Анализ элементов продуктов питания - чай

Применение LIBS для анализа полезных элементов и не приносящих пользу в продуктах, в частности, образцах чая.

Прежде чем Covid-19 попал в Соединенные Штаты, доктор Ин Го, доктор Сонцзин Ли и доктор Тэ Ли из Гвиннетт-колледжа Джорджии организовали уникальный элементный анализ с использованием портативного ручного LIBS-анализатора SciAps Z-300: они протестировали пять популярных марок чая, чтобы количественно определить содержание как полезных, так и загрязняющих элементов в чае, обычно доступном в супермаркетах. Поскольку ассортименте продуктов питания чай является одним из самых популярных напитков в мире, команда GGC надеется предоставить надежные рекомендации относительно количества чая, которое следует пить каждый день.

"Сравнивая с рекомендуемыми суточными ограничениями потребления и эталонной дозой, мы сможем получить представление о суточных ограничениях потребления чая, чтобы избежать слишком большого потребления токсичных элементов”, - говорит Го. Несмотря на то, что их исследование было приостановлено , их первоначальные результаты анализов показали, что чаи, которые мы привыкли считать натуральными и полезными для потребления, на самом деле могут содержать некоторые опасные для организма человека составляющие.Элементами, представляющими интерес в исследовании, являются Ca, C, Mg, Al, K, Sr, Na, Li, P, Si, Cd и Cr. Ручной прибор для LIBS-анализа продуктов Sciaps Z-300 смог идентифицировать их все.

Полезные и токсичные элементы

Минералы играют важную роль в поддержании человеческого организма. Например, Са поддерживает функцию сокращения мышц, ферментативную активность, обеспечивает здоровое состояние костей и зубов, нормализует свертываемость крови, передачу нервных импульсов и регулирует процесс сердцебиения. Калий может уменьшить риски для некоторых заболеваний, таких как инсульт, камни в почках и гипертония. Несмотря на то, что это полезные элементы для человеческого организма, по-прежнему существует рекомендуемый дневной лимит их потребления с продуктами питания. Кроме того, чай может быть контаминирован тяжелыми металлами, “либо в результате поглощения из почвы, либо в результате атмосферного рассеивания из-за деятельности транспортных средств или человека”, утверждает Го. Именно это побудило их исследовать уровни как полезных минералов (например, калия и кальция), так и нежелательных токсичных элементов (например, кадмия и хрома), присутствующих в различных марках чая. Тяжелые металлы могут быть очень токсичными даже при очень низкой их концентрации. LIBS-анализ смог обнаружить присутствие этих металлов во всех пяти образцах продуктов.

Для сравнения были использованы допустимые уровни этих элементов для потребления человеком. Элемент Рекомендуемая Суточная Доза Ca 1300 мг/сут [1] Мг 320 – 420 мг для взрослых в зависимости от возраста [2] К 4700 мг/сут [1] Na менее 2300 мг / сут [1] [1] https://www.fda.gov/food/new-nutrition-facts-label/daily-value-new-nutrition-and-supplement-facts-la... [2] https://ods.od.nih.gov/factsheets/Magnesium-HealthProfessional/ Элементарная эталонная доза (RfD) или вторичный максимальный уровень загрязнения Al: EPA рекомендовало вторичный максимальный уровень загрязняющих веществ (SMCL) 0,05–0,2 мг/л для алюминия в питьевой воде. SMCL не основан на уровнях, которые повлияют на людей или животных. Оно основано на вкусе, запахе или цвете. [3] Cd: RfD-предел для кадмия при использовании в оценке рисков для воды 0,0005 мг / кг-сут. RfD-предел для кадмия при использовании в оценке рисков для почвы и биоты в дозе 0,001 мг/кг-сут. [4] Cr: максимальный уровень загрязняющих веществ(МКЛ) составляет 0,1 мг/л, включая как Cr(VI), так и Cr (III). [5] [3] https://www.atsdr.cdc.gov/phs/phs.asp?id=1076tid=34#:~:text=OSHA%20set%20a%20legal%20limit,an%208%20... [4] https://www.atsdr.cdc.gov/csem/csem.asp?csem=6& po=7 [5] https://www.epa.gov/risk/regional-screening-levels-rsls-users-guide#chromium.

Элементы, получаемые с питанием в ежедневной чашке чая.

Команда GGC таблетировала чайные частички от каждой марки чая. Для определения наличия в образцах продуктов питания интересующих элементов был выполнен анализ продуктов по интенсивности спектров излучения на различных длинах волн (см. рис.1, 2, 3). Результаты были подтверждены методом масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. Полученные результаты позволяют получить представление о суточном пределе потребления чая, чтобы избежать чрезмерного потребления токсичных элементов (см. таблицу 1).

Короче говоря, три элемента с самым высоким относительным содержанием - это Ca, C и Mg во всех пяти изученных образцах чая. В зависимости от марки варьировались элементы с меньшим относительным уровнем. Другие обнаруженные в результате анализа продуктов элементы - Al, K, Sr, Na, Li, P и Si. Кроме того, пики для Cd и Cr наблюдаются во всех пяти образцах чая, хотя и с гораздо меньшим относительным уровнем. Исследование еще не завершено, но авторы готовятся к его продолжению.

На первом этапе получены спектры излучения образцов чая и качественно определены присутствующие элементы”, - говорит Го. Следующим шагом будет калибровка и завершение количественного анализа этого класса продуктов питания. Будем ждать, когда команда GGC продолжит свою работу, когда им будет безопасно вернуться в лабораторию.

Академическая команда проекта:

ДОКТОР ИН ГО ПРИСОЕДИНИЛСЯ К ФАКУЛЬТЕТУ GGC В 2015 ГОДУ. ОНА ЗАЩИТИЛА ДОКТОРСКУЮ ДИССЕРТАЦИЮ ПО БИОФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ В ЙЕЛЬСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ.

СЫН ЧЖИН ЛИ ПРИСОЕДИНИЛСЯ К ФАКУЛЬТЕТУ GGC В 2015 ГОДУ. ОН ПОЛУЧИЛ ДОКТОРСКУЮ СТЕПЕНЬ ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ ДЖОРДЖИИ.

Таблицы и рисунки Нажмите на изображение, чтобы увидеть полный размер.

Таблица 1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПЯТИ ОБРАЗЦОВ ЧАЯ, ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕННЫЙ GGC
   ">

  Фиг. 1. ПОЛНЫЕ СПЕКТРЫ LIBS ПЯТИ ОБРАЗЦОВ ЧАЯ, ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕННЫХ GGC

Фиг. 2. СПЕКТРЫ LIBS ПЯТИ ОБРАЗЦОВ ЧАЯ ОТ 200 НМ ДО 450 НМ, ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕННЫЕ GGC

Фиг. 3. LIBS СПЕКТРЫ ПЯТИ ОБРАЗЦОВ ЧАЯ ОТ 400 НМ ДО 500 НМ, ЛЮБЕЗНО ПРЕДОСТАВЛЕНО GGC

----------

comment