vol.83 NOW ビール製造工程におけるカビ毒の挙動研究　～LC-MS/MS によるカビ毒一斉分析～

■カビ毒（mycotoxin）とはカビが産生する化学物質で，人や家畜の健康に悪影響を及ぼすものを指します。これらは，食品原料である農作物を汚染するため，食品メーカーにとって注意すべきリスク化学物質です。近年，カビ毒の規制は国際的に厳しくなっており，日本においても2011年にアフラトキシン規制が強化されました。アサヒグループでは以前より，カビ毒に関する研究や分析法の開発を行い，原料および製品の安全性確保に万全を期してまいりました[1]。現在その一環として，製造工程におけるカビ毒の挙動研究を行っており，取得データを基にリスク管理の強化を図っています[2] [3] [4]。今回は，ビールの製造工程におけるカビ毒の挙動について紹介します。

■現在100種類以上のカビ毒が報告されていますが，食品への汚染が頻発し毒性も高い，代表的なカビ毒14種を研究対象として選択しました。これらを高い感度で一斉分析するには，食品分析の分野で急速に普及してきた，高速液体クロマトグラフ‐タンデム型質量分析計（LC-MS/MS）の使用が不可欠です。食品は多量の分析妨害成分を含んでいますが，LC-MS/MSは質量荷電比（m/z）による選別を2度行うため，各々の物質に対して非常に高い選択性を示します。

■当社では，農薬やカビ毒といったリスク化学物質の分析にLC-MS/MSが活躍しており，カビ毒の挙動研究にもLC-MS/MSによる一斉分析法が用いられています（図1）。またここ数年，高耐圧型の超高速LC（UHPLC）による，高速かつ高分離な分析が一般化しつつあります。島津製作所の最新型UHPLC“Nexera”は，高い耐圧性能（130 MPa）に加えて，独自の洗浄機能によるキャリーオーバーの少なさから，カビ毒の迅速一斉分析に大変有効なシステムです。

■ビールの主原料は麦芽と水であり，その製造工程は大きく分けて，糖化，ろ過，煮沸，発酵の4 つに分けることが出来ます（図2）。今回は，麦芽にカビ毒を人為的に添加後，実験室スケールでビール製造を行いました。

1. 1） 糖化：麦芽に水を加えて加温し，麦芽中の酵素の働きにより澱粉を糖へと変換します。
2. 2） ろ過：麦芽由来の固形分を除去し，「麦汁」を得ます。除去された固形分は「ビール粕」と呼ばれます。
3. 3） 煮沸：麦汁にホップを加えて加熱し，苦味と香りを付与した後，冷却して「冷麦汁」を得ます。
   図1　LC-MS/MSによるカビ毒14種の一斉分析クロマトグラム

    
    
   図2　ビール製造工程の概略図

    
4. 4） 発酵：冷麦汁にビール酵母を加えてアルコール発酵させ，熟成後，酵母を除去して「ビール」を得ます。
   製造工程における各段階（麦汁，ビール粕，冷麦汁，ビール）でサンプリングを行い，カビ毒濃度を分析することで，ビール製造工程におけるカビ毒の挙動を追跡しました。なお，サンプル前処理には固相抽出カートリッジを用いています。
5.  

■図3がビール製造工程におけるカビ毒の挙動をグラフ化したものです。縦軸は，麦芽に加えたカビ毒量を100%として，各段階での残存率を示しています。挙動追跡の結果，半数のカビ毒（7種：OTA, AFB2, FMB2, AFG1, AFB1, ZON, PAT）は，ビール中の残存率が20%を下回りました。これらは，ビール製造工程を経て大きく減少するため，最終製品の汚染リスクは低いと考えられます。一方で，トリコテセン系カビ毒（4種：NIV, DON, HT-2, T-2）は殆ど減少せず，原料の汚染には特に注意を払う必要があると言えます。更に，ビール粕の分析も行ったところ，減少したカビ毒の多くがビール粕に吸着し，系外へ除去されていることが明らかとなりました。また，酵母発酵によるカビ毒の代謝に関する知見も得ております。

■今回は，カビ毒に絞った話題を紹介しましたが，食品におけるリスク化学物質は多岐にわたります。例えばカビ毒以外にも，残留農薬，残留動物用医薬品，内分泌攪乱物質（環境ホルモン）等があり，いずれもLC-MS/MSによる高感度な分析が有効です。一方で，食品中のリスク化学物質に対する規制は年々厳しくなっており，分析データを基にした高度な品質管理が，益々重要になると予想されます。今後も様々な最新分析技術が，「食の安全・安心」の向上に貢献することを期待します。

図3　ビール製造工程におけるカビ毒の挙動

アサヒグループ研究開発センター

参考文献

1. [1] Tamura, M. et al.:“ Development of a Multi-mycotoxin Analysis in Beer-Based Drinks by a Modified QuEChERS Method and Ultra-High-Performance Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry”, Analytical Science 2011, 27, 629-635.
2. [2] Inoue, T. et al.:“ Fate of Pesticides in a Distilled Spirit of Barley Shochu during the Distillation Process”, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 2010, 74, 2518-2522.
3. [3] Inoue, T. et al.:“ Fate of Pesticides during Beer Brewing”, Journal of Agricultural and Food Chemistry 2011, 59, 3857-3868.
4. [4] Nagatomi, Y. et al.:“ Fate of Mycotoxins during the Distillation Process of Barley Shochu, a Distilled Alcoholic Beverage”, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 2012, 76, 202-204.