著者の所属・活動拠点の国は、ロシア、中国です。

掲載誌：Foods

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

マブテロールは、気管支を広げる作用を持つ「β作動薬」と呼ばれる薬の一種です。畜産では、β作動薬が飼料の効率を高め、脂肪を減らして赤身の筋肉を増やす目的で使われることがあります。一方、残留したβ作動薬は中枢神経系への悪影響や心血管疾患への関与が指摘されており、成長促進剤としての使用は多くの国で厳しく禁止されています。そのため、食品中のマブテロールを速く高い感度で検出する方法が求められています。

クロマトグラフィーなどの精密な分析法は、専門の装置と熟練した担当者を必要とします。抗体を使う検査のうち、ELISA法はマイクロプレートの操作や測定に実験室の機器が要ります。これに対し、妊娠検査薬のように試料を試験紙に流して線の発色を見る「イムノクロマト法（ラテラルフロー免疫測定法）」は、実験室の外でも素早く簡単に使えます。ただし、標識として一般的な金ナノ粒子では感度に限界があります。

研究チームは、酵素に似た触媒作用を持つ金と酸化セリウムの複合ナノ粒子（Au@CeO2ナノ粒子）を標識に使い、マブテロールを検出する試験紙法を開発することを目的としました。従来の金ナノ粒子を使う試験紙法も作製して性能を比べ、さらに肉の試料に使えるかを評価しました。

何を、どのように調べたか

検出には、研究チームが以前の研究で作製したマブテロールに対するモノクローナル抗体を使いました。試験紙には、マブテロールを結合させた物質を塗った「テストライン」と、検査が正常に進んだことを示す「コントロールライン」を設けました。試料中のマブテロールが多いほど抗体がテストラインに結合しにくくなり、線が薄くなる「競合法」という仕組みです。抗体の位置は、ナノ粒子に付けた別の抗体（マウスの抗体に結合する抗体）で可視化しました。

標識には、平均直径約27ナノメートルの金ナノ粒子と、金の核を酸化セリウムの殻が包む構造のAu@CeO2ナノ粒子（直径約33ナノメートル）を用意しました。Au@CeO2ナノ粒子は、ペルオキシダーゼという酵素に似た触媒作用を持ちます。そこで抗体の反応が終わった後、発色基質（TMB）と過酸化水素を含む液を試験紙に加え、ナノ粒子の触媒反応で色素を生じさせて線の発色を強めました。基質液には、生じた色素を線の位置にとどめる成分も加えています。

試験紙はスキャナーで読み取り、線の色の濃さを数値化しました。機器で読む場合の検出限界は信号が10％下がるマブテロール濃度、目視での検出限界は、テストラインが肉眼で完全に見えなくなる最低濃度としました。また、他のβ作動薬や、別の種類の動物用医薬品（抗生物質など）に誤って反応しないかも調べました。

肉の試料には、有機食品店で購入し、有害物質を含まないと認証された牛肉、鶏肉、豚肉を使いました。まず牛肉で、緩衝液での単純な抽出、超音波処理を加えた抽出、有機溶媒で抽出して蒸発させる方法の3通りを比べました。そのうえで、抽出液にマブテロールを一定量（1ミリリットルあたり0.5ナノグラムと1.0ナノグラム）加え、どれだけ正しく測れるかを確かめました。

主な報告結果

Au@CeO2ナノ粒子による発色の増強を使った試験紙法は、金ナノ粒子を使う従来法に比べ、機器で読み取る場合の検出限界が、一段階の手順で約2.6分の1、二段階の手順で6分の1に下がりました。二段階の手順で得られた機器での検出限界は、1ミリリットルあたり0.26ナノグラムでした。一方、目視での検出限界は従来法と同じでした。

肉の抽出法を比べると、超音波処理で検出性能が大きく低下しました。研究チームは、筋肉の細胞が壊れてヘモグロビンなどの色の付いた成分が出てきたことが原因と考えています。有機溶媒で抽出して蒸発させる方法が、緩衝液だけで測った場合に最も近い結果を示し、この方法で検出限界は1ミリリットルあたり0.26ナノグラムでした。

この方法を牛肉、鶏肉、豚肉の抽出液に使ったところ、加えたマブテロールの80〜139％が検出されました。一部の値は100％から大きく外れており、研究チームは「比較的許容できる」と評価しています。肉の重さに換算した最小検出量は、肉1キログラムあたり約0.2マイクログラムです。国際的な食品規格（コーデックス）では、β作動薬の最大残留基準値が、ラクトパミンの1キログラムあたり10マイクログラムから、クレンブテロールの0.2マイクログラムまで定められており、この範囲に相当する感度でした。なお、マブテロール個別の基準値はありません。目視での判定の目安は、1キログラムあたり7.5マイクログラムでした。

別の物質への反応は、構造の似たクレンブテロールで17％みられた一方、他のβ作動薬では0.01％未満でした。抗生物質など別の種類の動物用医薬品は、1ミリリットルあたり1ミリグラムという高濃度でも反応しませんでした。

この報告が示すこと

研究チームは、従来の金ナノ粒子を触媒作用を持つAu@CeO2ナノ粒子に置き換えることで、試験紙法の感度を高められると結論づけています。牛肉、豚肉、鶏肉の抽出液での評価から、方法が実際の肉の検査に使えることも確認したとしています。今回の試験紙法の性能は、既存のマブテロール用試験紙法と同程度だと報告しています。さらに、この仕組みは食品中の他の低分子の有害物質を検出する方法としても広く使える可能性があり、酵素で標識した試薬の代わりにもなると述べています。

限界として、研究チームは、基質液という追加の試薬が必要になり、検査時間が延びることを挙げています。ただし、基質は広く使われる市販の発色剤で、検査時間の増加もわずかだとしています。また、使った肉は認証品であるため、他の分析法で汚染物質がないことを独自に確認していません。構造の似たマペンテロールにも反応すると予想されますが、データはないとしています。抗体を使ったELISA法のほうが感度は高いものの、追加の分析機器を必要とする点で実用性が限られると、研究チームは位置づけています。

原著論文の著者・所属：Elena A. Zvereva（Russian Academy of Sciences, A N Bach Institute of Biochemistry）、Vasily G. Panferov（Russian Academy of Sciences, A N Bach Institute of Biochemistry）、Polina S. Lukina（Russian Academy of Sciences, A N Bach Institute of Biochemistry）、Olga D. Hendrickson（Russian Academy of Sciences, A N Bach Institute of Biochemistry）、Xinxin Xu（Jiangnan University, State Key Laboratory of Food Science and Technology）、Chuanlai Xu（Jiangnan University, State Key Laboratory of Food Science and Technology）、Boris B. Dzantiev（Russian Academy of Sciences, A N Bach Institute of Biochemistry）、Anatoly Zherdev（Russian Academy of Sciences, A N Bach Institute of Biochemistry）

※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）：Elena A. Zvereva, Vasily G. Panferov, Polina S. Lukina, et al. Sensitive Lateral Flow Immunoassay of Beta-Agonist Mabuterol in Meat Samples Using Au@CeO2 Nanoparticles as a Catalytic Signal-Enhancing Label. Foods（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-10-20. DOI: 10.3390/foods15203732. 原著ライセンス：CC BY.