Metalele Grele in Produsele Alimentare [PDF]

Zitiervorschau

Metalele grele în produsele alimentare

1. Introducere Poluarea cu metale grele este o problemă de anvergură mondială care, deşi asociată în special zonelor intens industrializate, a devenit de mare actualitate pentru autostrăzi şi pentru localităţile frecventate de un mare număr de autovehicule. Luând în considerare cel puţin 90 de metale poluante eliberate pe şosele prin arderea combustibililor, zincul, cuprul şi plumbul sunt cele trei metale grele cel mai frecvent depistate. Metalele grele sunt asociate, ca factori secundari, unor procese patologice complexe întâlnite la om şi animale. Omenirea nu are altă soluţie decât aceea de a conştientiza pericolul deosebit pe care poluarea cu metale grele îl reprezintă şi de a lua măsuri de reducere a acesteia. în acest sens, un fapt îmbucurător este acela al diminuării concentraţiei plumbului prin fabricarea şi utilizarea tot mai frecventă în ultimii ani a benzinei fără plumb. (21) În categoria metalelor grele intră o serie de elemente chimice, cu mare toxicitate pentru organismele vii. Efectul toxic se manifestă la depăşirea unui anumit prag sub care unele (Co, Cu, Fe, Ni, Zn) pot fi chiar componente esenţiale ale unor proteine implicate în diferite căi metabolice. Astfel, dacă alimentele ar fi complet lipsite de metale atunci ar apărea deficienţe nutriţionale (11) Metalele grele se găsesc în diferite concentraţii în sol, apă, aer, alimente de origine vegetală sau animală, în funcţie de diferiţi factori care determină poluarea acestora. Aerul poate fi o sursă de contaminare reprezentând o cale de vehiculare a metalelor şi de depunere a lor pe sol, plante (de exemplu emisia de plumb de la automobile). Contaminarea cu metale grele a aerului este rezultatul numeroaselor activităţi antropogene: combustia cărbunelui, petrolului, producţia de metale neferoase, producerea de oţel şi fier, producţia de ciment, instalaţii pentru epurarea gazelor reziduale, acumularea şi incinerarea deşeurilor etc. Sursele de metale în sol pot fi: folosirea fertilizatorilor, pesticide care conţin metale (fungicide ce conţin mercur, cupru, arsen, zinc etc.). Bineînţeles că în funcţie de tipul solului şi localizarea geografică, acesta conţine cantităţi ridicate de metale grele (în România la Baia Mare, Copşa Mică) sau poate fi deficient în acestea.(4) Nivelurile concentraţiilor de metale grele în soluri uscate necontaminate menţionate în literatură sunt: crom 50 μg/g, cobalt 8 μg/g, cupru 12 μg/g, plumb 15 μg/g, magneziu 450 μg/g, molibden 1,5 μg/g, nichel 25 μg/g, vanadiu 90 μg/g, cadmiu 0,4 μg/g, mercur 0,06 μg/g, zinc 40 μg/g (11). Niveluri ridicate natural în sol pot rezulta ca urmare a proceselor geologice, însă în cea 1

mai mare parte rezultă în urma agriculturii şi a activităţii industriale. Apa poate fi o importantă sursă de contaminare, ca urmare a deversărilor, activităţii staţiilor de epurare şi preepurare, descărcării apelor de canalizare, a deşeurilor menajere. Duritatea apei şi conţinutul de compuşi organici pot determina îmbogăţirea acesteia cu plumbul din conductele străbătute. (2) De asemenea, o importantă sursă de contaminare cu metale grele a alimentelor poate fi contactul cu maşinile, instalaţiile sau utilajele de prelucrare, păstrarea conservelor în ambalaje metalice. Există şi surse accidentale, de exemplu utilizarea de recipiente şi ţevi la instalaţii clandestine de fabricat rachiuri, folosirea diferiţilor compuşi ai unor metale grele pentru spoire etc. Pentru om o importantă sursă de intoxicări o reprezintă şi specificul locului de muncă, ducând la apriţia unor boli profesionale în anumite industrii.(16)

2. Metode de determinare a metalelor grele din produse alimentare 2.1 Spectroscopia de absorbţie atomică

Spectofotometru de absorţie atomică Sursa- http://www.directindustry.com/prod/shimadzu-europe/atomicabsorption-spectrophotometer-25210-57004.html

Principiul spectroscopiei de absorbţie atomică Această metodă este analogă spectroscopiei de absorbţie a soluţiilor, deosebindu-se doar prin aceea că proba este în stare de vapori generaţi şi întreţinuţi în flacără. Atomii volatilizaţi în flacără sunt excitaţi de energia unei surse de radiaţie având o frecvenţă egală cu frecvenţa liniei de 2

rezonanţă a atomilor respectivi. Această frecvenţă este absorbită de atomii compoziţiei şi ca urmare intensitatea radiaţiei care străbate flacăra este micşorată. Intensitatea radiaţiei absorbite este proporţională cu numărul atomilor prezenţi în flacără (concentraţia), cu grosimea stratului absorbant (lăţimea flăcării) şi este independentă de temperatura flăcării şi de energia de excitaţie a atomilor. Fenomenul se manifestă conform legilor absorbţiei: A = K * l * c unde: A – extincţia K – constantă care include coeficientul specific de absorbţie L – lungimea optică absorbantă C – concentraţia atomilor în flacără, proporţională cu concentraţia soluţiei de analizat. Sensibilitatea metodei poate fi mărită sau micşorată prin numărul atomilor absorbanţi din parcursul optic util. Aceasta se poate realiza prin construcţia specială a pulverizatoarelor şi a arzătoarelor cu unghi reglabil.(27)

2.2 Metode de stripare Metodele electrochimice clasice permit determinarea compuşilor organici şi anorganici până la concentraţii de 10,4 – 10,5 M. Aşa numitele metode de stripare permit extinderea limitelor de detecţie până la ppm şi chiar ppb.. Etapa crucială în experimentele de stripare este preconcentrarea, în care are loc acumularea poluanţilor pe catodul de mercur (picătura de mercur), în concentraţii de până la 1000 de ori mai mari decât concentraţia în volumul soluţiei. Condiţiile de preconcentrare şi durata acestui proces determină atingerea unor limite de detecţie apreciabile. Etapa următoare este urmărirea răspunsului electrochimic al speciilor preconcentrate, în timpul procesului invers de oxidare anodică. Există un număr mare de metode de stripare care diferă prin metoda de acumulare (depunere electrochimică sau prin electrosorbţie) şi prin metoda de detectare (voltametrică sau potenţiometrică). Astfel pot exista: - voltametrie de stripare anodica (VSA); - analize portenţiometrice de stripare (APS); - voltametrie şi potenţiometrie adsorbtive de stripare; Analizele de stripare sunt tehnici electrochimice extrem de sensibile pentru determinarea urmelor de metale. Sensibilitatea remarcabilă este atribuită combinării unei etape efective de preconcentrare cu procedee avansate de măsurare, ce generează un raport favorabil semnal/fond. Prin preconcentrarea metalelor la electrod cu un factor de 100-1000, limitele de detecţie coboară cu 2-3 ordine de mărime în comparaţie cu determinările voltametrice, în fază de soluţie. Astfel, pot fi determinate simultan 4-6 metale în matrici diferite, la concentraţii 90%), se concentrează în primul rând în sistemul osos şi apoi în cantităţi mai mici în ficat, rinichi, musculatură şi sistemul nervos. În condiţii normale corpul uman adult absoarbe compuşii anorganici cu Pb în cantităşi reduse (5-10%). Absorţia Pb anorganic de către copii este considerabil mai mare (40-50%). Plumbul absorbit este eliminat prima data prin urină (75%) şi fecale (16%). Anumite diete influenţează nivelul de absorţie al Pb în organismul uman cât şi în cel al animalelor folosite pentru experimente. De exemplu se absoarbe de 3 ori mai mult plumb de către un organism care nu a fost hrănit 16 ore decât dacă acesta ar fi fost administrat în timpul mesei. În studii făcute pe animale s-a demonstrat că o 8

creştere a uleiului de porumb de la 5 la 40% în dieta inseamna o creştere de 7-14 procente a plumbului în multe tesuturi. Nivelul scăzut al calciului în alimentaţie produce o absorţie mare a plumbului, şi rezultă intoxicaţia cu Pb. Aceasta apare deoarece calciul şi Pb au acelaşi sit de absorţie în tractul gastrointestinal. Deficitul de Fe şi Zn în alimentaţie duc la intoxicaţii cu Pb, mărind gradul de absorţie al acestuia în organism. Factori ai dietei şi vârsta pot influenţa ,de asemanea, distribuţia plumbului în corp. O dietă scazută în calciu limitează asimilarea plumbului în oase, deoarece formarea oaselor e încetinită. (12)

3.1.5 Legislaţie Plumb. Nivelul Maxim (N.M) în mg/kg,g, cum e definit în Regulametul de Atribuiri Nr. 466-2001, şi comparat cu datele furnizate de către Statele Membre ale Uniunii Europene. Valorile care depasesc N.M sunt îngroşate (22) Produs Lapte de vacă

N.M

BE

DK

FI

FR

DE

HE

IR

IT

NO

UK

0.02

0.04

0.0010.023

0.010

0.002

0.014*

0.012

0.05