著者の所属・活動拠点の国は、アラブ首長国連邦、サウジアラビアです。

掲載誌：Food Chemistry X

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

カーバメート系農薬は、さまざまな害虫に効き、環境中に残る期間が比較的短いことから、農業で広く使われています。害虫の神経の働きに関わる酵素（アセチルコリンエステラーゼ）を阻害して効果を示します。一方、論文によると、果物や野菜などに残った農薬は、人の健康や対象外の生物に影響を及ぼすおそれがあります。そのため各国の規制当局は、食品中の残留基準値を定めています。

食品中の微量の農薬を正確に測るには、高感度な分析装置にかける前の前処理が欠かせません。前処理では、試料から対象物質を取り出し、濃縮します。よく使われる方法に「固相抽出」があります。固体の吸着材に目的の物質をくっつけて取り出す方法です。ただ著者らは、従来の吸着材には、目的の物質を選んで捕まえる力、安定性、吸着できる量に限界があると指摘しています。

そこで研究チームは、新しい材料「共有結合性有機骨格（COF）」を合成しました。COFは、有機分子を共有結合で網目状につないだ、結晶性の多孔質材料です。研究チームはこれを固相抽出の吸着材に使い、果物に残るカーバメート系農薬を分析する方法の開発を目指しました。

何を、どのように調べたか

研究チームは、2種類の原料分子（L1とL2）を、酢酸を触媒として120℃で5日間反応させました。こうしてできた材料を「COF-RC」と名付けています。材料の性質は、次の方法で調べました。窒素ガスの吸着量の測定で表面積と細孔を、X線回折で結晶構造を、熱重量分析で熱への強さを評価しました。また、複数回に分けて合成し、同じ構造が再現されるかも確認しました。

分析の対象は7種類のカーバメート系農薬です。カルボスルファン、プロポキスル、ピリミカーブ、ベンジオカルブ、フェノキシカルブ、カルボフラン、メチオカルブを扱いました。果物は、ナツメヤシの実（デーツ）、トマト、ブドウ、リンゴの4種類を使いました。

前処理の流れは次のとおりです。まず果物を細かく刻んで均質にし、アセトニトリルという溶媒で農薬を抽出しました。次に、別の吸着材で夾雑物を取り除きました。その後、抽出液を乾かして水に溶かし直し、COF-RCを使った固相抽出にかけました。測定には、成分を分離したうえで高感度に検出する装置（UHPLC-MS/MS）を使っています。

研究チームは、抽出条件を一つずつ変えて「回収率」を比べ、最適な条件を探しました。回収率とは、試料中の農薬のうち、どれだけを取り出して測定できたかを示す割合です。比べた条件は次の5つです。食塩の添加量（0〜20%）、試料のpH（4〜10）、COF-RCの量（5〜30mg）、吸着時間（0〜60分）、吸着した農薬を引き離す脱着時間（0〜30分）です。

主な報告結果

COF-RCを吸着材とした固相抽出では、4種類の果物で、回収率が92.7〜102.9%と高く、幅も比較的狭くなりました。研究チームは、この範囲がいくつかの既報の方法と比べて良好だと報告しています。比較対象の回収率は、73.8〜88.9%、71.5〜122.8%、80.4〜101.2%などでした。より狭い範囲（100.64〜102.78%）を示した既報の方法もあります。ただ著者らによれば、その方法は水の試料で評価されたものです。今回の方法は、夾雑物の多い4種類の果物で高い回収率を保ちました。また、7種類の農薬を同時に測れることから、対象物質の少ない既報の方法の多くより適用範囲が広いとしています。

COF-RCの材料としての性質も報告されています。表面積は1gあたり910平方メートル、細孔の容積は1gあたり1.10立方センチメートルでした。細孔の大きさは16.0オングストローム付近にそろっていました。X線回折の結果から、COF-RCは秩序正しく並んだ二次元の層状構造をとることが確かめられました。層は真上に重なるのではなく、少しずれて重なる配置（AB積層）をとっている可能性が高いとされています。複数回の合成でも、同じ構造が得られました。

抽出条件の検討結果は次のとおりです。食塩を0〜20%の範囲で加えても、回収率は96〜103%とほとんど変わりませんでした。このため、食塩は加えないことにしました。pHは6〜7で回収率が最も高く、すべての農薬でほぼ100%に近づきました。一方、pH4では多くの農薬で回収率が低くなりました。吸着材の量は、5mgでは回収率が47〜75%にとどまりました。10mgに増やすと99〜104%に上がり、それ以上増やしても変わりませんでした。吸着時間は、30分で回収率が97〜103%に達し、その後はほぼ一定でした。

著者らは、この方法の吸着材の使用量（10mg）を比較的少ないと評価しています。一方、有機溶媒の使用量（メタノール2.5mL）は中程度としています。さらに、COF-RCは少なくとも10回続けて再利用しても、抽出性能が大きく落ちなかったと報告されています。

この報告が示すこと

研究チームは、COF-RCがカーバメート系農薬を優先的に捕まえると結論づけています。その主な働きとして、次の3つを挙げています。水素結合、分子の平らな部分どうしが重なり合う相互作用、電気的な引き合いです。

研究チームによると、この材料を前処理に使った分析法は、調べた果物で感度、再現性、適用性のいずれも良好でした。著者らはこの方法について、食品安全のために農薬の残留を日常的に監視する実用的な手段になりうると述べています。さらに、繰り返し使える吸着材として、環境や農産物・食品の監視にも広く応用できる可能性があるとしています。

原著論文の著者・所属：Rana Morsi（Chemistry Department, College of Science, United Arab Emirates University, Al-Ain, P.O. Box 15551, United Arab Emirates）、Shaikha S. AlNeyadi（Chemistry Department, College of Science, United Arab Emirates University, Al-Ain, P.O. Box 15551, United Arab Emirates）、Bayan Al-Meetani（Chemical Engineering Department, College of Engineering, United Arab Emirates University, Al-Ain, P.O. Box 15551, United Arab Emirates）、Osama Shekhah（Advanced Membranes and Porous Materials Center Physical Science and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology, Thuwal 23955-6900, Saudi Arabia）、Mohammed A. Meetani（Chemistry Department, College of Science, United Arab Emirates University, Al-Ain, P.O. Box 15551, United Arab Emirates）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Rana Morsi, Shaikha S. AlNeyadi, Bayan Al-Meetani, et al. Facile synthesis of a covalent organic framework for efficient solid-phase extraction and analysis of carbamate pesticide residues in fruits. Food Chemistry X（出版社：Elsevier BV） 2026-10-24. DOI: 10.1016/j.fochx.2026.104666. 原著ライセンス：CC BY.