によって変化することにな
ります。
トリプル四重極構成では、追加の四重極マスフィルタが信頼性の高い化学反応に不可欠 な

コントロールを担い、MS/MS 動作を実現します。MS/MS では、ターゲット以外のプリカーサ

イオンのセルへの 進入 を阻止することにより化学反応プロセスをコントロールし、ターゲッ

ト以外 の 分析対象物 やマトリックス成分 から

オーバーラップする可能性のあるプロダクトイ
オンが生成されないようにします。

アプリケーション例

分析を成功させるために必要 なコントロール
が MS/MS (CRC の前に 1 u のマスフィルタを搭
載) でなければ得られないアプリケーションは
多数あります。例をいくつか表 1 に示します。
比較的単純な物質に対して H2 や O2 などのリアクションガスを使用した場合でも、反応により不要 なプロダクトイオンが 生成される可能性 があります。水素化物プロダクトイオンがオーバーラップする場合や、微量同位体の酸
化物 により同位体同士 がオーバーラップする
場合などです。
実は、MS/MS の利点は、NH3、CH4、CH3F など反応性の高いセルガスを使用した場合に顕著に現れます。セルガスの反応性に伴い、オーバーラップするプロダクトイオンが形成される

バンドパスフィル
図 2. NH3 リアクションモードでのバンドパス (A) および MS/MS (B) による Ti の分析結果の比較。

タでは、セルに進入するイオンが十分にコントロールされないため、ターゲット以外のプロダクトイオンが形成され、分析対象プロダクトイオンにオーバーラップする可能性があります。

可能性が低減するからです。例えば、NH3 リア
クションモードで Ti-48 を測定する場合、一般
的には m/z 114 の 48TiNH(NH3)3+ がターゲット
プロダクトイオンになります。MS/MS では、質量スペクトルから Cd-114 を排除できるため、
Cd-114 がオーバーラップしていない状態で Ti
プロダクトイオンを測定できます。Cd-114 の質
量数は Ti-48 プリカーサイオンから大きく離れているため、10 u のバンドバスフィルタでもCd-114 を除去できます。

しかし、バンドパスフィルタではターゲットプリ
カーサイオンの質量数 に近い他のイオンを排除できません。この場合、m/z 43 ～ 53 の範囲にある他のイオンもセルに進入し、NH3 との反応 によって 形成 されるプロダクトイオンがm/z 114 でオーバーラップする可能性があります。例を図 2 に示します。反応によって形成され、結果に Ti として報告されるプロダクトイオ
ンは、サンプルの組成によって変わってきます。
これに対し、MS/MS では、セルに入ることができるのは Ti-48 (およびオンマス干渉イオン)のみであるため、一貫した化学反応とプロダ
クトイオンが得られます。図 2 から、バンドパ

スと MS/MS では、NH3 セルガスを用いた化学反応のコントロールが大きく異なることがわか

ります。

結論

通常、反応性の高いセルガスが必要になるのは、 ヘリウムモードでは 求 める結果を達成できない ICP-MS アプリケーションのみです。これらのアプリケーションでは 求 められる要件が厳しく、きわめて高いデータインテグリティが要求されます。信頼性の高い一貫したデー
タを得るためには、CRC へ進入できるイオンを
MS/MS によりコントロールすることが不可欠です。反応性の高いセルガスで正確かつ信頼性 の 高 い 結果 を確保するためには、MS/MSに、それぞれ 1 u の分離能を備えた高性能のマスフィルタが 2 つ必要です。また、Q1 で 1 uの質量分離能を達成するためには、真のマスフィルタと、より高圧の CRC チャンバの前後に低圧の分析チャンバをそれぞれ備えた専用の真空システムが必要です。

推奨参考文献L. Balcaen, E. Bolea-Fernandez, M. Resano and F.
Vanhaecke, Anal Chim Acta, 894, 2015, 7–19

表 1. ICP-MS で干渉のコントロールに使用されるリアクションモードの例。セルの前のバンドパスフィルタにより、化学反応をある程度コントロールできますが、質量数の近いノンターゲットイオンによるプロダクトイオンへのオーバーラップや同位体同士のオーバーラップは解決できません。
干渉の種類

分析対象プロダクトイオンと同じ質量数の既存イオン*

質量数の離れた** ノンターゲットイオンとのオーバーラップ
質量数の近い** ノンターゲットイオンとのオーバーラップ
隣接するノンターゲットイオンとのオーバーラップ
同位体プロダクトイオン同士のオーバーラップ

セルガス

O2
NH3
NH3
H2:
O2

ターゲット化合物

イオン/プロダクト

質量数

干渉イオン

75As16O+

91

91Zr+

52Cr+

52

40Ar12C+

イオン

48TiNH(NH

3)3+

114

45ScNH

39K+

39

4(NH3)3+
38ArH+

34S16O+50

32S18O+

質量数分離の可否

バンドパス

MS/MS

可

可

可

可

不可

可

不可
不可

* ターゲット化合物のプリカーサ (親) イオンとプロダクトイオン (水素化物プロダクトイオンなど) の質量数に十分な差がない場合は分離できません。
** バンドパスシステムでは、質量数の離れたイオンは排除できますが、近いイオン (10 u の範囲内) はセルに進入して反応します。
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可可Agilent ICP-MS ジャーナル 2017 年 10 月 - 第 70 号

3

ASTM が石油留分製品分
析用の ICP-MS メソッド

分析方法
分析には、Agilent 7900 ICP-MS と Agilent ASX520 オートサンプラを使用しました。使用条件
を表 1 に示します。

を発行

表 1. 7900 ICP-MS の使用条件

Jenny Nelson and Ed McCurdy
Agilent Technologies, USA and UK

パラメータ

はじめに

ASTM International では、消費者向け製品の品

質および安全性の向上を目指し、自発的合意基準となる試験メソッドを開発し、公開しています [1]。

2017 年 7 月、ASTM は、ICP-MS 向 け のASTM 初の試験メソッド「ASTM D8110 - 17
Standard Test Method for Elemental Analysis
of Distillate Products by ICP-MS」を発行しました。この試験メソッドは、ICP-MS による石油
軽質留分 および中間留分製品中 の 微量元素の測定手順を規定したものです。

すでに 多くのラボが ほとんどの 微量分析 に

ICP-MS を使用していることから、このメソッド
は業界に歓迎されるものと予測されます。ICPMS は、ICP-OES など他の元素分析法よりも検出下限が大幅に低いため、石油製品中に低濃度で存在する微量元素を検出することが可能です。

石油業界 にとって微量元素分析 は 重要です。
一部 の 元素 が 最終製品 の 性能や価値 を左右するからです。また、触媒を失活またはその作用を妨害するなど、石油精製プロセスに悪影
響をおよぼす可能性のある元素もあります。

ASTM は業界からの要望と機器の進歩を踏ま
え、原油の元素分析用 ICP-MS メソッドの公開も予定しています。

この記事では、有機溶媒 o-キシレンで単純希釈したさまざまな原油サンプルに含まれる複数の元素を測定するための ICP-MS メソッドについて取り上げます。
今回の調査では、石油精製業界、特にサンプ

ル量が多く、分析時間が重視される施設でのルーチン分析に適したメソッドを開発することを目的としました。

4 Agilent ICP-MS ジャーナル 2017 10 - 70
年

月 第

号

RF 出力 (W)

キャリアガス流量 (L/min)

メークアップガス流量 (L/min)

オプションガス (O2:Ar、20:80) 流量 (%)

サンプリング深さ (mm)スプレーチャンバ温度 (°C)

ペリスタルティックポンプスピード –

設定

1550
0.45
0.1
10
8
-2

分析時 (rps)

0.04

洗浄時 (rps)

0.5

ペリスタルティックポンプスピード –He セルガス流量 (mL/min)

H2 セルガス流量 (mL/min)

結果と考察
検量線
どの元素についても、相関係数が 0.998 を超える直線性の高い検量線 が得られました。図
1 に、Ni、V、As、および Se の代表的な検量線を示します。Ni および V については最大濃度 1 mg/kg (ppm)、As および Se については 0.1
mg/kg で測定しました。4 種類の元素の検出
下限は、0.01 ～ 0.1 µg/kg (ppb) の範囲でした。

3.4
5

干渉除去

7900 ICP-MS には、第 4 世代のコリジョンリア

クションセル ORS4 が搭載されています。この

セルは、幅広い元素に対する一般的な多原子干渉を除去できる He セルガスラインを標準装備しています。今回検証したアプリケーションには、オプションの H2 セルガスラインを使用しました。これは、H2 モードが、Mg (m/z 24 –C2 に干渉)、Si (m/z 28 – CO/N2)、Ca (m/z 40 –Ar)、Fe (m/z 56 – ArO)、Se (m/z 78 および 80 –Ar2) など、特定の元素にオーバーラップするプ

ラズマまたはマトリックス由来の著しい多原子干渉を除去する能力に優れているからです。

標準物質
認証元素 Ni および V と参照元素 As および Seに対するメソッドのバリデーションには、SRM
NIST 1634c 燃料油中の微量元素 (米国メリーランド州 ゲイザースバーグ) を使用しました。
分析前に、NIST 1634c を o-キシレンで約 1:60に希釈しました。

サンプル
今回の研究では、合計 18 種類の原油サンプルを測定しました [2]。Ca、Fe、Ni、および V は、
原油中に最も豊富に含まれる金属であり、業界で広く調査されている元素であることから、今回の調査ではこれらの元素に焦点を当てました。

図 1. Ni、V、As、および Se の検量線

認証標準元素 V および Ni の回収率
NIST 1634c には、Ni および V の認証値があります。通常、これらの元素 は 非常に高濃度で存在するため、原油の分析において重要になります。また、V 化合物は油炉に深刻な損傷を引き起こす可能性があります [1]。7900 ICPMS がこれらの重要な元素を一貫して正確に測定できることを確認するために、希釈したNIST 1634c 標準物質中の Ni および V を 6 日間にわたって合計 18 回測定しました。

表 2 に示すように、どちらの元素についても、認証値の 10 % 以内という優れた回収率が得られていることがわかります。また、2 つの同位体 60Ni および 62Ni で個別に求めた Ni の値についても 良好 に 一致しています。これは、Agilent 7900 のヘリウムセルモードによりもたらされる大きな利点の 1 つです。すなわち、1
つのセル条件セットで一般的 な多原子干渉を

agilent.com/chem/jp

および Se の回収率
表 2. NIST SRM 1634c 中の V、Ni、As、

元素

質量数

平均濃度および認証値または

回収率 %

V

51

a30720 + 835

SD、mg/kg*参照値、mg/kg
28190 + 400

109

Ni

60

a18897 + 380

17540 + 210

108

Ni

62

a17544 + 287

17540 + 210

100

As

75

b128.1 + 5.3

142.6 + 6.4*

90

Se

78

b106.8+ 5.8

102 + 3.8*105

神経変性疾患の調査でICP-MS が担う役割

Florey Institute of Neuroscience and Mental Healthは、世界上位 10 機関に数えられる脳機能研

表 3. ICP-MS で測定した 18 種類の原油サンプル中のオーストラリアのメルボルンを究センターです。
拠点に、脳機能の研究を通して生活の質の向上に取り組んでいます。Blaine Roberts 博士率いるニューロプロテオミクスおよびメタロプロ
テオミクス臨床研究ラボ (Neuro-proteomics andMetalloproteomics Clinical Research Laboratory) グ
ループでは、プロテオミクスに基づく神経変性疾患の臨床研究を行っています。

油、残りのサンプルは幅広い種類の原油をカバーしおよび 8800 ICP-QQQ をはじめ、幅広い高速

a6 日間にわたる 18 回の測定をもとに計算

b12 か月にわたる 147 回の測定をもとに計算すべて解消でき、二次またはクォリファイア同位体の結果をもとに、主同位体を用いた測定
結果を確認することができます。

定量結果
18 種類の原油サンプルを Agilent 7900 ICP-MS
で測定しました。サンプル S1 ～ S9 はすべて
金属濃度の低い軽質原油、残りのサンプルは
幅広 い種類 の 原油 をカバーしています。すべてのサンプル中の Ca、Fe、Ni、および V の定量結果を表 3 に示します。この結果から、これらの重要 な元素 の濃度 がサンプルによって大きく変動していることがわかります。最大の変動は V で見られ、0.07 ～ 301 mg/kg の範囲におよんでいます。
結論

ORS4 セルを搭載した Agilent 7900 ICP-MS を使用して、o-キシレンで希釈した 原油 サンプ
ルの直接多元素分析 を実施しました。Agilent
7900 の効率的な周波数マッチング型 RF ジェ

Ca、Fe、Ni、および V の定量結果 (単位はすべて mg/kg)。サンプル S1 ～ S9 は金属含有量の低い軽質原
ています。

原油

Ca

Fe

Ni

V

S1

9.59

2.13

4.92

0.45

S2

5.12

2.46

4.83

4.83

S3

< LOQ

1.54

6.02

0.07

S4

< LOQ

0.96

0.99

0.85

S5

0.87

1.05

5.86

12.98

S6

0.86

1.10

3.33

7.64

S7

0.75

2.33

3.41

7.64

S8

1.24

1.13

2.81

6.75

サンプル

S9

< LOQ

0.63

6.25

9.29

S10

41.21

8.39

67.82

194.44

S11

8.22

4.39

32.83

41.96

ネレータにより、堅牢性と安定性に優 れたプ

S12

8.23

2.21

43.82

234.03

ラズマが形成され、有機サンプルの分析にお

S13

8.94

2.14

39.09

209.30

いて高い信頼性と精度が長期にわたって維持

S14

< LOQ

0.26

49.42

301.09

されます。

S15

< LOQ

0.40

18.68

47.89

He または H2 ガスモードを使用することによ

S16

< LOQ

1.22

9.67

25.29

り、すべての分析対象物に対する干渉が低減

S17

9.59

2.13

4.92

0.45

されました。ORS4 の高速ガス切り替えにより、

S18

0.52

1.23

0.21

0.42

取り込み時間に大きな影響を与えることなく、
1 回の測定で複数のガスを使用することができます。

Agilent 7900 ICP-MS の優れた感度と低いバッ

クグラウンド、有機マトリックスのシンプルなス
ペクトルにより、ICP-OES などの従来の分析法

よりも広範囲の元素に対して格段に低い検出下限を達成できました。

7900 ICP-MS では、長期にわたり数日に分けて実施した測定において、NIST 1634c (燃料油中の微量元素) に含まれる認証元素および参照元素をきわめて正確 に測定することができ

定量下限 (LOQ) は、ブランク溶液 (マトリックス
移動相溶媒および内部標準を含む希釈液) の
10 回の測定をもとに計算されています。

参考文献
1. ASTM International, www.astm.org
2. J. Nelson, E. McCurdy, Multi-Element
Analysis of Petroleum Crude Oils using an
Agilent 7900 ICP-MS, Agilent application note,
2017, 5991-7826EN.

Roberts 博士のラボには、Agilent 7700 ICP-MS

液体クロマトグラフ (HPLC) および質量分析システムが導入されています。これらの機器 により、金属分析とタンパク質分析を同じラボ内で実施できるため、タンパク質中の金属の役割に関する研究の大きな推進力となっています。

8800 ICP-QQQ は通常、元素バイオイメージン

グのためレーザーアブレーション (LA) システムと一緒に、また 7700 ICP-MS は HPLC と組み合わせて使用されています。タンパク質は、多様 なクロマトグラフィー 相 により未変性条件
下で分離され、その流出物中の Cu、Fe、および Zn が ICP-MS によって直接モニタリングされます。この手法は、Cu/Zn を豊富に含むタンパ
ク質の変異により発症する可能性のある運動
ニューロン疾患の研究に用いられてきました。
Roberts 博士は、変異タンパク質の金属状態を調べることで、この疾患におけるタンパク質の役割を特定することができました。この調査から、同グループはタンパク質 が必須金属を完備していないことに気付き、Cu および Zn を補充して完全な状態に戻す方法を開発しました。
試験動物 は 変異タンパク質が多かったにもかかわらず、治療 によりタンパク質 を完全 な金属状態にすることで長生きしました。この治療法 は 現在、地域のバイオテクノロジー企業による治験段階にあります。
同グループは、アルツハイマー病やパーキンソ

ン病 に関連する臨床研究 にもプロテオミクスを役立てています。

詳細はこちら本製品 は 一般的 な 研究開発用途での 使用 を想定しており、医薬品医療機器等法 に基 づく
登録を行っておりません。

ました。

agilent.com/chem/jp

Agilent ICP-MS ジャーナル 2017 年 10 月 - 第 70 号

5

LC-ICP-QQQ によるワイン
中のヒ素種の高速分析
Courtney Tanabe1-2、Susan E.
Ebeler1-2、Jenny Nelson1-3

Food Safety and Measurement Facility およびDepartment of Viticulture and Enology, Universityof California, Davis, USA
3
Agilent Technologies, Inc., USA
1
2

はじめに

ヒ素は、食品および飲料に多様な形態で存在

し、すべての形態が同じ毒性を有するわけではありません。As (III) (亜ヒ酸塩) および As (V) (ヒ酸塩) からなる無機形態の As (iAs) は毒性が最も高く、発がん物質第1群に分類されています。
これに対し、新鮮 な魚介類に最も豊富に含まれる As 形態であるアルセノベタイン (AB) は、
基本的に人体に対して無害です。このように、As は種によって毒性が大きく異なり、iAs が健康被害を及 ぼす可能性 があることから、食料品に含まれる As の濃度を総 As 濃度だけでな
く種ごとに測定することが重要です。

図 1. 0.5、1.0、5.0、および 20.0 µg/kg の標準液のクロマトグラムの重ね表示。AB 内部標準 (フローインジェクションマーカー、4 番目のピーク) が外部スイッチングバルブによりポストカラムに追加されています。

分析方法
サンプル
バリデーション (V) 調査には、5 種類のカリフォ
ルニアワインを使用しました。各ワインは、ワ
インの主な 5 つのタイプ (赤、白、ロゼ、スパー
クリング、
デザート) を代表するものです。また、マーケットバスケット (MB) 調査のため、さらに5 種類のカリフォルニアワインを分析しました。

米国食品医薬品局 (FDA) は、リンゴジュースに含まれる iAs の処置限界を 10 µg/kg (ppb) に定めていますが [1]、ワイン中の As 含有量に対する規制 は 米国 にはまだありません。カナ
ダ (ワイン卸商品質同盟、VQA、オンタリオ州)
および欧州 (国際ブドウ・ワイン機構、OIV) では、ワイン中の総 As の最大許容限界をそれぞれ 100 µg/L (ppb) および 200 µg/L (ppb) に規定しています [2、3]。

サンプル前処理

すべてのサンプルに H2O2 を 1:1 の割合で加え、As (III) を As (V) に酸化しました。各サンプ

ルをさらに脱イオン水で希釈し、最終的 な希釈倍率を 5 倍または 6 倍にしました。その後、各サンプルを 0.45 µm のシリンジフィルタでろ過し、粒子を取り除きました。

As 種の分析は、HPLC により分離し、その後
ICP-MS で定量するのが一般的です [4]。ここで説明するメソッドは、Jackson により開発された、HPLC とトリプル四重極 ICP-MS (ICP-QQQ)
を組み合わせた既存の As スペシエーションメ
ソッド [5] に基づいています。この調査には、
HPLC-ICP-QQQ も使用しました。ただし、iAs 種

機器

Hamilton PRP-X100 5 µm 50 x 2.1 mm カラムを装着した Agilent 1260 HPLC を Agilent 8800 ICPQQQ と組 み 合 わせて 使用 ました。移動相 には、40 mM 炭酸アンモニウム ((NH4)2CO3、微量金属グレード 99.999 %、Sigma Aldrich 社) を使用しました。この溶液は 3% v/v のメタノー
ル (Optima LC/MS グレード、Fisher Chemical 社)を含み、水酸化アンモニウム (Optima グレード、
Fisher Scientiﬁc 社) で pH 9.0 に調整しました。
ICP-QQQ には、内径 2.5 mm のインジェクタをは別々に分析せず、分析前に過酸化水素により意図的に As (III) を As (V) に酸化しました [6、7]。このメソッドでは、As (III) を変換して無機種をすべて As (V) として分析することにより、モノメチルアルソン酸 (MMA) およびジメチル
アルシン酸 (DMA) を iAs (As (V)) から 2 分未満で分離できました。この分析時間は、As のス
ペシエーションに用いられている現行の FDA
メソッドの 1/10 です [8]。

備えた 石英製トーチ、石英製スプレーチャン

バ、ガラス製同軸ネブライザ、およびニッケル

製インタフェースコーンからなる標準的なサン

プル導入システムを装着しました。ピーク積分

は、FDA EAM §4.10 および 4.11.15 [8] に従って行いました。機器の使用条件を表 1 に示します。

6 Agilent ICP-MS ジャーナル 2017 10 - 70
年

月 第

号

表 1. LC-ICP-QQQ の使用条件
パラメータ

設定

RF 出力 (W)1550

スプレーチャンバ温度 (oC)2

ICP-QQQ

サンプリング深さ (mm)

キャリアガス流量 (L/min)

メークアップガス (L/min)

セルガス (O2) 流量 (mL/min)

エネルギー弁別 (V)

8.0
0.95
0.20
0.31
-7

HPLC

移動相流量 (mL/min)

0.5

サンプル温度 (oC)4

注入量 (µL)

内部標準注入量 (µL)

55

高速メソッドの開発

メソッド開発では、サンプルあたりの分析時間を短縮することに 重点 を置きました。Jacksonのメソッドに従い、少量の注入量、短いイオン

交換カラム、酸素セルガス、および高い移動
相線速度を使用しました [5]。

図 1 は、0.5、1.0、5.0、および 20 µg/kg の標準液のクロマトグラムを重 ね合 わせたものです。
すべての As 種が 2 分未満で明確に分離されています。As (III) を酸化して As (V) にし、すべての iAs を As (V) 形態で分析するだけで、分析時間は現行の FDA 規制メソッド [8] より大幅に短縮されました。

結果と考察
定量結果
10 種類のすべてのワインを新しい HPLC-ICPQQQ メソッドで分析しました。表 2 に、DMA お
よび iAs の濃度測定値を示します。MMA の濃度については、計算された LOD (0.026 µg/kg)

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表 2. 5 種類のバリデーション (V) ワインと 5 種類のマーケットバスケット (MB) ワインの分析結果 (2 箇所のラボで測定) と FDA EAM §4.10 拡張メソッドによる結果の比較。回収率 (カッコ内に記載) は「測定値」を「EAM §4.10」で除算し、総 As については「種の合計」を「合計」で除算して求めました。
サンプル

DMA (µg/kg)

EAM §4.10

0.72 ± 0.04
(89%)
0.72 ± 0.06
(98%)
0.83 ± 0.04
(111%)
1.86 ± 0.06
(109%)
0.47 ± 0.04
(105%)<LOD

iAs (µg/kg)

EAM §4.10

測定値

合計

総 As (µg/kg)

種の合計

16.0 ± 0.5
16.5 + 0.02
16.7 ± 0.5(111%)(101%)
V-2
0.74 ± 0.04*
10.7 + 0.2
11.4 ± 0.4
12.6 + 0.16
12.1 ± 0.3(107%)(96%)
V-3
0.75 ± 0.1*
9.2 + 0.4
9.5 ± 0.6
10.4 + 0.11
10.3 ± 0.5(103%)(99%)
V-4
1.70 + 0.1
2.1 + 0.3
2.3 ± 0.4
4.5 + 0.01
4.1 ± 0.4
(109%)(92%)
V-5
0.45 ± 0.01*
1.5 + 0.3
1.7 ± 0.3
2.4 + 0.03
2.2 ± 0.3
(113%)
(90%)
MB-1
<LOD
30.2 + 1.3
32.9 ± 0.8
34.4 + 0.4
32.9 ± 0.8(109%)(96%)
MB-2
0.33 ± 0.04*<LOD
7.57 + 0.49
9.1 ± 0.4
9.1 + 0.3
9.1 ± 0.4
(120%)(100%)
MB-3
0.71 ± 0.08*
1.1 ± 0.0
24.64 + 0.40
27.6 ± 0.7
28.9 + 0.9
28.6 ± 0.7(155%)(112%)(99%)
MB-4
1.16 ± 0.09*
1.0 ± 0.1
26.3 + 0.89
27.5 ± 0.9
27.9 + 0.9
28.5 ± 0.9(86%)(105%)(102%)
MB-5
<LOD
<LOD
3.5 + 0.25
4.5 ± 0.1
4.7 + 0.1
4.5 ± 0.1
(129%)(96%)
平均 ± 1 、n=3。
* EAM §4.10 メソッドの LOD (0.17 µg/kg) から LOQ (1.3 µg/kg) の範囲にある値を示します。
LOD 測定値: DMA = 0.018 µg/kg、MMA = 0.026 µg/kg、iAs = 0.022 µg/kg。LOQ 測定値: DMA = 1.1 µg/kg、
MMA = 1.5 µg/kg、iAs = 1.3 µg/kg。
V-1

0.81 ± 0.1*

測定値

14.4 + 1.0

をすべて下回っていたため定量できませんでした。濃度測定値を、
FDA EAM §4.10 拡張メソッ

ド [9] により得られた値と比較しました。これ

らの測定値は、ほとんどが ±10 % 以内の範囲で一致しました。iAs はすべてのワインで Asの大半を占めていました。また、明らかに LOQ(1.1 µg/kg) を超える DMA が含まれていたワイ

ンサンプルは 1 つのみ (MB-3) でした。

全体での iAs の濃度範囲は、1.7 ± 0.3 ～ 32.9
± 0.8 µg/kg でした (最大濃度は、FDA がリン
ゴジュースに対して規定している処置限界 10µg/kg を超えています)。すべての As 種の合計
(表 2) は、最小の 2.2 ± 0.3 µg/kg から最大の32.9 ± 0.8 µg/kg の範囲でした。これは、カナ
ダのガイドラインで定 められている限界濃度
100 µg/L および OIV の限界濃度 200 µg/L を下回っています。

結論

シンプルかつ堅牢で高速 な HPLC-ICP-QQQ メ

ソッドを使用することにより、最も毒性の高い

無機 As 種 (As (III) および As (V)) と 2 種類の有機 As 種の合計を 2 分未満で測定できました。
ワインでは、幅広い濃度の iAs が検出されました。その最大濃度は、FDA がリンゴジュース中の iAs に対して規定している処置限界を超えましたが、ワイン中の総 As は現行の規制濃度を下回っていました。

agilent.com/chem/jp

参考文献

1. U.S. FDA Guidance for Industry Arsenic in
Apple Juice: Action Level (draft), 2013
2. Canada Ontario, V. Q. A., Wine Standards.
1999 Regulations/Standards
3. OIV–Compendium of International Methods ofAnalysis, 2011, Europe
4. B. Sadee et al, J. Anal. At. Spectrom, 2015,30, 102–118
5. B. P. Jackson, J. Anal. At. Spectrom., 2015, 30,
1405–1407
6. S. Musil et al, Anal. Chem., 2014, 86 (2),993–999
7. H. R. Hansen et al, J. Environ. Monit., 2011,
13, 32–34
8. K. M. Kubachka 他、アクセス日 2017 年
8 月、https://www.fda.gov/
downloads/Food/FoodScienceResearch/
LaboratoryMethods/UCM479987.pdf
9. C. K. Tanabe et al, J. Agric. Food Chem.,
2017, 65 (20), 4193–4199

詳細情報
Patrick J. Gray, Courtney K. Tanabe, Susan E.
Ebeler, and Jenny Nelson, A fast and ﬁt-for purpose arsenic speciation method for wine and rice, J.
Anal. At. Spectrom., 2017, 32, 1031–1034; DOI:
10.1039/C7JA00041C

オンデマンドウェビナー :単一粒子モードか、ハイ
フネーテッド ICP-MS か

複雑なマトリックス中のナノ粒子の分析について

無機ナノ粒子は、色や香りの改善、保存、および製造プロセス促進のための食品添加物として長年使用されてきました。多様 な用途 に広く使用される一方、ナノ粒子 が製品から無制
御に放出される可能性や、これが人体や環境に及 ぼし得る影響から、その安全性が懸念されています。こういった潜在的リスクを考慮し、規制および科学的評価により、市販品に含まれるナノ粒子の物理化学的特性を解明することが求められています。ICP-MS は、溶液中のナノ粒子を検出および特性解析する際に一般的 に選 ばれる分析手法となっています。ただし、リスク評価のための標準化されたプロトコ
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このウェビナーでは、製造されたナノ材料の特性解析における ICP-MS の可能性について学びます。ICP-MS では、1 回の高速分析でナノ粒
子のサイズ、サイズ分布、元素組成、個数濃度に関する情報を獲得できるという点で、他の手法より優れています。また、ICP-MS はナノ粒子の分析に 2 つのモードを使用できます。個々の粒子の特性解析には単一粒子モードを使用
し、バルクサンプルの特性解析には、フィール
ドフロー 分離 やキャピラリー 電気泳動 などの分離手法と組 み 合 わせて使用します。それぞれの方法にはメリットと制約がありますが、併用することで補完されます。
このウェビナーでは、ナノ粒子の分析理論を紹介し、単一粒子分析およびフィールドフロー分
離 ICP-MS の両方を使用した実例を示します。
また、両モードの利点と制約 について説明します。

プレゼンター : Susana Cuello Nuñez 博士1および Steve Wilbur2

LGC Limited, UK、2Agilent Technologies, USA1

分光分析: オンデマンドウェビナーにご登録いただいた方に、ウェブキャストの要約を無料でお送りします。

Agilent publication 5991-8454EN

Agilent ICP-MS ジャーナル 2017 年 10 月 - 第 70 号

7

オンデマンドウェビナー
ヒ素スペシエーションは成熟段階へ:

多様な食品マトリックスのための堅牢なハイスループットメソッドの検証

Agilent ICP-MS 誕生 30 余年記念イベント
APWC 2017 および WCPS 2018

第 7 回 Asia-Paciﬁc Winter Conference on Plasma Spectrochemistry (APWC) が 2017 年 11 月 12 ～ 17 日に日本の松江市で開催されます。ぜひアジレントのイベントにご参加ください。世界中のお客様をア
ジレントのブースでお待ちしております。また、平日のランチタイムイベントでお会いできることを楽しみにしています。

2018 年 1 月 8 ～ 13 日に米国フロリダ州アメリア島で開催される Winter Conference on Plasma
Spectrochemistry (WCPS) でアジレントチームが皆様のご参加をお待ちしています。第 20 回 WCPS で、
アジレントの ICP-MS の歴史は記念すべき節目を迎えます。ICP-MS 分野で 30 年以上続く技術革新および開発を祝い、科学的セミナー、交流イベント、その他サプライズをご用意しています。アジレントのブースで原子分光分析のエキスパートチームがお待ちしております。アジレントの製品を心ゆくま

食品検査アプリケーションにおいて As 種を高い信頼性で正確に測定できる堅牢な検証済みのメソッドを中心に、ヒ素のスペシエーション

メソッドの最新動向を紹介します。

プレゼンター : Susan Ebeler1、Courtney Tanabe1、Jenny Nelson1、2
1
University of California, Davis, USA、
2
Agilent Technologies, USA
分光分析ソリューション:

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医薬品のための新たな元素不純物テスト

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日曜日: アジレント短期コース
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木曜日: アジレントワークショップ

カンファレンス/会議/セミナー

第 7 回 Asia-Pacific Winter Conference on Plasma Spectrochemistry2017 年 11 月 12 ～ 17 日、日本 松江市、http://www.apwc2017.org/

2018 Winter Conference on Plasma Spectrochemistry
018 年 1 月 8 ～ 13 日、米国フロリダ州アメリア島
http://icpinformation.org/Winter_Conference.html

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医薬品メーカーには、USP <232>/<233> お

ICP-MS に関する最新の文献を参照およびダウンロードいただけます。
www.agilent.com/chem/jp• アプリケーションノート: Accurate Determination of TiO2 Nanoparticles in Complex Matrices using
the Agilent 8900 ICP-QQQ、5991-8358EN• アプリケーションノート: Rapid Analysis of Radium-226 in Water Samples by ICP-QQQ、5991-8324EN• アプリケーションノート: Fast Analysis of Arsenic Species in Wines using LC-ICP-QQQ、5991-8454EN• アプリケーションノート: Validating performance of an Agilent 7800 ICP MS for USP <232>/<233>
and ICH Q3D/Q2(R1): Elemental Impurity Analysis in Pharmaceuticals、5991-8335EN

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準備は万全?

よび ICH Q3D への準拠を 2018 年 1 月までにナーでは、サンプルの分解からデータ解析およびレポート作成までのワークフローを最適化する方法を学びます。

プレゼンター : Mark Kelinske

Agilent Technologies• Trace Elemental Analysis of Trichlorosilane by Agilent 7700s/7900 ICP-MS、5990-8175EN• Direct Measurement of Metallic Impurities in 20% Ammonium Hydroxide by Agilent
7700s/7900 ICP-MS、5990-7914EN• Direct Analysis of Trace Metallic Impurities in High Purity Hydrochloric Acid by Agilent
7700s/7900 ICP-MS、5990-7354EN

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Karen Morton、アジレント・テクノロジー
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