福岡県保健環境研究所年報第33号，72−76，2006

原著論文
フラボノイド類のTHM生成能の評価
松尾宏，永淵義孝，中村又善

フラボノイド類は高いTHMFPを有するNOMの一つであり，野菜や果実などに広く含まれている．それらの加工の過程で水中に溶出し河川等に流出しているため，下流の水道水源に影響を及ぼしている可能性も考えられる．市販のフラボノイド類15種類の標準品について，水溶解性及びTHMFPを検討し評価を行った．20℃で比較的飽和溶解度の大きいフラボノイド類（DOC：30‑40mg/l)はFisetin,Flavanone,HesperetinおよびFustinであった．THM生成率が300‑400μg/mg・Cと高いフラボノイド類はMorinであった．総合的評価として，飽和溶解度におけるTHMFPの高いフラボノイド類(THMFP：4000‑6000μg/ｌ)
はNaringenin，HesperetinおよびQuercetinであった．THMの定量下限値1μg/l未満の影響で評価する
場合，Naringenin，HesperetinおよびQuercetinについてはTHMFPから換算して，これらのフラボノイド類を含む廃液の最大で10000倍程度の希釈が必要と推定された．
［キーワード :フラボノイド，NOM，THM，THPFP，水道］

１

はじめにイオン交換水に過マンガン酸カリウムを添加して蒸水中の有機物質と塩素が反応し，有機塩素化合物が生留し，更に再蒸留したのち，活性炭入り塩化カルシウ成する．このような過程で生成する消毒副生成物のうちム管を付けた三角フラスコに保存した．

トリハロメタン（THM）は，比較的分析が簡易なため水２・１・２ 次亜塩素酸ナトリウム溶液

道水の水質基準になっており，基準値は4種類のTHMの合市販の食品添加物用の次亜塩素酸ナトリウム溶液（有量が100μg/l以下と定められている．THMはこれらの毒効塩素量約5％）を使用した．使用時にヨウ素滴定法に性による健康リスクをできるだけ低く抑えるために，より，有効塩素量を測定した．

THM生成の要因となっている前駆物質，いわゆるTHM生成

２・１・３ T H M 標準溶液

1）

能（THMFP)を有する物質の研究が続けられてきた ．自和光純薬製のTHM標準液（クロロホルム，ブロモジク然の土壌に由来するフミン，あるいはダム湖の藻類に由ロロメタン，ジブロモクロロメタン，ブロモホルム溶液）来する物質などにTHMFPがあることが知られている

2），3）

．

1mg/mlをメタノールで適宜希釈して使用した．
２・１・４ フラボノイド類標準溶液

食品工場の排水中にも高いTHMFPを有するフラボノイド類が含まれていることが報告されている 4）．フラボノイ

フラボノイド類として次の試薬 （Laboratories

ド類は，本来自然由来の有機物（Natural Organic Mat‑Sargetおよび和光純薬工業製）を購入し，使用した．

ter：NOM)の一つであり，野菜や果実などに広く含まれ（1）フラボン類(Flavones)ている．それらの加工の過程で水中に溶出し，河川等にFlavone,Luteolin,6‑Hydroxyflavone,流出している．下流の水道水源に影響を及ぼしている可7‑Hydroxyflavone

能性も考えられるため，市販のフラボノイド類の標準品(2)フラボノール類(Flavonols)について，水溶解性及びTHMFPを検討し，水道水源へのFisetin,Morin,Quercetin

影響評価を行ったので報告する．

(3)フラバノン類(Flavanones)
Flavanone,Naringenin,Hesperetin

２

実験方法

２・１

(4)フラバノノール類(Flavanonols)

試薬

２・１・１

Fustin
精製水(5)イソフラボン類(Isoflavones)

福岡県保健環境研究所（〒818‑0135 太宰府市大字向佐野39）- 72 -

OH
OH

O

OOO

OH

OHO

O

O
O

7 -H y d r o x y fla v o n e

6 -H y d r o x y fla v o n e

L u te o li nFlavone

OHOHHOOHOHOHHOHOHOOOO

OH

OH
OH
OH

OH

O

O

Q u e r c e tin

M o rin

F is e tin

OOH
OH

HOHOO

O

OH
OH

O

F la v a n o n eOHOH

O CH 3OOO

H e sp e re ti n

N a r in g e n in
OH

O

OH

O

F u s ti n
HOHO
HOO

HOO

O

O
OH
O
O

OH

O

OH

OH

O

OH

O C H3F o r m o n o n e ti n

G e n is te in

D a id z e in
図1

フラボノイド類の構造式

Formononetin,Daidzein,Genistein,

表1

6,7,4'‑Trihydroxy‑isoflavone
これらのフラボノイド類の化学構造式を図1に示す．
２・１・５

6 ,7 ,4 ’- T rih y r d o x y -i so fla v o n e

ガスクロマトグラフの測定条件

装置
検出器
カラム

フラボノイド類溶液の調製

フラボノイド類は水に溶けにくいので，精製水250mlに対して過飽和状態になるようにフラボノイド類試薬を5‑30mg入れて，10分間超音波洗浄器内で処理した後，更に20℃で24時間スターラーで撹拌し，溶解後に0.45μmのカラム温度
注入口温度
検出器温度
キャリアーガス
注入量

柳本G‑80ECD
20%シリコーンDC550/Chromosorb W(AW‑DMCS)(60‑80mesh)3mmID×３ｍガラスカラム
90℃
200℃
200℃
窒素ガス 25ml/min
50μl

メンブレンフィルターでろ過した．ろ液の溶解性炭素濃度（DOC）を測定し，このろ液のDOCが1.2mg/l(0.1mM）

2・1・5で調製したフラボノイド類試薬の水溶液を100mlになるように精製水で希釈したものを供試試料とした．のフラン瓶に注入し，それぞれ塩素濃度がCl換算で0.2m

２・２M，0.5mMになるように次亜塩素酸ナトリウム溶液をマイ分析方法

２・２・１

DOCクロシリンジで添加した．つぎにpHが7.0±0.2となるよ

DOCはTOC計（島津TOC5000）を用い測定した．フラボ

うに0.01N硫酸あるいは0.01N 水酸化ナトリウム溶液でノイド類溶液ろ液のTCおよびICを測定して，TCとICの値調整した．調整後，20℃の恒温槽で24時間反応させた．の差をDOCとした．

この試料に亜硫酸ナトリウム数粒と(1+10)リン酸1滴を２・２・２加えて反応を停止させた．この試料20mlを容積26 mlのTHMFP- 73 -

バイアル瓶に分取し，ヘッドスペース・ガスクロマトグ

び0.5mMは食品工場工程排水におけるTHMPに対するフララフ法で生成したTHMを測定した．ガスクロマトグラフ

ボノイド類の寄与率を調査した既報の条件に準じた 4），5）の測定条件は表1に示すとおりである．
THPFP/DOC (μg/mg・C)

３0

実験結果と考察

３・１Flavone

溶解度

本実験の溶解条件で得られたフラボノイド類ろ液を飽

Luteolin

和溶液，ろ液のDOCを飽和溶解度と以下表記する．20℃

6‑Hydroxyflavone

Fisetin

DOC値が30‑40mg/lの比較的溶解性の大きいフラボノイ

Flavanone

Fustin152025307987

353040346383
216
220
1013270298
133
1406478

Formononetin

3546

Daidzein

5061

DOC(mg/l)
10135
155

Hesperetin

であった．

40163158

Genistein
14Flavone

6,7,4'‑Trihydroxy‑isoflavone
Luteolin

46‑Hydroxyflavone

1.77‑Hydroxyflavone

1.6Fisetin
Morin

図3305000.2mM
0.5mM

Naringeninflavone,Morin,Formononetin,DaidzeinおよびGenistein

4005859

Quercetin

ボノイド類はLuteolin,6‑Hydroxyflavone,7‑Hyedroxy‑

5300

Morin

HesperetinおよびFustinであった．DOC値が5mg/l以下の比較的溶解性の小さいフラ0200

2.75.67‑Hydroxyflavone

での飽和溶解度に関する結果を図2に示す．
ド類はFisetin,Flavanone,

1005493

フラボノイド類の THM 生成率2.4
25

Quercetin
Flavanone

OH31

Naringenin

17

Hesperetin

36

Fustin36

Formononetin

1.9

Daidzein

2.4

Genistein

1.7

6,7,4'‑Trihydroxy‑isoflavone

OHOH

ortho

図47.8OHmeta

水酸基の配位図

THM生成率が100‑200μg/mg・Cのフラボノイド類は，6‑Hydroxyflavone，HesperetinおよびGenisteinであり，
図2200‑300μg/mg・Cのフラボノイド類はQuercetinおよびフラボノイド類の飽和溶解度

Naringeninで，300‑400μg/mg・Cのフラボノイド類は３・２フラボノイド類のTHM生成率Morinであった．

有機物質のTHMFPを評価する指標としてTHM生成率を用

これらの6種類のフラボノイド類は，フミンのTHM生成いた．THM生成率は炭素1mg当たりのTHMFPを表現する．

率（32μg/mg・C程度）と比較しても3‑10倍程度の非常THM生成率は炭素換算濃度1.2mg/lの条件下で測定されに高いTHM生成率であることを示している．
THM生成率の非常に高いMorin，QuercetinおよびNari‑たTHMFPの測定値を基に次式により算定した．

ngeninはメタ位に水酸基(OH)を有する化学構造になってい る ． イソフラボン類の6,7,4‑Trihydroxy‑isoflavone

THM生成率（μg/mg・C)とGenisteinは 構造異性体で，図4に示すような水酸基が＝THMFP(μg/l)/1.2（mg/l）

オルト位とメタ位に配置している点で異なる．THM生成
フラボノイド類のTHMFPの測定から求められたTHM生成率は後者が前者の1.7‑2.5程度高い値を示した．長谷川率を図3に示す．なお，調製した塩素濃度条件0.2mMおよらのCatecholとResolcinolのクロロホルム生成能の実験- 74 -

結果もメタ位にOHを有するResolcinolの生成能がオルト6)位のCatecholよりも高いとの報告と一致する ．また，μg/lの範囲にはFustinがあり，その他は塩素添加量が0.2mMで1000μg/ｌ以下のTHMFPであった．

富田らの1,3‑ジヒドロベンゼン構造を持つフラボンがク

Naringenin，Hesperetinはミカン，レモンなどの柑橘ロロホルム生成に大きな役割を示しているという推定を類やモモに含まれており，Quercetinはタマネギ，ソバ，裏付けるものとなった7)．一方，水酸基を持たないFla‑

リンゴ，トマト，チャなどに含まれている 9),10)．食品工

vone,FlavanoneのTHM生成率は低い値であった．このこ場などで，これらを加工する際，工程排水が集合し総合とから水酸基の数と配位がフラボノイド類のTHM生成率排水として系外に放出されることになる．に大きく関与しているものと推察された．

河川の下流方向に水道取水口がある場合，河川流量にまた，THM生成率は添加塩素濃度が0.2mMのときよりもよっての希釈倍率で，その影響が推測できると考えられ0.5mMの条件下のほうがGenisteinを除いて高くなる傾向

る．THMの定量下限値1μg/l未満の影響で評価する場合，を示した．これは，基質と塩素との反応が前駆物質の濃Naringenin，HesperetinおよびQuercetinについては度に対する単純な1次反応でなく，R.R.Trussellらが示

THMFPから換算して，フラボノイド類を含む廃液の最大すように反応速度が[前駆物質濃度］×［塩素添加物濃で10000倍程度の希釈が必要と考えられた．

m8)度］ に比例する反応に属すると推察される ．

なお，流下過程でのフラボノイド類の生分解，水道施設での前塩素処理などの浄化処理は考慮していないの

３・３

フラボノイド類の THMFP の 評価で，実際には影響は更に小さくなると考えられる．

飽和溶解度とTHM生成率から20℃の飽和溶解度におけるTHMFPを次式により算定した．
４
THMFP(μg/l)＝

まとめ
実験結果を要約するとつぎのとおりである．

THM生成率（μg/mg・C)×DOC(mg/l)

1）DOC値が30‑40mg/lの比較的溶解性の大きいフラボ
ノイド類はFisetin,Flavanone,Hesperetin,Fustinで飽和溶解度におけるフラボノイド類のTHMFPを図5に示あった．

す．

2）THM生成率が100‑200μg/mg・Cのフラボノイド類
は，6‑Hydroxyflavone，HesperetinおよびGenistein，
200‑300μg/mg・Cのフラボノイド類はQuercetin，THMFP(μg／l）
0Flavone

1000

2000

3000

5000

6000

233236

6‑Hydroxyflavone

230264

7‑Hydroxyflavone

1261390.5mM3）水酸基の数と配位がフラボノイド類のTHM生成率に大きく関与しているものと推察された．
4）THMFPが4000‑6000μg/ｌと高い値を示したのはNaringenin，HesperetinおよびQuercetinであった．

830
918

Morin

2000‑4000μg/lの範囲にはFustinがあり，その他は

5396
5500

Quercetin

塩素添加量が0.2mMで1000μg/ｌ以下のTHMFPmaxであ310413Naringenin

4590
5072

Hesperetin

4800
5040
2316

Fustinった．
5）THMの定量下限値1μg/l以下の影響で評価する場合，Naringenin，HesperetinおよびQuercetinについは

2817

6688

Daidzein120147

Genistein278269

6,7,4'‑Trihydroxy‑isoflavone

類はMorinであった．

0.2mM

885
1200

FisetinFormononetin

Naringeninで，300‑400μg/mg・Cのフラボノイド

3778

Luteolin

Flavanone

4000

THMFPから換算して，フラボノイド類を含む廃液の最大10000倍程度の希釈が必要と考えられた．

5493

文献
1) 環境庁：低沸点有機塩素化合物の生成要因物質の制図5

フラボノイド類のTHMFP（20℃飽和溶解度）

御に関する研究，環境保全成果集（昭和57年度版）
2) Rook,J.J：Formation of Haloforms during Chlori‑THMFPが4000‑6000μg/ｌと高い値を示したのはNarin‑genin，Hesperetin，Quercetinであった．2000‑4000

nation of Natural Water, Water Treatment andExamination,23,234‑243, 1974- 75 -3) 福島博他：藻類増殖過程で生成されるトリハロメタン前駆物質の評価，水質汚濁研究，6（3），41‑47，1983.
4) 松尾宏他：事業場排水中のトリハロメタン前駆物質の検討−みかん缶詰工場排水中のフラバノン類−，水質汚濁研究，12（9），44‐50，1989．
5) 松尾宏他：事業場排水中のトリハロメタン前駆物質の検討−豆腐・油揚製造業排水中のイソフラボン類−用水と廃水，32（5），25‐30，1990．
6) 長谷川一夫他：塩素処理による有機化合物のクロロホルム生成特性，水質汚濁研究，6（3），17‐25，
1983．
7) 富田基郎他：モデル化合物を用いたトリハロメタン生成反応機構の解析，衛生化学，28，21‑27，1982.
8) R.R.Trussell et al．：The Formation of Trihalo‑methanes, Jour.AWWA., 70, 604, 1978.
9) 栄養学ハンドブック編集委員会：栄養学ハンドブッ
ク，技報堂，1045‐1050，1953．
10)稲垣勲：植物化学，医歯薬出版，186‐2015，1959．

Estimation of THMFP Using Some Flavonoid Standar ds
Hir oshi MATSUO,

Yoshitaka NAGAFUCHI and Matayoshi NAKAMURA

Fukuoka Institute of Health and Environmental Sciences,
Mukaizano 39, Dazaifu, 818-0135, Japan

Vegitables and fruits contain Flavonoids, a type of natural organic matter (NOM). Flavonoids dissolve into water in themanufacturing process and outflows may reach the drinking water. Using 15 commercial Flavonoid standards, their solubility
and THMFP were examined. Flavonoid solubility as DOC of 30 to 40mg/l under saturated solubility at 20 ℃ were Fisetin,Flavanone, Hesperetin and Fustin. Morin, the highest THMFP value by DOC was between 300 and 400 ˚g/ mgC . Calculatingfrom solubility and THMFP value by DOC , higher THMFP values under saturation were shown by Naringenin，Hesperetin
and Quercetin. It was assumed that Flavonoids such as Naringenin etc. would have to be diluted about 10000-fold whenestimated under the influence of less than 1 ˚g/l of THM.
[Key words; Flavonoid, NOM, THM, THMFP, drinking water]- 76 -