ガスクロマトグラフ分析に活用されている固相抽出法の基礎

ジーエルサイエンス株式会社
カスタマーサポートセンター CS1課
三浦早紀

固相抽出法の概略と使用方法

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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ある．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・精製できる．

充填容器
固相(担体)

フリット

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固相抽出法の概要
HPLCで，試料成分を溶解している溶媒，例えば水を移動相としたとき，目的成分或いは妨害成分のどちらかがカラムから保持，もしくは，溶出しない条件を設計できれば，目的成分の分別,濃縮に適用可能である．

充填剤（A）

溶媒（C）

試料溶液（B）【保持】
試料溶液（B）に存在する成分（■，▲）のうち，充填剤（A）に対する親和性の高い成分（▲）が保持され，親和性の低い成分（■）は素通りする．

【溶出】充填剤（A）に保持された成分（▲）は，親和性の高い溶媒（C）を流すことにより溶離，回収することができる．

4固相抽出二つの使い方

目的成分を保持させる方法

分析妨害成分を保持させる方法

目的成分
夾雑成分

夾雑成分

目的成分

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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】
青色色素を測定したい．
【前処理の目的】
青色色素を固相カラムに保持させ，黄色色素を洗浄除去した後，青色色素を溶出・回収する．
【検討固相】
C18-B（無極性相）

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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 による一斉分析法)

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）

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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】
青色色素を固相カラムに吸着させ除去したい．
【検討固相】GC （ｸﾞﾗﾌｧｲﾄｶｰﾎﾞﾝ）
SAX（陰イオン交換）
SCX（陽イオン交換）

8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による農薬等の一斉試験法（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
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(500mg/500mg/6mL)

精製（色素）
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
溶媒除去・転溶
GC-MS(/MS)

ガスクロマトグラフィーに用いられている
固相抽出の具体的事例‐残留農薬分析に見る固相抽出精製‐

10GC/MS による農薬等の一斉試験法（農作物）

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

脂質の除去(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）

吸着

溶媒除去・転溶
野菜・果実

20mL分取色素・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(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

溶媒除去・転溶
GC-MS(/MS)

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GC/MS による農薬等の一斉試験法（農作物）

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

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分取色素・脂肪酸の除去(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

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(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
12GC/NH2ミニカラムによる精製効果
脂肪酸除去効果について

成分名

GC/NH2精製無し

1.00(x10,000)
55（％）

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

155O

6-Octadecenoic acid

0.75

回収率

Malathon

83
97

0.50

264
0.25
0.00

125
50

100

150

200

OH

282

222
250

300

350

400

450

500

13

GC/NH2ミニカラムによる精製効果
脂肪酸除去効果について

GC/NH2精製無し

GC/NH2精製有り

成分名

回収率（％）

成分名回収率（％）

Malathon

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

成分名

回収率（％）

成分名

回収率（％）

Malathon

106

Pyridaphenthion

112

Chrorpyrifos

100

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

114Ethofenprox11214

ガスクロマトグラフィーに用いられている固相抽出の具体的事例‐液体試料以外の例‐

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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

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固相マイクロ抽出（SPME）について
固相マイクロ抽出(Solid Phase Micro Extraction,SPME)とは1990年代初めに，カナダのウォータール大学にて発明された手法である．フューズドシリカにポリマーや液相が化学結合またはコーティングされた，ファイバーと呼ばれる捕集剤に分析種を捕集し，ガスクロマトグラフの注入口に導入することで加熱脱着が行われ，分析カラムへと運ばれる．

ファイバー

注入口

捕集剤

分析種
（溶質）

ガスクロマトグラフ
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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。

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おわりに分析目的を達成するための前処理手法は数多く存在するが，固相抽出法は非常に汎用性の高い手法の一つである．多くの文献や公示試験法に採用されており，事例に困ることも少ない．知っていて損は無い技術と言える．
固相抽出法が普及した当初と比べると，測定器の感度は大きく改善されている．しかし，前処理の必要性は変わることは無い．固相抽出法は，時代に合わせた要求に合わせて改善・改良を繰り返し,現在も利用され続けている．基本的な概念や理論，操作をしっかりと理解する事で，今後発生すると想定される新しい試料処理の要求事項にも，柔軟に対応できる要素技術であり続けると考えられる．
今後のGC分析分野の進歩に対し，固相抽出という技法がどのような形で変化し，貢献できるのか，技術的な興味は尽きない．
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ご清聴ありがとうございました20