Study on Contribution of Protein and Tannin to Tryptophan-like Component in Excitation-Emission Matrix Fluorescence Spectroscopy

激发发射矩阵荧光光谱中蛋白质和单宁对类色氨酸成分的贡献研究

• 批准号: 22K04388
• 负责人: 池田 和弘
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Center for Environmental Science in Saitama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04388/
• 关键词: 三次元励起蛍光スペクトル; トリプトファン様ピーク; タンパク質; タンニン; 指標; アミノ酸; 三次元励起蛍光スペクトル法; 河川

三次元励起蛍光スペクトル法による水質評価が常法となりつつあり、河川等の水質評価に実務的に使用されつつある。検出されるトリプトファン様ピークはタンパク質の量の指標となると信じられており、藻類あるいは生活排水の河川への混入の指標として使用されている。一方、天然有機物であるタンニンが共存する場合、ピーク位置がトリプトファン様ピークと重なるため、指標性に疑義が生じる。本研究では、トリプトファン様ピークが真にタンパク質の指標となるか、河川水や下水を対象に検証し、特にタンニンの影響について解明する。指標となる場合の条件や環境を整理する。初年度である令和４年度は、まず、河川水の蛍光分析を河川38地点で月１回実施し、トリプトファン様ピークの蛍光強度データを取得し、地域や月間変動特性を把握した。蛍光強度の平均値は0.28±0.33 RUであった。下水処理場の直下で水が滞留しやすい地点で最大値を確認した。この地点では蛍光強度は基本的にBODと連動していたが、BODと比較して異常に強度の高い月も確認された。同じくタンパク質の指標として使用されるチロシン様ピーク強度はBODとよく連動していることから、トリプトファン様ピークへのタンパク質以外の成分の寄与が強く疑われる例を確認できた。次に溶存タンパク質濃度を、酸加水分解後に測定した15種類のアミノ酸濃度の和（DTAA）を算出することで評価した。下水流入水の調査を２回実施し、DTAAは、29μMおよび18μMであった。その試料のトリプトファンピークの蛍光強度は6.8 RUおよび4.6 RUであり、タンパク質濃度と連動していた。一方、河川水中のDTAA濃度は低く、定量には濃縮が必要であったが、その場合、還元剤を添加し脱気しても酸分解の過程でいくつかのアミノ酸が消失することが分かった。次年度は膜濃縮でタンパク質を選択的に濃縮して定量を実施する予定である。

利用三维激发荧光光谱法进行水质评价正在成为一种常用方法，并在河流等水质评价中得到实际应用。检测到的色氨酸样峰被认为是蛋白质含量的指标，并被用作河流中藻类或生活废水污染的指标。另一方面，当天然有机物质单宁共存时，峰位置与类色氨酸峰重叠，这引起了对其指示性质的怀疑。在这项研究中，我们将检查类色氨酸峰是否真正是河水和污水中蛋白质的指标，特别是阐明单宁的影响。整理作为指标使用的条件和环境。第一年2020财年，我们每月对38个河流点的河水进行一次荧光分析，获取类色氨酸峰的荧光强度数据，了解区域和每月的波动特征。荧光强度平均值为0.28±0.33 RU。最大值是在污水处理厂正下方容易积水的位置确定的。此时，荧光强度基本上与 BOD 相关，但也观察到一些卫星的荧光强度与 BOD 相比异常高。由于酪氨酸样峰的强度（也用作蛋白质的指标）与 BOD 具有良好的相关性，因此我们能够确认一个例子，其中强烈怀疑蛋白质以外的成分对色氨酸样峰的贡献。然后通过计算酸水解后测量的 15 个氨基酸浓度 (DTAA) 的总和来评估溶解的蛋白质浓度。对污水进水进行两次调查，DTAA分别为29μM和18μM。该样品色氨酸峰的荧光强度为 6.8 RU 和 4.6 RU，并且与蛋白质浓度相关。另一方面，河水中的DTAA浓度较低，需要定量的浓度，但在这种情况下，发现即使添加还原剂并脱气，在酸分解过程中也会损失一些氨基酸。明年，我们计划使用膜浓缩来选择性浓缩和定量蛋白质。