NMRに基づく化学物質のデジタル化とその利活用に関する研究

文献情報

• 文献番号: 202523019A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: NMRに基づく化学物質のデジタル化とその利活用に関する研究
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: 23KA3002
• 研究年度: 令和7(2025)年度
• 研究代表者(所属機関): 西崎 雄三(東洋大学 食環境科学部)
• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 令和5(2023)年度
• 研究終了予定年度: 令和7(2025)年度
• 研究費: 2,300,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

核磁気共鳴分光法（NMR）を用いた定量分析法であるquantitative NMR（qNMR）は，高い定量性を有する分析法として利用されている。一方，従来の積分値に基づくINT-qNMRでは，1H信号の重複が生じる場合に精確な定量が困難となる。この解決策として，化学シフト及びスピン結合定数からなる1Hスピン情報を利用したQuantum mechanics qNMR（QM-qNMR）が存在し，卓上NMRへの展開が期待できる．卓上NMR装置は，導入コスト及び維持管理コストが低いことから，食品や医薬品分野における品質管理への応用が期待されている。本研究では，食品添加物として流通するカラシ抽出物及びセイヨウワサビ抽出物中の主成分であるイソチオシアン酸アリル（AITC）をモデル化合物とし，卓上NMRにおけるQM-qNMRの定量精度を検証することを目的とした。

研究方法

AITC標準品を試料として，高磁場NMR装置（1H共鳴周波数400 MHz）を用いて，AITC及びその構造類縁体であるチオシアン酸アリル（ATC）の1Hスピン情報を決定した。続いて，カラシ抽出物及びセイヨウワサビ抽出物を試料とし，これら抽出物中のAITCを，高磁場NMR装置及び卓上NMR装置（60 MHz）を用いたQM-qNMRにより定量した。QM-qNMRでは，AITCに加えてATCを解析対象に含める条件と，AITCのみを解析対象とする条件について比較検討を行った。定量精度の評価には，食品添加物公定書を参考に実施したガスクロマトグラフィー（GC）による定量値を参照値として用いた。

結果と考察

高磁場NMRでは，AITC及びATCを同時に解析対象とした場合，参照値に対して良好な真度100～102%を示した。また，ATCを解析対象から除外した場合でも，AITC含量の真度に大きな変化は認められなかった。一方，卓上NMRでは，AITC及びATCを同時に解析対象とした場合にはAITCを概ね良好に定量可能であったものの（真度102～104%），ATCを解析対象から除外した場合には，AITC含量が高値を示す傾向が認められた（真度106～108%）。卓上NMRでは，AITC及びATC由来の1H信号が完全に重複していたことから，ATC由来1H信号がAITC由来1H信号に加算された状態で反復計算が収束したためと考察した。一方，高磁場NMRでは，AITC及びATC由来1H信号を識別可能であり，ATCを解析対象から除外した場合でも，AITC含量の真度は変わらなかった。

結論

本研究では，カラシ抽出物及びセイヨウワサビ抽出物中のAITCをモデル化合物として，卓上NMRにおけるQM-qNMRの定量精度を検証した。その結果，卓上NMRではスペクトル分解能が低いことから，解析対象として設定する化合物の選択が定量精度に大きく影響することを明らかにした。特に，構造類縁体や重複した1H信号を与える成分を考慮しない場合には定量値が高値を示す傾向が認められた。このことから，卓上NMRを用いたQM-qNMRでは，定量対象成分だけでなく夾雑成分を含めた1Hスピン情報の整備が重要であることを示した。

公開日・更新日

• 公開日: 2026-08-07
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 202523019B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: NMRに基づく化学物質のデジタル化とその利活用に関する研究
• 研究課題名（英字）: -
• 課題番号: 23KA3002
• 研究年度: 令和7(2025)年度
• 研究代表者(所属機関): 西崎 雄三(東洋大学 食環境科学部)
• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 食品の安全確保推進研究
• 研究開始年度: 令和5(2023)年度
• 研究終了予定年度: 令和7(2025)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

核磁気共鳴分光法（NMR）において，化学シフト及びスピン結合定数から構成される1Hスピン情報は，NMR装置の磁場強度に依存しない，分子固有の物理量である。近年，この1Hスピン情報を基準として定量を行うQuantum mechanics qNMR（QM-qNMR）が知られており，公的な試験法として活用が期待されている。一方で，QM-qNMRを公的な定量分析法として活用するためには，磁場強度の異なるNMR装置間における定量精度の比較や，多成分系試料への適用が可能かどうかについて十分な検証が行われていない。本研究では，食品添加物として流通するジフェノコナゾール（DFZ），並びに食品添加物として流通するカラシ抽出物及びセイヨウワサビ抽出物中のイソチオシアン酸アリル（AITC）をモデル化合物とし，QM-qNMRの定量精度について検証することを目的とした。

研究方法

DFZについては，高磁場NMR装置（600 MHz）を用いて2種のジアステレオマー混合物である（2RS,4RS）-DFZ及び（2RS,4SR）-DFZの1Hスピン情報を決定した。得られた1Hスピン情報を基準として，1H共鳴周波数80，400，600及び800 MHzのNMR装置におけるQM-qNMRを実施し，定量精度を評価した。さらに，キラルシフト試薬Chirabite-ARを用いて，（2R,4R）体，（2S,4S）体，（2R,4S）体及び（2S,4R）体の4種の立体異性体の分離定量について検証した。AITCについては，AITC及び構造類縁体であるチオシアン酸アリル（ATC）の1Hスピン情報を決定した後，高磁場NMR（400 MHz）及び卓上NMR（60 MHz）を用いてカラシ抽出物及びセイヨウワサビ抽出物中のAITCをQM-qNMRにより定量し，食品添加物公定書に準じたGC法との比較を行った。

結果と考察

DFZを対象とした検証では，QM-qNMRによりスペクトル上で重複した2種のジアステレオマーを分離定量することができ，検証したすべてのNMR装置（80，400，600及び800 MHz）において参照値との誤差2％以内で定量可能であった。さらに，高磁場NMRでは4種の立体異性体についても真度100～101％で分離定量できた。一方，カラシ抽出物及びセイヨウワサビ抽出物中AITCを対象とした検証では，高磁場NMRでは，AITC及びATCを同時に解析対象とした場合，参照値に対して良好な真度100～102%を示した。また，ATCを解析対象から除外した場合でも，AITC含量の真度に大きな変化は認められなかった。一方，卓上NMRでは，AITC及びATCを同時に解析対象とした場合にはAITCを概ね良好に定量可能であったものの（真度102～104%），ATCを解析対象から除外した場合には，AITC含量が高値を示す傾向が認められた（真度106～108%）。卓上NMRでは，AITC及びATC由来の1H信号が完全に重複していたことから，ATC由来1H信号がAITC由来1H信号に加算された状態で反復計算が収束したためと考察した。

結論

本研究では，DFZ及びAITCをモデル化合物としてQM-qNMRの定量精度を検証した。その結果，試料中の構成成分及び1Hスピン情報が十分に把握できている場合には，QM-qNMRは卓上NMRから高磁場NMRまで磁場強度に依存せず高精度な定量が可能であることが示された。一方で，多成分系試料では未考慮成分の存在が定量値に大きく影響し，特に卓上NMRでは定量誤差の原因，定量値が高値となることが明らかとなった。

公開日・更新日

• 公開日: 2026-08-07
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 202523019C

収支報告書

• 文献番号: 202523019Z