JP2013002817A - Method for detecting residual agricultural chemical and surface plasmon resonance sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、農産物製品の残留農薬を、広範な農薬種類に対して高感度に検出するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting a residual pesticide in agricultural products with high sensitivity for a wide variety of pesticide types.
平成１５年の食品衛生法の改正により、一定量以上の農薬等が残留する食品の販売等を禁止するポジティブリスト制度が導入され、残留農薬の基準値がない農薬には、一律０．０１ppmの基準値が設定された。 A revision of the Food Sanitation Law in 2003 introduced a positive list system that prohibits the sale of foods with a certain amount or more of pesticides remaining. A reference value has been set.
その結果、年間２００万件を超える検査が行われているが、検査に指定されている公定法では、ガスクロマトグラフィー質量分析計などの分析装置が用いられるため、分析時間（コスト）の削減が課題となっている。 As a result, more than 2 million inspections are conducted annually, but the official method specified for the inspection uses an analyzer such as a gas chromatography mass spectrometer, so the analysis time (cost) can be reduced. It has become a challenge.
その一つの解決策として、本願出願人らは、脂質高分子膜を用いて、市販農薬に助剤として使用されている界面活性剤を検出することで、間接的に残留農薬のスクリーニングを行うための測定手法を提案している（特許文献１）。 As one solution, the present applicants use a lipid polymer membrane to detect a surfactant used as an auxiliary agent for commercially available pesticides, thereby indirectly screening for residual pesticides. Has been proposed (Patent Document 1).
しかしながら、上記脂質高分子膜を用いた検出方法では、農薬に助剤として用いられる界面活性剤のうち、非イオン性の界面活性剤の検出が難しく、検査できる農薬の種類の範囲が全体の７０％程度に限られるという問題があった。 However, in the detection method using the lipid polymer membrane, it is difficult to detect a nonionic surfactant among surfactants used as an auxiliary agent for agricultural chemicals, and the range of the types of agricultural chemicals that can be inspected is 70%. There was a problem that it was limited to about%.
本発明は、この問題を解決し、非イオン性および陰イオン性の界面活性剤を助剤とする広範な残留農薬の検知が可能な残留農薬検出方法および表面プラズモン共鳴センサを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve this problem and to provide a residual pesticide detection method and a surface plasmon resonance sensor capable of detecting a wide range of residual pesticides using nonionic and anionic surfactants as auxiliary agents. It is said.
前記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の残留農薬検出方法は、
表面プラズモン共鳴センサの表面に、アルキル鎖を持つチオール化合物を用いて自己組織化単分子膜を形成し、界面活性剤を助剤とする残留農薬を含む被検査溶液を前記自己組織化単分子膜に触れるように流して共鳴角を変化させ、該共鳴角の変化量に基づいて前記被検査溶液中の農薬濃度を検出する残留農薬検出方法であって、
前記チオール化合物として、炭素鎖が１１以上の化合物を用いたことを特徴とする。
In order to achieve the object, a method for detecting a residual pesticide according to
A self-assembled monolayer is formed on the surface of the surface plasmon resonance sensor using a thiol compound having an alkyl chain, and the solution to be inspected containing a residual agricultural chemical using a surfactant as an auxiliary agent is used as the self-assembled monolayer. A residual agrochemical detection method for detecting the concentration of agrochemical in the solution to be inspected based on the amount of change in the resonance angle,
A compound having 11 or more carbon chains is used as the thiol compound.
本発明の請求項２の残留農薬検出方法は、請求項１記載の残留農薬検出方法において、
助剤として陰イオン性の界面活性剤が含まれている被検査溶液に対して、
前記チオール化合物として、末端に四級アンモニウムカチオンを有する化合物を用いたことを特徴とする。
The method for detecting pesticide residues according to
For a solution to be tested that contains an anionic surfactant as an auxiliary,
A compound having a quaternary ammonium cation at the terminal is used as the thiol compound.
本発明の請求項３の残留農薬検出方法は、請求項２記載の残留農薬検出方法において、
陰イオン性の界面活性剤が助剤として含まれている被検査溶液に対して、
前記チオール化合物として、
ＴＭＡ N,N,N-trimethyl-(mercaptoundecyl) ammonium chloride 分子量281.93
を用いたことを特徴とする。
The method for detecting pesticide residues according to
For a solution to be tested that contains an anionic surfactant as an auxiliary agent,
As the thiol compound,
TMA N, N, N-trimethyl- (mercaptoundecyl) ammonium chloride Molecular weight 281.93
It is characterized by using.
本発明の請求項４の残留農薬検出方法は、請求項１記載の残留農薬検出方法において、
非イオン性の界面活性剤が助剤として含まれている被検査溶液に対して、
前記チオール化合物として、
Ｃ１１ 1-Undecanethiol 分子量188.37
Ｃ１８ 1-Octadecanethiol 分子量286.56
Ｃ２０ Eicosane thiol 分子量314.62
のいずれかを用いていることを特徴とする。
The method for detecting pesticide residues according to claim 4 of the present invention is the method for detecting pesticide residues according to
For a solution to be tested that contains a nonionic surfactant as an auxiliary agent,
As the thiol compound,
C11 1-Undecanethiol Molecular weight 188.37
C18 1-Octadecanethiol Molecular weight 286.56
C20 Eicosane thiol Molecular weight 314.62
Any of the above is used.
また、本発明の請求項５の表面プラズモン共鳴センサは、
センサ表面に、アルキル鎖を持つチオール化合物による自己組織化単分子膜が形成された表面プラズモン共鳴センサにおいて、
前記チオール化合物は、炭素鎖が１１以上の化合物であることを特徴とする。
The surface plasmon resonance sensor according to
In a surface plasmon resonance sensor in which a self-assembled monomolecular film formed of a thiol compound having an alkyl chain is formed on the sensor surface,
The thiol compound is a compound having 11 or more carbon chains.
また、本発明の請求項６の表面プラズモン共鳴センサは、請求項５記載の表面プラズモン共鳴センサにおいて、
前記チオール化合物は、末端に四級アンモニウムカチオンを有する化合物であることを特徴とする。
The surface plasmon resonance sensor according to claim 6 of the present invention is the surface plasmon resonance sensor according to
The thiol compound is a compound having a quaternary ammonium cation at a terminal.
また、本発明の請求項７の表面プラズモン共鳴センサは、請求項６記載の表面プラズモン共鳴センサにおいて、
前記チオール化合物が、
ＴＭＡ N,N,N-trimethyl-(mercaptoundecyl) ammonium chloride
分子量281.93
であることを特徴とする。
The surface plasmon resonance sensor according to claim 7 of the present invention is the surface plasmon resonance sensor according to claim 6,
The thiol compound is
TMA N, N, N-trimethyl- (mercaptoundecyl) ammonium chloride
Molecular weight 281.93
It is characterized by being.
また、本発明の請求項８の表面プラズモン共鳴センサは、請求項５記載の表面プラズモン共鳴センサにおいて、
前記チオール化合物が、
Ｃ１１ 1-Undecanethiol 分子量188.37
Ｃ１８ 1-Octadecanethiol 分子量286.56
Ｃ２０ Eicosane thiol 分子量314.62
のいずれかであることを特徴とする。
The surface plasmon resonance sensor according to claim 8 of the present invention is the surface plasmon resonance sensor according to
The thiol compound is
C11 1-Undecanethiol Molecular weight 188.37
C18 1-Octadecanethiol Molecular weight 286.56
C20 Eicosane thiol Molecular weight 314.62
It is either of these.
以上のように、本発明では、残留農薬に助剤として含まれる界面活性剤を、表面プラズモン共鳴センサで検出できるように、そのセンサ表面に、アルキル鎖を持つチオール化合物によって形成する自己組織化単分子膜として、炭素鎖の長さと界面活性剤の吸着性の関係を調べた結果から、炭素鎖長１１以上のチオール化合物は、非イオン性界面活性剤に対して高感度な応答を示すことを確認しており、この化合物を用いることで、従来検出できなかった非イオン性界面活性剤および陰イオン性界面活性剤を助剤とする広範な農薬の高感度検知が可能となる。 As described above, in the present invention, the surfactant contained as an auxiliary agent in the residual pesticide is a self-assembled simple substance formed on the sensor surface by a thiol compound having an alkyl chain so that the surface plasmon resonance sensor can detect the surfactant. From the results of investigating the relationship between carbon chain length and surfactant adsorptivity as a molecular film, thiol compounds having a carbon chain length of 11 or more show a highly sensitive response to nonionic surfactants. It has been confirmed that by using this compound, it is possible to detect a wide range of pesticides using a nonionic surfactant and an anionic surfactant, which could not be detected in the past, as auxiliary agents.
また、特に、陰イオン性界面活性剤に対しては、末端に四級アンモニウムカチオンを有するＴＭＡに代表される化合物を用いることで、極めて高感度な検出が可能となる。 In particular, for an anionic surfactant, detection with extremely high sensitivity is possible by using a compound represented by TMA having a quaternary ammonium cation at the terminal.
また、非イオン性界面活性剤に対しては、
Ｃ１１ 1-Undecanethiol 分子量188.37
Ｃ１８ 1-Octadecanethiol 分子量286.56
Ｃ２０ Eicosane thiol 分子量314.62
の化合物を用いることで高感度な検出が可能となり、さらに、その炭素鎖が最長のＣ２０が特に高感度検出可能である。
For nonionic surfactants,
C11 1-Undecanethiol Molecular weight 188.37
C18 1-Octadecanethiol Molecular weight 286.56
C20 Eicosane thiol Molecular weight 314.62
By using this compound, highly sensitive detection is possible, and C20 having the longest carbon chain can be detected with particularly high sensitivity.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
本願発明者らは、一種の高感度な屈折率計である表面プラズモン共鳴測定装置を用いた残留農薬検知の可能性を確かめるべく、種々の実験を行った。以下、その実験方法および測定結果について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The inventors of the present application conducted various experiments to confirm the possibility of residual pesticide detection using a surface plasmon resonance measuring apparatus which is a kind of highly sensitive refractometer. The experimental method and measurement results will be described below.
（実験方法）
（Ａ）測定系
測定には、表面プラズモン共鳴（以下、ＳＰＲと記す）センサを用いている。
このＳＰＲセンサは、表面プラズモン共鳴現象を利用して高感度に化学物質などを検出することが可能なセンサであり、具体的には図１の構成を有している。
(experimental method)
(A) Measurement system A surface plasmon resonance (hereinafter referred to as SPR) sensor is used for measurement.
This SPR sensor is a sensor capable of detecting a chemical substance or the like with high sensitivity using a surface plasmon resonance phenomenon, and specifically has the configuration shown in FIG.
即ち、プリズム１１の表面側の金薄膜１２に対してプリズム１１側から発光器（ＬＥＤ等）１３から光を照射し、その反射光を受光器１４で受けて強度を測定する。この時、金薄膜１２の表面では、エバネッセント波がしみ出す。金薄膜１２表面のプラズモンとエバネッセント波の波数が一致したとき共鳴が起こり、光のエネルギーが共鳴に使われるため、反射光強度は減少する。この反射光強度が最小となる入射角度を共鳴角と呼ぶ。共鳴角は金薄膜１２表面の屈折率に依存して変化し、その屈折率は金薄膜１２表面の質量変化に応じて変化する。
That is, the gold thin film 12 on the surface side of the prism 11 is irradiated with light from the light emitter (LED or the like) 13 from the prism 11 side, and the reflected light is received by the
そして、金薄膜１２の表面には、測定対象物質に選択的に結合するような化合物（自己組織化単分子膜ＳＡＭ）の膜１５が形成されており、被測定液をこの膜１５に触れるように流動させることで、被測定液中の検出対象物質を膜１５の表面に結合させて質量増加させ、共鳴角を変位させる。 A film 15 of a compound (self-assembled monomolecular film SAM) that selectively binds to the measurement target substance is formed on the surface of the gold thin film 12 so that the liquid to be measured touches the film 15. , The substance to be detected in the liquid to be measured is bound to the surface of the film 15 to increase its mass, and the resonance angle is displaced.
本発明の実験では、前記ＳＰＲセンサを用いた装置として、ＧＥヘルスケアバイオサイエンス社製のBiacore
J（登録商標）を使用した。またセンサに装着する金薄膜としてＧＥヘルスケアバイオサイエンス社製のＳＩＡ Ｋｉｔのものを用いた。ランニングバッファーとして、Phosphate-buffered saline(ＰＢＳ; １０mM phosphate, １４０mM ＮａＣｌ, pH 7.4)を用いた。ランニングバッファーは使用前にフィルターでろ過し、十分脱気を行い用いた。流速は約３０μl/minに設定して、測定を行った。
In the experiment of the present invention, as a device using the SPR sensor, Biacore manufactured by GE Healthcare Biosciences is used.
J (registered trademark) was used. In addition, a SIA Kit manufactured by GE Healthcare Biosciences was used as a thin gold film to be attached to the sensor. As a running buffer, Phosphate-buffered saline (PBS; 10 mM phosphate, 140 mM NaCl, pH 7.4) was used. The running buffer was filtered before use and sufficiently deaerated before use. The flow rate was set to about 30 μl / min and the measurement was performed.
（Ｂ）試薬
測定対象として、以下の陰イオン性界面活性剤のドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）と、非イオン性界面活性剤のポリオキシエチレン(20)セチルエーテル(Ｂｒｉｊ５８)を用いた。
（ａ１）ドデシル硫酸ナトリウム(ＳＤＳ) （和光純薬工業株式会社） 分子量288.38cmc 8.1mM
（ａ２）ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル(Ｂｒｉｊ５８) （和光純薬工業株式会社） 分子量1124cmc 0.08mM
(B) Reagents The following anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) and nonionic surfactant polyoxyethylene (20) cetyl ether (Brij58) were used as measurement targets.
(A1) Sodium dodecyl sulfate (SDS) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Molecular weight 288.38cmc 8.1mM
(A2) Polyoxyethylene (20) cetyl ether (Brij58) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Molecular weight 1124cmc 0.08mM
また、農薬として、以下のイマザリルおよびグリホサートを選んだ。
（ｂ１）イマザリル Ｃ１４Ｈ１４Ｃｌ２Ｎ２０（和光純薬工業株式会社） 分子量297.18
（ｂ２）グリホサート ＨＯ２ＣＣＨ２ＮＨＣＨ２Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２ （和光純薬工業株式会社） 分子量169.07
In addition, the following imazaril and glyphosate were selected as pesticides.
(B1) Imazaril C 14 H 14 Cl 2 N 20 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Molecular weight 297.18
(B2) Glyphosate HO 2 CCH 2 NHCH 2 P (O) (OH) 2 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Molecular weight 169.07
表面の修飾試薬（ＳＡＭ）としては、以下の４種類のチオール化合物、1-Undecanethiol、1-Octadecanethiol、Eicosane thiolおよびN,N,N-trimethyl-(mercaptoundecyl) ammonium chloride(ＴＭＡ)を用いた。 The following four thiol compounds, 1-Undecanethiol, 1-Octadecanethiol, Eicosane thiol, and N, N, N-trimethyl- (mercaptoundecyl) ammonium chloride (TMA) were used as the surface modification reagent (SAM).
（ｃ１）Ｃ１１ 1-Undecanethiol （化学式HS-(CH2)10-CH3）(東京化成工業株式会社) 分子量188.37
（ｃ２）Ｃ１８ 1-Octadecanethiol （化学式HS-(CH2)17-CH3）(東京化成工業株式会社) 分子量286.56
（ｃ３）Ｃ２０ Eicosane thiol （化学式HS-(CH2)19-CH3）(Endeavour Speciality Chemicals社) 分子量314.62
（ｃ４）ＴＭＡ N,N,N-trimethyl-(mercaptoundecyl) ammonium chloride （化学式HS-(CH2)11NMe3）(Prochimia Surfaces社) 分子量281.93
(C1) C11 1-Undecanethiol (Chemical formula HS- (CH 2 ) 10 -CH 3 ) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Molecular weight 188.37
(C2) C18 1-Octadecanethiol (Chemical formula HS- (CH 2 ) 17 -CH 3 ) (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Molecular weight 286.56
(C3) C20 Eicosane thiol (Formula HS- (CH 2 ) 19 -CH 3 ) (Endeavor Specialty Chemicals) Molecular weight 314.62
(C4) TMA N, N, N-trimethyl- (mercaptoundecyl) ammonium chloride (chemical formula HS- (CH 2 ) 11 NMe 3 ) (Prochimia Surfaces) Molecular weight 281.93
また、比較のために、ＯＨ末端の試薬として、
（ｃ５）ＯＨ 11-mercapto-1-undecanol （化学式HS-(CH2)11-OH）(ALDRICH) 分子量204.37
を用いている。
For comparison, as an OH-terminated reagent,
(C5) OH 11-mercapto-1-undecanol (Formula HS- (CH 2 ) 11 -OH) (ALDRICH) Molecular weight 204.37
Is used.
（Ｃ）センサ表面の作製
金薄膜として、ＧＥヘルスケアバイオサイエンス社製のＳＩＡ Ｋｉｔ Ａｕに含まれるＳｅｎｓｏｒ Ｃｈｉｐ Ａｕを用いた。
(C) Preparation of sensor surface Sensor Chip Au contained in SIA Kit Au manufactured by GE Healthcare Biosciences was used as the gold thin film.
また、金薄膜チップをアセトン、エタノール、2-プロパノールに浸漬し、それぞれ１０、２、２分間超音波洗浄を行った。その後、ＳＣ１洗浄液（アンモニア水、過酸化水素水、純水を１：１：５で混合した溶液）に浸漬し、ホットプレートで２０分間９０度に加熱した。その後、金薄膜チップを超純水でリンスした。 Further, the gold thin film chip was immersed in acetone, ethanol, and 2-propanol, and subjected to ultrasonic cleaning for 10, 2 and 2 minutes, respectively. Then, it was immersed in SC1 washing | cleaning liquid (The solution which mixed ammonia water, hydrogen peroxide water, and pure water 1: 1: 5), and it heated at 90 degree | times for 20 minutes with the hotplate. Thereafter, the gold thin film chip was rinsed with ultrapure water.
続いて、洗浄後の金チップを、１mMのSAM溶液（溶媒 エタノール）に２４時間浸漬し、ＳＡＭｓ（自己組織化単分子膜）を形成した。ＳＡＭｓ形成後は、修飾試薬エタノール溶液から取り出し、金薄膜の表面に非特異的吸着している修飾試薬を除去するため、エタノールに浸漬し、超音波洗浄機で３分間洗浄した。その後、エタノールから取り出した金薄膜チップを超純水でリンスし、窒素ブローで乾燥させた。 Subsequently, the washed gold chip was immersed in a 1 mM SAM solution (solvent ethanol) for 24 hours to form SAMs (self-assembled monolayers). After the SAMs were formed, they were taken out from the modifying reagent ethanol solution, immersed in ethanol and washed with an ultrasonic cleaner for 3 minutes in order to remove the modifying reagent adsorbed nonspecifically on the surface of the gold thin film. Thereafter, the gold thin film chip taken out from ethanol was rinsed with ultrapure water and dried by nitrogen blowing.
（Ｄ）試薬の調整
（ｄ１）ストック溶液の調整
１００ppmのイマザリル、グリホサート、ＳＤＳ、Ｂｒｉｊ５８ in ＰＢＳ溶液を用意した。イマザリルはアセトンに溶かした後、ＰＢＳ溶液を加え、１００ppmイマザリル ＰＢＳ溶液を作成した。
(D) Preparation of reagent (d1) Preparation of stock solution A 100 ppm imazalil, glyphosate, SDS, Brij58 in PBS solution was prepared. Imazalil was dissolved in acetone, and then a PBS solution was added to prepare a 100 ppm imazalyl PBS solution.
（ｄ２）界面活性剤溶液
１００ppmの界面活性剤 ＰＢＳ溶液をＰＢＳで希釈し、各濃度の界面活性剤 ＰＢＳ溶液を作成した。
(D2)
（ｄ３）農薬溶液
１００ppmの農薬 ＰＢＳ溶液をＰＢＳで希釈し、各濃度の農薬 ＰＢＳ溶液を作成した。
(D3)
（ｄ４）農薬＋界面活性剤溶液
１００ppmの界面活性剤 ＰＢＳ溶液と１００ppmの農薬 ＰＢＳ溶液を１：１の割合で混合し、さらにＰＢＳにより希釈し、界面活性剤と農薬がそれぞれ３０、１００、３００、１０００ppbの各濃度となる農薬＋界面活性剤 ＰＢＳ溶液を作成した。
(D4) Pesticide +
（Ｅ）測定結果
（Ｅ−１）ＳＡＭｓへのＳＤＳ吸着の測定
センサの金薄膜表面に前記４種類のチオール化合物（ｃ１）〜（ｃ４）と（ｃ５）のＯＨとを修飾したセンサを用いて、ＳＤＳ吸着の測定を行った。ＳＰＲ装置に緩衝液を流し、各濃度のＳＤＳ溶液を２分間添加した。測定は３回行った。
(E) Measurement result (E-1) Measurement of SDS adsorption to SAMs Using a sensor in which the four kinds of thiol compounds (c1) to (c4) and (OH) of (c5) are modified on the gold thin film surface of the sensor. SDS adsorption was measured. The buffer solution was passed through the SPR device, and each concentration of SDS solution was added for 2 minutes. The measurement was performed 3 times.
図２は、チオール化合物として（ｃ４）のＴＭＡセンサ表面を用いたＳＰＲ測定のセンサグラムである。この図２の測定結果において、１０００ppbのＳＤＳ溶液の応答を見ると、溶液流通開始後からＴＭＡセンサ表面にＳＤＳが吸着することによりセンサ応答が立ち上がり、流通終了と同時にベースライン付近まで戻っていることがわかる。０〜３０ppbの応答に違いは見られないが、１００ppb以上では３０ppb以下との差がはっきりわかる。なお、単位ＲＵ（Resonace Unit）は、共鳴角度０．１°＝１０００ＲＵに相当する値である。 FIG. 2 is a sensorgram of SPR measurement using the TMA sensor surface of (c4) as a thiol compound. In the measurement result of FIG. 2, when the response of the 1000 ppb SDS solution is seen, the sensor response rises as SDS is adsorbed on the TMA sensor surface after the solution flow starts, and returns to the baseline near the end of the flow. I understand. Although there is no difference in the response from 0 to 30 ppb, the difference from 30 ppb or less is clearly seen at 100 ppb or more. The unit RU (Resonace Unit) is a value corresponding to a resonance angle of 0.1 ° = 1000 RU.
図３は、ＳＡＭｓへのＳＤＳ吸着特性を測定した結果である。この図３の結果から、Ｃ１１、Ｃ１８、Ｃ２０、ＴＭＡで表面修飾された各センサいずれについてもＳＤＳ濃度に相関する応答が得られており、これらの炭素鎖１１以上の４つのチオール化合物に関してＳＤＳの検知が可能である。 FIG. 3 shows the results of measuring the SDS adsorption characteristics to SAMs. From the results shown in FIG. 3, responses correlated with the SDS concentration were obtained for each of the sensors surface-modified with C11, C18, C20, and TMA. SDS of these four thiol compounds having carbon chains of 11 or more was obtained. Detection is possible.
その中で、特に、末端に四級アンモニウムカチオンが導入されているＴＭＡセンサ表面への吸着が一番高く、極めて高感度な検出が可能であることを示している。 Among them, in particular, the adsorption to the surface of the TMA sensor in which a quaternary ammonium cation is introduced at the terminal is the highest, and it is shown that detection with extremely high sensitivity is possible.
なお、サンプル溶液とランニングバッファーの比重の違いから生じるバルク効果（溶媒による屈折率変化）はヘキサエチレングリコール(ＥＧ６０Ｈ) ＳＡＭをリファレンスとして用いて差し引いている。低濃度域（１０ppm以下）では、バルク効果の影響はほとんどない。ヘキサエチレングリコールＳＡＭに使った試薬は以下の通りである。
ＥＧ６０Ｈ 11-mercaptoundecanol hexaethylenglycol ether
化学式 HS-(CH2)11-(OCH2CH2)-OH (Prochimia Surfaces社) 分子量 468.69
The bulk effect (refractive index change due to the solvent) resulting from the difference in specific gravity between the sample solution and the running buffer is subtracted using hexaethylene glycol (EG60H) SAM as a reference. In the low concentration range (10 ppm or less), there is almost no influence of the bulk effect. The reagents used for hexaethylene glycol SAM are as follows.
EG60H 11-mercaptoundecanol hexaethylenglycol ether
Chemical formula HS- (CH 2) 11 - ( OCH 2 CH 2) -OH (Prochimia Surfaces , Inc.) molecular weight 468.69
ここで、ＴＭＡセンサとＣ１１センサの炭素鎖長は同じであるから、Ｃ１１センサに対して、末端に四級アンモニウムカチオンが導入されている点が異なるＴＭＡセンサが、陰イオン性界面活性剤であるＳＤＳの吸着がより促進されていることが明らかである。また、末端にヒドロキシル基を有するＯＨセンサには、ほとんど吸着が見られない。 Here, since the carbon chain lengths of the TMA sensor and the C11 sensor are the same, the TMA sensor that is different from the C11 sensor in that a quaternary ammonium cation is introduced at the terminal is an anionic surfactant. It is clear that the adsorption of SDS is further promoted. Moreover, adsorption is hardly seen in the OH sensor which has a hydroxyl group at the terminal.
図４は、図３からＣ２０、Ｃ１８、Ｃ１１の各センサの特性を比較するために抜き出したものであり、Ｃ１８センサ表面とＣ２０センサ表面の特性に大きな違いはないが、低濃度域ではＣ２０センサ表面の方が応答性がよい。また、Ｃ１１センサ表面とは、１０ppm以上の濃度領域で吸着量が明確に異なることがわかる。 FIG. 4 is extracted from FIG. 3 to compare the characteristics of the sensors C20, C18, and C11. There is no significant difference between the characteristics of the C18 sensor surface and the C20 sensor surface. The surface is more responsive. It can also be seen that the adsorption amount is clearly different from the C11 sensor surface in a concentration region of 10 ppm or more.
（Ｅ−２）ＳＡＭｓへのＢｒｉｊ５８吸着の測定
センサ表面に、上記（ｃ１）〜（ｃ４）の４種類のチオール化合物を修飾し、ＳＤＳ吸着の測定を行った。ＳＰＲ装置に緩衝液を流し、各濃度のＢｒｉｊ５８溶液を２分間添加した。測定は３回行った。
(E-2) Measurement of Brij58 adsorption to SAMs The four thiol compounds (c1) to (c4) above were modified on the sensor surface, and SDS adsorption was measured. The buffer solution was passed through the SPR apparatus, and Brij58 solution of each concentration was added for 2 minutes. The measurement was performed 3 times.
図５は、例としてＣ２０センサ表面におけるＳＰＲ測定のセンサグラムを示す。この図５から、ＴＭＡセンサ表面へのＳＤＳ吸着特性と同様に、３０ppb以下では応答が見られないが、１００ppb以上で、センサグラムの上昇が見られる。 FIG. 5 shows a sensorgram of SPR measurement on the C20 sensor surface as an example. From FIG. 5, as with the SDS adsorption characteristic on the surface of the TMA sensor, no response is observed at 30 ppb or less, but an increase in sensorgram is observed at 100 ppb or more.
図６は、Ｃ２０センサ表面およびＣ１８センサ表面へのＢｒｉｊ５８吸着特性を示すものであり、Ｃ１８センサとＣ２０センサの特性に大きな違いはないが、図７に示す低濃度域の拡大図ではＣ２０センサの方が応答性がよいことがわかる。 FIG. 6 shows the Brij58 adsorption characteristics to the C20 sensor surface and the C18 sensor surface, and there is no significant difference between the characteristics of the C18 sensor and the C20 sensor, but the enlarged view of the low concentration region shown in FIG. It can be seen that the responsiveness is better.
なお、ここでは、アルキル鎖を持つチオール化合物のうち、炭素鎖１１、１８、２０の化合物について実験しているが、実験結果から非イオン性の界面活性剤Ｂｒｉｊ５８に対しては、炭素鎖が長い程感度が高くなっているので、炭素鎖が２０を超えるものがより高い感度をもつことが十分予測されるが、炭素鎖が２０を超えるチオール化合物は製造上困難性があり、現状では、非イオン性界面活性剤に対して、Ｃ２０のセンサが最も適していると認められる。なお、図６の結果は、ヘキサエチレングリコール(ＥＧ６０Ｈ)
ＳＡＭをリファレンスとして用いてバルク効果を差し引いている。低濃度域（３ppm以下）では、バルク効果の影響はほとんどない。
Here, among thiol compounds having an alkyl chain, an experiment is performed on compounds of
Bulk effect is subtracted using SAM as a reference. In the low concentration range (3 ppm or less), there is almost no influence of the bulk effect.
（Ｅ−３）疑似農薬の測定
図８にＴＭＡセンサ表面における農薬原体および陰イオン性のＳＤＳ混合疑似農薬の測定結果、図９にＣ２０センサ表面における農薬原体および非イオン性のＢｒｉｊ５８混合疑似農薬の測定結果を示す。
(E-3) Pseudo-pesticide measurement FIG. 8 shows the measurement results of the pesticide active substance and anionic SDS mixed pseudo-pesticide on the surface of the TMA sensor, and FIG. 9 shows the pesticide active substance and non-ionic Brij58 mixed pseudo on the C20 sensor surface. The measurement results of pesticides are shown.
これらの測定結果から、グリホサートおよびイマザリルに対しては、１０００ppbまでの濃度範囲ではほとんど応答しておらず、ＳＤＳあるいはＢｒｉｊ５８との混合溶液では、どちらも応答していることがわかる。つまり、どちらのセンサ表面でも原体のグリホサートおよびイマザリル単体ではセンサ応答がほとんどないが、助剤である界面活性剤のＳＤＳあるいはＢｒｉｊ５８が存在するとセンサ応答が得られている。 From these measurement results, it can be seen that glyphosate and imazalil hardly respond in the concentration range up to 1000 ppb, and both respond in the mixed solution with SDS or Brij58. In other words, the sensor glyphosate and imazalil alone have almost no sensor response on either sensor surface, but the sensor response is obtained in the presence of SDS or Brij 58 as an auxiliary agent.
なお、実際には、農薬の原体と助剤の混合比が製品によって決まっているから、助剤である界面活性剤の濃度検知が行えれば、既知の混合比から農薬原体の濃度も推定でき、その推定値が、ある基準値を超える被検査溶液に対してのみ、ガスクロマトグラフィー質量分析計などの分析装置を用いた公定法による分析を行えばよいから、効率的な検査が行える。 Actually, the mixing ratio of the pesticide active ingredient and the auxiliary agent is determined by the product. Efficient inspection can be performed because it is only necessary to perform analysis by an official method using an analyzer such as a gas chromatography mass spectrometer only for a solution to be inspected whose estimated value exceeds a certain reference value. .
（Ｅ−４）検出限界
サンプルとして、ＰＢＳのみを流した場合（測定回数１１回）の平均値と標準偏差σから、検出限界を、
検出限界(ＲＵ)＝平均値＋３．２９σ
として求めた。この結果より、ＳＤＳの検出限界は15.99RU、Ｂｒｉｊ５８の検出限界は16.31RUとなる。
(E-4) Detection limit From the average value and standard deviation σ when only PBS is flowed as a sample (11 measurement times), the detection limit is
Detection limit (RU) = average value + 3.29σ
As sought. As a result, the detection limit of SDS is 15.99RU, and the detection limit of Brij58 is 16.31RU.
そして、この検出限界における界面活性剤濃度を検量線より求めると、
ＳＤＳ……５０ppb
ＳＤＳ＋グリホサート……９０ppb
ＳＤＳ＋イマザリル……６０ppb
Ｂｒｉｊ５８……３０ppb
Ｂｒｉｊ５８＋グリホサート……９０ppb
Ｂｒｉｊ５８＋イマザリル……９０ppb
となり、総じて９０ppbの濃度で検出できることがわかる。
And when obtaining the surfactant concentration at this detection limit from the calibration curve,
SDS …… 50ppb
SDS + glyphosate …… 90ppb
SDS + Imazaril ... 60ppb
Brij58 …… 30ppb
Brij58 + glyphosate …… 90ppb
Brij58 + Imazaril ... 90ppb
Thus, it can be seen that detection is possible at a concentration of 90 ppb as a whole.
以上の測定結果から、ＴＭＡで代表されるように、末端に四級アンモニウムカチオンを有するチオール化合物によるＳＡＭが好適であり、また、Ｃ２０〜Ｃ１１のようなアルカンチオール化合物によるＳＡＭの場合、炭素鎖長が長い程、応答が高いと認められる。 From the above measurement results, as represented by TMA, SAM using a thiol compound having a quaternary ammonium cation at the terminal is suitable, and in the case of SAM using an alkanethiol compound such as C20 to C11, the carbon chain length is The longer it is, the higher the response.
したがって、アニオン性（陰イオン性）界面活性剤の検出には、鎖長が長く（Ｃ１１以上）、末端に四級アンモニウムカチオンを有するＳＡＭを用いることで、より高感度に界面活性剤および農薬助剤を検出することが可能であり、非イオン性界面活性剤の検出には、炭素鎖が長い（Ｃ１１以上）ほど高感度な検出が可能であり、これらを使い分けることで８０％の農薬の検知が可能となった。 Therefore, for the detection of anionic (anionic) surfactants, a SAM having a long chain length (C11 or more) and having a quaternary ammonium cation at the terminal is used, so that the surfactant and agricultural chemical aid are more sensitive. The longer the carbon chain (C11 or higher), the more sensitive detection is possible for detecting non-ionic surfactants. By using these separately, 80% of pesticides can be detected. Became possible.
１１……プリズム、１２……金薄膜、１３……発光器、１４……受光器、１５……膜 11 ... Prism, 12 ... Gold thin film, 13 ... Light emitter, 14 ... Light receiver, 15 ... Film
Claims (8)
前記チオール化合物として、炭素鎖が１１以上の化合物を用いたことを特徴とする残留農薬検出方法。 A self-assembled monolayer is formed on the surface of the surface plasmon resonance sensor using a thiol compound having an alkyl chain, and the solution to be inspected containing a residual agricultural chemical using a surfactant as an auxiliary agent is used as the self-assembled monolayer. A method for detecting a residual pesticide that detects a concentration of a pesticide in a solution to be inspected based on a change amount of the resonance angle by flowing to touch the
A method for detecting residual agricultural chemicals, wherein a compound having 11 or more carbon chains is used as the thiol compound.
前記チオール化合物として、末端に四級アンモニウムカチオンを有する化合物を用いたことを特徴とする請求項１記載の残留農薬検出方法。 For a solution to be tested that contains an anionic surfactant as an auxiliary,
The method for detecting a residual agricultural chemical according to claim 1, wherein a compound having a quaternary ammonium cation at a terminal is used as the thiol compound.
前記チオール化合物として、
ＴＭＡ N,N,N-trimethyl-(mercaptoundecyl) ammonium chloride
分子量281.93
を用いたことを特徴とする請求項２記載の残留農薬検出方法。 For a solution to be tested that contains an anionic surfactant as an auxiliary agent,
As the thiol compound,
TMA N, N, N-trimethyl- (mercaptoundecyl) ammonium chloride
Molecular weight 281.93
The method for detecting a residual agricultural chemical according to claim 2, wherein:
前記チオール化合物として、
Ｃ１１ 1-Undecanethiol 分子量188.37
Ｃ１８ 1-Octadecanethiol 分子量286.56
Ｃ２０ Eicosane thiol 分子量314.62
のいずれかを用いていることを特徴とする請求項１記載の残留農薬検出方法。 For a solution to be tested that contains a nonionic surfactant as an auxiliary agent,
As the thiol compound,
C11 1-Undecanethiol Molecular weight 188.37
C18 1-Octadecanethiol Molecular weight 286.56
C20 Eicosane thiol Molecular weight 314.62
Either of these is used, The residual agrochemical detection method of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記チオール化合物は、炭素鎖が１１以上の化合物であることを特徴とする表面プラズモン共鳴センサ。 In a surface plasmon resonance sensor in which a self-assembled monomolecular film formed of a thiol compound having an alkyl chain is formed on the sensor surface,
The surface plasmon resonance sensor, wherein the thiol compound is a compound having 11 or more carbon chains.
ＴＭＡ N,N,N-trimethyl-(mercaptoundecyl) ammonium chloride
分子量281.93
であることを特徴とする請求項６記載の表面プラズモン共鳴センサ。 The thiol compound is
TMA N, N, N-trimethyl- (mercaptoundecyl) ammonium chloride
Molecular weight 281.93
The surface plasmon resonance sensor according to claim 6.
Ｃ１１ 1-Undecanethiol 分子量188.37
Ｃ１８ 1-Octadecanethiol 分子量286.56
Ｃ２０ Eicosane thiol 分子量314.62
のいずれかであることを特徴とする請求項５記載の表面プラズモン共鳴センサ。 The thiol compound is
C11 1-Undecanethiol Molecular weight 188.37
C18 1-Octadecanethiol Molecular weight 286.56
C20 Eicosane thiol Molecular weight 314.62
The surface plasmon resonance sensor according to claim 5, wherein the surface plasmon resonance sensor is any one of the following.
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