Establishment of new analytical method for plant volatile organic compounds using corona discharge ionization mass spectrometry

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19111
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Katsuhiro Shiratake 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (90303586)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関本 奏子 横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 准教授 (40583399) ; 花田 俊男 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 果樹茶業研究部門, 主任研究員 (30707641)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: コロナ放電イオン化質量分析 / アンビエントイオン化質量分析 / 揮発性有機化合物 / VOCs / リアルタイム質量分析 / リンゴ香気成分 / 罹病果実マーカー / マタタビ揮発性有機化合物

Outline of Final Research Achievements

We have verified a new mass spectrometry technique, corona discharge ionization-mass spectrometry, that is simple, rapid, nondestructive, and capable of real-time analysis, is applicable to the analysis of volatile organic compounds (VOCs) from plants. To verify whether corona discharge ionization-mass spectrometry can analyze VOCs related to fruit aroma, we analyzed apple VOCs and found that corona discharge ionization-mass spectrometry can detect apple VOCs as sensitive as conventional GC-MS, or more sensitive than GC-MS for some compounds. In addition, we identified marker compounds from the fruits infected by pathogens, and we also succeeded in analyzing VOCs from leaves after being injured in real time.

Free Research Field

園芸生理・生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の揮発性有機化合物（VOCs）の分析には，GC-MSが用いられることが多かったが，GC-MSではVOCsの捕集/注入やクロマトグラフィーによる分離など，手間や時間のかかるステップが必要であった．本研究で用いた「コロナ放電イオン化-質量分析」は，植物が発生するVOCsを直接コロナ放電によりイオン化して質量分析装置に導くため，簡便，迅速，非破壊，リアルタイム分析が可能である．本研究では，リンゴのVOCs分析などから，コロナ放電イオン化-質量分析が植物のVOCs分析に有効あり，植物科学や農作物の成分分析に威力を発揮する技術であることを明らかにした．