JP4433758B2 - Pesticide residue measurement method - Google Patents
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Description
本発明は、農作物中の残留農薬測定方法に関し、詳しくは、コリンエステラーゼ阻害性農薬の定量分析を被検農薬標準品の使用なしで、簡便かつ迅速に定量分析する。 The present invention relates to a method for measuring residual pesticides in agricultural products. Specifically, quantitative analysis of cholinesterase-inhibiting pesticides is carried out easily and quickly without using a test pesticide standard product.
有機リン系農薬やカルバメート系農薬は、有機塩素系の農薬等と比較して、自然界で分解され易いため、殺虫剤、殺菌剤、除草剤として古くから広く使用されている。しかしながら、これらの中でも有機リン系殺虫剤やカルバメート系殺虫剤とその代謝生成物は、コリンエステラーゼ活性阻害を引き起こす典型的な酵素毒であり、動物体内に蓄積されると神経系を著しく害するため、食品危険度管理又は環境汚染管理的な見地から、安全性確保のため、これら農薬の検査を行う機会が近年増加している。 Organophosphorus pesticides and carbamate pesticides have been widely used as pesticides, fungicides, and herbicides for a long time because they are more easily decomposed in nature than organochlorine pesticides. However, among these, organophosphorus insecticides, carbamate insecticides, and their metabolites are typical enzyme poisons that cause cholinesterase activity inhibition. When accumulated in animals, they significantly damage the nervous system. From the viewpoint of risk management or environmental pollution management, opportunities for testing these pesticides have been increasing in recent years to ensure safety.
従来、上記殺虫剤等の検出には、ガスクロマトグラフやガスクロマトグラフ質量分析計等の精密分析装置を用いて行っている。しかしながら、このような分析装置を用いた検出方法は、サンプル中に含まれている成分を網羅的に、精度良く検出できるものの、測定装置が高価であり、測定操作が煩雑で熟練を要し、時間がかかる。また、測定毎に機器校正のため農薬を使用せざるを得ない等の問題もある。 Conventionally, the above insecticides and the like are detected using a precision analyzer such as a gas chromatograph or a gas chromatograph mass spectrometer. However, the detection method using such an analytical device can comprehensively and accurately detect the components contained in the sample, but the measurement device is expensive, the measurement operation is complicated and requires skill, take time. In addition, there is a problem that agrochemicals must be used for instrument calibration for each measurement.
一方、前述したように、有機リン系殺虫剤やカルバメート系殺虫剤が典型的なコリンエステラーゼの阻害性物質であることから、農薬の共存によるコリンエステラーゼの酵素触媒能(加水分解速度)低下を捉え、間接的に、これら農薬の共存量を算出する簡便な農薬の検査方法がある(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照。)。 On the other hand, as mentioned above, organophosphorus insecticides and carbamate insecticides are typical cholinesterase inhibitors, so it is possible to detect the indirect activity of the enzyme activity (hydrolysis rate) of cholinesterase due to the coexistence of agricultural chemicals. In particular, there is a simple pesticide inspection method for calculating the coexistence amount of these pesticides (for example, see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
ミカエリス・メンテンス型酵素であるコリンエステラーゼは遊離した状態、又は、固定化した状態でも使用できる。前者、つまり測定溶液中へコリンエステラーゼをコリンエステラーゼに対して特異性を示す基質(以下、単に基質とも呼ぶ)と共存させた場合の方がミカエリス・メンテンスの動力学的計算が容易であるが、阻害剤非共存下での酵素反応の速度(vn)は(1)式より求まる。
一方、有機リン系殺虫剤やカルバメート系殺虫剤によるコリンエステラーゼの活性阻害は、有機リン剤の場合はコリンエステラーゼのエステル結合部位セリンのヒドロキシル基をリン酸化、カルバメート剤の場合はこれをカルバモイル化し、不活性な酵素−阻害剤複合体(EI)を形成し、酵素触媒能が低下することに起因する。また、前記農薬は酵素−基質複合体とは結合しない拮抗型阻害の特性を示すことから、前記農薬共存下での酵素反応の速度(vi)は(2)式より求まる。(ここで酵素−阻害剤複合体(EI)の解離定数を表すKiは阻害定数と呼ばれ、同一の酵素反応条件下では阻害剤によりその数値は異なる。)
(1)式と(2)式とを比較して分かるように、ミカエリス・メンテンス型酵素の拮抗阻害は阻害剤共存によるミカエリス定数(Km)の変化として反応速度に影響を及ぼす。つまり、農薬共存下と非共存で反応系に添加する酵素濃度と基質濃度とを同じにした場合、vi/
vnで表される酵素活性の比:R.A.(Relative activity)の逆数:R.A.−1は(3)式で表すことができ、(3)式を展開した(4)式により、未知の農薬濃度 [I] を知ることが可能となる。
v Ratio of enzyme activity represented by n : Reciprocal number of RA (Relative activity): RA −1 can be expressed by equation (3), and the concentration of an unknown pesticide can be expressed by equation (4) developed from equation (3). [I] can be known.
しかしながら、viで表されるR.A.の分子項である抽出溶液中でのコリンエステラーゼ活性は、抽出溶液中に含まれる農薬以外の成分の影響により十分な活性測定の精度が得られない。主な要因は、測定溶液中に含まれる農薬以外の成分により、コリンエステラーゼが非特異的に不活性化、又は活性化されるため(多くの場合、不活性化され、見かけ上、農薬濃度が高く算出される。)である。 However, the cholinesterase activity in the extraction solution, which is the molecular term of RA represented by v i , cannot obtain sufficient accuracy of activity measurement due to the influence of components other than agricultural chemicals contained in the extraction solution. The main factor is that cholinesterase is non-specifically inactivated or activated by components other than agricultural chemicals contained in the measurement solution (in many cases, it is inactivated, and apparently the concentration of agricultural chemicals is high. Is calculated).
前述した理由により、試料の抽出溶液中でのコリンエステラーゼ活性と農薬非共存下の理想溶液中でのコリンエステラーゼ活性との比較値:R.A.を用い、ミカエリス・メンテンスの動力学的処理によって農薬濃度の算出を行うことは容易ではなかった。 For the reasons described above, the comparison value of cholinesterase activity in the sample extraction solution and the ideal cholinesterase activity in the absence of pesticides: RA is used to calculate the pesticide concentration by the dynamic treatment of Michaelis-Mentens. It was not easy to do.
上記問題点にかんがみ本発明は、農作物等の中に含まれるコリンエステラーゼ活性阻害の性質を示す農薬の測定方法であり、比較的容易な前処理方法により、農作物からの成分抽出を行った測定溶液中で得られる出力信号を、コリンエステラーゼ阻害性農薬の濃度として定量的に扱うための簡便な計算方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is a method for measuring an agrochemical that exhibits cholinesterase activity inhibition properties contained in crops and the like, in a measurement solution in which components are extracted from crops by a relatively easy pretreatment method. It is an object of the present invention to provide a simple calculation method for quantitatively treating the output signal obtained in step 1 as the concentration of a cholinesterase-inhibiting pesticide.
上記課題を解決するため本発明は、以下の手段を講じた。まず、前記コリンエステラーゼ阻害性農薬を全く含まない農作物を用意し、公定検査法等に比べて比較的容易な方法により農作物成分を抽出・精製した測定溶液を準備した。この測定溶液中においてコリンエステラーゼ活性測定を行い、Lineweaver-Burk plot法による解析を行ったところ、農作物由来の農薬以外の成分の影響により、コリンエステラーゼの触媒特性を決定づける最大反応速度とミカエリス定数の双方共が変化することを見出した。また、前記最大反応速度とミカエリス定数の変化率が帰属農作物固有であることについても見出した。 In order to solve the above problems, the present invention has taken the following measures. First, a crop containing no cholinesterase-inhibiting pesticide was prepared, and a measurement solution was prepared by extracting and purifying the crop components by a relatively easy method compared to the official inspection method and the like. In this measurement solution, cholinesterase activity was measured and analyzed by the Lineweaver-Burk plot method, and both the maximum reaction rate and the Michaelis constant that determine the catalytic properties of cholinesterase due to the influence of components other than agricultural chemicals derived from crops were found. I found it to change. The present inventors also found that the maximum reaction rate and the rate of change of the Michaelis constant are unique to the belonging crop.
さらに、本発明者らは、比較的簡易なクリーンアップ工程で農作物中からの農薬成分の精製・抽出を行った測定溶液について、帰属農作物により変化する因子を補正するためのデータベースと、被検農薬毎に変化する因子を補正するためのデータベースと、被検農薬毎のコリンエステラーゼ阻害能に関するデータベースと、コリンエステラーゼの触媒特性に関するデータベースとを用意し、コリンエステラーゼ活性測定を行った測定結果と、理想溶液中での測定結果との比較値からミカエリス・メンテンスの動力学的処理に基づいた該農薬成分の定量計算が行えることを見出した。 Furthermore, the present inventors have provided a database for correcting factors that vary depending on the belonging crop, and a pesticide to be tested for a measurement solution obtained by purifying and extracting agrochemical components from the crop by a relatively simple cleanup process. A database for correcting factors that change every time, a database on cholinesterase inhibition ability for each test pesticide, and a database on the catalytic properties of cholinesterase, measurement results of cholinesterase activity measurement, and in an ideal solution From the comparison value with the measurement result, it was found that the quantitative calculation of the agrochemical component based on the dynamic treatment of Michaelis Mentens can be performed.
すなわち、本発明は以下のような構成から成る。
(1)まず、検査対象となる農作物の抽出成分を溶解した測定溶液中と、理想溶液中とでコリンエステラーゼ活性測定を行い、被検農薬又は、被検農薬以外の成分によるコリンエステラーゼ活性変化の程度をそれぞれの測定での活性比較から、相対活性値(R.A.:Relative activity)として求める。予め、農薬を全く含まない該農作物抽出溶液中と、理想溶液中でのコリンエステラーゼの最大反応速度、ミカエリス定数の比率により決定される活性測定を行い、Lineweaver-Burk plot法による解析結果より、それぞれの溶液中での最大反応速度の比率を第1の補正係数:α及び、その時のそれぞれの溶液中でのミカエリス定数の比率により決定される第2の補正係数:βを求める。次いで、被検農薬のコリンエステラーゼ阻害能を示す定数(阻害定数:Ki)と、反応溶液中での基質の濃度とをミカエリス・メンテンス型酵素拮抗阻害の反応速度式に基づく計算式に代入することで、測定溶液中に含まれる前記農薬濃度を一時的に算出する。さらに、農作物元体からの測定溶液に至るまでの被検農薬の回収率に係る第3の補正係数:γと、農作物元体からの測定溶液に至るまでの希釈倍率とを用いて、検査対象となる農作物中に含まれるコリンエステラーゼ阻害性農薬濃度を算出する。
(2)前記コリンエステラーゼは、厳密には、アセチルコリンエステラーゼ又はブチリルコリンエステラーゼであり、該酵素の由来は特に限定されないが、好適には電気ウナギ由来のアセチルコリンエステラーゼを使用するのがよい。
(3)被検対象物質が、厳密には、アセチルコリンエステラーゼ又はブチリルコリンエステラーゼに対して高い阻害能を有するN−メチルカルバメート系殺虫剤、ホスフェート型有機リン系殺虫剤、チオノ型有機リン系殺虫剤の酸化生成物及びジチオ型有機リン系殺虫剤の酸化生成物であるコリンエステラーゼ阻害性農薬であるとよい。
(4)農作物からの該コリンエステラーゼ阻害性農薬の抽出・精製方法が、有機溶媒での抽出後、大夾雑物のろ過分離、順層クロマトグラフィーとその通過物の減圧乾固のみを施した程度の比較的簡易な前処理方法を備えるとよい。
(5)理想溶液は、コリンエステラーゼ活性測定におけるpHを、コリンエステラーゼ活性の至適pHに調整するための緩衝液と、適量な電解質のみを含むのがよい。
(6)測定溶液は、前記前処理方法により得られる減圧乾固成分を前記理想溶液により溶解し、調製するとよい。
(7)前記測定溶液中に含まれる帰属農作物由来のコリンエステラーゼの最大反応速度を変化させる成分に係り、Lineweaver-Burk plot法による解析結果により求められ、帰属農作物毎に異なる第1の補正係数:αと、帰属農作物毎に作成したαのデータベースを構築するのがよい。
(8)前記測定溶液中に含まれる帰属農作物由来のコリンエステラーゼのミカエリス定数を変化させる被検農薬以外の成分に係り、Lineweaver-Burk plot法による解析結果により求められ、帰属農作物毎に異なる第2の補正係数:βと、帰属農作物毎に作成したβのデータベースを構築するのがよい。
(9)農薬を添加した理想溶液中で、前記方法によりコリンエステラーゼ活性測定し、Dixon plots法による解析結果より得られた被検農薬のコリンエステラーゼ阻害能を示す定数:Kiと、該コリンエステラーゼ阻害性農薬毎に作成したKiのデータベースを構築するのがよい。
(10)一時的に算出された測定溶液中での該被検農薬濃度を、元体中での該濃度に補正せしめるために適用され、前記前処理方法により検査対象となる農作物から測定溶液に回収されるまでの被検農薬の回収率に係る第3の補正係数:γと、該被検農薬毎に作成したγのデータベースを構築するのがよい。
That is, the present invention has the following configuration.
(1) First, the cholinesterase activity is measured in the measurement solution in which the extracted components of the crop to be inspected are dissolved and in the ideal solution, and the degree of change in cholinesterase activity due to the test pesticide or components other than the test pesticide is measured. Relative activity (RA) is determined from the activity comparison in each measurement. Preliminarily measure the activity determined by the ratio of the maximum reaction rate and Michaelis constant of cholinesterase in the crop extract solution containing no pesticide and in the ideal solution, and from the analysis results by Lineweaver-Burk plot method, The ratio of the maximum reaction rate in the solution is determined as the first correction coefficient: α and the second correction coefficient: β determined by the ratio of the Michaelis constant in each solution at that time. Next, by substituting the constant (inhibition constant: Ki) indicating the cholinesterase inhibitory ability of the test pesticide and the substrate concentration in the reaction solution into the calculation formula based on the reaction rate equation of Michaelis-Mentens-type enzyme antagonist inhibition The concentration of the pesticide contained in the measurement solution is temporarily calculated. Further, the third correction coefficient related to the recovery rate of the test pesticide from the crop crop to the measurement solution: γ and the dilution factor from the crop crop to the measurement solution are used for the inspection. Calculate the concentration of cholinesterase-inhibiting pesticides contained in the crop.
(2) Strictly speaking, the cholinesterase is acetylcholinesterase or butyrylcholinesterase, and the origin of the enzyme is not particularly limited, but preferably an eel-derived acetylcholinesterase is preferably used.
(3) Strictly speaking, the substance to be tested is an N-methyl carbamate insecticide, a phosphate-type organophosphorus insecticide, a thiono-form organophosphorus insecticide that has a high inhibitory ability against acetylcholinesterase or butyrylcholinesterase. And a cholinesterase-inhibiting pesticide which is an oxidation product of a dithio-type organophosphorus insecticide.
(4) The method for extracting and purifying the cholinesterase-inhibiting pesticide from agricultural crops is such that after extraction with an organic solvent, filtration and separation of large contaminants, normal layer chromatography, and reduced-pressure drying of the passing product are performed. A relatively simple pre-processing method may be provided.
(5) The ideal solution should contain only a buffer solution for adjusting the pH in cholinesterase activity measurement to the optimum pH for cholinesterase activity and an appropriate amount of electrolyte.
(6) The measurement solution may be prepared by dissolving the vacuum dried component obtained by the pretreatment method with the ideal solution.
(7) The first correction coefficient that is obtained from the analysis result by the Lineweaver-Burk plot method and is different for each belonging crop, related to the component that changes the maximum reaction rate of cholinesterase derived from the belonging crop contained in the measurement solution: α And it is better to build a database of α created for each belonging crop.
(8) Regarding the components other than the test pesticide that change the Michaelis constant of the cholinesterase derived from the assigned crop contained in the measurement solution, the second second which is obtained from the analysis result by the Lineweaver-Burk plot method and is different for each assigned crop It is better to construct a database of correction coefficient: β and β created for each belonging crop.
(9) A constant indicating the cholinesterase inhibitory ability of the test pesticide obtained from the analysis result by the Dixon plots method in the ideal solution to which the pesticide is added and measuring the cholinesterase activity by the above method: It is better to build the Ki database created in
(10) Applied to correct the concentration of the pesticide in the measurement solution temporarily calculated to the concentration in the original body, and from the crop to be inspected by the pretreatment method to the measurement solution It is preferable to construct a third correction coefficient related to the recovery rate of the test pesticide until it is collected: γ and a database of γ created for each test pesticide.
以上のように本発明によれば、公定検査法等と比較して、簡便かつ迅速に行える測定前処理方法を実施するとともに、被検農薬と帰属農作物とにより変動する因子の影響を取り除くための3種の補正係数と、被検農薬毎のコリンエステラーゼ阻害能に関する定数と、コリンエステラーゼの触媒能に関する定数とをデータベース化することにより、該コリンエステラーゼ阻害性農薬の濃度算出及び定量分析が容易に行えることとなる。また、本発明によれば、機器校正のため被検農薬を使用せざるを得ないという従来あった課題の克服までも可能にする簡易な優れた測定方法である。 As described above, according to the present invention, a measurement pretreatment method that can be performed easily and quickly as compared with an official inspection method or the like is performed, and the influence of factors that vary depending on the test pesticide and the belonging crop is removed. It is possible to easily calculate the concentration and quantitative analysis of the cholinesterase-inhibiting pesticide by creating a database of three types of correction coefficients, a constant relating to the cholinesterase-inhibiting ability for each test pesticide, and a constant relating to the catalytic ability of cholinesterase Become. In addition, according to the present invention, it is a simple and excellent measurement method that can overcome the conventional problem that a test pesticide must be used for instrument calibration.
以下、本発明による農薬測定を実施する形態について、図表を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of pesticide measurement according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明による農薬測定を実施するための検査対象となる農作物から前記被検農薬成分を抽出・精製し、測定溶液とするまでの工程を示すフロー図である。ステップ1は農作物からの該被検農薬成分の抽出速度、抽出効率を高めるための農作物の粉砕、又は磨砕を行う第一工程であり、ステップ2は農作物中の該被検農薬成分をメタノール等の有機溶媒中に溶解、抽出するために振とうを行う第二工程であり、ステップ3は該有機溶媒層に残余する大夾雑物を除去するためのろ過を行う第三工程であり、ステップ4は第三工程後の該有機溶媒層に混入する該被検農薬成分以外の農作物抽出成分を固層吸着させ、極力、該被検農薬成分のみを該有機溶媒層に回収するため固液分離を行う第四工程である。該固液分離方法は、ケイ酸マグネシウム(商品名:フロリジル)等を充填剤に用いた順層カラムクロマトグラフィーで行うとよい。ステップ5は第四工程で回収される流出液中からロータリーエバポレータ等を用いて農作物の抽出成分を乾固物として回収する第五工程であり、ステップ6は第五工程で回収された乾固物を理想溶液に溶解する第六工程である。以上の方法により、検査対象となる農作物から被検農薬成分を抽出した測定溶液が調製されることになる。なお、この例では、測定溶液1 ml中当たり、帰属農作物の抽出成分0.1gが含まれることになる。 FIG. 1 is a flow diagram showing the steps from extracting and purifying the test pesticide component from a crop to be inspected for carrying out pesticide measurement according to the present invention to obtain a measurement solution. Step 1 is the first step of pulverizing or grinding the crop to increase the extraction rate and extraction efficiency of the test pesticide component from the crop, and step 2 is methanol or the like for the test pesticide component in the crop. Step 3 is a third step of shaking to dissolve and extract in the organic solvent, and Step 3 is a third step of filtering to remove large contaminants remaining in the organic solvent layer. Uses solid-phase adsorption to extract the crop extract components other than the test pesticide component mixed in the organic solvent layer after the third step, and collects only the test pesticide component in the organic solvent layer as much as possible. This is the fourth step to be performed. The solid-liquid separation method may be performed by normal layer column chromatography using magnesium silicate (trade name: Florisil) or the like as a filler. Step 5 is the fifth step in which the extracted components of the crop are collected as dry solids from the effluent collected in the fourth step using a rotary evaporator or the like. Step 6 is the dry solids collected in the fifth step. Is the sixth step in which the solution is dissolved in the ideal solution. By the above method, the measurement solution which extracted the test agrochemical component from the agricultural crop used as test object is prepared. In this example, per 1 ml of the measurement solution, 0.1 g of the extracted component of the attributed crop is included.
次に、コリンエステラーゼ活性測定の一手法について説明するが、これは一例でありその他の既知の手法を用いて測定しても良い。コリンエステラーゼの加水分解速度を測定する最も迅速な手段として、アセチルチオコリンやブチリルチオコリンを基質に選択し、加水分解生成物であるチオコリンをチオール官能性試薬:5,5’-ジチオ-ビス(2-ニトロ安息香酸)(DTNB)により黄色のTNBに変換させて、この時の吸光度の経時変化を検出測定する方法がある。詳細は特開2002-62265、特開2003-298を参照。 Next, one method for measuring cholinesterase activity will be described, but this is an example, and other known methods may be used. The quickest means of measuring the hydrolysis rate of cholinesterase is to select acetylthiocholine or butyrylthiocholine as the substrate, and use the hydrolysis product thiocholine as a thiol-functional reagent: 5,5'-dithio-bis (2 -Nitrobenzoic acid) (DTNB) is converted into yellow TNB, and there is a method for detecting and measuring the change in absorbance over time. For details, see JP-A-2002-62265 and JP-A-2003-298.
該被検農薬共存下におけるコリンエステラーゼ活性を測定するための方法は以下のとおりである。まず、該測定溶液中へコリンエステラーゼ溶液を添加、30分間以上のインキュベートを行うことにより、該被検農薬によるコリンエステラーゼ阻害反応を行う。次に、前記の基質と発色剤とを添加すると同時に、吸光度の経時変化測定を開始する。該工程において、該測定溶液中へ基質を添加することにより、コリンエステラーゼ触媒活性部位において、該測定溶液中に含まれる該被検農薬による阻害と、基質の分解との競争反応が開始し、やがて該競争反応が平衡に達するため、吸光度の変化率(吸光度の時間微分値、ΔAbs.Si)が安定する。また、コリンエステラ−ゼ特異性基質の分解の方が発色反応よりも遅く、全反応での律速段階となっているため、該吸光度変化の時間微分値から該被検農薬共存下におけるコリンエステラーゼ活性(vSi)が算出できる。 The method for measuring the cholinesterase activity in the presence of the test pesticide is as follows. First, a cholinesterase inhibition reaction by the test pesticide is performed by adding a cholinesterase solution to the measurement solution and incubating for 30 minutes or more. Next, simultaneously with the addition of the substrate and the color former, measurement of change in absorbance with time is started. In this step, by adding a substrate to the measurement solution, a competitive reaction between inhibition by the test pesticide contained in the measurement solution and decomposition of the substrate starts at the cholinesterase catalytic active site, and the Since the competitive reaction reaches equilibrium, the rate of change in absorbance (time derivative of absorbance, ΔAbs. Si ) is stable. In addition, since the degradation of the cholinesterase-specific substrate is slower than the color development reaction and is the rate-determining step in the entire reaction, the cholinesterase activity in the presence of the test pesticide (from the time differential value of the absorbance change ( v Si ) can be calculated.
該コリンエステラーゼ活性を測定するための工程において、アセチルコリンエステラーゼ市販品を酵素に選択した場合においては、添加する基質はアセチルチオコリンを選択することが最適で、最終濃度で0.1〜0.3 mMの範囲であり、好ましくは、0.2
mMとなるよう添加するとよい。また、アセチルチオコリンの水溶液は、常温、照射下においても緩やかに加水分解してチオコリンとなり、発色剤との共存により自然発色するため、遮光容器に入れ5 ℃以下の冷却槽中で保存することが好ましい。
In the step for measuring cholinesterase activity, when a commercially available acetylcholinesterase is selected as the enzyme, it is optimal to select acetylthiocholine as the substrate to be added, and the final concentration is in the range of 0.1 to 0.3 mM. , Preferably 0.2
It is good to add so that it may become mM. Also, the aqueous solution of acetylthiocholine slowly hydrolyzes to form thiocholine even at room temperature and under irradiation, and naturally develops color when coexisting with the color former. Therefore, store it in a light-shielding container and store it in a cooling bath at 5 ° C or lower. Is preferred.
一方、該コリンエステラーゼ活性を測定するための工程において、ブチリルコリンエステラーゼ市販品を酵素に選択した場合においては、添加する基質は、ブチリルチオコリンを選択することが最適で、最終濃度で 0.1〜 0.3 mMの範囲。好ましくは、0.2 mMとなるよう添加するとよい。また、ブチリルチオコリンの水溶液についても、常温、照射下において、緩やかに加水分解しチオコリンとなり、発色剤との共存により、自然発色するため、遮光容器に入れ、5 ℃以下の冷却槽中で保存することが好ましい。 On the other hand, in the step for measuring cholinesterase activity, when a commercially available butyrylcholinesterase product is selected as the enzyme, it is optimal to select butyrylthiocholine as the substrate to be added, and the final concentration is 0.1 to 0.3 mM. Range. Preferably, it is good to add so that it may become 0.2 mM. An aqueous solution of butyrylthiocholine also slowly hydrolyzes to form thiocholine at room temperature and under irradiation, and naturally develops color by coexistence with the color former. Therefore, place it in a light-shielding container and store it in a cooling bath at 5 ° C or lower. It is preferable to do.
また、測定セル中に、初期に該測定溶液の代わりに前記理想溶液を入れ、前記工程と同様の工程で測定を行った場合、前述した測定値:ΔAbs.Siとの比較となり得る測定値(ΔAbs.Rn)、つまりは、該被検農薬による影響を受けていないコリンエステラーゼ活性(vRn)に応答する出力信号が得られる。以上、2つの測定により、被検農薬によるコリンエステラーゼ活性阻害の程度を表す相対活性値:R.A.が一時的に算出される。 In addition, when the ideal solution is initially placed in the measurement cell instead of the measurement solution, and measurement is performed in the same process as the above process, the measurement value that can be compared with the above-described measurement value: ΔAbs. Si ( ΔAbs. Rn ), that is, an output signal in response to cholinesterase activity (v Rn ) not affected by the test pesticide. As described above, the relative activity value RA representing the degree of cholinesterase activity inhibition by the test pesticide is temporarily calculated by the two measurements.
ところで、前記コリンエステラーゼ阻害性農薬を全く含まないキュウリを用意し、前記前処理方法により調製した測定溶液中で、添加する前記基質濃度を変化し、前記コリンエステラーゼ活性測定方法により測定を行い、Lineweaver-Burk plot法による解析を行った結果を図2−(a)に示す。一方、前記理想溶液中で同様の解析を行った結果を図2−(b)に示す。前者と後者とで、コリンエステラーゼの触媒特性を決定づける最大反応速度及び、ミカエリス定数、双方共に異なることが分かった。 By the way, preparing a cucumber that does not contain the cholinesterase-inhibiting pesticide at all, in the measurement solution prepared by the pretreatment method, changing the concentration of the substrate to be added, and performing the measurement by the cholinesterase activity measurement method, the Lineweaver-Burk The result of analysis by the plot method is shown in Fig. 2- (a). On the other hand, the result of the same analysis in the ideal solution is shown in FIG. It was found that the former and the latter differed in both the maximum reaction rate that determines the catalytic properties of cholinesterase and the Michaelis constant.
また、前記農薬非共存下の帰属農作物抽出溶液中と理想溶液中とにおけるコリンエステラーゼ活性変化を補正するために、それぞれの反応条件における最大反応速度の比率を(5)式のα、ミカエリス定数の比率を(6)式のβとして表した。α、βの値は、産地、収穫時期により若干バラツキはあるが、表1に示すように帰属農作物毎にほぼ同じ数値を示すことが分かった。
また、前記理想溶液を用いて、前記コリンエステラーゼ阻害性農薬濃度とアセチルチオコリン濃度とを変えながら、前記コリンエステラーゼ活性測定方法により測定を行い、Dixon
plot法による解析結果より得られた、前記アセチルコリンエステラーゼに対する種々の農薬についての阻害定数:Kiは表2のとおりである。
Table 2 shows the inhibition constants Ki for various pesticides against the acetylcholinesterase obtained from the results of analysis by the plot method.
次に、前記α、βの補正係数を使用した農薬濃度算出式について説明する。農薬非共存下の理想溶液中での反応速度(vRn)は(7)式で表され、吸光度変化率(ΔAbs.Rn)に応答する。
測定対象となる帰属農作物毎のα、βの値、KmRnの値、農薬毎に異なるコリンエステラーゼ阻害能を示す定数:Kiをデータベース化しておき、上記(12)式に代入することにより、帰属農作物中に含まれる農薬以外の成分によるコリンエステラーゼ活性への影響をキャンセルして農薬濃度を算出することができ、精度の良い測定が実現できる。 Α, β values, Km Rn values for each belonging crop to be measured, constants indicating cholinesterase inhibitory ability that differ for each pesticide: Ki is stored in a database and assigned to the above formula (12). It is possible to calculate the concentration of pesticide by canceling the influence on the cholinesterase activity caused by components other than the pesticide contained therein, so that accurate measurement can be realized.
さらに、前記コリンエステラーゼ阻害性農薬を含まない種々の農作物を用意し、既知濃度の種々のコリンエステラーゼ阻害性農薬を添加した後、前記前処理方法により測定溶液を調製し、前記コリンエステラーゼ活性測定方法により測定して(12)式により前記農薬の濃度算出を行った。添加農薬濃度と測定により得られた算出農薬濃度との関係について、一例として、前記コリンエステラーゼ阻害性農薬を殆ど含まない広島産トマトにフェノブカルブを添加した場合の結果を図3に示す。 Furthermore, after preparing various crops not containing the cholinesterase-inhibiting pesticide, adding various cholinesterase-inhibiting pesticides at known concentrations, preparing a measurement solution by the pretreatment method, and measuring by the cholinesterase activity measurement method The concentration of the agrochemical was calculated according to the equation (12). As an example of the relationship between the added pesticide concentration and the calculated pesticide concentration obtained by measurement, FIG. 3 shows the results when fenocarb is added to Hiroshima tomatoes that hardly contain the cholinesterase-inhibiting pesticide.
すべての農作物と農薬との組み合わせ傾きが1以下であることが分かり、前記測定に至るまでの前記前処理工程における回収率に起因することが推測された。また、前記相関係数(以下、補正係数:γと呼ぶ)はすべての農作物において、ほぼ農薬毎に固有値であることが分かった。前記種々の農薬についてのγを表3に示す。
以上から、前記前処理方法と前記コリンエステラーゼ活性測定方法により求まるR.A.を(12)式に代入して算出した測定溶液中での濃度を、さらに、測定に至るまでの希釈倍率を乗じ(又は濃縮倍率で除し)、前記補正係数:γで除せしめることにより(つまりは、(13)式。)、元体となる農作物中での農薬濃度の算出が可能となることが分かった。
1 第一工程
2 第二工程
3 第三工程
4 第四工程
5 第五工程
6 第六工程
1 1st process 2 2nd process 3 3rd process 4 4th process 5 5th process 6 6th process
Claims (1)
(1)農作物を粉砕して有機溶媒で抽出した後、順層クロマトグラフィ及び減圧乾固を行った乾固物を、測定系におけるpHをコリンエステラーゼ活性の至適pHに調整する緩衝液に溶解して測定溶液を得る前処理工程と、
(2)該前処理工程で得られた測定溶液中でコリンエステラーゼ活性測定を行うとともに、該測定溶液に対する比較の標準として用いる前記緩衝液中でコリンエステラーゼ活性測定を行い、これらの比較を行うことで求められるコリンエステラーゼ活性阻害の程度を測定する測定工程と、
(3)農作物の種類及び産地ごとに異なる活性阻害の補正係数、すなわち、最大反応速度の比率(α)及びミカエリス定数の比率(β)をあらかじめデータベース化し、前記測定工程で得られた測定値を前記補正係数(α)及び(β)で補正する補正工程と、
(4)農薬ごとに異なるコリンエステラーゼ阻害能を示す定数(Ki)をあらかじめデータベース化した中から抽出する工程と、
(5)コリンエステラーゼの触媒特性に関する定数(Km)をあらかじめ算出する工程と、
(6)ミカエリス・メンテナンス型酵素の拮抗阻害反応に基づく動力学的計算式において、前記補正工程により算出した活性阻害の補正値、前記コリンエステラーゼ阻害能を示す定数(Ki)、コリンエステラーゼの触媒特性に関する定数(Km)及び前記測定溶液中での基質の濃度を代入し、農薬濃度を一時的に算出する一時算出工程と、
(7)前記コリンエステラーゼ阻害性農薬が前記前処理工程で回収される回収率(γ)を農薬ごとにあらかじめデータベース化し、前記一時算出工程で得られた農薬濃度を前記回収率(γ)で補正して農薬濃度を算出する定量工程と、
を備えたことを特徴とする残留農薬測定方法。 In a method for measuring a cholinesterase-inhibiting pesticide contained in crops from the degree of cholinesterase activity decrease,
(1) After crushing crops and extracting with an organic solvent, the dried product that has been subjected to normal layer chromatography and vacuum drying is dissolved in a buffer that adjusts the pH in the measurement system to the optimum pH for cholinesterase activity. A pretreatment step for obtaining a measurement solution;
(2) The cholinesterase activity is measured in the measurement solution obtained in the pretreatment step, the cholinesterase activity is measured in the buffer used as a standard for comparison with the measurement solution, and the comparison is made. A measuring step for measuring the degree of inhibition of cholinesterase activity,
(3) A correction coefficient for activity inhibition that differs depending on the type and production area of the crop, that is, the ratio of the maximum reaction rate (α) and the ratio of the Michaelis constant (β) are preliminarily databased, and the measured values obtained in the measurement step are A correction step of correcting with the correction coefficients (α) and (β);
(4) extracting a constant (Ki) indicating a cholinesterase inhibitory ability that differs for each pesticide from a database in advance;
(5) calculating in advance a constant (Km) relating to the catalytic properties of cholinesterase;
(6) In the kinetic calculation formula based on the competitive inhibition reaction of Michaelis maintenance type enzyme, the correction value of the activity inhibition calculated by the correction step, the constant indicating the cholinesterase inhibitory ability (Ki), the constant relating to the catalytic properties of cholinesterase (Km) and a temporary calculation step of substituting the concentration of the substrate in the measurement solution and temporarily calculating the concentration of pesticide,
(7) The recovery rate (γ) in which the cholinesterase-inhibiting pesticide is recovered in the pretreatment step is stored in a database for each pesticide in advance, and the concentration of the pesticide obtained in the temporary calculation step is corrected with the recovery rate (γ). A quantitative process for calculating the concentration of pesticides,
A method for measuring pesticide residues, comprising:
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