ノリ葉体の分光消散特性に及ぼす下水処理場放流水の影響-香川大学学術情報リポジトリ

香川大学農学部学術報告 第32巻 第1号 47”53，1980

ノリ菓体の分光消散特性に及ぼす下水処理場放流水の影響

田 中 啓 陽，井 上 裕 雄

EFFECTS OF THE EFFLUENT FROM SEWAGE WORKS ON

THE SPECTRAL ATTENUANCE CHARACTERISTICS

OF A LAVER FROND，ク0肝仔‡てR47EⅣEだA

YbshiakiTANAKAandHirooINOUE

Opticaldatazegardingalaverf士ondmaybeutilizedtogalninformationaboutsomeprofilesofitsphysiological functionslWemadccomparativemeasurements ofthe spectralattenuance ofalaver魚ondfor thepurpose of determlnlngtheextentofin且uenceofc盟uentfkomsewageworks？Syntheticdetergentfbrkitchenuse＞Or SOdium

hypochloriteuponitsphysiologicalactivities

OnthebasisofspectralattenuancepatternofalaverfiondobtainedbythespectrophotometricmeasuIement，We

determinedsuchasensitiveindexasfbllows 如＝（E。ユーワ▲」‰750）／E。7さO whereE。IandE。750aretOtalattenuancesofalaver鈷ondatwavelengthスnmand750nm，reSPeCtively．机isnearly equaltotheIatioofattenuanceatlnmtothatat750nmofthef土Ondimmersedinthe6N−HCIsolution・ E侃uentf土OmSeWageWOrkswassolowintheextentofin魚uencethatthelaver丘ondimmeISedindilutionsofl：5 tol‥8×108keptspectralattenuancesnearlyslmilartothatofthecontrol・Itseemsthatadditionofsome払vourable conditions，SuChasIelativelyhigh1evelsofnutrientsaltsandotheressentialelements，1nCreaSedthespectralattenuance ofthelaverfiOnd． Theattenuationspectraofthelaver丘ondwereg工eatlya鮎ctedbya24hourimmersionindilutionsofsynthetic detergentandsodiumhypochloriteいItdrawsourattentionthatvaluesof￠Å／如AdecreasedalittleeveninaO”06Cl mg／lofsodiumhipochloriteandinal：106dilutionofsyntheticdetergentforkitchenuse・ ノリの生理活性の強弱は，ノリ細胞内色素，蛋白質，炭水化物等の組成，含有盈に大きく反映する．したがって， これら細胞物質の組成・含有盈の変化画像を把握することにより，逆に，その活力の強弱を判定することが出来るは ずである．ノリ薬体の分光消散特性に視点を合わせ，下水処理場放流水およびこれと関連する台所用合成洗剤・次亜 塩素酸ナトリウムによる養殖ノリへの影響を評価した． 分光光度計によって消散スペクトルを基にして，ノリ葉体の性状を把握するための指標を次式によって表わした． ￠ス＝岬。ユー恥私…）／且。7＄O E。よおよびE。750 はそれぞれ波長スおよび750nmにおける菓体の消散度である．りは6N−HClに浸流した菓体の 750nmの消散度に対する波長スの消散皮の比を示す． 下水処理放流水によるノリ葉体の消散スペクトルに及ぼす影響は，稀釈率1：0．5×101∼1：101，および1：10℡以 下で，ノリの消散スペクトレに良い結果を，稀釈率1：101∼1：102の範囲で悪い影響を与える概括的傾向がみられる． この傾向は下水処理場放流水が比較的高濃度の栄養塩類，その他微盈要素を含むと同時に阻春物質も含むという多面 性によって説明されよう．阻春物質の一つである合成洗剤では1：101以下で，次亜塩素酸ナ・トリウムで1mg／J以上 の池庶で顕著を影響をみるが，合成洗剤の稀釈率1：1が，次亜塩素酸ナトリウムの約0．06Clmg／gといった，かをり 低温虔でも僅少であるが影響が残こる．

香川大学農学部学術報告 第32巻 第1号（1980） 48 Ⅰま え が き 諸排水によるノリ薬体の成育への影響については，従来，（1）生薬体染色による生・死細胞数の比率，（2）菓体の 呼吸による酸素消費盈・光合成盈の変化（1）などの視点から，主とLて，研究されてきた． ところで，ノり薬体には，クロロ・7イル・カロチノイド・フィコピリンという色素が含まれ，その色彩は複雑であ り，水温・日射・栄養塩など環境条件の変化によ・？て，また，生長していく過程でも色彩に微妙な推移が起こる．品 質のよいノりには蛋白質が多くて炭水化物が少ないと言われ，また，漁期のはじめのものは蛋白質に富むが，終漁期 になるにしたがって炭水化物がふえてくるとも言われている．このようにノりの細胞の働きが色素・蛋白質・炭水化 物などの組成・含有急に反映するから，その活力の強弱を判断するうえで，菓体の分光消散特性の解析は有効を手掛 りになり得るはずである．最近，ノリの乾製品としての品質判定ほ），あるいは，油処理剤の影響評価（8）などに光学 的手法が応用さればじめたのはこのようを観点からである．しかしながら定盈的評価解には達していない． 本報は，ノリ菜体内の生理機能に大きな係わりをもつ菓体の分光消散特性に着目し，ノリ黄体の性状を数盈的に把 握する試み（井上が分担）を取扱った．また，この方法を用いて，下水処理場放流水，および，補足として，台所用 洗剤と下水処理場塩素処理に伴う遊離塩素のノリ黄体への影響（田中が分担）を検討したものである． ⅠⅠノリ葉体の分光消散庶 ノリ黄体に垂直に平行放射を照射すると，頚体に入った放射（菓体表面での反射放射を除く）は，菓体中を通過す る間に，（1）黄体に含まれる水による消散，（2）黄体に含まれる水以外の物質による消散によって減衰して行く． したが・つて，ノリ黄体中における波長スの平行放射の消散皮（常用対数基準）EoAは 茸0ス＝（CぴA車勒A）れ （1） と賓けるリエ：菓体の厚さ（cm），100W：菓体の含水率（％），β彿：集体のみかけ密度（g／cm＄），侮：葉体中の水の密度， cぴス：波長スの放射に対する集体中の水の厚さ1cm当りの消散係数（cm￣1），CmA：波長スの放射に対する黄体中の 水の厚さ1cm当りに含まれる物質による消散係数（cm￣1）巾 ノリ集体中の水以外の物質による放射の消散を吸収と散乱に分けて考えれば，

∬。ユ＝（c抄ユ＋αmÅ＋あmよ）椚

（2） である．（玩机およびあ仇A；波長スの放射に対する黄体中の水の厚さ1cm当りの含有物質による吸収係数および散乱 係数（cm￣1）． ノり葉体中の水以外の物質による吸収は主として色素その他有機物によるものとみなして，ス＝750nmでは，これ ら有機物による吸収はほとんどをいものとする．すなわち， ふ7SO＝（ぐ州＋あ蛸0）れ （3） と考える． そこで， ∂れA＝り▲∂仇750 （4） とおけば，（2）式と（3）式を使って， ∬。ユー？よg。750 C抄1−ワÅCぴ750＋αmス Cぴ750＋∂m750 （5） ∬。750 を得る．ノリ英人では，α仇ヱ≫G山一乳＝‰750，あ肌750≫cぴ750であるから，結局， 且。Å一輝亀川．αmユ （6） ￠A＝ ガ。、750 T み仇A になる．￠スが大きければ，ノリ葉体中の色素その他有機物の相対含有盈が多くをる．

田中啓陽，井上裕雄：ノリ薬体の消散度に及ぼす排水の影響 49 他方，ノリ菓体を6N−HCl溶液中に24時間浸活した後，蒸潜水でよく洗浄し，同様の操作で得た放射の消散を考 えてみる． HCl浸浪処理によって色素その他有機物のほとんどが分解し，その分解産物は対象波長範囲で吸収に関与しをいも のとすれば， 且；よ＝（C山人・睨怒れ′ 茸；…＝（C州＋ム㌫750）怒れ′ と書ける．′印はHCl投法処理後を示す巾 したがって，（7）式と（8）式から だ・こ・ミーー・・Jr■′エ′ か；＝一＝ （9） β；750−Cw7炉エ′ を得る．ノリ菓体では

∬；▲≫。ぴA並Ⅳ′エ′，E；75。≫。仰75。ムⅣ′エ′であるから，結局 βwβ廿

？；＝−≒素 となる． Tablel．，Estimationof机ValueusedinEq・（6） （10） ス，nm 1 335 438 495 568 620 680 机 ll．105 1・065 11・052 1‖033 1uO22 1・033 そこで，りÅ幸り；とみをせば，（10）式から机を推定することが出来る．り；は6N−HCl浸潰した数片のノリ薬体 の消散度から，（10）式を用いて算出した．各ピーク波長におけるり；，つまり りAを表1に平均値として示した．こ のりAを用いて，（6）式すをわち￠スが静出できる このような方法で得られるノリ桑体のみかけ消散皮風は，近似的に 且≠−log（1−r）2＋（q汀十q机）『エ （11） である．ただし，r・：水に対するノリ黄体表面の反射率（垂直入射），．（11）式の右辺第1項は菓体表面反射を〔よる影響 項（1次反射のみを考慮）である．100r・は精々数％であるから，この項を無視すると，風＝風えとおける． ⅠⅠⅠ材料と方法 ノリ英体中における平行放射の消散度は次のようにして測った 石英ガラス板に水滴を落し，これにノリ菓体片を乗せ，さらに水滴を落して，その上をカバ・−ガラス（石英）で被 う，対照として，石英ガラスに水溶を落し，その上にカバーガラス（石英）を直接乗せたものを使用する．いずれも カバーガラスを軽く押して余剰水を除去した．自記分光光度計（日立K．K．製200−20形）で消散スペクトルを措く 下水処理放流水，台所用合成洗剤，次亜塩素酸ナトリウムを炉過海水によって稀釈し，所定の各稀釈験液を作成し た．各実験液中に炉過海水でよく洗った黄体片（1回の実験には同一・の葉体を数片に切り使用）を入れ，24時間泣沈 （暗所，150C）後，恭潜水で洗浄し，直ちに消散スペクトルを得た．また，たんに辞退海水で同様処理したものから 対照としての消散スペクトルを得た． 使用したノリは，屋島西沿岸養殖場で採取したもので，採取（採取時間0900∼1000）後実験室に持ち帰り，直ちに 実験に供した．

香川大学農学部学術報告 第32巻 第1号（19印） 50 1り8 1．．6 1り4 1．2 0 囲1．0 0‖8 0〃6

0．4 0。7

○ 国 0．5 0．3 0．7

房0．5

0．．3 下水処理場放流水（高松市福岡下水処理場・中級処理）はこ 次処理後塩素処理前の段階で採水したもので，出来るだけ早く 使用するように努めた．下水処理場放流水に関しては，ノリ成 育に好適な塩分浪度（Clll∼18‰）を考慮し，塩分濃度による 影響を少なくするため0い2以下の稀釈率を対象とした．洗剤は 台所用液体合成洗剤で，その成分は界面活性剤27％（直鎖型 アルキルベンゼン系，高級アルコ1−リレ系）であるけ 次亜塩素酸 ナトリウムは1級試薬でNaOCl，C134。6mg／mlのものであっ た．台所用合成洗剤，下水処理場放流水による各験液濃度は原 液についての容積稀釈率で表したが，次亜塩素酸ナトリウム験 液泣度はその加えた次亜塩素酸ナトリウム中の塩素の濃度で換 静表示した． 用いた炉過海水の水質はIPl．0／∠g・at／∼，TIN8．3／唱・at／J， CODl．OmgノJ程度であった． I Filteredseawater Syntheticdetergent forkitchenuse dilutionrateO…50×10，4 NaOCl・Cl，3‖5mg／1 600 700 300 400 500 Ⅵねvelength，nm ⅠⅤ 結果と考察 炉過海水による対照処理および次亜塩素酸ナトリウム添加 （NaOCl−C13．5mg／ヱ），台所用洗剤添加（稀釈率0い50×10￣A）験 液浸活のノリ薬体の消散スペクトル（風Å）を，例として，Fig 1に示した． E。ス曲線のピー・ク波長のうち，438nmはchトa，カロチロイ Fig・1… TheattenuationspectrumofalavcI f王ond，jわゆ砂rαfg柁βγα Ⅰ，Peptid，IIChl−a，CarOtinoid， ⅠⅠⅠ．Carotinoid，R−Phycoerythrin， IV．R−Phycoerythin，Ⅴ∴R−OI C−Phycocyanin，VI・Chl−a ド，495nmはカロチノイドRっイコエリスリン，568nmは R−，またはC−フィコエリスリン，620nmは17イコシヤニン，680nmはchl−aによるものとされている（3）．ノリ薬 体中のアミノ酸チロシン，トリプトファンなどは270′、ノ280nmに，そる以外のアミノ酸のほとんどは240nm以下の 波長に吸収がみられる．また，240∼260nmの波長に吸収があるのが核酸系物貿と言われている（4，細．これらの物質 は高次構造に変化すると吸収波長は長波長側にシフトするという（6），335nmのピークは主に芳香族アミノ酸と結合 したpeptidに由来するものと推定される． 対照処理葉体の消散スペクトルはかなり顕著をピ・−ク備を措き，しかも，粒体的に級長が高くなるにしたがい著じ るしく低減する傾向をみせる．他方，NaOClや台所用合成洗剤で作った験液中に疫潰したものについては，相対的 に平坦イヒし，ピ1−ク偲も低くなり，分光消散度が顕著に変化したことがわかる1・ 下水処理場放流水，台所用合成洗剤および次亜塩素酸ナ・トリウムの炉過海水による各稀釈験液に24時間浸潰したと きのノリ薬体の￠▲値を，対照とした辞退海水24時間浸潰の動（これを￠mと番くことにする）で割った比，つま

Table2．Valueof動／？NA Of thelaver丘Ond，Po7P砂ra teTlera，immersedinthe飢tratedsca water

containlng emuent fiOm SeWage WOrks）Synthetic detergentfor kitchen use＞and sodium

hypochloIite，reSpeCtively，atVaIiousconcentrations・ E侃uentたomsewageworks

田中啓陽，井上裕雄：ノリ草体の消散度に及ぼす排水の影響

Synthtticdetergentforkichenuse

51

Sodiumhypochlorite

Wavelength，nm 335 438 495 568 Number・Of■ Sample 0．16 0．28 0．33 0…47 0．58 0．74 0．93 1．04 0．97 0．99 0．92 1小07 0…97 1．04 0．84 0．76 0．．92 0．93 6．9 31、5 1．7 0い86 0．65 0．35 0．17 0．06．5 0．035 0．35 0．．55 0．74 1．05 0．94 1．04 0．96 0い69 1．05 5 4 3 0 6 0U 4 2 0 nJ 6 6 0 ︻J 9 9 8 4 0 0 0 1 0 0 0 0 1 7 4 3 5 2 0U 2一．〇 2 1 5 5 9−〇 7 7 9 5 0 0 0 0 0 0 0 ︵U L 0 0 0 0 0 0 0 ∩“l 5 6 6 0U 8 0U OU 9 1 0 5 7 3 6 8 2 7 1 り，参A／￠んAをTable2に整理して括めた． Table2を基にしで，波長および濃度について，2元配置分散分析を試みた．その結果がTable3である． 濃度の相違による効果のF倍は，下水処理場放流水4．19，台所用洗剤23．06，次亜塩素酸ナ・トリウム20．03を与え， いずれも1％有意水準Fに殴ぺて大きく，この効果は有意であると推論される．他方，下水処理場放流水に閑L．て Table3．Twowayanalysisofvariance

香川大学農学部学術報告 第32巻 第1号（19釦） 52 は，波長の相違による効果のF値は4ハ14で，1％有意水準Fより大きく，波長による効果は有意であると言える・ しかし，台所用合成洗剤および次並塩素酸ナトリウムに関しては，波長効果F借はそれぞれ0い63，0い82で両者とも に5％有意水準Fよりかなり小さい．つまり波長により影響は受けないものと推察して差支えない．台所用合成洗剤， 次亜塩素酸ナトリウムの場合，各波長とも，その影響の受けかたは類似であるといえるが，下水処理場放流水では波 長によって異なった影響を受けることになる． ノり糞体の代表的を色素であるChトa，カロチノイド，フィコエリスリン，また，芳香族アミノ酸と結合したPeptid 等の吸収に由来すると考えられる，それぞれ，335nm，438nm，568nmおよび680nmのピ・−Iク波長における動／QNA と各験液濃度との関係をみたのがFig．2′−4である． 下水処理場放流水の場合，希釈率＝2．0×10￣1∼1．0×10￣1 の範囲，スニ335，438，495nmで，動〃肋が0．8∼1．0の範囲 にあり，稀釈率が0．10以上および0．10×10￣■1以下では逆に 動／如スの増大がみられる．よ＝680nmでは，稀釈率＝0．10 ×10￣1∼0、25×10￣2で￠Å／丸m＝0．99程度であるが，その他 の濃度では￠ス／毎ユ＞1であった．ス＝568，620nmではいず れも動／如ス＞1を示した日下水処理場放流水はノり成育のた めのプラスに作用する要素（例へば栄養塩類，生長促進物質 など）とマイナスに作用す−る要素（例へば洗剤）が混在し， それぞれ単独に作用したり，また括抗的に，ときには相乗的 に作用する巾 しかも，稀釈過程によって，これら複雑な作用 の仕方が多様に変る．その結果，菓体内の各種色素，有機物 それぞれに対する作用虔も複雑化しているものと推盈される． 現時点ではその絡み具合を解明するにいたらない．ただ，例 へば，NaHClや台所用合成洗剤の単独影響としては次のよ Fig．2。Changesin￠A／QN）Ofalaver丘ond， PoYP砂raienera，immersedinthefiltered sea water containlng efnuent f土Om SeWage WOrks at various concentraM

tions 0 0 0 ● ● 0 0 ● 10￣0 10￣ Dilutionratebyvolume Fig。3．Changesin動／如10falaver・fiOnd，Poゆ砂ra lencra，immersedinthe丘1teredseawatercon− talnlngSyntheticdetergentforkitchenuseat VarlOuS COnCentratlOnS． Fig．．4．Changesin動／如AOfalaver丘ond，Poゆ砂ra ie7Wra，immersedinthefi1tezed sea water COntainingsodiumhypochlorite atvarious concentrations．

田中啓際，井上裕雄‥ノリ薬体の消散皮に及ぼす排水の影響 53 うに括められる小 台所用合成洗剤の場合では各波長とも容横稀釈率が10￣5以 上で動／如Åの低減が着じるしい‖稀釈率が10−6になっても 僅少ではあるがその影響は認められる．次亜塩素酸ナトリウ ムでは，NaOCl−Cll。Omg／l以上の汲度で動／QNス に強い 響を与えている巾1mg／J以下ではその影響の度合は少をくを るが，0．06mg／gといった低濃度においても弱い影響が挽こ る．水産環境水質基準（7）としての遊離塩素濃度は0．02mg／J 以下であることを付記しておく． 波長680nmはChl−aに大きな係り合いをもつので，￠680／ 毎680とChl／ChlNとの相関をみた．Fig‖5がそれである． ChlおよびChl∬はそれぞれ験液および炉過海水24時間浸瘡 彼のChトa盈（〃g／g）である．当然のこと凌がら両者の間に 強い相関関係が認められ，その相関係数は0．94であった一． ●Sodiumhypochlorite OSyntheticdetergent forkitchenuse j O8 ，⊂］ U OL．6 ＼ 0．4 −⊂コ Uo…2 ● ● 0 0．2 0い4 0．6 0．8 1．0 銭8。 ／ 転8。

Chl：Chl−a COntent Of alaver fkond immersedinthe負1teIed sea wal：er COntalnlng Synthetic detergentfbr kitchenuseorsodiumhypochlorite at var10uS COnCentratlOnS． ChlN：Chl−a COntent Of alaver fiOnd immersedin the丘Iteredseawater Figり5．Correlationof￠680／如68OandCh7／ChlN・ Ⅴ あ と が き ノリ細胞内の色素，および蛋白質・炭水化物等の組成・含 有盈は，ノリ細胞の働きの反映である．このようを観点から， ノリ黄体の消散スペクトルを基礎とし，その解析に依拠して， 菓体細胞の活力診断方法を展開する第一・歩を試みた小 この方 法によって，下水処理場放流水および関連汚染物質によるノリへの影響について検討を加え，低浪度での影響につい ても充分診断が可能であることを確めた．しかし，下水処理場放流水の影響については，さらに多用的に実験を繰り 返す必要のあることは言うまでもない．また，これら光学的手法は細胞内物質の静的画像に力点がおかれ，ノリの生 理活性とは直接結びつけられていない．光学的手法による結果と生理活性との間の関係についての検討が残こされて いる． 文 献 閣1−447（1962）． （6）食品工学実験昏下：京大虚食品工学編養賢堂 ト 689（1970）． （1）本州四国連絡架橋漁業影響調査報告：日本水産資 源保革協会1−196（1972）・ （2）有賀祐勝：海苔タイムス，789号，（1977）．． （3）徳田 廣：日水誰，43，587−593（1977）． （7）水産環境水質基準：日本水産資源保護協会，ト87 （4）Handbook of Biochemistry：Ed．H．A…Sober （1972）．・ B16−B19（1965）． （5）土屋靖彦：水産化学（水産学全集17）恒星社厚生 （1980年5月31日 受理）