MS/MSスペクトルの階層的クラスタリングによる農薬代謝物の網羅的探索

• Project/Area Number: 23K05086
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Aichi Prefectural Institute of Public Health
• Principal Investigator: 舘 昌彦 愛知県衛生研究所, 衛生化学部医薬食品研究室, 主任研究員 (60744274)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近藤 文雄 中部大学, 生命健康科学部, 教授 (40450861) ; 今西 進 名城大学, 薬学部, 准教授 (00757502)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 残留農薬分析 / 農薬代謝物 / LC-MS/MS / 液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析

Outline of Research at the Start

農薬は植物体内や自然環境中において代謝及び分解を受けることが知られている。流通する農産物において、農薬本体の検出例は数多く報告されているが、代謝物についての存在実態はあまり把握されていない。本研究では、流通食品中に残留する種々の農薬代謝物を探索するため、既知物質のみならず未知の構造類似物質の探索をも可能とするLC-MS/MSスペクトルの階層的クラスタリングを用い、多種類の農薬代謝物のスペクトルライブラリーを構築することで、網羅的かつ高感度な農薬代謝物分析法を開発し、さらに流通している農産物中の農薬代謝物の実態調査を実施する。

Outline of Annual Research Achievements

農薬は、農薬原体（代謝を受けていない物質）のみに残留農薬基準が定められているものが多く、流通する農産物中における農薬代謝物の存在実態は十分に把握されていない可能性が考えられる。本研究では、既存物質及びその構造類似物質の探索を可能とするLC-MS/MSスペクトルの階層的クラスタリングを応用し、農薬原体だけでなくそれら代謝物のスクリーニング法を構築し、流通食品中における農薬代謝物の存在実態を明らかにすることを目的とする。当研究室では、食品中の残留農薬検査にゲル浸透クロマトグラフィー及び固相カートリッジ等の各種分離技術を取り入れた農薬一斉分析法を用いているが、操作煩雑で時間がかかるうえ、多くの有機溶媒を必要とする。そこで、令和5年度は、簡易で迅速な分析法を確立するため、LC-MS測定条件と試料中からの前処理法の検討を行った。ネオニコチノイド系及び有機リン系等の農薬原体及び一部代謝物を含む50種を選出し、それら対象物に対し条件検討を行った。その結果、LCカラムにC18、移動相にアセトニトリル及び5 mM酢酸アンモニウムを用いたグラジエント溶出により、代謝物を含め高感度に測定できる条件を確立した。また、前処理にアセトニトリル、クエン酸三ナトリウム、クエン酸水素二ナトリウム、塩化ナトリウム及び無水硫酸マグネシウムによる抽出と、ろ過膜精製を組み合わせることで、農薬原体だけでなく代謝物に対しても簡易かつ高精度に定量分析できる方法を確立した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

農薬の一斉分析法は概ね確立することができたが、令和５年度中に実施するはずであった階層的クラスタリングに用いるスペクトルライブラリーの構築に予定より多くの時間を要しているため。

Strategy for Future Research Activity

農薬の一斉分析法は概ね確立することができた。今後、本分析法の堅牢性を確認するため、様々な食品に対して評価を行っていく。また、本分析法を用いて上記50種のスペクトルライブラリーの構築を実施する。さらに、農産物を用いた農薬の代謝実験等を実施する。調製試料をLC-MS/MS測定したのち、MS/MSスペクトルの階層的クラスタリングにより農薬代謝物を探索する。今後実態調査を行うために、得られた代謝物のスペクトルデータ（未知を含む）等ライブラリーの拡充を行っていく。