マトリックスの影響によるナトリウム定量性の検討

群馬県立産業技術センター研究報告(２０１３）

マトリックスの影響 によるナトリウム定 量 性 の検 討

高 橋 仁 恵 ・ 木 村 紀 久 ・ 河 合 貴 士

Study on accuracy for quantitative analysis of sodium under the influence of matrixes

Hitoe TAKAHASHI, Norihisa KIMURA, and Takahito KAWAI 食 品 の ナ ト リ ウ ム 分 析 法 と し て 推 奨 さ れ て い る 原 子 吸 光 光 度 計 に よ る 絶 対 検 量 線 法 (現 行 法 )の 妥 当 性 を 検 討 し た 。濃 度 既 知 の 疑 似 サ ン プ ル に つ い て 現 行 法 で 分 析 し た 結 果 、測 定 試 料 中 に カ リ ウ ム が ナ ト リ ウ ム の 50 倍 存 在 し て も 疑 似 サ ン プ ル の ナ ト リ ウ ム 調 製 濃 度 と 概 ね 合 致 し て お り 、 正 確 な 分 析 値 が 得 ら れ や す い こ と を 確 認 し た 。 ま た 繰 り 返 し 試 験 、 添 加 回 収 試 験 の 結 果 か ら 精 度 良 く 分 析 で き る こ と 、 さ ら に 検 量 線 用 の 標 準 溶 液 の 調 製 が 比 較 的 簡 易 で あ る こ と な ど の 点 か ら 現 行 法 は 食 品 中 の ナ ト リ ウ ム 分 析 法 と し て 妥 当 性 が あ る と 判 断 し た 。 キ ー ワ ー ド ： ナ ト リ ウ ム 、 原 子 吸 光 光 度 計 、 絶 対 検 量 線 法

The absolute calibration curve method by atomic absorption spectrometer(AAS) that is used for analysis of sodium in foods was investigated. It was confirmed that the concentrations of sodium in the prepared samples having the concentrations of potassium which are 50 times as high as that of sodium were quantified with sufficient accuracy. In repeating tests and recovery tests, food samples were analyzed by the method with good accuracy. In addition, prepar ation of standard solutions in the method is easier than the other methods. Therefore, it was suggested that the method was appropriate for analysis of sodium in foods.

Keywords ： Sodium in foods, Atomic absorption spectrometer, Absolute calibration curve １． はじめに 食品の栄養成分表示をする際は、栄養表示 基準によりナトリウムの表示が義務づけられ ており、当センターへも栄養成分分析と同時 にナトリウム分析の依頼が多い。また、消費 者庁では全ての加工食品についてナトリウム を含む栄養成分表示を義務づける改正案が検 討されており、施行が決定するとナトリウム の分析依頼が増加すると予想されている。 当センターで行っている食品中のナトリウ ム分析は、日本食品標準成分表分析マニュア ル１ ）_{で推奨されている原子吸光光度計（AAS）} を 用 い た 外 部 標 準 法 ･絶 対 検 量 線 法 で 行 っ て きた。AAS を用いたナトリウムの分析では、 測定試料中に多量のカリウム又はカルシウム が存在する場合に干渉効果によってナトリウ ム分析値が真値から離れる可能性がある｡２ ） 対策として、共存する元素をサンプル測定試 料と同程度の濃度となるよう標準溶液に添加 する外部標準法・マトリクスマッチング法、 サンプル測定試料中に測定対象元素の標準試 料を添加する内部標準法・標準添加法、干渉 抑制剤（CsCl など）を添加する方法が用いら れる｡２ ）_{食品は一般に重量比においてナトリ} ウムの 1～100 倍量のカリウムを含むものが 多いため、現行法で得られたナトリウム分析 値はカリウムの干渉効果により信頼性の低い ことが懸念される。 そこで本研究は、外部標準法･マトリックス バ イ オ ・ 食 品 係 、 *材 料 技術 係

カリウム25mg/L標準溶液 カリウム250mg/L標準溶液 ナトリウム(mg/L) 1 2 5 10 1 2 5 10 カリウム(mg/L) 25 250 表１　外部標準法･マトリックスマッチング法に用いる標準溶液 マッチング法および内部標準法・標準添加法 を用いて、AAS によるカリウム存在下におけ るナトリウム分析結果を比較することで、現 行法である AAS による外部標準法・絶対検量 線法の妥当性を検討することを目的とする。 さらに 1 回の分析で多くの成分が同時に分析 できる誘導結合発光プラズマ分析装置(ICP-A ES）、およびイオンクロマトグラフによるナ トリウム分析も行い、簡易でかつ信頼性の高 いナトリウム分析法についても検討する。 ２． 試験方法 ２．１ 試料 AAS による食品中のナトリウム分析では、 測定試料中のナトリウム濃度を 1～10mg/L の範囲になるように調製し、測定を行って いる。前述のように食品中のカリウムはナ トリウムの 1～100 倍含まれるケースが多 いことを考慮し、原子吸光分析用標準試薬 (関東化学株式会社製)を用いて疑似サンプ ル Ａ(ナ ト リウ ム 5mg/L カ リ ウ ム 25mg/ L)、疑似サンプルＢ(ナトリウム 5mg/L カ リウム 250mg/L)を調製し、分析に供した。 また、食品サンプルはタマゴ、カキナ(アブ ラナ科の野菜)、タマネギ、レタス、豆腐、 生鮭、トマトソース、味付け蒟蒻を凍結乾 燥し、日本食品標準成分表分析マニュアル １ ）_{に従って希酸抽出法で抽出した溶液を分} 析に供した。なお、AAS、ICP-AES による分 析は 1%塩酸酸性で、イオンクロマトグラフ による分析は 0.1%塩酸酸性で試料の調製を 行った。ICP-AES およびイオンクロマトグ ラフによる分析試料はいずれも 0.45μm の メンブランフィルターでろ過したものを分 析に供した。 ２．２ 装置 AAS は、島津製作所製 AA-6300 を用い、光 源には浜松ホトニクス製ホロ－カソ－ドラン プを使用した。測定条件は燃料ガス流量 1.8L /min の空気アセチレンフレームを長さ 10 ㎝ とし、バーナー角度 45°、ランプ電流 12mA、 スリット幅 0.2nm として 589.0nm の吸光度を 測定した。

ICP－AES は、AMETEK 社製 CIROS-120 を用い

た。測定条件は、プラズマ出力 1400Ｗ、キャ リ ー ガ ス 流 量 13.0L/min 、 補 助 ガ ス 量 1.0L/min、冷却ガス量 1.0L/min、原子発光観 測方向 Axial とした。 イオンクロマトグラフは、日本ダイオネク ス社製イオンクロマトグラフ DX-120 を用い た。カラムは IonPacCS14(4mm I.D.×250mm, 日 本 ダ イ オ ネ ク ス 社 製 ) を 用 い 、 溶 離 液 は 10mM メタンスルホン酸、流速 1.0ml/min とし てサプレッサーを使用して電気伝導度検出器 により検出を行った。 ２ ． ３ 検 量 線 方 の 検 討 外 部 標 準 法 ・ 絶 対 検 量 線 法 、 外 部 標 準 法 ･ マトリックスマッチング法、内部標準法･標準 添加法について比較検討するため、次に示す 標準溶液を調製し、各試料のナトリウム分析 を行った。 ２ ． ３ ． １ 外 部 標 準 法 ・ 絶 対 検 量 線 法 (以 下、絶対検量線法) ナトリウムのみの標準溶液を 1～10mg/L の 範囲で調製し、検量線を作成後、試料のナト リウム分析を行った。 ２ ． ３ ． ２ 外 部 標 準 法 ･マ ト リ ッ ク ス マ ッ チング法(以下、MM 法) 表１に示す 2 種類の標準溶液、即ち 25mg/L カリウム溶液にナトリウムが 1、2、5、10mg/L 含 ま れ る 標 準 溶 液 (カ リ ウ ム 25mg/L 標 準 溶 液)、および 250mg/L カリウム溶液にナトリウ ムが 1、2、5、10mg/L 含まれる標準溶液(カリ ウム 250mg/L 標準溶液)を調製し、検量線を作 成後、試料のナトリウム分析を行った。 ２．３．３内部標準法・標準添加法(以下、 標準添加法) 試 料 に ナ ト リ ウ ム 標 準 液 を そ れ ぞ れ 1,2,5,10mg/L に な る よ う 添 加 し て 調 製 し た 溶液により検量線を作成し、各サンプルのナ トリウム含有量を算出した。 ２．４ AAS による絶対検量線法を用いた 食品サンプルの繰り返し試験

タマネギ、レタス、豆腐、生鮭、トマトソ ース、味付け蒟蒻について AAS による絶対検 量線法を用いて、それぞれ６回ずつナトリウ ム分析を行い、それぞれの試料について標準 偏差、変動係数を算出した。 ２．５ AAS による絶対検量線法を用いた 食品サンプルの添加回収試験 凍結乾燥後のタマネギ、トマトソースにナ トリウムの原子吸光分析用標準試薬を添加し た試料を調製した。それらについて AAS によ る絶対検量線法を用いたナトリウム分析を行 って、添加回収試験を実施し、その差し引き 回収率を算出した。 ３．結果および考察 ３．１ 疑似サンプル分析結果 AAS、ICP－AES、イオンクロマトグラフによ り疑似サンプルＡ、Ｂについて分析した結果 を表２に示す。 疑似サンプルＡ、Ｂともに AAS によるナト リウム分析値はいずれの検量線を用いても概 ね疑似サンプルのナトリウム濃度 5mg/L と合 致した。また疑似サンプルＡ、Ｂともにイオ ンクロマトグラフによるナトリウム分析値は いずれの検量線を用いても概ね疑似サンプル のナトリウム濃度 5mg/L と合致した。 ICP-AES による分析結果は、疑似サンプル Ａの場合は MM 法(カリウム 250mg/L 標準溶液) によるナトリウム分析値が疑似サンプルのナ トリウム濃度 5mg/L よりも低く、疑似サンプ ルＢの場合は絶対検量線法、MM 法(カリウム 25mg/L 標準溶液)によるナトリウム分析値が 疑似サンプルのナトリウム濃度 5mg/L よりも 高かった。これはサンプルのカリウム濃度と 標準溶液のカリウム濃度が大きく異なり、そ の影響があったと考えられる。しかし、疑似 サンプルＡの場合は絶対検量線法、MM 法(カ リウム 25mg/L 標準溶液)、標準添加法による ナトリウム分析値が、疑似サンプルＢの場合 は MM 法(カリウム 250mg/L 標準溶液)、標準添 加法によるナトリウム分析値が疑似サンプル のナトリウム濃度 5mg/L と概ね合致した。こ れらはいずれもサンプルのカリウム濃度と標 準溶液のカリウム濃度が合致していた場合で あることから ICP-AES によるナトリウム分析 は、標準溶液のカリウム濃度とサンプルのカ リウム濃度を合致すよう調製する必要がある と推測された。 以上の結果から、現行法である AAS を用い た絶対検量線法による分析値は、重量比にお いてカリウムがナトリウムの 50 倍存在して も概ね疑似サンプルのナトリウム濃度 5mg/L と合致しており、正確な分析値が得られる方 法と考えられた。また、検量線用の標準溶液 調製も比較的簡易であることから有効な分析 法であると推察された。ICP-AES によるナト リウム分析は、測定試料のカリウム濃度に影 響されやすいため、標準溶液のカリウム濃度 とサンプルのカリウム濃度を合致するよう調 製することが必要だと推察された。イオンク ロマトグラフによるナトリウム分析値は、概 ね疑似サンプルのナトリウム濃度 5mg/L と合 致することがわかった。 ３．２ AAS による外部標準法・絶対検量 線 法 を 用 い た 食 品 サ ン プ ル の 繰 り返し試験 タマネギ、レタス、豆腐、生鮭、トマトソ ース、味付け蒟蒻について AAS による絶対検 量線法を用いて、それぞれ６回の繰り返し分 析を行い、それぞれの試料について標準偏差、 変動係数を算出して表３に示す。いずれの試 料 も 変 動 係 数 が 1%以 下 と 良 好 な 結 果 で あ っ た。 ３．３ AAS による外部標準法・絶対検量 線 法 を 用 い た 食 品 サ ン プ ル の 添 加回収試験 タマネギとトマトソースについて添加回収 試験を実施し、差し引き回収率を算出して表 ４ に 示 す 。 い ず れ の 食 品 も 差 し 引 き 回 収 率 85.5～108.8%であり、概ね良好な結果であっ た。 以 上 の 結 果 か ら AAS に よ る 絶 対 検 量 線 法 (現行法)は、重量比においてカリウムがナト リウムの 50 倍存在していても正確な分析値 が得られ、また繰り返し試験や添加回収試験 の結果から精度良く分析可能であることから 食品中のナトリウム分析方法として妥当性が 高いと判断した。

タマネギ レタス 豆腐 生鮭 ﾄﾏﾄｿｰｽ 味付け蒟蒻 130 540 250 630 270 78 ナ １回目 0.8 11 21 92 860 860 ト ２回目 0.8 10 21 88 850 840 リ ３回目 0.8 10 21 77 800 800 ウ ４回目 0.8 10 21 78 790 800 ム ５回目 0.8 10 21 81 800 790 (mg/100g) ６回目 0.8 10 21 85 820 800 0.008 0.33 0.25 5.7 29 28 0.010 0.032 0.012 0.069 0.035 0.034 ｶﾘｳﾑ(mg/100g) 標準偏差 変動係数 1回目 2回目 平均 タマネギ 2.13 100.7 101.2 101.0 4.22 109.0 108.7 108.8 トマトソース 96.32 81.0 90.0 85.5 387.57 92.4 95.5 93.9 差し引き回収率（％） 添加量(mg/100g) タマゴ(K 110mg/100g) (mg/100g) AAS ICP-AES ｲｵﾝｸﾛﾏﾄｸﾞﾗﾌ 外部標準法・絶対検量線法(現行法) 130 130 140 外部標準法・ﾏﾄﾘｯｸｽﾏｯﾁﾝｸﾞ法(K 25ppm標準溶液) 120 120 － 外部標準法･ﾏﾄﾘｯｸｽﾏｯﾁﾝｸﾞ法(K 250ppm標準溶液) 120 91 － 内部標準法･標準添加法 150 130 140 カキナ(K 400mg/100g) (mg/100g) AAS ICP-AES ｲｵﾝｸﾛﾏﾄｸﾞﾗﾌ 外部標準法・絶対検量線法(現行法) 7 8 5 外部標準法・ﾏﾄﾘｯｸｽﾏｯﾁﾝｸﾞ法(K 25ppm標準溶液) 6 8 － 外部標準法･ﾏﾄﾘｯｸｽﾏｯﾁﾝｸﾞ法(K 250ppm標準溶液) 6 6 － 内部標準法･標準添加法 6 5 6 表２ 疑似サンプルのナトリウム分析結果 表３ 食品サンプルの繰り返し試験結果 表４ ナトリウムの添加回収試験 表５ 食品サンプルのナトリウム分析結果 疑似サンプルA(Na5mg/L　K25mg/L） (mg/L) AAS ICP-AES ｲｵﾝｸﾛﾏﾄｸﾞﾗﾌ 外部標準法・絶対検量線法(現行法) 5.0 5.3 5.1 外部標準法・ﾏﾄﾘｯｸｽﾏｯﾁﾝｸﾞ法(K 25ppm標準溶液) 4.8 4.9 － 外部標準法･ﾏﾄﾘｯｸｽﾏｯﾁﾝｸﾞ法(K 250ppm標準溶液) 4.7 3.7 － 内部標準法･標準添加法 5.6 4.8 4.9 疑似サンプルB(Na5mg/L　K250mg/L） (mg/L) AAS ICP-AES ｲｵﾝｸﾛﾏﾄｸﾞﾗﾌ 外部標準法・絶対検量線法(現行法) 4.9 6.8 5.1 外部標準法・ﾏﾄﾘｯｸｽﾏｯﾁﾝｸﾞ法(K 25ppm標準溶液) 4.7 6.6 － 外部標準法･ﾏﾄﾘｯｸｽﾏｯﾁﾝｸﾞ法(K 250ppm標準溶液) 4.6 4.9 － 内部標準法･標準添加法 5.6 5.1 5.0

３．４ AAS、ICP-AES、イオンクロマトグ ラフにより食品サンプルの分析 AAS、ICP-AES、イオンクロマトグラフによ り食品サンプルとしてタマゴ、カキナについ て分析した結果を表 5 に示す。 タマゴのカリウム含有量は、AAS で分析し た結果 110mg/100g で、ナトリウム含有量と大 きく異ならないことから、測定試料中のナト リウム濃度とカリウム濃度はほぼ同じである。 AAS、イオンクロマトグラフによるナトリウム 分析値は、大きな差異はなかった。ICP-AES による MM 法(カリウム 250ppm 標準溶液)を用 いたナトリウム分析値はやや低めであった。 これはサンプル測定試料中のカリウム濃度と 標準溶液のカリウム濃度が大きく異なったた め、ナトリウム分析値に影響があったと考え られる。 カキナのカリウム含有量は、AAS で分析し た結果 400mg/100g で、測定試料中のカリウム 濃度はナトリウム濃度の約 60 倍存在してい たが、AAS、ICP-AES、イオンクロマトグラフ によるナトリウム分析値はいずれも大きな差 異はなかった。イオンクロマトグラフによる 分析は、カキナのようにアンモニア含有量の 多い試料の場合、ナトリウムイオンのピーク に隣接するアンモニウムイオンのピークが大 きいためナトリウムイオンのピークと重なり、 正確な分析は難しいと推察された。 以上の結果から ICP-AES による食品のナト リウム分析値も、疑似サンプルのナトリウム 分析値と同様に試料に含まれるカリウム濃度 から影響を受ける場合もあることがわかっ た。 ４．まとめ １.食品のナトリウム分析法として当センタ ーで用いている AAS による絶対検量線法 (現行法)の妥当性を検討するために、濃度 既知の疑似サンプルと食品サンプルにつ いて AAS により外部標準法・マトリックス マッチング法、内部標準法・標準添加法を 用いてナトリウム分析を行った。また、I CP-AES、イオンクロマトグラフでも同様の 分析を行って簡便、かつ信頼性高い分析方 法を検討した。 ２.AAS による外部標準法・絶対検量線法(現 行 法 ) で 得 ら れ た 疑 似 サ ン プ ル の ナ ト リ ウ ム 分 析 値 は 、 測 定 試 料 中 に 重 量 比 に お いてカリウムがナトリウムの 50 倍存在し ても疑似サンプルの調製濃度 5mg/L と概 ね 合 致 し て お り 、 正 確 な 分 析 値 が 得 ら れ や す い こ と 、 ま た 繰 り 返 し 試 験 、 添 加 回 収 試 験 の 結 果 か ら 精 度 良 く 分 析 で き る こ と 、 さ ら に 検 量 線 用 の 標 準 溶 液 の 調 製 が 比 較 的 簡 易 で あ る こ と な ど の 点 か ら 食 品 中 の ナ ト リ ウ ム 分 析 法 と し て 妥 当 性 が 高 いと判断した。 ３.ICP－AES により得られたナトリウム分析 値は、測定試料中のカリウム濃度がナトリ ウム分析値に影響されやすいので、測定試 料のカリウム濃度と標準溶液のカリウム 濃度を合致するよう調製することが必要 であると推察された。 ４.イオンクロマトグラフによる疑似サンプ ルのナトリウム分析値は、疑似サンプルの ナトリウム濃度 5mg/L と概ね合致したが、 カキナのようにアンモニア含有量の多い サンプルを分析する場合、ナトリウムイオ ンのピークに隣接するアンモニウムイオ ンのピークが大きいためナトリウムイオ ンのピークと重なり、正確な分析は難しい と推察された。 文 献 １）文部科学省、科学技術･学術審議会、資 源調査分科会食品成分委員会編「五訂増補 日 本 食 品 標 準 成 分 表 分 析 マ ニ ュ ア ル」,p263-264(2005) ２）JIS K0102 工場排水試験方法,p194-197 (2013)