LC/MS/MSを用いた環境試料中の農薬分析

LC/MS/MSを用いた環境試料中の農薬分析
サーモクエスト株式会社 ○吉仲希葉子
兵庫県立公害研究所山本匡利、中野武
はじめに
環境庁の内分泌撹乱物質分析マニュアルに指定された
方法を、実際の水質や底質に適用すると、環境濃度レベル
測定には不十分な検出感度と夾雑物による妨害のため、
モニタリング調査自体の限界性を感じる場合がある。
そこで今回は、河川水質、底質のモニタリングを目的
として、ベノミルの分解物であるカーベンダジム（MBC)に
関して、環境濃度レベルが把握できる検出感度と妨害物質
に影響されない選択性を実現するために、ESI法による
LC/MS/MS法を用いたng/Lレベルでの分析法を検討した
ので報告する。
LC/MS、LC/MS/MSの分析条件
HPLC : HP1100
カラム：Develosil C30-UG-5
移動相：A=アセトニトリル
B=5mM 酢酸ｱﾝﾓﾆｳﾑ
A=40%‐15min‐80%（1min）
流速：0.5mL/min
サンプル注入量：20μL
MS : LCQ
イオン化法：ESI（Positive Mode）
加熱ｷｬﾋﾟﾗﾘｰ温度：225℃
スプレー電圧：4.5kV
Sheath Gas：70arb
Aux Gas：10arb
MS/MS条件
Precursor Ion：m/z 192
相対ｺﾘｼﾞｮﾝｴﾈﾙｷﾞｰ：24%
MS/MSの有用性
環境分析における二つの必要条件
感度（感度の向上）
・四重極型－ SIM技術
・イオントラップ型－Full Scan感度の向上
選択性（複雑なマトリックスの除去）
・クロマトグラフィーの分離技術の最適化
・高分解能質量分析計（磁場型）
・タンデムマススペクトロメトリー（MS/MS）による
化学的バックグランドから分析対象物のシグナルを
確認する能力（S/Nの向上）、確実性の向上（プロダクト
イオンによるスペクトル）
MS/MS の原理
Single Stage Mass Spectrum
Isolation Event
MS/MS Mass Spectrum
Collisional
Activation Event
イオントラップによるMS/MS
1. Inject
3. Fragment
2. Isolate
4. Detect
Collision Energyの検討
1.2
m/z160
m/z192
0.8
0.6
1.2
Relative Area
0.4
0.2
m/z160
m/z192
0.18ppm
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
20
0.0
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
Relative Collision Energy(%)
20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
Relative Collision Energy(%)
1.2
0.017ppm
1.0
Relative Area
Relative Area
1.0
MBC Standard 2ppm
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
20
22
24
26
28
30
32
34
36
Relative Collision Energy(%)
38
40
m/z160
m/z192
MBC標品（2ppm）の分析結果
[M+H]+
192.1
100
100
Full Scan Mass Spectra
Relative Abundance
70
60
58.8
40
30
20
80
20
0
100
NL:3.71E6
MS/MS
m/z 192→160
80
60
193.1
74.1
60
40
40
99.5
10
0
Full Scan
m/z 192
60
80
20
100
120
140
160
180
200
0
m/z
0
1
2
160.3
100
O
80
HN
HN
70
N
60
50
O
40
O
30
HN
HN
+
20
N
192.1
10
0
60
80
100
120
140
m/z
160
3
4
5
6
7
Time (min)
MS/MS Spectra
90
Relative Abundance
Relative Abundance
90
50
NL: 1.96E7
80
180
200
8
9
10
11
12
河川水中における分析例
192.1
100
90
80
Relative Abundance
100
Full Scan
m/z192
80
60
60
50
40
30
20
10
20
0
99.5
58.8
60
80
100
193.1
113.8
120
140
160
180
200
m/z
0
100
MS/MS
m/z160
80
160.3
100
90
60
Relative Abundance
Relative Abundance
40
70
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
80
70
60
50
40
30
12
20
Time (min)
192.2
10
161.6
0
60
80
100
120
m/z
140
160
180
200
底質中における分析例
74.1
192.1
100
90
80
Relative Abundance
100
Full Scan
m/z192
80
60
60
57.9
178.5
50
40
104.6
97.1
30
123.9
20
20
10
0
0
100
60
80
100
120
140
160
180
200
m/z
MS/MS
m/z160
80
160.3
100
90
60
40
20
0
0
1
2
3
4
5
6
7
Time (min)
8
9
10
11
12
Relative Abundance
Relative Abundance
40
138.2
70
80
70
60
50
40
192.2
30
20
10
0
60
80
100
120
m/z
140
160
180
200
検量線
Y = -176525+3.36667e+007*X R^2 = 1.0000
70000000
定量結果
60000000
Area
50000000
サンプル
面積値
濃度（ｐｐｍ）
40000000
30000000
20000000
10000000
0
0.0
0.5
1.0
1.5
濃度（ppm）
2.0
河川水
18870118
0.566
底質
14324366
0.431
MBCのMS/MSによる開裂パターンの推測
－計算化学へのアプローチー
O
160.3
HN
100
HN
N
90
Relative Abundance
80
70
60
50
O
40
O
30
HN
HN
+
20
N
192.1
10
0
60
80
100
120
140
m/z
160
180
200
ベノミル→MBCへの反応経路の推測
まとめ
MS/MSの効果
マトリックスの影響を抑えたクロマトグラムによるS/Nの向上、
プロダクトイオンによるスペクトルから正確性の向上を図ることができた。
より確実性が高く、高感度の定性、定量が可能。
さらに複雑なマトリックス（食品中など）のｻﾝﾌﾟﾙへの
適用が期待できる。
計算化学への期待
今回、ベノミルからMBCへの反応経路については、すでに報告された
反応経路１）を追跡する形になったが、今後、実際の環境水中での
反応についても何らかの知見が得られることが期待できる。
参考文献
1） T.A.Roberts et al, Metabolic Pathways of Agrochemicals,1113-1137
謝辞
本報告に際し、計算化学の分野については
奈良女子大学理学部化学科竹内孝江先生に
ご教授を頂きました。

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