食品安全分析における多クラス農薬抽出の持続可能な代替としての天然深共晶溶媒

あなたの食卓にとってなぜ重要か

多くの果物、野菜、穀物はスーパーマーケットに届く前に農薬残留の検査を受けます。今日では、その検査にはしばしば大量の強力で有毒な溶媒が使われ、実験室の作業者や環境に悪影響を与えます。本研究は、天然由来に着想を得た新しいタイプの液体、天然深共晶溶媒（NADES）が、オレンジ、ほうれん草、小麦のような食品から農薬をよりクリーンに抽出し、安全かつ正確に測定する手段になり得るかを検討します。

新しいタイプの「グリーン」液体

NADESは、植物酸、糖類、小さなアルコール類などの一般的な天然物質の混合物です。適切な比率で組み合わせると、これらの固体成分が室温で安定した液体を形成します。単純で生分解性の構成要素から作られ、揮発性が低いことから、神経系に有害で危険廃棄物を生むアセトニトリルのような従来の石油由来溶媒よりはるかに穏やかです。著者らは、これらの天然混合物が、食品分析で最も要求の厳しい作業の一つ、すなわち非常に親水性なものから非常に疎水性なものまで数百種の農薬を実試料から抽出する作業を代替できるかどうかを問いました。

実際の食品で溶媒を試す

その検証のために、研究チームは性質の異なる代表的な3つの食品を選びました：ジューシーで酸性のオレンジ、葉物で水分が多いほうれん草、乾燥ででん粉質の小麦です。最初に広範な化学的挙動をカバーする11種の農薬を選び、のちに日常的なモニタリングで一般的にチェックされる313種に拡張しました。親水性と疎水性の両方の5種類のNADES処方を、固液混合の単純な抽出工程で試しました。各農薬がどれだけ抽出できるか、そして液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析（LC-MS/MS）という高精度装置でどれだけクリーンに検出できるかを測定しました。

最良処方の発見と工程の最適化

試験された混合物の中で、チモールとメントールを等量組み合わせたものが全体として最も良好に機能しました。この疎水性NADESは、比較的極性のある農薬から非常に油性の高い農薬まで捕捉し、装置上で鋭く整ったシグナルを示しました。研究者らはさらに抽出条件を微調整しました：NADESの使用量、試料への加水量、試料の酸度（pH）、および振とう時間です。やや塩基性の条件が、プロパモカルブのような扱いの難しい農薬や一部の大きく油性の化合物の回収を助けました。チモール–メントール溶媒をわずか2ミリリットル、混合時間およそ10分で用いるだけで、3つの食品全てにわたって試験農薬の良好な回収が得られました。

性能と環境負荷の評価

最適化後、NADESベースの方法は実運用スケールで検証されました：313種の農薬がオレンジ、ほうれん草、小麦で抽出・測定されました。ほとんどの化合物で回収率は許容範囲内に収まり、測定の再現性も高く、規制用途に十分信頼できることを示しました。チームはまた、食品と溶媒が測定に与えるマトリックス干渉を評価し、マトリックスマッチド校正を用いてこれらの影響を補正しました。環境性能と日常の実用性を判断するために確立されたスコアリングツール（“グリーン性”のためのAGREEprepと方法の使いやすさを図るBAGI）を適用しました。チモール–メントール法は、ミニ化された形の一般的なQuEChERS法と比べても持続可能性のスコアが高く、なおかつルーチンな実験室の使用に十分な簡便さと迅速性を備えていました。

より安全で環境に優しい食品検査への意義

平たく言えば、本研究は、チモールとメントールという2つの身近な植物由来成分から作られた溶媒が、通常食品の農薬検査に使われる多くの有害化学物質を置き換え得ることを示しています。この方法は、一般的な食品から数百種類の農薬を良好な精度で抽出し、特別なグリーン溶媒を工程全体で安定に保ち、危険廃棄物を削減します。広く採用されれば、NADESベースの抽出は食品検査ラボが消費者の健康と環境の両方を守る手助けとなり、安全性や信頼性を損なうことなく農薬モニタリングを真の「グリーン」化に近づける可能性があります。

引用: Carbonell-Rozas, L., Aloisi, I., Garrido Frenich, A. et al. Natural deep eutectic solvents as a sustainable alternative for multi-class pesticide extraction in food safety analysis. npj Sci Food 10, 67 (2026). https://doi.org/10.1038/s41538-026-00717-7

キーワード: 農薬残留, グリーン溶媒, 食品安全, 天然深共晶溶媒, LC-MS 分析