2018年9月、MALDI-TOFを用いて、動物種特異性ポリペプチドを検出する動物毛髪鑑定法を規格（ISO）として日本で発行した。また、日本工業規格（JIS）にも決定される。1本の毛髪だけでも、この鑑別法を用いて分析することができる。そのため、カシミヤの偽物を防止するだけでなく、羽毛、人の髪の毛などの各種毛髪の鑑別や食品の異物混入検査にも使用できる。この方法は、金沢工業大学ゲノム生物工学研究所が島津MALDI-TOFシステムに基づいて開発した。

動物毛髪鑑別分析技術は各分野で重要な役割を果たしている。動物の毛髪はコート、上着、セーターなど様々な繊維製品を作るために使われている。このような繊維製品を製造する際には、家庭用品品質表示法に基づいて繊維の種類や複数の繊維を使用した場合の混用率を表示する義務がある。また、毛髪が食品に混入した場合、毛髪の種類を特定することは混入経路を明確にする上で重要である。

水分を除去し、毛の90%程度がタンパク質で構成されています。図1は動物の毛髪の構造を示している。

図1動物の毛髪の模式図

毛髪は外部からの衝撃を防ぐとともに、保温の役割も果たしており、この機能は毛髪の構造と密接な関係がある。毛髪のタンパク質にはステロイドが多く含まれており、ステロイド結合により分子間に複数の架橋構造が形成されている。毛髪の化学分析には溶解が必要であり、還元剤と呼ばれる物質を用いてジスルフィド結合を切断する。また、得られたタンパク質抽出液には複数のタンパク質や塩類などが含まれているため、ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS−PAGE）などによる精製が必要である。動物毛髪繊維MALDI−TOF同定フローを図2に示す：

図2 MALDI-TOFMSの獣毛分析法

*処理されたポリペプチドMALDI−TOFMS分析を行い、MALDI−TOFMSを用いて金属ターゲットプレート上の結晶サンプルを検出した。レーザーパワーなどの検出条件を調整し、動物種特異的ピークを観察するm/z 2450-2750の分野で良好な分解能が得られることを確保する。

SDS−PAGEタンパク質ストリップを＊分解したサンプルにより、MALDI−TOFMS検出を行った。異なる動物種の特異的ピーク代表を見つける。

一1ケラチンII（b）2ケラチンI付き

図3 MALDI−TOF MS検出スペクトル

カシミヤ、羊毛、ヤク毛の3つの間の差異ピーク区間m/z 2450-2750と特異ピークをMALDI-TOFMS技術によって見つけた。図4に示すように。

図4 MALDI−TOFMSにおける動物種特異的ピーク

表1動物種特異的ペプチドのアミノ酸配列＊1

*1黒塗りのピークは主ピーク

これらの動物種特異的ピークをMS/MS分析し、アミノ酸配列を推定した結果を表1に示す2）。23個のアミノ酸からなるペプチドは、カシミヤと羊毛の間に1個、カシミヤとヤク毛の間に4個のアミノ酸が異なる。

多くの繊維製品は加工工程で漂白、脱色、染色などの化学処理を行うが、動物の毛髪の特殊なピーク位置はこれらの処理によって変化しないため、繊維製品中の動物の毛髪種を識別するために使用できることが明らかになった。

1本の毛髪の解析

繊維製品中の動物の毛髪を分析する際には、製品成分のばらつきを避けるために、製品を広範囲にサンプリングして平均化し、その一部を使用することが好ましい。そのため、微量分析が必要なことは少ない。一方、食品に混入した毛髪を分析する際には、できるだけ少量の試料で分析することを推奨している。

科学的な調査では、毛髪のDNA解析によって血液型など個人の特徴を特定できる情報が多く得られた。しかし、繊維製品に使用される動物の毛髪の多くは毛幹部分のみであり、特に濃染色された製品ではDNA解析が困難である。MALDI-TOF MS法を用いて蛋白質を分析し、1本の毛髪でも十分に検出することができる。

動物の種類によって特異的なピーク位置はそれぞれ異なるが、同じ属性の動物は同じ位置にピークが現れることが多い。カシミヤやアンゴラウールなどは顕微鏡で識別する必要がある。表2は、主要動物特異的ピークのピーク位置（m/z）及びデータベースから推定されたアミノ酸配列を示す。狸、狐、犬の主峰の位置は同じですが、狐の第2ピークは2638、犬は2641と見ることができ、それによってそれらを判断することができます。ここに示す動物以外にも、ゲノムデータベースを利用できる動物は特異的ピークの位置を推定し確認することができる。このように、m/z 2450-2750のスペクトルだけを見て、含まれる動物の毛髪の種類を決定することができ、これがMALDI-TOF MS法の大きな特徴である。

図6 1本の毛髪MALDI-TOF MS分析により得られた動物種特異的ピーク

表2各種動物の毛髪特異的ペプチドのアミノ酸配列とピーク位置（m/z）

*1 NCBIデータベースによる（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/）推定

参考資料：

島津応用ニュースNo。65及び文献

1）大箸信一、出村由香、佐野元昭、SEN’I GAKKAISHI、68（10）、276 （2012）．

2）大箸信一、出村由香、佐野元昭、吉岡陽一郎、SEN’I GAKKAISHI，70 (6)、114 (2014)．

3）ISO 20418−2繊維の一部の動物毛髪繊維の定性及び定量的蛋白質群学的分析、第2部：MALDI−TOFMSを用いたペプチド検出。