Исследование и определение тяжелых элементов в чаях Азербайджана атомно-эмиссионной спектроскопией с индуктивно-связанной плазмой

Гаджиева С.Р., Гусейинли А.Г., Агаева И.А., Рустамова У.Н.

Бакинский Государственный Университет

Описывается металлическое содержание двух видов черного и одного вида зеленого чая, выращиваемых в Азербайджане. Изучено содержание макро- и микроэлементов, в том числе и токсичных элементов (Al, Pb, Cr, Cd, Ni), и важных минеральных элементов (Fe, Zn, Cu, Mn, Ca, Mg), которое было определено с помощью оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Содержание Al, Ca, Mg, Mn в черных и зеленом чае измерялось в мг/л, в то время как содержание Cr, Fe, Ni, Cu, Zn - в мкг/л. Дисперсионный анализ не показал статистически значимых различий в черных и зеленом чае Азербайджана.. Среди изученных элементов Cr, Pb, Cd показали самые низкие показатели, а Ni - самый высокий показатель растворимости.

Чай - один из самых популярных напитков в мире, в том числе и в Азербайджане. Чай содержит флавониды, макро- и микроэлементы, являющиеся важными для здоровья человека [1,2]. Преимуществами чая является то, что он обладает антиоксидантными свойствами [3], укрепляет иммунную систему [4], имеет защитный эффект против рака легких и молочной железы [5,6], а также способен сокращать уровень холестерина в крови [7]. Нужно подчеркнуть, что количество элементов в организме человека зависит от полного содержания элементов и их бионакоплений в заварках чая [8].

Азербайджан - страна, производящая чай. В этой работе для анализа используются три вида чая: черный чай Астары и Ленкорани, и зеленый чай Ленкорани. Наша цель заключается в предоставлении информации о содержании токсичных исследуемых элементов в трех видах чая.

Для определения широкого круга металлов целесообразно использование метода атомно-эмиссионной спектроскопии (АЭС) [9-12], отличающегося простотой, экспрессностью, малыми помехами конденсированной фазы. При разработке методики атомно-эмиссионного анализа важнейшим этапом является процесс пробоподготовки. Основными целями приготовления проб для ИСП-АЭС является перевод образца в раствор.

Сначала три вида чая измельчаем до порошкообразного состояния. Затем на аналитических весах взвешиваем из каждого вида чая по 0.25 грамм. Окисление трех проб чая проводим в колбах емкостью 50 мл, добавлением 5 мл концентрированной азотной кислоты и оставляем на сутки. Далее смесь доводим до метки деионизированной водой и фильтруем. После получения прозрачных растворов выбираем программу для пищевых продуктов в печи «Speed Wave» MWS-2. Система сконструирована для автоклавного разложения проб при температуре до 230⁰ С. Через 45 минут вынимаем из печи автоклавы с прозрачными растворами чая и оставляем на сутки. В оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой образец переносится в прибор в виде потока жидкой пробы. Внутри прибора жидкость в ходе распыления переводится в аэрозоль и переносится в плазму, где десольватируется, испаряется, атомизируется и возбуждается или ионизируется плазмой. Возбужденные атомы или ионы испускают характеристическое излучение, которое собирается устройством, сортирующим излучение по длинам волны.

Результаты и обсуждение

Необходимо знать уровни тяжелых металлов в трех видах чая перед их использованием, т.к. тяжелые металлы могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Результаты анализа трех проб чая на содержание тяжелых металлов, полученные по разработанной методике, приведены в таблице 1. Погрешность определения ниже 8,5 отн. %.

Таблица 1 Содержание тяжелых металлов в чае, в мг/л (в расчете на сухой остаток)

Вид чая	Ni	Pb	Cr	Mn	Fe	Cu	Cd	Hg	As
Черный чай Астары	0.057	0.011	0.042	0.564	0.792	0.043	0.002	-	0.009
Черный чай Ленкорани	0.038	0.025	0.036	0.529	1.071	0.014	-	0.084	-
Зеленый чай Ленкорани	0.047	0.009	0.036	2.397	1.157	0.031	0.002	-	-

Как видно из таблицы 1, в черном чае Астары не обнаружены ионы ртути, а в черном чае Ленкорани - ионы кадмия и мышьяка, в зеленом чае Ленкорани же отсутствуют ионы ртути и мышьяка.

Результаты определения макро- и микроэлементов в пробах чая представлены в таблице 2.

Таблица 2 Концентрации макро- и микроэлементов в пробах чая Азербайджана

Пробы чая	Макроэлементы (мг/л)				Микроэлементы (мг/л)
	K	Mg	Ca	Na	Fe	Zn	Mn	Cu	Cd	Co
Черный чай Астары	21.06	3.418	7.937	1.116	0.792	0.110	0.564	0.043	0.002	0.001
Черный чай Ленко-рани	11.54	5.732	18.31	0.835	1.071	0.053	0.529	0.014	-	0.001
Зеленый чай Ленко-рани	9.954	4.093	19.26	0.193	1.157	0.104	2.397	0.031	0.002	0.001

Как видно из таблицы 1 и 2, концентрации макро- и микроэлементов зависят от вида чая, их экосистем и почв. Разработана методика определения чая на содержание макро- и микроэлементов методом АЭС. На основании полученных результатов изучены метрологические характеристики определения тяжелых элементов в чае.

Таким образом, чай - потенциально богатый источниками небольших количеств металлов диетический напиток.

Список литературы

1. Dufresne CJ, Farnworth ER (2001) A review of latest research findings on the health promotion properties of tea. J Nutr Biochem 12: 404-421

2. Weisburger JH (1997) Tea and health: a historical perspective. Cancer Lett 114: 315-317

3. Luczaj W, Skrzydlewska E (2005) Anti-oxidative properties of black tea. Prev Med 40: 910-918

4. Mark H (2007) The beneficial effects of tea on immune function and inflammation: a review of evidence from in vitro, animal, and human research. Nutr Res 27: 373-379

5. Siddiqui IA, Raisuddin S, Shukla Y (2005) Protective effects of black tea extract on testosterone induced oxidative damage in prostate. Cancer Lett 227: 125-132

6. Way T, Lee H, Kao M, Lin J (2004) Black tea polyphenol theaflavins inhibit aromatase activity and attenuate tamoxifen resistance in HER2|neu-transfected human breast cancer cells through tyrosine kinase suppression. Eur J Cancer 40: 2165-2174

7. Fujita H, Yamagami T (2008) Antihypercholesterolemic effect of Chinese black tea extract in human subjects with borderline hypercholesterolemia. Nutr Res 28: 450-456

8. Seenivasan S, Manikandan N, Muraleedharan NN, Selvasundaram R (2007) Heavy metal content of black tea from south India. Food Control 19: 746-749

9. Özcan M (2005) Determination of mineral contents of Turkish herbal tea (Salvia aucheri var. Canescens) at different infusion periods. J Med Food 8: 110-112

10. Powell JJ, Burden TJ, Thompson RP (1998) In vitro mineral availability from digested tea: a rich dietary source of manganese. Analyst 123: 1721-1724

11. Costa LM, Gouveia ST, Nobrega JA (2002) Comparison of heating extraction procedures for Al, Ca, Mg and Mn in tea samples. Anal Sci 18: 313-318

12. Maryam Salahinejad, Fereydoon Aflaki (2009) Toxic and Essential Mineral Elements Content of Black Tea Leaves and Their Tea Infusions Consumed in Iran. Biol Trace Elem Res (2010) 134: 109-117