探針エレクトロスプレーイオン化質量分析の異物混入事案への適用

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(1)法科学技術，26(1)，1―15(2021). 1. ―原著― 探針エレクトロスプレーイオン化質量分析の異物混入事案への適用和田美暁1，鎌田寛恵1，志摩典明1，石川亜香里1，浅井龍太郎1，新田篤志1，掛橋秀直1，中野（藤井）史保子1，松田駿太朗1，佐々木啓子1，鎌田徹1，西岡裕1，三木昭宏1，村田匡2，緒方是嗣2，土橋均2，片木宗弘1 1大阪府警察本部科学捜査研究所. 〒5410053. 大阪市中央区本町 13 18 2島津製作所. 〒604 8511. 京都市中京区西ノ京桑原町 1. Application of probe electrospray ionization mass spectrometry to the analysis of poisons and drugs in adulterated foods and beverages Misato Wada1, Hiroe Kamata1, Noriaki Shima1, Akari Ishikawa1, Ryutaro Asai1, Atsushi Nitta1, Hidenao Kakehashi1, Shihoko Nakano-Fujii1, Shuntaro Matsuta1, Keiko Sasaki1, Tooru Kamata1, Hiroshi Nishioka1, Akihiro Miki1, Tasuku Murata2, Koretsugu Ogata2, Hitoshi Tsuchihashi2 and Munehiro Katagi1 1Forensic. Science Laboratory, Osaka Prefectural Police H. Q. 13 18, Hommachi Chuo-ku, Osaka 541 0053, Japan 2Shimadzu Corporation 1 Nishinokyo-Kuwabaracho Nakagyo-ku, Kyoto, 604 8511, Japan. (Received 11 March 2020; accepted 16 June 2020; Published online 25 August 2020 in J STAGE DOI: 10.3408/jafst.782). Adulteration of foods and beverages with drugs and poisons has frequently occurred with or without intention in various incidents, and has therefore been one of the most important subjects in forensic science. The purpose of this study was to develop a simple, rapid and accurate screening method for allegedly adulterated foods and beverages using probe electrospray ionization mass spectrometry (PESIMS) with a simple pretreatment procedure. Seven dishwashing detergents, four pesticides and four sleeping pills were selected as foreign substances, which were added to four kinds of beverages: barley tea, sports drink, carbonated beverage and milk tea. These simulation samples were subjected to PESIMS to investigate the optimal analytical conditions for eŠective detections of foreign substances. A two-fold dilution of the samples with 2-propanol was adopted as pretreatment for PESIMS to achieve higher sensitivity. As a result, surfactants, which are the main ingredients in dishwashing detergents, were detected with high sensitivity. The main ingredients were undetectable for some of the pesticides and sleeping pills analyzed; however,.

(2) 和田美暁ほか. 2. coexisting additives like surfactants or lactose were detected with high sensitivity indicating that the tested beverage had been adulterated by a foreign substance. Background subtraction of the reference beverage mass spectra from those of the samples also enabled clearer and more reliable determination of the adulterants. The presented PESIMS method enables accurate screening in two minutes per sample with only a very simple pretreatment, applicable for large-scale screening of adulterants in foods and beverages. This method can serve as an extremely eŠective screening tool in combination with conˆrmatory instrumental analysis methods for identifying foreign products.. Key words : PESIMS, Adulteration, Surfactant, Pesticide, Sleeping pill いものを迅速かつ正確にふるい分ける，いわゆるス. 緒. 言. 飲料や食品への異物混入事件は，ペットボトル飲. クリーニングは，以降の詳細な検査を効果的に行う上では必要不可欠である．. 料への服用薬物の逆流などの不注意にはじまり，学. このような異物混入事案におけるスクリーニング. 校や職場における嫌がらせを目的とした家庭用洗剤. では，できるだけ多くの化合物を包括的，かつ迅速. の混入，あるいは性犯罪や強盗を目的とした飲料へ. に分析できることが望まれる．これまで，法科学上. の睡眠薬の混入，さらには和歌山毒カレー事件や中. 重要な薬毒物成分については，各カテゴリーでの一. 国製毒餃子事件あるいは看護師による点滴バッグへ. 斉分析法が数多く報告27) されている．しかしなが. の薬毒物混入など，生命にかかわる薬毒物中毒に発. ら，多種多様な成分を網羅した迅速分析法は皆無で. 展する重大事件など，多種多様な事案が報告されて. あり，より効率良く迅速に多種の成分を同時に検出. いる．これらの事案では，家庭や職場などの身近に. できる分析法の確立が喫緊の課題となっていた．. ある様々な化学物質が混入される可能性があること. 近年，このような目的にかなう分析機器として，. から，異物混入が疑われる飲食物の検査において. リアルタイム直接分析（Direct analysis in real time,. は，膨大な数の化学物質を分析対象とする必要があ. DART)8) ，レーザーダイオード熱脱離（Laser. る．さらに，前出のような社会的反響の大きな重大. ode thermal desorption, LDTD)9)，探針エレクトロ. 事件にしばしば発展することがあり，ひとたび事件. スプレーイオン化（Probe electrospray ionization,. が報道されると，必ず模倣犯や愉快犯による関連事. PESI )10,11) や脱離エレクトロスプレーイオン化. 件が発生し，時には全国規模の異物混入事件に発展. （Desorption electrospray ionization, DESI)12)などの. する1)．それと同時に，異物混入の可能性の大小に. アンビエントイオン化法を用いた質量分析装置が開. かかわらず，膨大な数の検査資料が長期間にわたっ. 発され，そのいくつかが実用化されてきている．こ. て鑑定嘱託される．. れらの機器は，前段でクロマトグラフなどによる成. di-. このような異物混入が疑われる資料の検査では，. 分分離を介さないため，イオン化抑制を受けやすい. 実際に何らかの異物が入っているのか，入っていれ. という短所を有する反面，夾雑成分の多い試料の分. ばそれは何であるか（可能であればその含有量）を. 析にも耐えうる高い堅牢性を有するほか，迅速・簡. 迅速に検査する必要がある．特に大規模な事案で. 便に成分を検出できるという特長がある．中でも. は，実際に異物の混入が強く疑われる資料から，目. PESI は，組織の直接分析による癌診断などの臨床. 立った異常が認められず異物混入の可能性が極めて. 医学分野への応用を期待して開発された方法1317)で. 低い資料まで，膨大な資料を迅速かつ正確に検査す. あるが，探針による試料のサンプリングと，成分の. ることが要求される．そのため，効率的な鑑定を進. 直接イオン化が可能となったイオン化法であり，他. めるうえで，まず異物混入の可能性があるものとな. のイオン化法に比べマトリクス効果を受けにくく，.

(3) PESIMS の異物混入事案への適用. 3. 塩濃度が高い試料でも直接分析が可能で，他のイオ. て健康ミネラルむぎ茶（株式会社伊藤園）， Coca-. ン化法に比べてイオン化効率が良いという特長を有. Cola （コカ・コーラカスタマーマーケティング. するとされる10,18)．そのため，有機溶媒抽出などの. 株）  ， AQUARIUS （コカ・コーラカスタマーマー. 煩雑な前処理操作を必要とせず，探針先端に捕捉し. 株）および午後の紅茶ミルクティー（キケティング. たごく微量の試料を用いて迅速に分析を行うことが. リンビバレッジ株式会社）の4種（麦茶，炭酸飲料，. 可能であり，多様なマトリクスを含む，多検体の迅. スポーツドリンクおよびミルクティー）を購入し使. 速かつ包括的分析を必要とする異物混入事案におい. 用した．. ても高い有用性が期待される．. 食器用洗剤および農薬製剤に含まれる界面活性剤. そこで本研究では，異物混入事例の多い食器用洗. の種類は，既報5)に従い事前に分析して確認した．. 剤に代表される界面活性剤，農薬製剤および睡眠薬. メタノールおよび 2 プロパノールは富士フィル. 錠剤を分析対象化合物とし，比較的マトリクス成分. ム和光純薬株式会社製，エタノール，1 プロパノー. の影響が大きい飲料類にこれらの化合物が混入した. ルおよびアセトニトリルは関東化学株式会社製，ア. ことを想定し，できる限り簡便な前処理で高感度な. セトンはキシダ化学株式会社製の特級試薬を用い. 探針エレクトロスプレーイオン化質量分析（PESI. た．. MS ）を行うための手法を構築した．さらに本法.  試料の調製. が，異物混入が疑われる飲料などの簡便な薬毒物ス. 食器用洗剤 7 種，農薬製剤 4 種，ならびに睡眠薬. クリーニング法としての応用が可能であるかを検討. 標準品 3 種および睡眠薬錠剤 4 種をそれぞれ蒸留水. した．. あるいは各種飲料で希釈し，異物混入試料とした．前処理操作として異物混入試料に等量の 2 プロ. 材料および方法. パノールを添加，混合した後，分析に供した．  分析装置および条件.  試薬および材料エチゾラムは吉富製薬株式会社，フルニトラゼパ. PESIMS は，Fig. 1 に示す島津製作所製 DPiMS. ムおよびゾルピデムはシグマアルドリッチジャパン.  2020を用いて行った．分析試料は容量 9 mL のサン. から購入した．. プルプレートに充填し装置にセットし，データの取. 異物として選択した食器用洗剤 7 種（ A 濃縮. 得を開始させると，探針が上下に駆動し，探針先端. マ. での試料採取と高電圧負荷によるイオン化を繰り返. グリーン（ラ. し行うことで，質量分析データが得られる． PESI. イオン），Dキュキュット（花王），Eキュキュッ. 駆動条件および質量分析計の分析条件は次の通りで. トクリア泡スプレー（花王）， F キュキュット. ある．. ジョイダブル除菌（ P&G ）， B チャーミージカ（ライオン）， C チャーミー. ハンドマ. イオン化位置－ 37 mm ，イオン化停止時間. イルド（花王）），グリホサート製剤 3 種（Aラウ. 200 msec，サンプル採取位置－46.3 mm，サンプ. ンドアップ. マックスロード（日産化学工業株式会. ル採取停止時間50 msec，探針速度250 mm/s，. 社），Bサンフーロン液剤（大成農材株式会社），. 探針加速度 0.63 G ， DL 温度 250 ° C ，ヒートブ. Cグリホエックス（株式会社ガレリア）），マラソ. ロック温度 30 ° C ，インターフェース電圧－. ン製剤 1 種（D家庭園芸用マラソン乳剤（住友化. 2.45 kV （ネガティブモード）， 2.45 kV （ポジティ. 学園芸株式会社））はいずれも市販品を用い，睡眠. ブモード），スキャンスピード 5,000 u / sec ，ス. 薬錠剤 4 種（ハルシオン（ファイザー株式会社，. キャン範囲 m / z 10 2000 ，データ採取時間 2. 0.25 mg 錠），デパス（田辺三菱製薬， 1 mg 錠），. minutes（01 分ネガティブモード，12 分ポジ. ロヒプノール（エーザイ株式会社， 2 mg 錠）およ. ティブモード）．. クリア除菌（花王）， G キュキュット. びマイスリー（アステラス製薬， 10 mg 錠））はそれぞれ製薬企業からの提供品を使用した．飲料とし.

(4) 和田美暁ほか. 4. Fig. 1. Schematic of DPiMS 2020.. リルおよびアセトンの 6 種類を選択し，それぞれに. 結果と考察  前処理法の検討本研究において，ゾルピデム標準品水溶液を前処. ついて最適な希釈率を検討するため，各検討用試料に各種溶媒を 1/3 倍量，等量，3 倍量添加（有機溶媒含有率25, 50および75）し，検討を行った．. 理操作なく PESI MS 分析を行ったところ， Fig. 2. 検討の結果，Fig. 2 にその一例を示すように，プ. (a)に示す通り，ゾルピデムのプロトン化分子の m. ロトン性溶媒である 4 種類のアルコール添加群では. /z 308が検出されなかったことから，睡眠薬など分. いずれの対象化合物においてもシグナル強度の上昇. 析対象化合物によっては異物由来のイオンが非常に. が確認され，その添加はメタノールを除く 3 種類の. 低感度となることが判明した．PESIMS はマトリ. 溶媒（エタノール， 1 プロパノールおよび 2 プロ. クスによるイオン化の妨害を受けにくいとされてい. パノール）で等量（有機溶媒含有率50）が最適と. るが，イオン化を促進させるために前処理として試. なる傾向がみられた（ Fig. 3 ）．一方，非プロトン. 料に有機溶媒を添加する方法がとられることが多. 性溶媒であるアセトニトリルおよびアセトン添加群. い912)．そこで，本研究においても，異物混入試料. では，いずれの添加の割合においても対象化合物の. の前処理として試料を有機溶媒で希釈する方法を選. 有意な感度上昇は確認されなかった．このことか. 択し，その条件の最適化を行った．. ら， PESI における探針（プローブ）上でのイオン. 検討には製品として，食器用洗剤製品 3 種，グリ. 化は，エレクトロスプレーイオン化（ electrospray. ホサート製剤 2 種を選択し，各検討用試料としてそ. ionization, ESI）と同様，プロトン性溶媒によって. れらの10000倍希釈水溶液を作成した．また，睡眠. 促進されることが確認できた．また，そのイオン化. 薬エチゾラム，フルニトラゼパム，ゾルピデムにつ. の効率が，2 プロパノールで最も強く，メタノール. いては各標準品を用いて濃度10 mg/mL の水溶液を. で弱かった要因として，試料液体のプローブ表面へ. 作成し検討用試料とした．前処理用有機溶媒として. の吸着量が深く関わっていると考えられる．すなわ. は，水に可溶な溶媒であるメタノール，エタノー. ち，高粘度の溶媒ほどプローブ表面に吸着しやすい. ル，1 プロパノール，2プロパノール，アセトニト. ことから，メタノール＜エタノール＜プロパノール.

(5) PESIMS の異物混入事案への適用. 5.  MS（スキャン時間ネガティブモード，ポジティブモード各 1 分，1 検体にかかる分析時間 2 分）を行った．各モードで得られた 1 分間のマススペクトルを平均化し，それぞれ検出されるイオンの確認を行った． 2.1. 食器用洗剤. 洗剤のなかでも特に身近な食器用洗剤は，様々な界面活性剤が単独あるいは複数含有する，多種多様の製品が販売されている．食器用洗剤各製品の希釈水溶液について前処理に続いて分析を行ったところ，すべての製品（製品含有率が 0.001 0.1 ）で，界面活性剤由来の特異的なイオンがそれぞれ顕著に検出された．ESI による検出と同様に，本研究においてもポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルなどの陰イオン界面活性剤はネガティブモードで，アルキルアミンオキシドなどの非イオン界面活性剤はポジティブモードで検出され，ポリオキシエチレン基（ POE ）を持つ界面活性剤の場合は POE の重合度の差に起因する連続する44 Da 差のイオンピークが複数検出されるという特徴的なパターンがみられた．選択した食器用洗剤 7 種に含有する界面活性剤の成分名およびそれらのモニターイオンを Table 1 に示す． 2.2 Fig. 2 Average mass spectra obtained from the stanMS analysis dard solution of zolpidem by PESI in the positive mode (a) without and (b) with pretreatment (dilution with 2-propanol).. 農薬製剤. 農薬製剤としては除草剤グリホサート製剤 3 種および殺虫剤マラソン製剤 1 種を対象とした．農薬製剤の場合，土壌や植物に対する有効成分の吸収率を上げるため，添加剤として各種界面活性剤を含有するものが多く，添加される界面活性剤も様々であ. の順にイオン化の効率が高くなったと考えられる．. る19)．このことから有効成分および添加剤としての. さらに，極性が低い（表面張力が弱い）溶媒である. 界面活性剤にも着目して検討した．含有する添加剤. プロパノールがより微細な粒子になりやすくイオン. の界面活性剤成分については当所で開発した手法5). 化に有利である点も要因の 1 つとして考察できる．. により，液体クロマトグラフィー質量分析（ LC /. これらの結果から，以降の検討には， 2 プロパノールを等量添加する方法を前処理法として使用し. ． MS）で事前に確認，同定した（Table 2）各グリホサート製剤 3 種（いずれもグリホサート. た．. として40程度含有製剤）の希釈水溶液について前.  各製品希釈水溶液の検出イオンの確認. 処理および PESIMS を行ったところ，すべての製. 本研究では，異物混入事例の多い食器用洗剤（7. 剤（製剤含有率が 0.001 0.1 ）で，グリホサート. 種），農薬製剤（4 種）および睡眠薬錠剤（4 種）を. の脱プロトン分子由来の m/z 168がネガティブモー. 異物として選択した．最初に，これらの希釈水溶液. ドで検出され，それに加え，添加剤として含まれる. について，前項で最適化した前処理法による PESI. 界面活性剤由来のイオンがポジティブモードで顕著.

(6) 6. 和田美暁ほか. Fig. 3 Changes in the intensities of (a) m/z 168 (the deprotonated molecule of glyphosate, in the negative mode) and (b) m/z 494 (the protonated molecule of polyoxyethylenealkylamine in the positive mode) ions by addition of organic solvents to a simulation sample at three diŠerent solvent-to-sample ratios.. に検出された．また，有機リン系農薬のマラチオン. 2.3. 睡眠薬錠剤. を含有するマラソン製剤でも同様に検討を行ったと. トリアゾラム，エチゾラム，フルニトラゼパムお. ころ，マラチオンは，ポジティブモードで，プロト. よびゾルピデムの 4 種の睡眠薬錠剤を対象とした．. ン付加体（m/z 331），ナトリウム付加体（m/z 353）. さらに，睡眠薬錠剤には，その錠剤の有効成分だけ. およびカリウム付加体（m/z 369）として感度よく. ではなく，賦形剤などの添加物も含有していること. 検出され，添加剤として含まれる界面活性剤由来の. から，それらの成分についても着目した．. イオンも併せて検出され，それらをモニターイオンとして選択した（Table 2）．. 各睡眠薬錠剤を蒸留水に溶解し，前処理の後 PESIMS を行ったところ，各錠剤に含まれる睡眠. 薬成分のプロトン化分子が，それぞれ 1 錠中の含有.

(7) PESIMS の異物混入事案への適用. 7. Table 1 Surfactants contained in the seven detergents analyzed in this study, and their corresponding monitored ions. Code. Target compound. Monitored ions. Detergent A. Alkyl sulfate (C13) Polyoxyethylene alkyl ether sulfate (C13) Alkylamine oxide (C12). m/z 279 (neg.) m/z 323, 367, 411 (neg.) m/z 230, 459 (pos.). Detergent B. Alkyl sulfate (C12) Polyoxyethylene alkyl ether sulfate (C12) Alkylamine oxide (C12). m/z 265 (neg.) m/z 309, 353, 397 (neg.) m/z 230, 459 (pos.). Detergent C. alpha-oleˆn sulfonate (C14) Alkyl sulfate (C13) Polyoxyethylene alkyl ether sulfate (C13) Alkylamine oxide (C12). m/z m/z m/z m/z. Detergent D. Alkyl sulfate (C12) Dialkyl sulfosuccinate (C8) Alkylamine oxide (C12). m/z 265 (neg.) m/z 421 (neg.) m/z 230, 459 (pos.). Detergent E. Dialkyl sulfosuccinate (C8). m/z 421 (neg.). Detergent F. Alkyl sulfate (C12) Dialkyl sulfosuccinate (C8). m/z 265 (neg.) m/z 421 (neg.). Detergent G. Alkylamine oxide (C12). m/z 230, 459 (pos.). 275 (neg.) 279 (neg.) 323, 367, 411 (neg.) 230, 459 (pos.). Table 2 Active ingredients and surfactants (additive ingredients) in the four pesticides analyzed in this study, and their corresponding monitored ions. Code. Target compound. Monitored ions. Pesticide A. Glyphosate Alkyl bis(2 hydroxyethyl) methylammonium (C10, 12, 14). m/z 168 (neg.) m/z 260, 288, 316 (pos.). Pesticide B. Glyphosate Polyoxyethylene alkylamine (C12). m/z 168 (neg.) m/z 494, 538, 582, 626, 670 (pos.). Pesticide C. Glyphosate Polyoxyethylene alkyl phenyl ether (C9). m/z 168 (neg.) m/z 590, 634, 678, 722 (pos.). Pesticide D. Alkyl benzene sulfonate (liner) (C12) Malathion. m/z 325 (neg.) m/z 331, 353, 369 (pos.). 量に相応した検出強度で検出された．また，それに加え，添加剤の中でも乳糖由来のイオンがナトリウム付加体（m/z 365），カリウム付加体（m/z 381），. . 各種飲料からの食器用洗剤，農薬製剤および睡眠薬錠剤の検出. 3.1. 食器用洗剤および農薬製剤. 二量体のナトリウム付加体（m/z 707）として顕著. 各食器用洗剤および農薬製剤が麦茶，炭酸飲料，. に検出された．各睡眠薬錠剤において着目したマス. ミルクティーおよびスポーツドリンクに混入された. スペクトルの値およびその由来となる成分を Table. 場合を想定して作成した各種異物混入試料（混入率. 3 に示す．. 0.001 0.1 ）について，同様の前処理操作のみで. の PESIMS を行った．また，比較のため，非混入.

(8) 和田美暁ほか. 8. Table 3 Active ingredients and additive ingredients in the four sleeping pills analyzed in this study, and their corresponding monitored ions. Trade name. Target compound. 飲料（ブランク飲料）のデータも併せて取得した．得られたマススペクトルについて，各種製品由来のイオンに着目して確認を行った．なお，異物検出の. Monitored ions. 判断基準として，異物混入試料中のモニターイオン. Triazolam Halcion (0.25 mg) Lactose. m/z 343, 345 (pos.) m/z 365, 381 (pos.). の検出強度とブランク試料中の夾雑イオンの検出強. Depas (1 mg). m/z 343, 345 (pos.) m/z 365, 381 (pos.). 食器用洗剤が飲料に混入した場合に得られる結果. Etizolam Lactose. Rohypnol Flunitrazepam m/z 314 (pos.) (2 mg) Lactose m/z 365, 381 (pos.) Myslee (10 mg). Zolpidem Lactose. m/z 308 (pos.) m/z 365, 381 (pos.). 度との比が 3 倍以上の場合を検出とした．の一例として，洗剤 A 添加炭酸飲料（0.01混入）の結果を Fig. 4(c)，(d)に，同条件でのブランク飲料の結果を Fig. 4(a), (b)に示す．各モードのブランク飲料と添加飲料の結果を比較すると，添加飲料のスペクトルには洗剤由来のイオン（ネガティブ. Fig. 4 Mass spectra of un-spiked carbonated beverage in (a) negative mode and (b) positive mode, and carboMS nated beverage spiked with detergent A (0.01) in (c) negative mode and (d) positive mode by PESI analysis..

(9) PESIMS の異物混入事案への適用. 9. Table 4 Limits of detection of the seven detergents (A G) in distilled water (DW) and four diŠerent beverages, by monitoring the main surfactants. Beverage. Concentration of detergent products in beverages () A. B. C. D. E. F. G. DW. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. Barley tea. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. 0.005. ＜0.001. ＜0.001. Carbonated drink. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. Sports drink. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. Milk tea. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. 0.005. ＜0.001. ＜0.001. モードm/z 279, 323, 367，ポジティブモードm/. てグリホサートは検出されなかったが，添加剤の各. z 230, 459 ）が検出されることから，異物の混入が. 界面活性剤は検出されたことから，製剤混入率0.01. 判別できる．各洗剤添加飲料を分析して求めた検出. 以上で異物混入の判断は可能であった．. 限界値を Table 4 に示す．いずれの飲料において. 同様に，マラチオンを含有するマラソン製剤でも. も，製品混入率0.005（飲料 1 L 中に製品が50 mL. 検討を行った結果，ミルクティー以外の飲料では. 混入）以上で，すべての製品中の界面活性剤が検出. 0.001 以上でマラチオンの検出が可能であった．. され，混入の判断が可能であった．また，混入率. 一方，他の 3 種の飲料よりタンパクあるいは脂肪が. 0.001（飲料 1 L 中に製品が10 mL 混入）において. 多いミルクティー中では，製剤混入率 0.1 でもマ. も，今回使用した製品中で界面活性剤含有率が最も. ラチオンは検出できなかった．しかしながら，ミル. 低い製品 E（製品表示で界面活性剤含有率16）の. クティー中でも製剤添加剤の界面活性剤（ネガティ. み，麦茶とミルクティーで検出困難であったが，そ. ブモードm/z 325）が検出されることから，混入. れ以外の製品と飲料の組み合わせでは製品の混入が. 率0.02以上で異物混入の判断が可能であった．. 判断可能であった．したがって，食器用洗剤の場. 以上のように，農薬製剤の場合，有効成分だけで. 合，飲料 1 L 中に製品が 10 50 mL 混入すれば，本. なく添加剤の界面活性剤が感度よく検出されること. 法による異物混入の判断が可能であると考えられ. から，飲料 1 L 中に製品が 200 mL 以上混入すれば. る．. 本法による異物混入の判断が可能であった．. また，農薬製剤が飲料に混入した場合に得られる. しかしながら，界面活性剤，農薬成分の各イオン. 結果の一例として，農薬製剤 A 添加ミルクティー. の検出強度は，水溶液の結果と比べて飲料中では低. （0.01混入）の結果を Fig. 5(c), (d)に，同条件で. 下する傾向がみられ，その傾向は炭酸飲料，スポー. のブランク飲料の結果を Fig. 5(a), (b)に示す．各. ツドリンク，麦茶，ミルクティーの順に強く見られ. モードのブランク飲料と添加飲料の結果を比較する. た．ミルクティー中で検出強度が低下する要因とし. と，添加飲料のスペクトルには農薬製剤に含まれる. て，タンパク質，糖，塩などのマトリクスによるイ. 界面活性剤由来のイオン（ポジティブモードm/z. オン化抑制が関与することは容易に推定される．し. 260, 288, 316）が検出されることから，異物の混入. かし，夾雑物が少ないと考えられる麦茶に比べ，糖. が判別できる．各農薬製剤の飲料中の検出限界を. 分の多い炭酸飲料やスポーツドリンクの方がイオン. Table 5 に示す．炭酸飲料やスポーツドリンクでは. 化抑制を受けにくい現象が見られた．この要因とし. 製剤混入率0.002（飲料 1 L 中に製品が20 mL 混入）. て，各飲料の液性（麦茶とミルクティーの液性は中. 以上でグリホサートが検出され，農薬混入の判別が. 性であるのに対し，炭酸飲料とスポーツドリンクの. 可能であった．一方麦茶とミルクティーでは，混入. 液性は弱酸性である）が影響している可能性が示唆. 率0.01（飲料 1 L 中に製品が100 mL 混入）におい. された．すなわち，対象化合物によっては，試料の.

(10) 和田美暁ほか. 10. Fig. 5 Mass spectra of un-spiked milk tea in (a) negative mode and (b) positive mode, and milk tea spiked with MS analysis. pesticide A (0.01) in (c) negative mode and (d) positive mode by PESI. Table 5 Limits of detection of four pesticides (A D) in distilled water (DW) and four diŠerent beverages, by monitoring their active ingredients and surfactants. Concentration of pesticides in beverages () A. Beverage. B. C. D. Glyphosate Surfactant Glyphosate Surfactant Glyphosate Surfactant Malathion Surfactant. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. Barley tea. 0.011. ＜0.001. 0.02. Carbonated drink. 0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. Sports drink. 0.002. ＜0.001. 0.002. Milk tea. 0.02. ＜0.001. 0.03. DW. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. 0.008. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. ＜0.001. 0.002. 0.008. ＜0.001. ＜0.001. 0.01. 0.03. 0.01. ＞0.1. 0.008. ＜0.001 0.02. 0.02.

(11) PESIMS の異物混入事案への適用. 11. 液性を適切に調製することで，感度上昇につながる. Table 6 に示すように，炭酸飲料やスポーツドリン. ことが推測された．. クでは各睡眠薬成分の検出が可能であるのに対し，. 3.2. 麦茶とミルクティーでは，含有量の多いゾルピデム. 睡眠薬錠剤. 各睡眠薬錠剤 1 錠を飲料 200 mL に混入した各種. のみ検出され，その他 3 成分は検出されなかった．. 異物混入試料について，同様に分析を行い，睡眠薬. このように，酸性度の高い炭酸飲料やスポーツドリ. 成分および添加剤である乳糖に着目して検出の有無. ンクの方が麦茶よりも比較的感度よく検出され，ミ. を判断した．一例としてフルニトラゼパム錠剤が混. ルクティー中では大きく感度低下するという，界面. 入した麦茶および異物が混入していないブランク麦. 活性剤や農薬成分の結果と同様の傾向がみられた．. 茶の分析結果を Fig. 6 に示す．同一条件で分析し. しかしながら，麦茶では有効成分は検出されなかっ. た飲料の結果と比較すると，有効成分であるフルニ. たものの，錠剤の添加剤である乳糖が検出されたこ. トラゼパムのプロトン化分子（m/z 314）は検出さ. とから異物混入の判断は可能であった．一方，ミル. れていないが，睡眠薬錠剤の賦形剤として用いられ. クティーの場合，それ自体に乳糖が含まれるため，. ている乳糖由来のイオン（ポジティブモードm/z. 乳糖の検出を異物混入の判断材料とすることは不可. 365, 381）がブランク飲料由来のイオンと併せて検. 能であった．また，乳糖の構造異性体であるショ糖. 出されている．各飲料中の睡眠薬錠剤の検出結果は. を含む飲料（炭酸飲料，スポーツドリンクなど）に. Fig. 6 Mass spectra of barley tea (a) un-spiked, and (b) spiked with Rohypnol (1 ‰unitrazepam tablet in 200 MS analysis (positive mode). mL barley tea) by PESI. Table 6 Screening analysis results for liquid samples adulterated with sleeping pills. Beverage DW Barley tea Carbonated drink Sports drink Milk tea. Halcion. Depas. Rohypnol. Triazolam. Lactose. Etizolam. ○ ×. ○ ○. ○ ×. ○ ○. ○ ×. ○. －. ○. －. ○ ×. －－. ○ ×. －－. Myslee. Lactose Flunitrazepam Lactose. Zolpidem. Lactose. ○ ○. ○ ○. ○ ○. ○. －. ○. －. ○ ×. －－. ○ ○. －－. ○: detected, ×: not detected, －: undeterminable (lactose and/or sucrose are contained in the analyzed beverage).

(12) 和田美暁ほか. 12. おいても，乳糖の検出を判断材料にすることは不可. 物の多い飲料の場合，大きな感度低下が生じる可能. 能であった．ミルクティー中の睡眠薬錠剤の混入を. 性があるため，飲料の種類を問わず，異物混入が疑. 本法で判別するためには，前処理操作に改良を加え. われる飲料を分析する場合には，未希釈の試料を分. ることにより睡眠薬成分自体の感度を上昇させる必. 析すると同時に，その希釈系列を作成し本手法に供. 要があると考えられた．. することで，異物のスクリーニング分析が効果的に.  前処理方法の改良. 実施できると考えられた．. 前項に記載の通り，ミルクティー中における異.  異物混入試料データ解析用ソフトによる明瞭化. 物，特に睡眠薬成分の検出強度の低下が顕著にみら. 今回検討に用いた PESIMS 分析条件では含有成. れた．これは，ミルクティーに含まれるタンパク，. 分の分離はできず，異物混入飲料の分析により得ら. 糖，脂質などの夾雑成分による目的化合物のイオン. れたデータは混入した異物由来のイオンだけではな. 化抑制が原因と推定される．そこで，睡眠薬成分の. く，飲料由来のイオンが混合したデータが得られ. 中でも特に感度低下が強く見られたフルニトラゼパ. る．そのため，検出されたイオンが異物由来である. ムについて，その感度上昇を目的として前処理法の. か飲料由来であるかを識別することが重要となる．. 改良を試みた．フルニトラゼパム標準品をミルク. しかし，異物混入事件では異物が混入されていない. ティーに溶解，希釈して，濃度10 mg/mL の検討用. 対照飲料が入手可能な場合がほとんどであるため，. 液体試料を作成し，以下の二種類の前処理法につい. 異物の混入が疑われる飲料と同様に対照飲料を分析. て検討を行った．. し，それらの分析結果を比較すれば，検出された各. 4.1. 試料の希釈. ピークが異物由来のものかを判断することは容易で. 夾雑物濃度のイオン化への影響を検討するため，. ある．現在，二つのマススペクトルデータを減算す. 検討用液体試料を，未希釈のまま，ならびに蒸留水. る機能を有するデータ解析用ソフトとして， Mass. で 2, 5 および 10 倍に希釈した後，等量の 2 プロパ. ＋＋V2.7.4（島津製作所）がウェブ上で無料公開さ. ノールを添加し分析を行った．その結果，希釈倍率. れている．そこで，このソフトを用いて，異物混入. にかかわらず，蒸留水で希釈することによってフル. が疑われる飲料と，その対照飲料の 2 つのマススペ. ニトラゼパムのプロトン化分子 m/z 314が検出され. クトルデータデータの減算処理を試みた．その結. るようになり，なかでも10倍希釈で最も強く検出さ. 果，それぞれのスペクトル上で一番強度が高いイオ. れた．このように PESI においては，試料を予め希. ンを100とした相対強度で減算を行った場合，異. 釈することで，異物（フルニトラゼパム）が希釈さ. 物由来のイオンが減算処理することで消失してしま. れる以上にイオン化効率が向上し，異物が検出され. うため，検出されたイオンの絶対強度でマトリクス. る可能性が示された．. 由来のイオンが消失するまで，複数回（1～2 回），. 4.2. 除タンパク処理. 対照飲料のマススペクトルデータを減算処理するこ. 検討用液体試料について，除タンパクを目的とし. とで明瞭なスペクトルが得られることが分かった．. て 3 倍量の 2 プロパノールを混和した後， 9000. 結果の一例を Fig. 7 に示す． Fig. 7 ( b )に示す農. rpm で 15 分間遠心分離し，その上清について分析. 薬製剤が混入した異物混入飲料の分析データから. を行った．その結果，フルニトラゼパムのプロトン. Fig. 7 ( a )に示す対照飲料の分析データを減算処理. 化分子 m / z 314 の検出強度に改善はみられなかっ. したところ， Fig. 7 ( c )に示すように農薬製剤に含. た．原因として，フルニトラゼパムが除タンパク処. まれる界面活性剤由来のイオンのみが明瞭に確認可. 理の際に夾雑物とともに沈殿および吸着した可能性. 能となった．実際に対照飲料が入手可能な場合，. が挙げられ，除タンパク処理による前処理は本手法. データの減算処理を実施することで容易かつ迅速に. に適さないと考えられた．. 異物混入試料と対照試料との差異の比較ができ，混. 4.3. 前処理法の最適化検討結果. 以上の検討結果から，ミルクティーのような夾雑. 入した異物の判断が可能となる．.

(13) PESIMS の異物混入事案への適用. 13. Fig. 7 Mass spectra of (a) un-spiked milk tea, (b) milk tea mixed with glyphosate (Pesticide A) in positive MS analysis, and (c) mass spectrum obtained by subtracting (a) from (b). mode by PESI. る飲料を試料とし，食器用洗剤，農薬製剤および睡. 結. 語. 眠薬錠剤が混入した際のそれら異物の検出の可否を. 本研究では，ほとんど前処理を必要としない. 検討した．その結果，洗剤では界面活性剤成分が感. PESIMS を用いて，異物混入事案における迅速・. 度よく検出されることから容易に混入が判別可能で. 簡便かつ精度の高いスクリーニング法の開発を試み. あった．一方，農薬製剤および睡眠薬錠剤では，飲. た．異物混入事案において最も高い頻度が想定され. 料の種類によっては 0.01 （飲料 1 L 中に製品が.

(14) 和田美暁ほか. 14. 100 mL）の混入でも主成分の農薬および薬物成分の. 2). 川崎. 勝，福原克治，内山貞夫，ガスクロマ. 検出が困難な場合が見られたが，その場合でも混入. トグラフ質量分析―選択的イオンモニター法に. された製剤に共存している界面活性剤や糖類などの. よる農薬のスクリーニング．食品衛生学雑誌，. 添加剤を検出することで，異物の混入の判別が可能. 35(5), 479 496_1, 1994.. であった．また，対照試料のデータを測定し，バッ. 3). 谷澤春奈，島. 三記絵，池原千枝子，小畑雅. クグラウンドとして差スペクトルを取得すること. 一，佐藤元昭， LC / MS / MS による農作物中残. で，さらに明瞭な異物混入の識別が可能であった．. 留農薬の多成分一斉スクリーニング分析．食品. 本法は，煩雑な抽出操作を必要とせず非常に簡便な. 衛生学雑誌，46(5), 185197, 2005.. 前処理操作のみで定性能力の高いマススペクトルの. 4). Nishikawa M., Katagi M., Miki A. and Tsuchi-. 取得が可能であり，分析時間は試料 1 検体につきわ. hashi H., Forensic toxicological determination of. ずか 2 分と非常に短時間で異物の混入を判断するこ. surfactant. とができることから，いたずらや嫌がらせ目的と. trospray ionization mass spectrometry and liquid. いった日常の単純な飲料への異物混入事案における. chromatography/electrospray ionization tandem. スクリーニングから，パニック状態を伴う大規模事. mass spectrometry. J. Health Sci., 49(2), 138. 案における膨大な資料の迅速なスクリーニングにも. 148, 2003.. 適用可能であると考えられる．更に本法は，特に液. 5). by. liquid. chromatography / elec-. 中野史保子，鎌田寛恵，佐々木啓子，志摩典. 体試料の迅速な測定が可能であることから，昨今医. 明，鎌田. 療機関で大きな問題となっている点滴バッグ入りの. 裕，三木昭宏，土橋. 輸液への界面活性剤の混入など飲料以外の液体試料. 分析を用いた界面活性剤スクリーニング法の開. に対しても有効活用が期待できる．. 発と法化学への応用．J. Mass Spectrom. Soc.. 本法を用いることにより，“何か異物が混入している”ことが判別できれば，その後に行う詳細な定. 6). 安達美和，橋知行，高速液体クロマトグラ. フィー質量分析による食器用洗剤の異同識別．. ることができ，異物混入事案におけるスクリーニン大なる貢献が期待される．. 均，片木宗弘，精密質量. Jpn., 67(2), 53 63, 2019.. 性試験や機器分析による速やかな異物の同定に繋げグ法の一つとして活用することで法科学分野への多. 徹，松田駿太朗，掛橋秀直，西岡. 日本法科学技術学会誌，10(2), 99 109, 2005. 7). 林（本松）由美，安井玉樹，森 o澄江，台所. 用洗剤における食品混入時の対応について―LC /MS/MS による洗剤の識別方法の検討―．大分. 謝. 辞. 本研究は，科学研究費補助金（課題番号. 県衛生環境研究センター年報，38, 1926, 2010. 8). 佐藤信武，生方正章，岩崎了教，韮澤. 崇，. 19H00291 ）の助成により行われたもので，関係各. 工藤寿治，杉立久仁代，質量分析における新し. 位に深謝いたします．. いイオン化技術．日本農薬学会誌，41(2), 223 235, 2016.. 利益相反. 9). 本研究について，開示すべき利益相反関連事項は. Bynum N. D., Moore K. N. and Grabenauer M., Evaluation of Laser Diode Thermal Desor-. ない．. ption-Tandem Mass Spectrometry (LDTD MS MS) in Forensic Toxicology. J. Anal. Toxicol.,. 文 1). 献. 奥野徹，上野忠宏，荒砂正名，松野凱典，. 38, 528 535, 2014. 10). 西川真弓，土橋均，和歌山毒物カレー事件後の毒物混入事件の連鎖に関する考察．科学警察研究所報告防犯少年編，41(1 2), 1 9, 2001.. 平岡賢三，探針エレクトロスプレーの開発と. 応用．分析化学，59(2), 95105, 2010. 11). Hiraoka K., Nishidate K., Mori K., Asakawa D., and Suzuki S., Development of probe elec-.

(15) PESIMS の異物混入事案への適用. 15. trospray using a solid needle. Rapid Commun.. trometry-based diagnostics. J. Am. Soc. Mass. 3144, 2007. Mass Spectrum., 21 (18), 3139. 1749, 2012. Spectrom., 23, 1741. 12 ). 13). 本山. 晃，木原圭史， DESI （ Desorption. 16). Mridul K. M., Yoshimura K., Lee C. C., Zhan. Electrospray Ionization）の原理と応用．J. Mass. Y., Nakazawa T., Katoh R., Fujii H., Takeda S.,. Spectrom. Soc. Jpn., 65(3), 98 101, 2017.. Nonami H. and Hiraoka K., Application of probe electrospray ionization mass spectrometry (PESI. Zaitsu K., Hayashi Y., Murata T., Ohara T., Nakagiri K., Kusano M., Nakajima H., Nakajima. MS) to clinical diagnosis: solvent eŠect on lipid. T., Ishikawa T., Tsuchihashi H. and Ishii A., In-. analysis. J. Am. Soc. Mass Spectrom., 23, 2043. tact endogenous metabolite Analysis of mice liver. 2047, 2012.. by probe electrospray ionization/triple quadru-. 17). Usui K., Minami E., Fujita Y., Kubota E.,. pole tandem mass spectrometry and its prelimina-. Kobayashi H., Hanazawa T., Yoshizawa T.,. ry application to in vivo real-time analysis. Anal.. Kamijo Y., Funayama M., Application of probe. Chem., 88, 3556 3561, 2016.. electrospray ionization-tandem mass spectromet-. 14). Zaitsu K., Hayashi Y., Murata T., Yokota K.,. ry to ultra-rapid determination of glufosinate and. Ohara T., Kusano M., Tsuchihashi H., Ishii A.,. glyphosate in human serum. J. Pharm. Biomed.. Ogata K. and Tanihata H., In vivo real-time. Anal., 174, 175 181, 2019.. monitoring system using probe electrospray ioni-. 18). Gong X., Zhao Y., Cai S., Fu S., Yang C.,. zation/tandem mass spectrometry for metabolites. Zhang S., Zhang X., Single Cell Analysis with. in mouse brain. Anal. Chem., 90, 4695 4701,. Probe ESI-Mass Spectrometry: Detection of. 2018.. Metabolites at Cellular and Subcellular Levels.. 15). Anal. Chem., 86(8), 3809 3816, 2014.. Yoshimura K., Lee C. C., Mridul K. M., Nakazawa T., Zhan Y., Uchiyama T., Hori H.,. 19). Kamata H., Nakano S., Shima N., Fujita Y.,. Tanabe K., Kubota T., Fujii H., Katoh R.,. Usui K., Kamijo Y., Hanazawa T. and Katagi M.,. Hiraoka K. and Takeda S., Analysis of renal cell. Surfactants in glyphosate products in Japan. Clin.. carcinoma as a ˆrst step for developing mass spec-. Toxicol., published online, 2019..

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