饮用水中特征致嗅物质的嗅味协同效应研究

Taste/odor is one of the key indexes judging good or bad water quality by consumers in drinking water. Besides odor problems caused by some specific odorants directly, odor could probably appear even the detected odorants are below their corresponding odor threshold concentrations, which might be related to the mutual interaction effect of odor (synergistic odor effect) while sub-threshold odorants coexisted. However, few systematic studies have focused on the mutual interaction effects, including odorants identification, occurring conditions and influence factors. In this project, some typical odorants occurring in drinking water of China such as septic and musty ones were selected and evaluated to clarify the mutual interaction effect of odor. Based on the results, the typical molecular structures were further elucidated using functional olfactory receptor protein to express the odor response, and quantitative structure-activity relationship model to correlate the molecular structure features with odor characteristics. Finally, the possible mechanism of synergistic odor effect among sub-threshold odorants are clarified. This study will provide methodology and theoretical basis for odor control and water quality management in drinking water supply.

嗅味是消费者直接判定饮用水水质好坏的关键指标之一。除常见致嗅物质直接导致的嗅味问题外，饮用水中一些致嗅物质在检出浓度均低于嗅阈值的情况下，仍会呈现出一定的嗅味，这可能与低浓度致嗅物质共存下的嗅味协同效应有关。然而对于饮用水中什么样的物质能够产生此种协同效应，以及产生的条件和影响因素，目前尚未有系统的研究。本课题以阐明特征致嗅物质间的嗅味协同（抑制）作用效应为目标，选择我国饮用水中常见嗅味类型（腥臭味、土霉味等）的特征致嗅物质，对不同致嗅物质间的嗅味相互作用效应进行评价，并利用功能嗅觉受体蛋白响应的方法，以及致嗅物质分子结构与嗅味特征构效关系的研究，揭示能够产生嗅味协同效应的致嗅物质分子结构特征，阐明饮用水中低于嗅阈值的致嗅物质共存条件下嗅味问题产生的原因，为饮用水处理中嗅味的控制和水质管理提供方法学和理论基础。

嗅味是消费者直接判定饮用水水质好坏的关键指标之一。在饮用水中除常见致嗅物质直接导致的嗅味问题外，饮用水中一些典型致嗅物质在检出浓度均低于嗅阈值的情况下，水体仍会呈现出一定的嗅味，这可能与低浓度致嗅物质共存下的嗅味协同效应有关。本项目针对饮用水中什么样的物质能够产生此种协同效应，以及产生嗅味相互作用效应的条件和影响因素，展开了典型嗅味物质间嗅味作用效应评估、物质结构-嗅味效应模型构建、实际水源嗅味特征解析、物质筛查、嗅味协同效应验证等系统研究。研究发现：1）土霉味物质对腥臭味具有显著的协同效应，添加30~50ng/L土臭素或者2-甲基异莰醇到复配溶液中，可以将复配样品的腥臭味由2（微弱强度）升高到4（弱强度），而其他嗅味类型物质对土霉味影响不明显。2）致嗅物质的嗅味特征和其化学结构、特征官能团等参数具有很大的关系，同时基于定量构效关系模型对可能产生类似嗅味的化合物进行了预测。3）TY、HPJ、YLH等水源嗅味特征复杂，以土霉味、腥臭味、化学味、鱼腥味等为主，土霉味物质有土臭素和2-甲基异莰醇，腥臭味物质以硫醚类、吲哚类为主，化学味物质以笨类、酚类为主，鱼腥味物质以醛类为主，并且在以上水源中均证明了土霉味化合物对腥臭味的协同贡献效应。本项目为饮用水处理中嗅味的控制和水质管理提供了方法学和理论基础。