AN-U-080
2021-05
UV検出イオンクロマトグラフィーによる食肉製品中亜硝酸塩・硝酸塩の測定
Robust routine analysis with ion chromatography
概要
亜硝酸塩および硝酸塩は、食肉および食肉製品の保存料として使用されます。食品には E 249~E 252 と表示されます。これらはいわゆる発色剤で、細菌の増殖を防ぎ、肉の色を安定させ、風味を高めます。硝酸塩(E 251、E 252)は毒性が低いとされています。しかし、下部消化管で硝酸塩が亜硝酸塩に還元され、これがニトロソアミン(発がん性物質に分類)の前駆体となるため、長期的な曝露が懸念されています [1]。亜硝酸塩自体も、ヒトに対しておそらく発がん性があると分類されています。製造工程後の最大許容濃度(MPL)は、製品によって異なり、亜硝酸塩(E 249、E 250)では 50~180 mg/kg [2]、硝酸塩では 150~300 mg/kg [3] です。欧州委員会は、加工肉中の硝酸塩および亜硝酸塩を 150 mg/kg 未満に制限しています [4]。
従来の HPLC-UV 法では、ピークの非対称性、保持時間の再現性の低さ、感度の低さといった問題がしばしば生じます。分光光度法や自動ディスクリート分析法などのその他の分析法では、食肉のマトリックスの違いによって妨害が生じるため、さまざまな食品や飲料を分析する必要がある検査機関にとって、この種の分析は困難です。
UV 検出器を用いたイオンクロマトグラフィーは、さまざまな食肉マトリックス中の亜硝酸塩および硝酸塩の品質管理において、堅牢で汎用性の高い方法です。
サンプル前処理
豚すね肉、豚肩肉、黒色のブラッドソーセージ、チストーラソーセージなど、さまざまな食肉製品を調査しました。試験したすべての食肉製品で、同じサンプル前処理が有効でした。
サンプルは、脂肪とタンパク質を除去するためにカレッツ 沈殿処理を行いました。カレッツ 試薬の量は、サンプルの種類に含まれる脂肪とタンパク質の量に合わせて調整します。例えば、細かく刻んだ新鮮な肉サンプル(5 g)をカレッツ 溶液 (2.5 mL カレッツ I + 2.5 mL カレッツ II)で処理し、超純水(UPW)で 100 mL に希釈しました。遠心分離(5000 rpm)とろ過(0.45 μm)の後、溶液 10 mL をさらに UPW で 50 mL に希釈しました(5倍希釈)。一貫した結果を得るため、標準溶液も カレッツ 試薬を用いて調製しました。
実験
サンプル(50 μL)は、インライン限外ろ過の後、IC システムに注入しました。亜硝酸塩と有機成分との共溶出を避けるため、特性の異なる 2 本のカラム(Metrosep A Supp 7 - 250/4.0 と Metrosep A Supp 5 - 50/4.0)を直列に接続して使用しました。分析対象成分は、炭酸塩/メタノール溶離液(3.6 mmol/L Na2CO3 + 15% メタノール)を用い、流量 0.7 mL/min のイソクラティックアニオン交換クロマトグラフィーで分離しました(表 1、図 1~4)。カラム温度を 52 ºC にすることで、亜硝酸塩ピークの分離能がさらに向上しました。 シーケンシャルサプレッションによりバックグラウンドノイズが低減され、高感度な UV/VIS 検出(205 nm)が可能になりました。定量は、亜硝酸塩では 0.02~2.00 mg/L、硝酸塩では 0.05~5 mg/L の範囲で行いました。
| カラム | Metrosep A Supp 7 - 250/4.0 + Metrosep A Supp 5 - 50/4.0 |
|---|---|
| 溶離液 | 3.6 mmol/L Na2CO3 + 15% メタノール |
| 流量 | 0.7 mL/min |
| 温度 | 52 °C |
| 注入量 | 50 μL |
| 検出 | UV 205 nm |
サンプル濃度は、硝酸ナトリウムおよび亜硝酸ナトリウムとして算出しました。システムを有機汚染物質のない清浄な状態に保つため、各分析の後にサンプル流路をメタノール/UPW(1:1 v/v)でリンスし、サプレッサーは硫酸(500 mmol/L)、シュウ酸(100 mmol/L)、アセトン (20% v/v)の混合液で再生しました。
結果
図 1~4 は、試験したさまざまな食肉サンプルの代表的なクロマトグラムを示しています。亜硝酸塩濃度は検出不可から 54 mg/kg まで、硝酸塩濃度は 10~50 mg/kg の間で変動しました。これらの試験において、亜硝酸塩が基準値である 50 mg/kg を超えたのは 1 つのサンプル(豚肩肉)のみで、硝酸塩は常に許容濃度の上限を十分に下回る値で測定されました [4]。食肉メーカーの品質管理検査室における長期的な試験により、この IC メソッドが亜硝酸塩および硝酸塩のルーチン分析に十分な堅牢性と精度を備えていることが実証されています。
この汎用性の高い分析法は、飲料や野菜のサンプルにも適しています。さまざまな食品および飲料サンプルを評価した結果、対称性のあるピーク、濃度値の高い再現性、そしてマトリックス成分による妨害がごくわずかであることが示されました。定量下限は、試験したすべてのサンプルにおいて、亜硝酸ナトリウムおよび硝酸ナトリウムとも 5 mg/kg を大きく下回りました。
まとめ
前述のサンプル前処理とクロマトグラフィー法は、試験したすべての食肉製品で有効でした。2 本の分離カラムを用いた本 IC メソッドは、亜硝酸塩および硝酸塩を妨害マトリックスのピークから最適に分離できることを保証し、複雑なマトリックスであっても品質管理のための高感度な分析を可能にします(食肉製品の LOQ <5 mg/kg)。このメソッドはすでに一部の食品検査室で品質管理の標準法として確立されており、食品マトリックスに左右されない高い精度と再現性を示しています。
インライン限外ろ過により、サンプル前処理が簡便で、従来の一部の方法のように高価なサンプル前処理用カートリッジを必要としないため、このメソッドは迅速で時間を節約できるルーチン分析にさらに適したものとなります。妨害となるマトリックスはインライン限外ろ過によって除去されるか、分析カラム上で十分に分離されるため、このメソッドは、従来の HPLC-UV と比較して、食肉サンプル中の亜硝酸塩および硝酸塩の測定において優れた分析性能を示します。
亜硝酸塩と硝酸塩は直接定量されます。これは、全窒素の総和パラメータを測定する従来の方法(例:AOAC 公定法 935.48 または 993.03)に対する利点です。
参考資料
- Wang, P. et al. (2002), 一酸化窒素ドナー:化学的活性と生物学的応用, Chemical Reviews 102 (4): 1091–1134.
- EFSA(欧州食品安全機関)(2017), 食品添加物としての亜硝酸カリウム(E 249)および亜硝酸ナトリウム(E 250)の再評価, EFSA Journal 15(6):4786.
- EFSA(欧州食品安全機関)(2017), 食品添加物としての硝酸ナトリウム(E 251)および硝酸カリウム(E 252)の再評価, EFSA Journal15(6):4787.
- 欧州委員会 (2011) 2011年11月11日付決定 No 1129/2011/EC、欧州議会および理事会規則(EC)No 1333/2008 の附属書 II を改正し、食品添加物の連合リストを定めるもの。Off J Eur Union L295 1-177.
Internal reference: AW IC ES6-0010-042020