2015 Fiscal Year Research-status Report
アンビエントイオン化イオンモビリティ法によるカビ発生早期検知技術の新展開
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15K12446
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
竹内 孝江 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (80201606)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | イオンモビリティ / カビ臭物質モニタリング / 質量分析 / オンサイト分析 / 文化財 / DARTイオン化 / アンビエントイオン化 / リアルタイム直接分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
古墳などの文化財が微生物の繁殖によって損傷していることが問題となっている。本研究では、カビから発生するニオイ物質を、大気圧条件下で処理無し、または簡便な前処理だけで計測し、カビの存在を早期に探知できるシステムを開発する。アンビエントイオン化技術とイオンモビリティ技術を組み合わせて、新規な可搬型カビ臭検出の技術の確立を目指す。平成27年度は計画通り、アンビエントイオン化法の一つであるDART(Direct Analysis in Real Time)法を、カビ試料に適用する方法を次の点から検討した。DARTは、大気圧条件下でガス、液体および固体表面物質を即座にイオン化する大気圧イオン源である。まず、DARTのイオン化効率を、2種の土壌由来カビ種，Penicillium paneumおよびFusarium solaniの代謝物質のDART質量スペクトル測定により検討した。その結果、pptオーダーの微量のカビ臭物質は、DARTイオン化では強度が十分でないため、コロナ放電をアシストしたDARTイオン化法を用いるのがよいことが分かった。次に、カビの培養条件として、液体培地と寒天培地の2種を検討した。液体培地培養では、専ら、培地成分である糖分子由来のイオンを多量に生成するためスペクトル解析が難しく、寒天培地の方が適することが分かった。カビ代謝物質導入には、固相マイクロ抽出（SPME)法を検討した結果、この方法は、従来法であるペレットを用いた方法より揮発性化合物を安定して供給できることがわかった。さらにカビ種判別を行うため、多変量解析を行って検出した代謝物質とカビ種情報との相関を調査した。カビの揮発性代謝物にDARTを適用した例は今までにほとんど報告されていないが、今回の実験の結果、コロナ放電支援DARTイオン化法とイオン移動度測定装置を連結させることにより、大気圧において前処理なしでカビを検出できるということを確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度は、予定どおり「極微量の分析技術開発」を行った。アンビエントイオン化法の一つであるDART(Direct Analysis in Real Time)法を、カビ試料に適用する方法を次の点から検討した。DARTは、大気圧条件下でガス、液体および固体表面物質を即座にイオン化する大気圧イオン源であり、サンプル前処理を必要としない開放系におけるイオン化技術の一つである。まず、DARTのイオン化効率を、2種の土壌由来カビ種，Penicillium paneumおよびFusarium solaniの代謝物質のDART質量スペクトル測定により検討した。その結果、pptオーダーの微量のカビ臭物質は、DARTイオン化では強度が十分でないため、コロナ放電をアシストしたDARTイオン化法を用いるのがよいことが分かった。次に、カビの培養条件として、液体培地と寒天培地の2種を検討した。液体培地培養では、専ら、培地成分である糖分子由来のイオンを多量に生成するためスペクトル解析が難しく、寒天培地の方が適することが分かった。カビ代謝物質導入には、固相マイクロ抽出（SPME)法を検討した結果、この方法は、従来法であるペレットを用いた方法より揮発性化合物を安定して供給できることがわかった。さらにカビ種判別を行うため、多変量解析を行って検出した代謝物質とカビ種情報との相関を調査した。カビの揮発性代謝物にDARTを適用した例は今までにほとんど報告されていないが、今回の実験の結果、コロナ放電支援DARTイオン化法とイオン移動度測定装置を連結させることにより、大気圧において前処理なしでカビ種を期待したとおり確認できる条件を確立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度以降は、研究計画書のとおり「DARTイオン源とイオンモビリティ装置のインターフェースの改良」、「カビ臭のデータベース作成」および「奈良の文化財収蔵庫から試 料収集」を進める。DARTとイオンモビリティのインターフェースは感度が高くないため、よりインターフェース部分の気密性をあげる。カビ臭のデータベース作成に使用する標準試料としては、Aspergillus sp.、Penicillium sp.、Fusarium sp.のカビ･酵母である。IMSデータによるカビ種同定については、カビ種ごとの放散ガス全体のIMSスペクトルを直接説明変数として用いた多変量解析を用いて同定する方式の検討を行う。多変量解析の手法としては、複数のMVOCが強い相関を持って変化している可能性が高いため、多重共線性による問題を回避できるPLS（Partial Least Squares）回帰分析を用いて判定モデルの構築を行う。
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| Remarks |
第64回質量分析総合討論会 ベストプレゼンテーション賞受賞
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Research Products
(8 results)
