品偽装の被害を防ぐ! 最新の分析技術本ウォーターズ株式会社 JASIS 2016 新技術説明会 9 8 ( ) 13:50 14: Nihon Waters K.K. 1 品原材料製品の信頼性確保に向けてバスマティライスの揮発性成分分析 APGC/MS( 気圧イオン化 GC-MS

(1)

⾷品偽装の被害を防ぐ！最新の分析技術

⽇本ウォーターズ株式会社

JASIS 2016 新技術説明会

9⽉8⽇（⽊） 13:50〜14:15

⾷品原材料・製品の信頼性確保に向けて



バスマティライスの揮発性成分分析

–APGC/MS（⼤気圧イオン化GC-MS）による網羅解析



オイルサプリメントの不飽和脂肪酸分析

–DART（直接イオン化法）による迅速スクリーニング



加⼯⾁の原材料分析

–REIMS（急速蒸発イオン化質量分析）による迅速スクリーニング

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バスマティライスの揮発性成分分析

〜⼤気圧イオン化GC-MSによる網羅解析〜



背景

–バスマティライスは、優れた芳⾹で知られる⻑粒の⾹り⽶イドやパキタ栽培れが⾼価

APGC/Q-Tofによる

バスマティライスの揮発性成分分析

–インドやパキスタンで栽培されるが、⾼価 –USやカナダで販売されているものは、30％以上が粗悪品との調査結果



メタボロミクスの⼿法による識別を検討

–APGC ⼤気圧イオン化GC –SYNAPT G2-Si 四重極-⾶⾏時間型質量分析計 ProgenesisQI 網羅解析⽤ソフトウェア –ProgenesisQI 網羅解析⽤ソフトウェア

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APGC/MSとは？



APGC（Atmospheric Pressure GC、⼤気圧イオン化GC）

–分離部は、GC –イオン化は、⼤気圧下のAPCIの原理 o EIと⽐べてインターフェースでのフラグメンテーションが起こりにくい o 分⼦関連イオンを検出 • オミクス解析や構造推定の場合：解析がシンプルに • 定量分析の場合：EIと⽐べてMS/MSによる選択性向上、⾼感度化のメリット 5 ©2016 Nihon Waters K.K. –MS部は、UPLCとつなぎかえることでLC/MSとしても利⽤可能 o 1台のMSをGC/MSとLC/MSの両⽅に有効利⽤ o ⽬的に応じてタンデム四重極またはQ-Tofの選択肢 o LC/MSと同じライブラリーを適⽤

Dimethoateのプリカーサイオン検出

EI vs APGC

C

₅

H

₁₂

NO

₃

PS

₂ M+·₂₂₉ Classic EI Mix C 1 ppm 100

API033 533 (10.107) Cm (527:533-465:517) TOF MS EI+ 5.46e4

87.0137

Dimethoate

Standrad D 2PPM Split 10:1 DRE H2O 100

jv250809test005 533 (9.336) Cm (531:534-518:526) TOF MS AP+

3.50e4 230.0066 198.9643 Classic EI m/z 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 % 0 58.0303 63.0009 93.0101 124.9828 93.0561 104.0112 201.0790 186.0549 173.0479 158.0325 142.9955 203.0784 229.0006 % 170.9724 124.9845 93.0114 232.0065 APGC - Proton Transfer

[M+H]

+

より少ないフラグメントは MS/MSや網羅解析に 有利

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APGCのイオン化法

インターフェースの模式図

APGCのイオン化原理

ドライまたはウェット雰囲気

N

₂

e

-

_2N

2

M

コロナ放電ピン

N

₂+●

2e

-

_N

4+●

M

●+

M

●+

M

ドライ雰囲気 低極性化合物のイオン化に有⽤チャージトランスファーの原理

H O

_[

_]

M

N

₂+●

N

₄+●

H

₂

O

H

₂

O

+●

H

₂

O

H

₃

O

+● +OH●

[M+H]

+ コロナ放電ピン プロトン付加の原理 ⽔やメタノール存在下のウェット雰囲気 極性化合物のイオン化に有⽤

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バスマティライスの揮発性成分分析

PCA(主成分分析)解析結果

Basmati ? Long Grain ?

S-Plot

2群⽐較による有⽤なマーカー候補の抽出

共通する成分長粒米に顕著なマーカーマーカーとしての重要度マーカーとしての信頼度バスマティ米に顕著なマーカー

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Progenesis QI

マーカー候補の絞込み

Anova p値が0.01以下サンプルグループ間で10倍以上の変動 CV（変動係数）が30%以上選択(and)

全ピークー

かつ

10倍以上の変動選択(or)  DBは様々な形式のファイルを使⽤可能 – Excel、csv（精密質量、化合物名） – sdf（構造式）

Progenesis QI

マーカー候補のDB検索

– オンラインDB（Chemspider）  RT情報、フラグメントイオンの情報も使⽤可能 – 標準試料の測定結果から容易に作成可能  フラグメントイオンの情報が無くても、構造式の情報から理論的にフラグメントイオンを計算し、 DB検索に使⽤することも可能 – 標準試料が無い場合や、想定外の化合物に対しても柔軟に対応可能 精密質量およびRTの情報をもとに化合物を検索し ヒットした候補化合物について、フラグメントイオンのマッチ および同位体の類似性などをスコア化

(7)

マーカー候補の構造解析

MS/MSのフラグメントマッチによる確証

オイルサプリメントの不飽和脂肪酸分析

~DART（リアルタイム直接分析）による迅速スクリーニング~

(8)

オイルサプリメントの不飽和脂肪酸分析



背景

–オメガ-3脂肪酸は、⼼疾患のリスク低減や炎症を抑えることで知られる –オメガ-6脂肪酸の⼤量摂取は炎症を増加させるオメガ 6脂肪酸の⼤量摂取は炎症を増加させる –健康維持には、オメガ-3とオメガ-6脂肪酸の摂取バランスが重要 –US⻄部の⾷事はオメガ-6が⾮常に多く、不飽和脂肪酸オイルサプリメントの需要



オイルサプリメントの脂肪酸



分析のニーズ

–不飽和脂肪酸のサプリメントの市場は⾮常に⼤きい –消費者保護の観点から、粗悪品や脂肪酸の原料モニターの必要性

DART（リアルタイム直接分析）

による迅速スクリーニング



迅速スクリーニング検査⼿法を検討

–シングル四重極QDa－DART（Direct Analysis in Real Time)



QDa

–シングル四重極MS検出器 –UVと同サイズのコンパクト設計、100V電源仕様 –UVよりも⾼感度、UV吸収のない化合物の検出 QDa PDA H-Class System

(9)

DART（リアルタイム直接分析）

による迅速スクリーニング



DART

オイルサプリメントの不飽和脂肪酸分析

モニターイオンと結果



N=3の分析結果平均



オメガ-3, 6, 9脂肪酸の含有⽐率：ラベル表⽰と実測計算結果

モニターを⾏ったイオン＊オイルサプリメントに含まれると予想されるもの

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オイルサプリメントの不飽和脂肪酸分析

結果



N=3の分析結果、抽出マスクロマトグラム

加⼯⾁の原材料分析

〜REIMSを⽤いた迅速スクリーニング〜

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EUの⾷品認証システム



⾼品質な農産品・⾷品の名称を保護するための制度

–原産地呼称保護：PDO（Protected Designation of Origin）

–地理的表⽰保護：PGI（Protected Geographical Indication）地理的表⽰保護：PGI（Protected Geographical Indication）

–伝統的特産品保証：TSG（Traditional Specialty Guaranteed）



スクリーニング分析検討の背景

Mortadella di Bologna

お客様との共同研究ーボローニャのモルタデッラ サンプル番号市販の品名牛の胃袋を含むか (原材料表示） 1 Mortadella Bologna IGP Yes

2 Mortadella Lavino No 3 Mortadella Due Torri No 3

4 Mortadella Bologna IGP No 5 Mortadella Bologna IGP Yes

6 Mortadella Yes

7 Mortadella No

9 Mortadella Bologna _Spicchio No

11 Mortadella Picc. Ps Yes

*サンプル11 はモデルの構築に使⽤せず

Q: 実際の製品に⽜の胃袋が含

まれているかを検出可能か?

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REIMS技術の開発の経緯



REIMS＝（Rapid Evaporative Ionisation Mass

Spectrometry、⾼速蒸発イオン化MS)



ロンドンのインペリアル⼤学のZoltan Takats教授が開発

した、電気メスを質量分析計に接続したiKnifeに基づく



研究向けに既に販売開始

–⽣体試料や⾷品の迅速特性解析

REIMSシステム

Xevo G2-XS QTof および SYNAPT G2-Si に対応 iKnife ハンドヘルドサンプリングデバイス ⾼周波発⽣器 インフォマティクスシステム サンプル イオン源

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イオン化のメカニズム

柔軟性があり迅速なREIMSスクリーニング

測定

数秒でサンプルからレポートまで

サンプル準備

測定

(5秒)

データ解析

結果

(2秒)

レポート



品質管理のための分析

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REIMS Tof MSのネガティブイオンスペクトル

リン脂質の領域

OMB プロトタイプのモデル構築ソフトウェア

REIMS Tof MS, ネガティブイオン化, m/z 600–950

モデル構築のテスト⽤に、各サンプル最低10回の繰り返しを10サンプルで実施したものを⽤いた Unsupervised PCA Supervised LDA 牛の胃袋を含む牛の胃袋を含まない

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サンプル11 “Mortadella Picc. Ps”

(データベースの構築には使⽤していないサンプル)

原材料表示: Pork, pork tripe, pork fat, salt, spices, flavourings, emulsifier:E450, antioxidant:E301, preservative: E250, E252