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研究生:江逸婷
研究生(外文):I-TING CHIANG
論文名稱:南海海域溶解醣類的分析與分佈初探
論文名稱(外文):Dissolved Sugar in the South China Sea:A Preliminary Study
指導教授:溫良碩溫良碩引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:海洋研究所
學門:自然科學學門
學類:海洋科學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:海水單醣測定南海醣類
外文關鍵詞:South China Seasugarcarbohydrates
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測醣方法修改自1997年由Myklestad等人所共同提出的TPTZ分光光度法,而修改後的方法已足夠測得海水樣品的含醣量及濃度變化,並能得到總醣和單醣的垂直濃度分佈。測醣方法的偵測下限,單醣為10μgC/L以下,總醣約為20~35 μgC/L。目前所測得的海水總醣濃度範圍是35~120 μgC/L,單醣則為10~73μgC/L,總醣濃度約為單醣濃度的2~3倍。

由ORI-705的結果知道南海中部有光層(200 公尺以淺區域)總醣含量為22~54μgC/L,單醣濃度則為11~33μgC/L;由葉綠素、TEP、單醣、總醣良好的相關性,推測浮游植物是本區有機物的主要來源。ORI-710測得南海北部的總醣含量為35~117 μgC/L,而單醣含量為49~73μgC/L。
Carbohydrates are important components of marine organisms. They are contained in cell walls of plants, bacteria, and fungi, providing structural support. They are also involved in energy reserve, such as D-glucose is stored in the form of polysaccharides, starch in plants and glycogen in animals. Carbohydrates usually comprise 20 to 40% of dry biomass of phytoplankton(Persons et al., 1961). Recent studies had indicated that the concentration of carbohydrates in seawater could vary daily and seasonally. In general, total dissolved carbohydrate(monosaccharides and polysaccharides)is about 1 to 10 times greater in concentration than monosaccharides found in seawaters(Thurman, 1985).
In this study, as the world first, concentration of dissolved monosaccharides and polysaccharides in the surface euphotic zone were measured in South China Sea at 21oN 30’ along 119oE 59’. A modified highly sensitive spectrophotometric method based on the alkaline ferricyanide reaction was adapted and employed, which uses 2,4,6-tripyridyl-s-triazine(TPTZ)as reagent instead, together with reduced iron giving a strongly colored complex. This method together with acid hydrolysis procedure was used to determine dissolved mono- and polysaccharides in seawater. In spring of 2004 (Cruise : ORI 710), concentration of total dissolved carbohydrates in the water column decreased as increasing depth during day time, and strong diurnal variation were observed, with a maximal value of 270μg/L between 60 and 70m depth at midnight. The concentration of total dissolved carbohydrates ranged from 180 to 380 μg/L while the concentration of monosaccharides ranged from 0 to 50 μg/L. In sum, total dissolved carbohydrate is about 8 times greater in concentration than monosaccharides found in South China Sea. These changes corresponded to that of Chlorophyll-a, bacterial production and transparent exopolymer particles(TEP) in the water column. The strong correlation found between total dissolved carbohydrates and bacterial production suggested that bacterial metabolism is fueled by availability of carbohydrates in seawater.
目錄

致謝 Ⅰ
目錄 Ⅱ
表目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅴ


摘要
第一章、前言 1
1.1 醣 2
1.2 醣的產生-光合作用 2
1.3 自然水體中的醣 5
1.3.1 河水中的醣 5
1.3.2 湖水中的醣 5
1.3.3 海水中的醣 6
1.4 醣分析的演進歷程 7
1.5 研究目的 8
1.6 採樣地點簡介---南海 8
1.6.1 南海地形 9
1.6.2 水文資料 9
1.6.3 生物活動 10

第二章、醣分析方法介紹 11
2.1 簡介 11
2.2 分析原理 12
2.3 試劑配製 13
2.4 採樣方法及樣品保存 14
2.5 測定步驟 15
◎單醣 15
◎總醣 15
2.6 採樣及實驗分析過程所遭遇到的難題 16
2.6.1 採樣過程 16
2.6.2 實驗分析過程 17



2.7 TEP(Transparent Exopolymer Particles)測定 17
2.7.1 簡介 17
2.7.2 採樣 18
2.7.3 分析 19
2.8 水樣分析流程 20

第三章、方法的建立 21
3.1 單醣測定 21
3.1.1 第一次單醣測定-台大醉月湖24小時觀測實驗 21
3.1.2 海水的單醣測定 24
3.1.3 其他問題的產生 26
3.2 總醣測定 27
3.2.1 總醣水解 27
3.2.2 樣品體積差異所導致之測定誤差 29
3.3 方法上仍待研究改進的部分 31

第四章、採樣結果與討論 32
4.1 ORI-705南海航次 32
4.1.1 採樣地點介紹 32
4.1.2 採樣及分析步驟 33
4.1.3 結果 33
4.1.4 討論 34
4.2 ORI-710學生實習航次 34
4.2.1 採樣地點介紹 35
4.2.2 採樣及分析步驟 35
4.2.3 結果 35
4.2.4 現象討論 36
4.3 假說 37
4.4 南海海水中總醣和單醣的分佈情形 38
4.5 小結 39

第五章、總結 40


參考文獻 42
表列 46
圖列 56

表目錄

表3-1 醉月湖表水單醣測定,共分兩次測定。 46
表3-2 D型葡萄糖酸(D-glucuronic acid)當作標準品所做之檢量線 。(測定日期 :2002年11月13日,三重複組) 46
表3-3 使用以0.45μm孔徑過濾囊過濾的南海表水做海水添加實驗之結果。(以D型葡萄糖酸(D-glucuronic acid)為標準品) 47
表3-4 過濾南海表水做海水添加實驗第二次測定結果(以D型葡萄糖酸為標準品)。 47
表3-5 檢量線測定(以D型葡萄糖酸為標準品),實驗加熱過程有加烤過的錫箔紙蓋住,以減少水分的蒸發。 47
表3-6 水解測試,Part1使用低壓鐵夫龍消化瓶,150℃加熱1小時;Part2使用玻璃瓶,150℃加熱1小時;Part3使用玻璃瓶,100℃加熱20小時。 48
表3-7 翡翠水庫大壩站之單醣及總醣濃度。(採樣時間2003年2月,三重複組) 48
表3-8 不同pH值的同濃度標準品之吸光值變化(五重複組)。 49
表3-9 使用4毫升樣水進行總醣測定結果(三重複組)。 49
表3-10 使用20毫升樣水進行總醣測定結果(三重複組);未水解的部分作為對照之用。 49

表4-1 ORI-705航次之總醣及單醣測定結果,無重複組。(採樣時間:2003年12月17日02:00~08:00) 50
表4-2 ORI-705南海航次之TEP(Transparent Exopolymer Particles)測定結果。 51
表4-3 ORI-705南海航次之葉綠素A測定結果。 52
表4-4 ORI-710學生實習航次總醣和單醣的測定結果,2004年3月5~6日於南海北部採樣。 ( 採樣位置:東經119度59分,北緯21度30分) ( total-DCHO代表 total dissolved carbohydrate; mono- DCHO則是 dissolved monosaccharide 。) 53
表4-5 ORI-710學生實習航次之TEP(Transparent Exopolymer Particles)和葉綠素A的測定結果。 54
表4-6 ORI-710南海航次的葉綠素A在各深度範圍內日夜之總量比較,白天與夜晚的葉綠素A總量在 5~100公尺的範圍內無顯著差異 。 55


圖目錄

圖1-1 光合作用暗反應的卡爾文-本森(Calvin-Benson Cycle)循環圖。 56


圖2-1 測醣之呈色反應:(a)鐵氰化物(ferricyanide)氧化醣類,同時,鐵氰化物也被還原成亞鐵氰化物(ferrocyanide);(b)還原性的鐵(Fe2+)可和2,4,6-三嘧啶-s-三氮六環化物(2,4,6-tripyridyl-s-triazine,簡稱TPTZ)結合,形成藍紫色的複合物。 57

圖2-2 還原性醣類(RCHO)結構:(a)~(d)六碳醣類;(e)~(g)五碳醣類;(h)三碳醣類;(i)糖醛酸類(Uronic acids)。 58

圖2-3 非還原性醣類結構:(a)(b)雙醣類;(c)(d)醣醇類;(e)(f)胺基酸類。 59


圖3-1 D型葡萄糖酸(D-glucuronic acid)當作標準品所做之檢量線(測定日期 :2002年11月2日)無重複組。 60

圖3-2 台大醉月湖表水單醣濃度日變化圖。(採樣時間: 2002年10月29日17:00~30日17:00;測定時間:2002年11月2日)方框框住的點代表因瓶身破損,而導致樣水有可能遭受污染的測值。 60

圖3-3 D型葡萄糖酸(D-glucuronic acid)當作標準品所做之檢量線(測定日期 :2002年11月13日)三重複組。 61

圖3-4 台大醉月湖表水單醣濃度日變化圖。(採樣時間: 2002年10月29日17:00~30日17:00;測定時間:2002年11月13日)方框框住的點代表因瓶身破損,而導致樣水有可能遭受污染的測值。 61

圖3-5 海水添加實驗之檢量線(五重複,D型葡萄糖酸為標準品)。 62

圖3-6 第二次海水添加實驗之檢量線(五重複,D型葡萄糖酸為標準品)。 62

圖3-7 第三次海水添加實驗之檢量線(五重複,D型葡萄糖酸為標準品)。單醣測定的加熱過程中,加蓋烤過的錫箔紙以防止樣水的蒸發。 62

圖3-8 標準樣水於低壓鐵夫龍消化瓶內進行水解測試結果(以150℃加熱1小時)。(藍色斜線方柱代表水解前;紫紅色實心方柱代表水解後。) 63

圖3-9 標準樣水於玻璃瓶內進行水解測試結果(以150℃加熱1小時)。(藍色斜線方柱代表水解前;紫紅色實心方柱代表水解後。) 63

圖3-10 標準樣水於玻璃瓶內進行水解測試結果(以100℃加熱20小時)。(藍色斜線方柱代表水解前;紫紅色實心方柱代表水解後。) 63

圖3-11 水解用玻璃瓶。 64

圖3-12 翡翠水庫大壩站之單醣及總醣濃度垂直分佈圖。 (採樣時間2003年2月,同一深度樣水採三瓶) 65

圖3-13 翡翠水庫大壩站之葉綠素A濃度垂直分佈圖。(採樣時間2003年2月) 65

圖3-14 不同pH值的同濃度標準品之吸光值變化圖(五重複組)。 66

圖3-15 上圖是以4毫升樣品體積進行總醣測定(經過水解)所測得之結果,而下圖則是增加樣品體積為20毫升所得結果 。 ( 以D型葡萄糖(D-Glucose)作為標準品,三重複組 ,使用五公分光槽測定,未水解樣品為對照組。) 67


圖4-1 ORI-705單醣和總醣濃度隨深度的垂直分佈圖。 68

圖4-2 ORI-705之葉綠素A濃度隨深度分佈圖。(0~200公尺) 69

圖4-3 ORI-705之TEP吸光值隨深度分佈圖。 69

圖4-4 ORI-705單醣和總醣濃度隨深度的垂直分佈圖。(局部放大圖,放大0~200公尺區域) 70



圖4-5 ORI-705 TEP(Transparent Exopolymer Particles)吸光值垂直分佈圖。(局部放大圖,放大0~200公尺區域) 70

圖4-6 TEP(Transparent Exopolymer Particles)與總醣之分佈相關圖。 71

圖4-7 TEP(Transparent Exopolymer Particles)與單醣之分佈相關圖。 71

圖4-8 TEP(Transparent Exopolymer Particles)與葉綠素A之分佈相關圖。 72

圖4-9 TEP(Transparent Exopolymer Particles)與葉綠素A之分佈相關圖。 72

圖4-10 TEP(Transparent Exopolymer Particles)與葉綠素A之分佈相關圖。 72

圖4-11 ORI-705南海航次之水溫、鹽度、螢光值、密度之垂直分佈圖。 73

圖4-12 ORI-710之總醣濃度垂直分佈圖。 74

圖4-13 ORI-710之單醣濃度垂直分佈圖。 74

圖4-14 ORI-710之葉綠素A濃度垂直分佈圖。 75

圖4-15 ORI-710之細菌生產力濃度垂直分佈圖。(平均標準偏差值為 2 mgC/m3/d) 75

圖4-16 ORI-710之TEP垂直分佈圖 (以吸光值表示)。 76

圖4-17 葉綠素A濃度沿著水層積分所得的質量圖,水深 20公尺處的值代表此質量是積分5~20公尺所得,依此類推,200公尺處則是指積分5~200公尺所得的葉綠素A總量 。 76

圖4-18 ORI-710之水溫垂直分佈圖。 77

圖4-19 ORI-710之鹽度垂直分佈圖。 77
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陳慶生、王冑 1997夏季期間南海水團在台灣東部海域的擴散 台灣海洋學刊第三十六期第二號

陳鎮東著 2001年11月初版 南海海洋學 國立編譯館主編 渤海堂文化公司印行

董力揚編著 1989年出版 ATLAS外國地理圖集 建華文教出版社
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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