DIN 38407-53に準拠したトリフルオロ酢酸のIC-MS/MS分析

地表水および飲料水中のトリフルオロ酢酸（TFA）は、その持続性、移動性、ならびに対策手段の限界から懸念されています[1~3]。TFA は PFAS（パーおよびポリフルオロアルキル化合物）の分解生成物として、主に工業施設から放出されますが、二次的な供給源としては、トリフルオロメチル基を含む化合物（例：特定の農薬や冷媒）の分解も挙げられます[4~6]。信頼性の高いモニタリングを確保するため、ドイツの標準化機関 DIN は直接注入 LC-MS/MS を用いた TFA 分析の規格案を策定しました。本手法では、0.1～3.0 μg/L の範囲で TFA を定量でき、ドイツおよびスイスの 12 の研究所で検証されています[7,8]。

本アプリケーションノートでは、イオンクロマトグラフィー（IC）とその後のトリプル四重極-質量分析計による質量検出を組み合わせた、検証済みの測定法の設定について説明します。

トリフルオロ酢酸（TFA）は、超短鎖 PFAS（パー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）に分類され、最も毒性の高いパーフルオロオクタン酸（PFOA）のグループに属しています（図 1）[9]。全体として、TFA の濃度は他の PFAS よりも著しく高く、この理由は TFA がそれらの物質の分解生成物であるためです [3]。例えば、ドイツで分析された複数の飲料水において、TFA は測定された総 PFAS の 90％以上を占めていました [9]。

TFA は吸着性がほとんどないため移動性が高く、環境中で広く存在する持続性物質として浮上しており、いくつかの環境的および規制上の懸念を引き起こしています [3~6,10]。TFA の継続的な排出は、雨水や土壌、飲料水に留まらず、人間の血清、植物、植物性食品においても不可逆的な濃度上昇をもたらしています [3]。

降水中の TFA 濃度の測定中央値は、米国で 0.29 μg/L [11]、ドイツで 0.21 μg/L [1]、中国で 0.70 μg/L [12] に達しています。さらに、飲料水中の TFA 濃度の中央値は、米国で 0.08 μg/L、スイスで 0.5 μg/L、さらにはドイツで 1.5 μg/L に及び、これは EU 飲料水指令で提案されている飲料水中の総 PFAS の制限値（0.5 μg/L）と同等かそれを上回る値です [9,13]。

不可逆的影響の閾値は明確ではありませんが、哺乳類を対象とした毒性試験では、TFA が肝臓や生殖に有害であることも示唆されています [3]。

従来の水処理技術ではTFAの除去効率がほとんどないため、TFAの蓄積リスクが高まっています[3]。そのため、環境・保健当局は、PFAS含有農薬やフふっ化ガスの使用制限など、TFAのさらなる生成を抑制するためのより厳格な規制措置を求めています[3,8,9]。

2020年、ドイツ連邦環境庁（UBA）は飲料水中のトリフルオロ酢酸（TFA）の健康ガイドライン値を60μg/Lに設定しましたが、予防措置として10μg/Lを超えないように推奨しています[14]。デンマークでは9μg/L、オランダでは2.2μg/Lなど、他の国でも同様の制限値が設定されています[15,16]。

信頼性の高いモニタリングの必要性を認識し、ドイツの標準化機関であるDINは、TFA分析の規格案の策定に着手しました[7]。この方法は、直接注入法（LC-MS/MS）を用いて0.1～3.0μg/Lの範囲のTFAを定量し、ドイツとスイスの12の研究所で検証されています[8]。

DIN 38407-53は、他の多くの規格とは異なり、HILIC（親水性相互作用クロマトグラフィー）、ミックスモード、逆相（RP）カラムを用いたHPLC、イオンクロマトグラフィーなど、様々なLC技術の使用を認めています[7,8]。

メトロームは、DIN 38407-53 [7,8]に記述されている要件を満たすために、IC-MS/MS分析用にメソッドを改良・カスタマイズしました。本アプリケーションノートでは、メトロームのイオンクロマトグラフ、Metrosep A Supp 17分離カラム、およびAgilentの6475トリプル四重極質量分析計による質量検出（m/z 113および69）を用いたメソッド設定について説明します。このメソッドはすべての要件を満たし、試験室間試験で正常に検証されました。

サンプルセットには8つのサンプルが含まれていました。地下水サンプル2つ、雨水サンプル1つ、飲料水サンプル1つ、表層水サンプル2つ、そしてTFA公称濃度1.18 µg/Lおよび2.87 µg/L [8]でスパイクされた表層水サンプル2つです。

サンプルはクーラーボックスで輸送され、分析前に4℃で冷蔵されました。すべてのサンプルは7日以内に分析されました。サンプルおよび標準物質への内部標準は使用されませんでした。

ICはMagIC Netソフトウェアによってコントロールされ、導電率測定により、標的のトリフルオロ酢酸に加えて主要な陰イオンの検出が可能になりました。MS信号は、アジレント 6475 TQ MSを用いて記録しました。フラグメンテーション電圧は65.0 Vで、m/z 113と69のイオンを分離しました。データ取得はアジレント MassHunter Workstation (LC/TQ)ソフトウェアを用いて行いました。2つの装置を同期させるには、リモートボックスが必須です。

システムは 0.2 から 4.0 µg/L の範囲でキャリブレーションされました（図 3）。しかし、キャリブレーション範囲を 6.0 µg/L まで拡大しても、質量分析（MS）信号において十分な直線性が確認されました。

MS 信号の検量線は、DIN 法で要求される通り直線的な関係を示し、R² 値は 0.9998 でした。標準試料の精度は、目標濃度と測定濃度との相関に基づいて算出され、98.1％から 110.1％ の範囲でした。検出限界（LOD）および定量限界（LOQ）は、それぞれ 0.017 µg/L および 0.062 µg/L と算出され、DIN 32645 [17] に準拠しています。

サンプルを繰り返し3回測定した結果、TFA の測定濃度は飲料水で 0.38 µg/L、雨水で 1.93 µg/L まで変動しました（表 1）。スパイクした表流水サンプルの名目濃度はそれぞれ 1.18 µg/L および 2.87 µg/L でした。バリデーション試験の結果は 1.28 ± 0.01 µg/L および 2.92 ± 0.01 µg/L であり、それぞれ回収率は 109％ および 102％ となりました。

サンプルの繰り返し3回測定における変動は 0.3％ から 2％ の範囲でした。TFA の保持時間（RT）は平均で 8.2 分であり、変動は 0.1％ 未満でした。

濃度 0.6 µg/L および 2.0 µg/L の品質管理 (QC) 標準の場合、サンプルシリーズ測定内の 繰り返し3 回測定での回収率はそれぞれ 100% および 99% でした。

すべての測定結果は、分析方法の妥当性を確認するための国際比較試験の要件を満たしていました。

DIN 38407-53 の IC-MS/MS による開発およびバリデーションは、イオンクロマトグラフィー（IC）とタンデム質量分析（MS/MS）を組み合わせた分析手法における大きな進展を示しています。特に、IC-MS/MS は TFA のような短鎖フッ素化化合物の分析において、マトリックス耐性が高く、カラム寿命が長いという明確なアドバンテージを示しています。これにより、IC-MS/MS は従来の HPLC 法に対する妥当な代替手法となります。

開発された方法はDIN 38407-53の要件を満たしています。インライン希釈などの自動化機能により、ICを用いたトリフルオロ酢酸分析の実用性がさらに向上します。