01-01069A-JP オンライン固相抽出装置とトリプル四重極質量分析計を用いた水中のPFAS分析

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ユーザーベネフィット Application News  最適化された前処理手法およびLC-MS/MS分析メソッドを用いることで、AOACとEPAがターゲットとする化合物を網羅した43種類のPFASについて0.004 µg/kg、PFOAとPFOSについては0.0004 µg/kgから精度よく定量可能です。  オンライン固相抽出装置を用いることで前処理の大幅な省力化と時間短縮が実現可能です。オンライン固相抽出装置とトリプル四重極質量分析計を用いた水中のPFAS分析田中真穂、前島希高速液体クロマトグラフ質量分析計  はじめにペルフルオロアルキル化合物およびポリフルオロアルキル化合物 (Per- and Polyfluoroalkyl Substances, PFAS) は、 4,000以上の有機フッ素化合物の総称です。代表的な化合物としてはペルフルオロオクタンスルホン酸 (PFOS) やペルフルオロオクタン酸 (PFOA) が挙げられます。これらの化合物は優れた撥水性や撥油性、耐熱性、耐薬品性を持ち、化学的に非常に安定です。これらの特徴から防火剤や食品包装材、非粘着性コーティング剤など幅広い用途に使用されています。PFASは構造的に非常に安定であるため自然界で分解されにくく、環境中における残留性があります。 PFASに汚染された水が供給されている地域では、PFASを含む水道水や飲料水を摂取することによる健康被害が懸念されています。各国において規制が施行されていますが、 2024 年 4 月に EPA は PFOA と PFOS に関して世界一低い Maximum Contaminant Levels (MCLs) を発表しました。本稿では、このEPAのMCLsレベルの検査を目的として、水道水と飲料水中に含まれるPFASを固相 (SPE)カートリッジのコンディショニング、試料負荷、溶出、LC注入を自動化したオンライン固相抽出装置で精製処理し、LC-MS/MSで分析した例を紹介します。AOAC SMPR 2023.003 1) がターゲットとする30化合物とEPA method 1633 2) がターゲットとする 40化合物を網羅した43種類のPFASについて定量を行いました。オンライン固相抽出装置を用いた精製方法を検討し、添加回収試験において妥当性を検証しました。SPEによる精製条件やLC-MS/MS分析条件を最適化することにより、すべての化合物で良好な回収率を得ました。また、手作業にかかる時間や作業の手間、精製処理に使用する溶媒量も大幅に削減することが可能となりました。あ  サンプルと前処理標準物質および内部標準物質 (ISTD) は、 Wellington Laboratoriesから購入した L-PFUdS、L-PFTrDS、L-PFDoS、 10:2 FTSと混合液であるPFAC-MXG、PFAC-MXI、PFAC-MXJ、 PFAC30PARおよびMPFAC-HIF-ESを使用しました。サンプルにはラボから採取した水道水と市販の飲料水を使用しました。試料の調製方法を図1に示します。サンプルの水 600 µLに標準物質およびISTDを含めたメタノール溶液をバイアル中に添加で2倍希釈し、調製液としました。自動固相抽出にはオンラインSPE-LCインターフェイス SPL-W100 (アイスティサイエンス社) を用いました。フローを図2に示します。28%アンモニア水/メタノール/超純水 (1:90:10, v/v/v) 250 µLとぎ酸/超純水 (1:1000, v/v) 250 µLでオンラインSPE-LC専用固相カートリッジ「Flash-SPE」をコンディショニング後、調製液 1000 µL を負荷しました。ぎ酸/メタノール/水 (1:400:600, v/v/v) 100 µLで洗浄後、28%アンモニア水/メタノール/水 (1:90:10, v/v/v) 60 µLで溶出しました。溶出液はぎ酸/超純水 (1:1000, v/v) 120 µLで希釈しながら全量注入し、LC-MS/MS分析しました。表1 LC-MS/MS分析条件 [HPLC conditions] Nexera X3 Column : Shim-pack Scepter C18-120 (100 mm x 2.1 mm I.D., 3 µm) *1 Delay column : Shim-pack Scepter C18-120 (50 mm x 2.1 mm I.D., 3 µm) *2 Mobile phase A : 2 mmol/L Ammonium Acetate in Acetonitrile/Water (5:95, v/v) Mobile phase B : Acetonitrile Flow rate : 0.3 mL/min (0.6 mL/min only between 10.01-12 min) Gradient program : B conc. 20% (0 min) → 100% (10-12 min) → 20% (12.01-15 min) The flow was introduced into the mass spectrometer between 1 to 9.6 min using a flow switching valve. Column temp. : 40℃ [MS conditions] LCMS-8060RX Ionization : ESI, Negative mode Nebulizing gas : 2 L/min Heating gas : 10 L/min Drying gas : 10 L/min DL temp. : 200℃ Interface temp. : 250℃ Heat block temp. : 400℃ Probe position : +2 mm  分析条件分析はトリプル四重極質量分析計LCMS TM -8060RXと超高速液体クロマトグラフNexera TM X3 UHPLCシステムを組み合わせて行いました。また、カラムには良好な分離とピーク形状が得られるShim-pack Scepter TM を使用しました。分析条件を表1に示します。溶媒やガラス器具などの分析システム由来のPFAS混入を抑えるため、ディレイカラムを使用しました。本分析ではSUS配管 (300 mm x 0.3 mm I.D., P/N: 228-69955-41) を用いてミキサとオートサンプラの間にディレイカラムを設置しました。ディレイカラムにより移動相由来のPFASの溶出時間が遅くなるため、バイアル中のPFAS と分離することができ、サンプル中のPFAS濃度を正確に算出することができます。また、バイアルはPFASが検出されないことを確認したPPバイアル (島津ジーエルシー、P/N: GLC-IVS-100) を使用しました。表2に示す組み合わせで得られたピーク面積値の補正を行いました。 Sample 600 µL Prepared sample solution Methanol solution containing the surrogate 600 µL 図1 試料調製 *1 P/N : 227-31014-05 *2 P/N : 227-31014-03

Application News 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 min 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 (x100,000) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 min 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 (x100,000) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 min 0.0 2.5 5.0 (x10,000) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 min 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 (x10,000) 濃度比 0 5 10 面積比 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 PFOS y = 0.06214310x + 0.005599816 R2 = 0.9972185 R = 0.9986083 検量線の種類: デフォルト (直線 ) 重み付け: デフォルト (1/A^2) 原点通過デフォルト (通さない) 濃度比 0 5 10 面積比 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 PFHxS y = 0.06806081x + 0.003666632 R2 = 0.9979228 R = 0.9989609 検量線の種類: デフォルト (直線 ) 重み付け: デフォルト (1/A^2) 原点通過デフォルト (通さない) 濃度比 0 5 10 面積比 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 PFNA y = 0.2521430x + 0.02645770 R2 = 0.9994864 R = 0.9997432 検量線の種類: デフォルト (直線 ) 重み付け: デフォルト (1/A^2) 原点通過デフォルト (通さない) 濃度比 0 5 10 面積比 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 PFOA y = 0.08761107x + 0.01124152 R2 = 0.9992342 R = 0.9996170 検量線の種類: デフォルト (直線 ) 重み付け: デフォルト (1/A^2) 原点通過デフォルト (通さない) 250 µL of 28% Ammonia solution/Methanol/ Ultrapure water = 1:90:10 (v/v/v) 250 µL of Formic acid/Water = 1:1000 (v/v) Conditioning Load 1000 µL of Prepared sample solution 100 µL of Formic acid/Methanol/Water = 1:400:600 (v/v/v) Elute 60 µL of 28% Ammonia solution/Methanol/ Water = 1:90:10 (v/v/v) LC-MS analysis While mixing the eluate with 120 µL of formic acid/ultrapure water = 1:1000 (v/v) Inject the entire volume SPE cartridge (3 mg) Flash-SPE (WAXs, AiSTI SCIENCE) 図2 オンライン固相抽出装置による精製操作 PFOS PFOA PFNA PFHxS 図4 0.0004から0.01 µg/kg (添加濃度) における検量線図3 検量線用サンプルのマスクロマトグラム  マスクロマトグラムと検量線 43化合物のPFASを一斉分析したマスクロマトグラムを図 3に示します。すべての化合物が11分以内に溶出しており、良好な分離を示しています。図には示しませんが、PFOSの MRMトランジションへの影響が懸念されるタウロデオキシコール酸 (TDCA) やタウロケノデオキシコール酸 (TCDCA)、タウロウルソデオキシコール酸 (TUDCA) は、PFOSと十分に分離していることを確認しています。代表的な化合物 (PFOS, PFOA, PFNA, PFHxS) の検量線を図 4に示します。標準品および内部標準を超純水に添加したものを検量線用サンプルとして分析しています。代表的な化合物で添加濃度0.0004から0.01 µg/kg、PFBA、NMeFOSE、 NEtFOSE、3:3 FTCA、NFDHAで0.004から0.1 µg/kgの範囲で、 5:3 FTCAと7:3FTCAで0.002から0.05 µg/kgの範囲で検量線を作成しており、決定係数R 2 がPFBAとPFPeAでは0.98、それ以外の化合物では0.99以上と良好な直線性となっています。 Spiked conc. 0.0004 µg/kg Spiked conc. 0.004 µg/kg Spiked conc. 0.01 µg/kg Wash Spiked conc. 0.001 µg/kg Compound ISTD PFBA 13 C4-PFBA PFPeA 13 C5-PFPeA PFHxA 13 C5-PFHxA PFHpA 13 C4-PFHpA PFOA 13 C8-PFOA PFNA 13 C9-PFNA PFDA 13 C6-PFDA PFUnA 13 C7-PFUnA PFDOA 13 C2-PFDOA PFTrDA 13 C8-PFOSA PFTeDA 13 C2-PFTeDA PFBS 13 C3-PFBS PFPeS 13 C4-PFHpA PFHxS 13 C3-PFHxS PFHpS 13 C6-PFDA PFOS 13 C8-PFOS PFNS 13 C7-PFUnA PFDS 13 C2-PFDoA PFUnDS 13 C8-PFOSA PFDOS 13 C2-PFTeDA PFTrDS 13 C2-PFTeDA PFOSA 13 C8-PFOSA Compound ISTD 9Cl-PF3ONS 13 C8-PFOS 11Cl-PF3OUdS 13 C3-HFPO-DA HFPO-DA 13 C3-HFPO-DA DONA 13 C3-HFPO-DA 4:2 FTS 13 C2-4:2 FTS 6:2 FTS 13 C2-6:2 FTS 8:2 FTS 13 C2-8:2 FTS 10:2 FTS 13 C2-PFDOA NMeFOSA D3-NMeFOSA NEtFOSA D5-NEtFOSA NMeFOSAA D3-NMeFOSAA NEtFOSAA D5-NEtFOSAA NMeFOSE 1 D7-NMeFOSE NEtFOSE D9-NEtFOSE 3:3 FTCA 13 C5-PFPeA 5:3 FTCA 13 C3-PFBS 7:3 FTCA 13 C5-PFHxA PFEESA 13 C5-PFHxA PEMPA 13 C5-PFPeA PEMBA 13 C5-PFPeA NFDHA 13 C5-PFHxA 表2 補正に使用した内部標準物質

Application News © Shimadzu Corporation, 2025 分析計測事業部 https://www.an.shimadzu.co.jp/ 本資料は発行時の情報に基づいて作成されており、予告なく改訂することがあります。本文中に記載されている会社名、製品名、サービスマークおよびロゴは、各社の商標および登録商標です。本文中では「TM」、「 」を明記していない場合があります。 0 5 10 15 20 25 0 50 100 150 200 %RSD (%) Recovery rate (%) 0 5 10 15 20 25 0 50 100 150 200 %RSD (%) Recovery rate (%) 0 5 10 15 20 25 0 50 100 150 200 %RSD (%) Recovery rate (%) Tap Water Tap Water Drink Water Drink Water 初版発行：2025年 9月 A改訂版発行：2025年10月 01-01069A-JP LCMS、Nexera、およびShim-pack Scepterは、株式会社島津製作所またはその関係会社の日本およびその他の国における商標です。  添加回収試験 0.0004、0.001、0.004、0.01 µg/kgで添加回収試験を行い、回収率と繰り返し再現性を検証しました。結果を図5に示します。n=3で前処理を行い、内部標準法で作成した検量線で定量しました。EPAの要求基準では、PFOS、PFOAのLOQ が0.0004 µg/kg、PFNA、PFHxS、HEPO-DAのLOQが0.001 µg/kgとなるよう指定されています(表3)。今回の検証では、 PFOS、PFOAの2成分において添加濃度0.0004 µg/kg で水道水の回収率は93.1%,、85.0%で再現性は18.8%以下であり、飲料水の回収率は95.1%、90.0%で再現性は17.7%以下でした。PFNA、PFHxS、HEPO-DAの3成分において添加濃度 0.001 µg/kgで水道水の回収率は92.8-110.4%以内、再現性は 15.6%以下であり、飲料水の回収率は93.3-111.3%以内、再現性は5.5%でした。他の全化合物において添加濃度0.004 µg/kg で水道水の回収率は 92.3-131.9% 以内で再現性は 14.4%以下、飲料水の回収率は91.8-138.1%以内で再現性は 13.3%以下となりました。  まとめ本アプリケーションニュースでは水道水と飲料水サンプル中のPFAS分析について紹介しました。添加回収試験を行ったところ、 PFOS、PFOAの2成分において添加濃度 0.0004 µg/kg で水道水の回収率は93.1%,、85.0%で再現性は 18.8%以下であり、飲料水の回収率は95.1%、90.0%で再現性は17.7%以下でした。PFNA、PFHxS、HEPO-DAの3成分において添加濃度0.001 µg/kgで水道水の回収率は92.8-110.4% 以内、再現性は15.6%以下であり、飲料水の回収率は93.3- 111.3%以内、再現性は5.5%でした。他の全化合物において添加濃度0.004 µg/kgで水道水の回収率は92.3-131.9%以内で再現性は14.4%以下、飲料水の回収率は91.8-138.1%以内で再現性は13.3%以下となり、良好な結果が得られたことを確認しました。特に、PFOA、PFNA、 PFHxS、PFOSではいずれの添加濃度においても回収率は 83.8-119.4%以内となりました。最適化された前処理および分析メソッドを用いることで、0.0004 µg/kgから正確に定量することが可能です。＜参考文献＞表3 EPAの基準 Spiked conc. 0.0004 µg/kg Spiked conc. 0.001 µg/kg Spiked conc. 0.004 µg/kg 図5 回収率と再現性 (n = 3) 2025 0 5 10 15 20 25 0 50 100 150 200 %RSD (%) Recovery rate (%) Compound LOQ (ppt) PFOS ≦0.4 PFOA ≦0.4 PFNA ≦1 PFHxS ≦1 HEPO-DA ≦1 Spiked conc. 0.01 µg/kg *NMeFOSEとNEtFOSEの添加濃度は0.004, 0.01, 0.04, 0.1 µg/kgであった。 *5:3 FTCAと7:3 FTCAの添加濃度は0.002, 0.005, 0.02, 0.05 µg/kgであった。 * * ** 1) AOAC SMPR®2023.003 2) Analysis of Per- and Polyfluoroalkyl Substances (PFAS) in Aqueous, Solid, Biosolids, and Tissue Samples by LC- MS/MS, EPA, 1633A

 アンケート関連製品一部の製品は新しいモデルにアップデートされている場合があります。  Nexera™シリーズ超高速液体クロマトグラフ  LCMS-TQ RX シリーズトリプル四重極質量分析計関連分野  食品・飲料  食品添加物  価格お問い合わせ  製品お問い合わせ  技術お問い合わせ  その他お問い合わせ Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)