ラフィド藻類に由来するハロ酢酸前駆物質の特定に基づいたハロ酢酸の制御手法の開発

基于针藻类卤乙酸前体鉴定的卤乙酸控制方法的开发

• 批准号: 21J23539
• 负责人: 多田 悠人
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J23539/
• 关键词: トリクロロ酢酸; 消毒副生成物; ラフィド藻類; 藻類由来溶存有機物; 塩素処理

水道水原中で散発的に増殖するラフィド藻類は，消毒副生成物であるハロ酢酸（HAAs）の前駆物質を高濃度で生成するため，水道水中のHAAs濃度上昇の原因となる。この前駆物質は高分子でありながら，極めて高い親水性を有し，通常の急速ろ過プロセスでの制御は困難である。従って，従来の特性解析だけでなくHAAs前駆物質の構造的特徴を解き明かした上で，その制御戦略を策定することが必要であり，これを本研究の最終目的とした。令和3年度は，まずラフィド藻Gonyostomum semen (G. semen）の培養条件の再検討と，大量培養手法およびHAAs前駆物質の効率的な抽出方法の開発を行った。G. semenの培養には，従来使用されてきたAF-6培地よりも，AF-6培地に含まれる栄養塩を環境水（琵琶湖水）に添加し作成した溶液の方が適していることが分かった。また，培養器を25 mL培養フラスコから300 mL三角フラスコにスケールアップしても同等に培養ができることを確認し，大量培養（20L以上）に成功した。さらに，HAAs前駆物質の抽出方法を以下の4工程に確立した: 1) 超音波による細胞の破砕，2) ろ過による細胞断片の除去，3) 限外ろ過（孔径，3 kDa）による脱塩と濃縮，4) 逆相-陽イオン交換カートリッジによる夾雑物質の除去。その後，精製した試料を液体クロマトグラム-精密質量計 (LC-Orbitrap/MS)による測定に供し，HAAs前駆物質の構造解明を試みた。その結果，糖とフェノールが結合した複数のフェノール配糖体が検出された。フェノール配糖体の一種であるアルブチンのHAAs生成能は十分に高く，これらがHAAs前駆物質の主要な部分構造として考えられた。

棒状藻类在自来水源中零星生长，产生高浓度的卤乙酸 (HAA) 前体，这是消毒副产物，是自来水中 HAA 浓度增加的原因。虽然这种前体是聚合物，但它具有极高的亲水性，使其难以用正常的快速过滤工艺控制。因此，不仅需要进行常规的性质分析，还需要明确HAAs前驱体的结构特征，进而制定对其的控制策略，这也是本研究的最终目的。 2021财年，我们首先重新审查了浆丝藻Gonyostomum精液（G.semen）的培养条件，并开发了大规模培养方法和HAAs前体的高效提取方法。对于G.精液的培养，通过将AF-6培养基中含有的营养物质添加到环境水（琵琶湖水）中而制备的溶液比传统使用的AF-6培养基更合适。我们还确认，通过将培养箱从 25 mL 培养瓶扩大到 300 mL 锥形瓶，可以实现相同的培养，并成功实现了大规模培养（20 L 或更多）。此外，我们建立了一种提取 HAAs 前体的方法，采用以下四个步骤：1）通过超声波破碎细胞，2）通过过滤去除细胞碎片，3）通过超滤（孔径，3 kDa 浓度，4）脱盐。 ) 使用反相阳离子交换柱去除污染物。然后使用液相色谱精确质量计 (LC-Orbitrap/MS) 对纯化的样品进行测量，试图阐明 HAAs 前体的结构。结果，检测到了糖和苯酚键合的多种苯酚糖苷。熊果苷是一种酚苷，具有足够高的生成HAA的能力，这些被认为是HAA前体的主要子结构。

项目成果

ラフィド藻 Gonyostomum semen に由来するハロ酢酸前駆物質の官能基分析

棒状藻 Gonyostomum 精液中卤乙酸前体的官能团分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 前田原作;多田悠人，堀克成，小坂浩司，越後信哉，伊藤禎彦
• 通讯作者: 多田悠人，堀克成，小坂浩司，越後信哉，伊藤禎彦