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【テクニカルレポート】特定悪臭物質アルデヒド類 6 種及び多成分測定に対応した HPLC 用カラムの開発

本記事は、和光純薬時報 Vol.87 No.3(2019年7月号)において、富士フイルム和光純薬 ケミカル開発本部 機能性材料研究所 久保田 守が執筆したものです。

  • 悪臭は、人に不快感や嫌悪感を与えるにおいの総称で、騒音や振動と共に感覚公害と呼ばれる公害の一種です。悪臭防止法では、特定悪臭物質(現在22物質)及び臭気指数により排出制限を設けています。アルデヒド類は物質により刺激的かつ焦げたにおいを放ち、6物質が特定悪臭物質に指定されています1, 2)。同法においてこの6物質(表1)の測定には、ガスクロマトグラフ(GC)法、ガスクロマトグラフ質量分析(GC/MS)法が定められていますが、2018年9月に高速液体クロマトグラフ(HPLC)法が追加されました3)

  • 表1.特定悪臭物質のアルデヒド類(6物質)
    1.アセトアルデヒド
    2.プロピオンアルデヒド
    3.ノルマルブチルアルデヒド
    4.イソブチルアルデヒド
    5.ノルマルバレルアルデヒド
    6.イソバレルアルデヒド

GC法、GC/MS法に対するHPLC法のメリットは、試料前処理から測定までの操作として、

  1. イオン交換固相抽出カラムが不要
  2. 最終溶出液の溶媒転用が不要

の2点が挙げられます。悪臭防止法のHPLC法では分析カラムとして充てん剤の種類、カラムサイズが指定されておらず、6物質の定量に適した分離性能を有するものと記載されています。また、HPLCメーカーから提供されている多くのアプリケーションでは逆相系ODS(C18)カラムなどが用いられていますが、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒドの分離が難しいとされています。

当社のHPLC用カラムWakopak® Wakosil®-DNPHは、2,4-ジニトロフェニルヒドラジン(DNPH)で誘導体化されたアルデヒド類を分離分析する専用カラムです。本品の特長、仕様を以下に示します。

特長

  1. カラム充てん剤は粒子径5 µm球状シリカゲルにトリアコンチル基を化学修飾
  2. DNPH-n-ブチルアルデヒド、DNPH-iso-ブチルアルデヒドの分離に有効
  3. 特定悪臭物質6種以外のアルデヒド類多成分一斉分析にも対応...16種の一斉分析が可能*
    (*16種にDNPH-アセトンを含みます)

仕様

  1. カラムサイズ4.6 x 250 mm(D)、(W)
  2. 特注カラムサイズの対応も可能
  3. 2種類の専用溶離液A、Bを用いたグラジエント溶出による測定

専用溶離液A、Bはベースラインの変動、測定を妨害するピークの溶出を抑える効果があります。

Wakopak® Wakosil®-DNPHカラムによる6種、16種混合標準液の測定例を図1と2に、16種の再現性(n = 10)と検出限界を表2に示します。検量線は16種混合標準液の希釈液を10 µL注入することで、各成分0~50 ngの範囲で相関係数(r) 0.999の直線が得られました。また、Wakopak® Wakosil®-DNPHカラムを用いたグラジエント溶出法に対するODSカラムでのイソクラティック溶出法の相関について、屋外大気中の①ホルムアルデヒド、②アセトアルデヒドの捕集、DNPH誘導体化で、①r = 0.999、②r = 0.99の良好な相関性を示しました。


図1.6種混合標準液のクロマトグラム
HPLC Conditions

Column : Wakopak® Wakosil®-DNPH, Column size : 4.6 mmφ x 250 mm, Instruments : Agilent 1100, Eluent : A ; Wakosil®-DNPH Eluent A, B ; Wakosil®-DNPH Eluent B, Gradient : High Press, gradient mode, 0-16min. B 10%, 16-35min. B 10-90%, 35-40min. B 90%, Flow Rate : 0.8 mL/min at 35℃, Detector : UV360nm, Inj Vol. : 10 µL, Sample : -2,4-DNPH / 1. Acetaldehyde, 2. Propionaldehyde, 3. iso-Butyraldehyde, 4. n-Butyraldehyde, 5. iso-Valeraldehyde. 6. n-Valeraldehyde (each 0.625 µg/mL as aldehyde)


図2.16種混合標準液のクロマトグラム
HPLC Conditions

Column : Wakopak® Wakosil®-DNPH, Column size : 4.6 mmφ x 250 mm, Instruments : Agilent 1100, Eluent : A ; Wakosil®-DNPH Eluent A, B ; Wakosil®-DNPH Eluent B, Gradient : High Press, gradient mode, 0-16min. B 10%, 16-35min. B 10-90%, 35-40min. B 90%, Flow Rate : 0.8 mL/min at 35℃, Detector : UV360nm, Inj Vol. : 10 µL, Sample : -2,4-DNPH / 1. Formaldehyde, 2. Acetaldehyde, 3. Propionaldehyde, 4. Acrolein, 5. Acetone, 6. iso-Butyraldehyde, 7. n-Butyraldehyde, 8. Crotonaldehyde, 9. iso-Valeraldehyde, 10. n-Valeraldehyde, 11. Benzaldehyde, 12. Hexaldehyde, 13. o-Tolualdehyde, 14. m-Tolualdehyde, 15. p-Tolualdehyde, 16. 2,5-Dimethylbenzaldehyde (each 0.625 µg/mL as aldehyde, ketone)

表2.Wakopak® Wakosil®-DNPHカラムによる16種の再現性と検出限界
成分名 変動係数(CV%*、n = 10) 検出限界
0.781 ng** 6.250 ng** 50.000 ng** pg(S/N = 2)
1. Formaldehyde 1.5 1.3 1.5 7.0
2. Acetaldehyde 1.8 1.2 1.5 9.8
3. Propionaldehyde 1.5 1.4 1.6 15.6
4. Acrolein 1.2 1.2 1.7 14.2
5. Acetone 1.6 1.5 1.4 16.3
6. iso-Butyraldehyde 2.1 1.8 1.6 19.5
7. n-Butyraldehyde 1.9 1.3 1.5 18.6
8. Crotonaldehyde 1.4 1.3 1.4 13.9
9. iso-Valeraldehyde 2.1 1.2 1.7 17.0
10. n-Valeraldehyde 1.5 1.7 1.6 19.5
11. Benzaldehyde 1.6 1.2 1.5 15.0
12. Hexaldehyde 2.1 1.1 1.5 15.6
13. o-Tolualdehyde 1.3 1.4 1.8 17.7
14. m-Tolualdehyde 1.9 1.4 2.0 21.7
15. p-Tolualdehyde 1.8 1.3 1.6 21.2
16. 2,5-Dimethylbenzaldehyde 1.8 1.1 1.6 17.0

* :CV%はピーク面積値より算出。測定条件は16種混合標準液のクロマトグラムに同じ。
**:16種混合標準液を希釈した試料10 µL中の各成分含有量。

当社では上記のほかアルデヒド類測定用としまして、DNPH-アルデヒド類混合標準液(6種、16種)、アルデヒドの捕集及びDNPH誘導体化が可能な試料捕集管Presep®-C DNPH、Presep®-C DNPH (Short)、オゾン除去管Presep®-C オゾンスクラバー、試料捕集管からの抽出用溶媒(アセトニトリル)を取り揃えており、アルデヒド類を簡便に測定することができます。

また、アルデヒド類を精度良く測定するための捕集からHPLC測定までの操作ポイントを和光純薬時報のバックナンバーに収載しています。こちらも併せてご活用下さい。

バックナンバー

  1. 和光純薬時報, Vol. 66, No. 4 (1998).
  2. 和光純薬時報, Vol. 71, No. 4 (2003).
  3. 和光純薬時報, Vol. 73, No. 1 (2005).
  4. 和光純薬時報, Vol. 73, No. 2 (2005).

参考資料

  1. 環境庁告示, 昭和47年5月30日, 9号, 特定悪臭物質の測定の方法 (1972).
  2. 悪臭規制のあらまし:鳥取県生活環境部水・大気環境課, 平成27年7月 (2015).
  3. 環境省告示, 平成30年9月21日, 78号, 別表第4 (2018).

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