ICP-OES Determination of Metal Bioaccumulation in Caulerpa racemosa ramuli from Guánica, Puerto Rico

技術要約：ICP-OESを用いたプエルトリコ、グアニカ産のCaulerpa racemosa（ラムリ）における金属生物蓄積の決定

問題提起
海洋性大型藻類、特にCaulerpa属（シーグレープ）は、その栄養的および生化学的特性から、新たな食品市場における価値ある資源として認識されつつあるが、カリブ海諸国の個体群に関する元素組成についての知識には大きな空白が存在する。既存の文献は、主に東南アジアや熱帯オーストラリアの栽培個体群に焦点を当てている。さらに、海洋藻類の元素プロファイルは動的であり、現地の物理化学的変数に支配されるため、インド太平洋地域のデータからカリブ海の生態系を推論することはできない。カリブ海における天然のCaulerpa racemosaの元素蓄積プロファイルのベースライン・データを確立することは、食品としての安全性を評価し、現地の環境品質を評価し、海洋バイオテクノロジーにおける潜在的可能性を探る上で急務である。

方法論
本研究では、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ICP-OES）を用い、2025年3月にプエルトリコ、タマリンド・ビーチの亜潮間帯で採取されたCaulerpa racemosa var. ramuliの元素組成を特性化した。

• サンプリング: 新鮮な藻類バイオマス（約1 kg）および隣接する海水サンプル（3連で採取）を取得した。
• 調製: 藻類サンプルは、付着生物や塩分を除去するために蒸留水で洗浄した後、風乾させ、茎状体（ストロン）および根状体（リゾイド）から直立したラムリ（枝状部）を分離した。
• 分解: 1.0 gの新鮮なラムリに対し、2%硝酸（HNO₃）を用いたマイクロ波による加熱分解を行った（200°C）。
• 分析: 分解された藻類サンプルおよびろ過された海水の両方について、61種類の化学元素（主要元素、微量元素、重金属、および希土類元素）を分析した。
• 計算: 蓄積効率を決定するために生物濃縮係数（BCF）を算出した。BCFは、海水中の分析対象物の濃度に対する藻類組織中の濃度の比として定義される。蓄積は、低（BCF < 100）、中（100–1000）、高（> 1000）に分類された。

主な結果

• 元素プロファイル: 周囲の海水からは61元素が検出されたが、C. racosaのラムリ・バイオマスからは11元素のみが検出された。これは、環境を受動的に反映しているのではなく、明確な選択的取り込みメカニズムが存在することを示している。
• 選択的蓄積: 藻類組織では、ホウ素（B）、タンタル（Ta）、ジルコウム（Zr）、およびクロム（Cr）の濃度が比較的高いことが示された。イッテルビウム（Yb）とマンガン（Mn）は最低濃度で検出された。
• 生物濃縮係数（BCF）:
  • 高蓄積（BCF > 1000）: レニウム（Re）、ジルコウム（Zr）、およびガドリニウム（Gd）が高い蓄積を示した。Reは最も高いBCFを示し、10,000を超えた。
  • 中程度の蓄積（BCF 100–1000）: イッテルビウム（Yb）およびタンタル（Ta）。
  • 低蓄積（BCF < 100）: マンガン（Mn）、ビスマス（Bi）、リチウム（Li）、およびクロム（Cr）。
• 重金属の存在: 海水にはアルミニウム（Al）、ヒ素（As）、鉛（Pb）が最も豊富に含まれるなど、多様な重金属プロファイルが含まれていた。ニッケル（Ni）、カドミウム（Cd）、水銀（Hg）は海水中に存在していたが、藻類組織内では検出されなかった。逆に、クロム（Cr）は藻類組織において（約95 µg/kg）有意なレベルで検出された唯一の重金属であり、海水に対して濃縮されていた。
• 特異的元素: ホウ素（B）とベリリウム（Be）は、隣接する海水には存在せず、藻類組織にのみ検出された。ホウ素は主要な特異的元素（~5,000 µg/kg）であり、ベリリウムは約450 µg/kg存在していた。

意義および主張
本論文は、これらの知見がカリブ海のC. racemosaの元素プロファイルに関する新たなベースライン情報を提供し、海洋バイオモニタリングにおける本種の潜在的な活用を支持するものであると主張している。

• バイオインジケーター（生物指標）としての可能性: クロム（Cr）の選択的蓄積は、C. racosaが局所的な金属汚染のバイオインジケーターとして機能できる可能性を示唆している。BおよびBe（特に藻類において既知の生理学的役割を持たないBe）の組織内への存在は、非必須微量元素を蓄積する本種の能力をさらに裏付けており、バイオモニタリング剤としての調査を正当化している。
• 人為的指標: レニウム（Re）、タンタル（Ta）、およびジルコウム（Zr）の高濃度の濃縮は、これらが自然海水中では極めて低濃度で存在する元素であることを踏まえると、調査海域における潜在的な人為的汚染源を示唆している。
• 慎重な解釈: 著者らは、レニウム（Re）の異常に高い濃度は一般的ではないため、注意深く解釈すべきであると明記している。この特定の知見を検証するために、独立したICP-MS法を用いた確認分析を推奨している。
• 限界事項: 本研究は、ラムリのみを分析対象としたこと（ストロンやリゾイドを除外）、単一の採取地点および時期であること、および金属の形態種や生理学的取り込みメカニズムの分析が欠如しているという限界を認めている。したがって、本論文は金属回収や資源回収への決定的な適用を主張するものではなく、観察されたパターンを検証し、それらの応用を探求するためのさらなる研究の「必要性」を強調するものである。