【コラム】飲料水中の除草剤の測定
2020/05/27
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春の訪れとともに気温が上昇し、農作物や公共スペースにおける除草剤の使用も増加します。2015年3月、国際がん研究機関(IARC)は、そのような除草剤の一つであるグリホサートが「おそらくヒトに対して発がん性がある」とする報告書を発表しました。それ以来、この化学物質の使用は大きな議論の的となっています。米国を含む一部の国々では、この除草剤についての限界値が既に施行されています。
発がん性か、そうでないか?
グリホサートは、世界中の農業で使用されている非選択性除草剤です。農業に加え、この化学物質は、家庭菜園や、鉄道の線路など「植物の侵入」から守られるべき公共・私有スペースにおいて雑草を駆除するためにも使用されています。
グリホサートは1970年代から農薬として使用されており、以前は典型的な曝露レベルでは無害であると考えられていました。しかしながら、WHOの専門機関である国際がん研究機関(IARC)が2015年3月に発表した報告書において、グリホサートは「おそらくヒトに対して発がん性がある」(グループ2A)とされて以来、この化学物質は繰り返し見出しを飾ってきました[1]。
専門家たちは当時、2016年6月30日にグリホサートのEU市場承認が失効した後、再承認すべきかどうかで意見が分かれました。というのも、欧州食品安全機関(EFSA)がごく最近、グリホサートが遺伝毒性を持つ可能性、あるいは発がん性の脅威をもたらす可能性は低いという、これとは対立する結論に達したためです[2]。グリホサートの承認は当初18か月延長されましたが、現在では少なくとも2022年末までEU内での使用継続が認められています[3]。
飲料水中のグリホサートの決定
農業で使用される化学物質は地中に浸透して地下水に入り込む可能性があるため、一部の国々では飲料水中のグリホサート濃度に関する限界値が施行されています。
グリホサートおよびその代謝物であるAMPA(アミノメチルホスホン酸)は通常、カラム後誘導体化とそれに続く蛍光検出を伴うHPLC(EPA法547)、または質量選択検出器と組み合わせたイオンクロマトグラフィーのいずれかによって決定されます。
IC法
以下のセクションでは、パルスドアンペロメトリック検出を伴うイオンクロマトグラフィー(IC)を用いて、低いµg/Lレベルにおける飲料水中のグリホサートとAMPAの決定を実施した初期結果について説明します。パルスドアンペロメトリック検出を用いて以前達成されていたグリホサートとAMPAの検出限界は、約≥50 µg/Lでした[4]。
この感度における改善を踏まえると、ここで概説する方法は、水や食品サンプル中のグリホサートおよびAMPAのスクリーニングに向けた有望なアプローチと言えます。
装置
すべての測定は、IC Amperometric Detectorを備えた940 Professional IC Vario ONE、および自動サンプル注入用の858 Professional Sample Processorから構成されるICシステムを用いて実施されました(図1)。
グリホサートとAMPAは、高容量陰イオン分離カラムMetrosep Carb 2 – 150/4.0で分離され、その後、アンペロメトリック検出器の測定モードとして金作用電極を用いたflexIPAD(FLEXible Integrated Pulsed Amperometric Detection)により検出されました。flexIPADモードにおける1測定サイクルで生成される電位曲線のプロファイルを、図2に示します。
実験
Metrosep Carb 2カラムは、主に炭水化物、糖アルコール、アルコールなどの分離・決定に使用されます。その高いカラム容量は、溶離液の高いpH値(約pH 10)と相まって、AMPAとグリホサートの保持時間に大きな差をもたらします。これは、pH値10において、グリホサートの一部でこの3つの酸基すべてが脱プロトン化されるためです。これはつまり、グリホサートが一部三価の陰イオンとして存在する一方、カルボキシル基を持たない代謝物であるAMPAは二価の陰イオンとして存在することを意味します。
結果
図3は、本アプリケーションで用いた条件下でのAMPAとグリホサートの決定に関するクロマトグラムを示しています。両成分をそれぞれ10 µg/L含む水系標準溶液が注入されました。
両成分の検出限界は、信号対雑音比(S/N比)、すなわちピーク高さに対するベースラインノイズの比を用いて決定されました。検出限界において、S/N比は3であり、これより小さい値では確実な検出はできません。AMPAについて見出された検出限界は1 µg/Lを大幅に下回るものであった一方、グリホサートの限界は約1 µg/Lでした。
図4は、グリホサートおよびAMPAをそれぞれ2 µg/L添加した飲料水サンプルのクロマトグラムを示しています。
まとめ
今回初めて、パルスドアンペロメトリック検出(flexIPAD)を伴うイオンクロマトグラフィーを用いて、飲料水中のグリホサートおよびその主要代謝物であるAMPAが、低いµg/Lレベルで決定されました。これにより、水や食品中のグリホサートおよびAMPA含有量を決定するための、信頼性が高く、かつ質量選択検出器を備えたHPLCと比較して非常に安価な方法を利用できるようになります。約1 µg/Lの検出限界により、とりわけ米国、カナダ、オーストラリアにおけるグリホサートの限界値遵守を検証することが可能です。
お役立ち情報
飲料水中のグリホサートおよびAMPA
今回初めて、パルスドアンペロメトリック検出(flexIPAD)を伴うICを用いた、飲料水中のグリホサートおよびその主要代謝物であるAMPAの低いµg/Lレベルでの決定が示されました。質量選択検出器を備えたHPLC分析と比較して、これは水や食品中のグリホサートおよびAMPA含有量を決定するための、非常に費用対効果の高い方法です。約1 µg/Lの検出限界により、とりわけ米国、カナダ、オーストラリアにおけるグリホサートの限界値遵守を監視することが可能です。
参考資料
[1] IARC Monographs Volume 112 (2015). Retrieved from http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol112/mono112-09.pdf on June 27, 2016.
[2] EFSA press news, 151112 (2015). Retrieved from http://www.efsa.europa.eu/en/topics/factsheets/glyphosate151112 on June 27, 2016.
[3] European Commission: Status of glyphosate in the EU. Retrieved from https://food.ec.europa.eu/plants/pesticides/approval-active-substances/renewal-approval/glyphosate_en#status-of-glyphosate-in-the-eu on July 5, 2023.
[4] F. Sanchez-Bayo, R. V. Hyne, and K. L. Desseille (2010) Anal. Chim. Acta, 675 125–131.
