第382回 ガスクロマトグラフィー研究懇談会 研究会
試料前処理・導入法の最新技術と基礎を学ぶ

GC分析分野におけるSPE（固相抽出）法の基礎と事例
ジーエルサイエンス株式会社
総合企画部 営業企画課
高柳 学(takayanagi@gls.co.jp)
2023/06/23

第382回 ガスクロマトグラフィー研究懇談会 研究会

1

固相抽出法の概略と使用方法

2023/06/23

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22固相抽出法の概要
固相抽出(Solid Phase Extraction,SPE)とは，1970年代後半，⽶国において⾼速液体クロマトグラフィー（HPLC）の理論展開の過程で考案されたとされる試料前処理方法です．シリカゲル，グラファイトカ－ボンあるいはポリマ－等の担体が充填されたミニカ－トリッジを使い試料溶液中の目的成分を抽出・精製できます．

充填容器
固相(担体)

フリット

2023/06/23

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3試料中の測定対象物質をGCで分析する

GC分析

試料
何を使いたい︖

前処理（ ↑ 何をしたい︖）

試料抽出・調製・溶媒抽出（液液・固液・蒸留）・除タンパク・内標添加

試料導⼊・希釈・誘導体化

・バイアル選定 ・誘導体化

・ろ過・安定剤添加・溶媒転溶

・ろ過・希釈・追加精製

濃縮・精製
・固相抽出

・蒸発・シリンジスパイクの添加

・液液抽出

・脱塩脱水

・ヘッドスペース・カラムクロマト

2023/06/23

・オートサンプラー

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4「〜したい」と「前処理法」の関係✔ 目的成分を抽出したい。
固液抽出（粉砕・ソックスレイ・ホモジナイズ・超臨界抽出・⾼速溶媒抽出）
液液抽出（分液漏⽃・固相抽出・ケイソウ土カラム）✔ 分析機器やカラムを保護したい。
ろ過・遠⼼分離・除タンパク・脱塩・固相抽出✔ 分析法の迅速化や効率化を図りたい。
分析カラムの変更・⾃動化・液液抽出から固相抽出法への変更✔ 濃縮したい。
蒸留・蒸発・固相抽出・カラムスイッチング✔ クリーンアップしたい。
液液抽出・固相抽出・カラムスイッチング・カラムクロマトグラフィー
2023/06/23

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5一般的な固相抽出カラムの使用方法

分析妨害成分を保持させる方法

目的成分を保持させる方法

目的成分
夾雑成分

2023/06/23

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夾雑成分
目的成分

6

一般的な固相抽出カラムの使用方法
目的成分を保持させる方法【分析の目的】⻘⾊⾊素を測定したい．
【前処理の目的】
⻘⾊⾊素を固相カラムに保持させ，⻩⾊⾊素を洗浄除去した後，⻘⾊⾊素を溶出・回収する．
【検討固相】
C18-B（無極性相）

2023/06/23

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7目的成分を保持させる固相抽出法の事例

⽔質管理目標設定項目の検査⽅法別添⽅法５の２(固相抽出―ガスクロマトグラフ―質量分析計 による⽔中GC/MS対象農薬類の⼀⻫分析法)

固相抽出によって，溶媒転溶させつつ100倍に濃縮（濃縮目的）

濃縮操作によって，さらに5倍濃縮（最終的には500倍濃縮）

2023/06/23

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8一般的な固相抽出カラムの使用方法
分析妨害成分を保持させる方法【分析の目的】
赤⾊⾊素を測定したい．
【前処理の目的】
⻘⾊⾊素を固相カラムに吸着させ除去したい．
【検討固相】SCX（陽イオン交換）
SAX（陰イオン交換）
GC （ｸﾞﾗﾌｧｲﾄｶｰﾎﾞﾝ）

2023/06/23

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9分析妨害成分を保持させる固相抽出法の事例

⾷品に残留する農薬，飼料添加物⼜は動物⽤医薬品の成分である物質の試験法
GC/MSによる農薬等の⼀⻫試験法（農産物）
脂質の除去

抽出工程

野菜，果実 20.0g
穀類，豆類 10.0g*1

C18 ミニカラム(1g/6mL)

ホモジナイズ*2

穀類・豆類

精製（脂質）(1)コンディショニング
アセトニトリル 10mL（２）試料負荷（３）溶出アセトニトリル 2mL

吸引ろ過*3
無水硫酸ナトリウム脱水
ろ過

100mL定容（アセトニトリル）

溶媒除去・転溶
20mL分取野菜・果実

色素・脂肪酸の除去

GC/NH2積層ミニカラム(500mg/500mg/6mL)

NaCl 10g
リン酸緩衝液(pH7.0) 20mL
振とう，静置精製（脂肪酸）(1)コンディショニング
アセトニトリル/トルエン= (3:1) 10mL（２）試料負荷（３）溶出
アセトニトリル/トルエン= (3:1) 20mL

アセトニトリル
層分取＊ 1︓水20 mL，15 分放置＊ 2︓アセトニトリル 50 mL＊ 3︓ろ紙の残留物をアセトニトリル20 mL で，再度ホモジナイズ

2023/06/23

精製（色素）

溶媒除去・転溶
GC-MS(/MS)

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10分析妨害成分を保持させる固相抽出法の事例

⾷品に残留する農薬，飼料添加物⼜は動物⽤医薬品の成分である物質の試験法
GC/MSによる農薬等の⼀⻫試験法（農産物）

野菜、果実 20.0g
穀類、豆類 10.0g*1

脱脂をしないで注⼊すると︖
ホモジナイズ*2

穀類・豆類

吸引ろ過*3✔

注⼊口・カラム・検出器にダメージ

140.0

回収率（％）

NaCl 10g
リン酸緩衝液(pH7.0) 20mL
振とう、静置農薬類の異常回収が激増（特に⾼沸点農薬）

160.0

100mL定容（アセトニトリル）

20mL分取

✔

120.0
100.0
80.0
60.0
40.0

アセトニトリル
層分取20.00.0＊ 1︓水20 mL、15 分放置＊ 2︓アセトニトリル 50 mL＊ 3︓ろ紙の残留物をアセトニトリル20 mL で、再度ホモジナイズ

2023/06/23

050

100150200250300350

農薬 No. （GC/MS保持時間順）
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11分析妨害成分を保持させる固相抽出法の事例

⾷品に残留する農薬，飼料添加物⼜は動物⽤医薬品の成分である物質の試験法
GC/MSによる農薬等の⼀⻫試験法（農産物）
脂質の除去

野菜、果実 20.0g
穀類、豆類 10.0g*1

C18 ミニカラム(1g/6mL)

ホモジナイズ*2

穀類・豆類

吸引ろ過*3(1)コンディショニング
アセトニトリル 10mL（２）試料負荷（３）溶出
アセトニトリル 2mL

脂質の除去

吸着

100mL定容（アセトニトリル）

20mL分取NaCl 10g
リン酸緩衝液(pH7.0) 20mL
振とう、静置アセトニトリル
層分取＊ 1︓水20 mL、15 分放置＊ 2︓アセトニトリル 50 mL＊ 3︓ろ紙の残留物をアセトニトリル20 mL で、再度ホモジナイズ

2023/06/23

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12分析妨害成分を保持させる固相抽出法の事例

⾷品に残留する農薬，飼料添加物⼜は動物⽤医薬品の成分である物質の試験法
GC/MSによる農薬等の⼀⻫試験法（農産物）
脂質の除去

野菜、果実 20.0g
穀類、豆類 10.0g*1

C18 ミニカラム(1g/6mL)

ホモジナイズ*2

穀類・豆類

吸引ろ過*3(1)コンディショニング
アセトニトリル 10mL（２）試料負荷（３）溶出
アセトニトリル 2mL

無水硫酸ナトリウム脱水
ろ過

100mL定容（アセトニトリル）

溶媒除去・転溶
20mL分取野菜・果実

GC/NH2積層ミニカラム

色素・脂肪酸の除去

GC/NH2積層ミニカラム
NaCl 10g
リン酸緩衝液(pH7.0) 20mL
振とう、静置アセトニトリル
層分取＊ 1︓水20 mL、15 分放置＊ 2︓アセトニトリル 50 mL＊ 3︓ろ紙の残留物をアセトニトリル20 mL で、再度ホモジナイズ2023/06/23(500mg/500mg/6mL)(1)コンディショニング
アセトニトリル/トルエン= (3:1) 10mL（２）試料負荷（３）溶出
アセトニトリル/トルエン= (3:1) 20mL
溶媒除去・転溶
GC-MS(/MS)

上層｜GC（グラファイトカーボン）
色素除去に効果的
下層｜NH2脂肪酸除去に効果的

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13分析妨害成分を保持させる固相抽出法の事例

⾷品に残留する農薬，飼料添加物⼜は動物⽤医薬品の成分である物質の試験法
GC/MSによる農薬等の⼀⻫試験法（農産物）(x1,000,000)
2.0
成分名GC/NH2精製無し

1.5
1.0
0.5
0.0
10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

回収率
（％）

成分名

回収率
（％）

Malathon

870

Pyridaphenthion

135

Chrorpyrifos

232

Iprodion

145Thiobencarb

191

EPN

175

alpha-Endsulfan

4552

Piperophos

142

Napropamide

427

Anilofos

119

Flutolanil

359

Bifenox169

Mepronil149

Pyriproxyfen

146

Thenylchlor

133

Cafenstrole

147

Pyributicarb

149

Ethofenprox

155

45.0

(x10,000)
1.00
55
0.75
0.50

O

6-Octadecenoic acid

83
97

264
0.25
0.00
50
2023/06/23

125
100

282

222
150

200

OH

250

300

350

400

450

500

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14分析妨害成分を保持させる固相抽出法の事例

⾷品に残留する農薬，飼料添加物⼜は動物⽤医薬品の成分である物質の試験法
GC/MSによる農薬等の⼀⻫試験法（農産物）(x1,000,000)
2.0

GC/NH2精製無し

1.5
1.00.50.010.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

成分名

GC/NH2精製有り

0.52023/06/23

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

成分名

回収率（％）

870

Pyridaphenthion

135

Chrorpyrifos

232

Iprodion

145

Thiobencarb

191

EPN

175

alpha-Endsulfan

4552

Piperophos

142

Napropamide

427

Anilofos

119

Flutolanil

359

Bifenox169

Mepronil149

Pyriproxyfen

146

Thenylchlor

133

Cafenstrole

147

Pyributicarb

149

Ethofenprox

155

45.0

1.0

0.0
10.0

（％）

Malathon(x1,000,000)
2.0
1.5

回収率

成分名

回収率（％）

成分名

回収率（％）

Malathon

106

Pyridaphenthion

112

Chrorpyrifos100

Iprodion

105

Thiobencarb

102

EPN

108

alpha-Endsulfan

105

Piperophos

108

Napropamide

114

Anilofos109

Flutolanil

111

Bifenox108

Mepronil119

Pyriproxyfen

112

Thenylchlor

115

Cafenstrole

119

Pyributicarb

114

Ethofenprox

112

45.0

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15気相中物質の固相抽出事例

2023/06/23

第382回 ガスクロマトグラフィー研究懇談会 研究会

1616

⼤気分析前処理で使われる固相抽出カラムの一例-大気中アルデヒド抽出用DNPH固相カートリッジ-

大気試料

2023/06/23

第382回 ガスクロマトグラフィー研究懇談会 研究会

17シリカモノリス固相材による香気成分の捕集-赤ワイン中香気成分の捕集・分析-

ヘッドスペースサンプリングにより国産赤ワインの香気成分の簡易濃縮分析を⾏いました. バナナ様の果
実臭（酢酸イソアミル）やバラの香り（フェニルエチルアルコール）などを検出することができました.

2023/06/23

第382回 ガスクロマトグラフィー研究懇談会 研究会

18まとめ2023/06/23

第382回 ガスクロマトグラフィー研究懇談会 研究会

1919

必要とされる「前処理」とは︖「分析目的」を達成するために,「何らかの前処理が必要」なときがあります.
「どのような前処理が要求されているのですか︖」✔ どんな成分︖・どれくらいの成分数︖✔ どのくらいの精製度が必要ですか︖✔ どのくらいの精確性・信頼性が必要ですか︖✔ どれくらいの実用性・迅速性が必要ですか︖✔ 決められた方法︖ 独⾃法でも良い︖

固相抽出カラム法は,その要求事項（〜したい）を達成するための一つの⼿法となり得ますか︖
いろいろな⼿法の「選択肢」を知る事が⼤事です︕
2023/06/23

第382回 ガスクロマトグラフィー研究懇談会 研究会

20