Анализ токсичных элементов в продуктах питания грибов «Зире» методом эмиссионной спектроскопии, индуктивно связанной плазмой

Описана новая методика атомно-эмиссионного определения канцерогенных элементов в грибах, используемых в продуктах питания. При разработке методики учтены специфические особенности исследуемых объектов, обусловленные наличием сложной матрицы зольных остатков грибов, полученных стадией пробоподготовки. Методика атомно-эмиссионного анализа грибов с концентрациями макроэлементов (мг/л) следующие: 13,79 Ca; 4,774 Мg;0.185 Na; 15.07 K ; а также микроэлементов : 018 Fe; 0,149 Zn; 0,06 Мn; 0,035 Cu; 0,037 Cr; 0,002 Cd ; 1.01 Al ; 0.001 Co; 0.328 Hg; 0.009 Pb, 0.04 Ni. Кроме того, в 2 образцах грибов не обнаружены концентрации мышьяка и висмута.

Грибы являются важными звеньями двух типов пищевых цепей: начинающихся живыми растениями паразитных грибов и разлагающиеся органикой гумусовых сапротрофов. Известно, что грибы являются мощными аккумуляторами различных веществ, в том числе и загрязняющих тяжелых металлов и радионуклидов. Грибы являются субстратами для многих видов различных организмов. Особое место среди потребителей грибного субстрата занимают личинки грибных комаров и мух. Они разлагают плодовые тела грибов, наполняя их азотистыми продуктами своей жизнедеятельности [1].

Съедобные грибы были использованы для улучшения здоровья человека. В настоящее время, их, несомненно, потребляют гораздо больше за их текстуру и аромат, чем за их питательные и целебные свойства. В природе существуют более 2000 видов грибов, но из них около 22 вида интенсивно используются в продуктах питания. В большинстве стран, в том числе и в Азербайджане значительно используют культурные грибы, такие как шампиньоны. Они имеют более высокое содержание белка, чем большинство овощей, богаты углеводами и витаминами, и низким содержанием жира [2,3,5-7]. В литературе исследовано, что съедобные грибы очень питательны, их питательная ценность выгодна по сравнению с мясом, яйцом и молоком [8,9]. Известно, что концентрации микроэлементов в грибах значительно выше, чем в сельскохозяйственных растениях, овощах и фруктах [10]. Поэтому необходимо знать уровень токсичных и основных элементов в съедобных грибах [11-13]. В работе настоящего исследования, нами была изучена пищевая ценность грибов шампиньонов из фирмы «Зире».

Для определения широкого круга металлов целесообразно использование многоэлементных инструментальных методов анализа, в частности, метод атомно-эмиссионной спектроскопии (АЭС), отличающийся простотой, экспрессностью, низкими пределами обнаружения контролируемых компонентов и возможностью одновременного их определения с необходимыми метрологическими характеристиками.

При разработке методики атомно-эмиссионного анализа (АЭС) важнейшим этапом является процесс пробоподготовки. Используются образцы свежих грибов-шампиньонов из фирмы «Зире». Образцы сначала очищаются без промывки, измельчают на мелкие кусочки и высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре 105⁰С.

Окисление грибных образцов проводим в колбах, емкостью 50 мл добавляем 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. Через 45 минут вынимаем из печи автоклавы с прозрачными растворами гриба и оставляем. После охлаждения растворов проводится исследование образцов гриба и определение количества некоторых макро- и микроэлементов с помощью атомно-эмиссионного анализа (ICPWinLab 32).

Результаты и обсуждение

Минеральные элементы имеют значение для здоровья человека. Необходимо знать уровни токсичных и основных элементов в грибах перед их использованием, так как их концентрации играют важное физиологическое действие на различные органы и клеточные механизмы. Высокое накопление канцерогенных элементов, таких как Cd, Co, Ni, Cr, Pb, Hg в некоторых съедобных грибах играют важную роль при рассмотрении и изучении человеческого здоровья. Данные показывают, что высокое содержание Mg были в шампиньоне 4.774 мг/л. Значения концентраций Ca для гриба «Зире» составляет 13.79 мг/л, также наблюдается высокая концентрация K - 15.07 мг/л. Максимальный уровень концентрации Fe был 1.036, тогда как минимальный 1.018 мг/л. Содержание Na обычно колеблется 0.185-1.664 мг/л в грибе «Зире».

Как известно из литературы, низкие концентрации Na и наличие большого количества K способствуют использованию грибов для борьбы с гипертонической диетой, а также содержание калия в фруктах и овощах снижает артериальное давление [14]..

При анализе грибов-шампиньонов «Зире» обнаружены концентрации Zn 0.139-0.149 мг/л, Mn 0.06 мг/л, Cu 0.035 мг/л, а также концентрации канцерогенных элементов Hg, Pb, Cd, Ni, Co. Уровни концентраций Bi и As не были обнаружены. Результаты определения тяжелых металлов в пробах грибов шампиньоны из фирмы «Зире» представлены в таблице1.

Таблица 1

Концентрации тяжелых металлов съедобного культурного гриба шампиньона «Зире»

Результаты анализа 2 проб грибов на содержание тяжелых металлов, полученные по разработанной методике, приведены в таблице 2, в сравнении с предельно допустимыми концентрациями по пищевым продуктам. Обнаружено содержание ртути выше ПДК. Погрешность определения 10-12 отн. %.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов в грибах, в мг/л (в расчете на сухой остаток)

Вид гриба	Ni	Pb	Cr	Mn	Fe	Cu	Cd	Hg	As
Шампиньон №1	0.040	0.009	0.037	0.060	1.036	0.035	0.002	0.328	-
Шампиньон №2	0.042	0.009	0.038	0.061	1.035	0.033	0.002	0.327	-
ПДК	0.5	0.2	0.2	-	15	5	0.01	0.05	0.5

Концентрации всех этих тяжелых металлов зависят от вида грибов, их экосистем и почв.

На основании полученных результатов изучены метрологические характеристики определения тяжелых элементов в грибах. Разработана методика АЭС грибов на содержание тяжелых металлов и микроэлементов. Найдено, что относительное стандартное отклонение метода не превышает 0.035, что показывает воспроизводимые результаты анализа.

Таким образом, съедобные культурные грибы – отличное питание для хорошо сбалансированной диеты. Они содержат низкое содержание жира, функциональных соединений. На основании классических подходов к разработке методик атомно-эмиссионного анализа, создана методика, позволяющая проводить оценку экологической безопасности по содержанию тяжелых и канцерогенных элементов, аккумулирующихся в грибах-биоиндикаторах.

Литература:

1. Manzi P, Pizzoferrato L. Beta-glucans in edible mushrooms. Food Chem 68: 315-318, 2000

2. Manzi P, Gambelli L, Marconi S et al. Nutrients in edible mushrooms: An inter species comparative study. Food Chem 65: 477-482, 1999

3. Manzi P, Aguzzi A, Pizzoferrato L. Nutritional value of mushrooms widely consumed in Italy. Food Chem 73: 321-325, 2001

4. Diez VA, Alvarez A. Compositional and nutritional studies on two wild edible mushrooms from Northwest Spain. Food Chem 75: 417-422? 2001

5. Ragunathan R, Swaminathan K. Nutritional status of Pleurotus spp. Grown on various agro-wastes. Food Chem 80: 371-375, 2003

6. Sanmee R, Dell B ,Lumyong P et al. Nutritive value of popular wild edible mushrooms from northern Thailand. Food Chem 82: 527-532, 2003.

7. Mdachi SJM, Nkinya MHH, Nyigo VA et al. Amino acid composition of some Tanzanian üild mushrooms. Food chem. 86: 179-182, 2004.

8. Gruen EH. Wong MW. Distribution of cellular amino acids. Protein and total organic nitrogen during fruitbody development in Flammulina veluptipes. Canadian J Biolojy 60: 1330-1341, 1982.

9. Zakhary WJ, Abu-Bakr MT, El-Mahoy RA et al. Chemical composition of world mushrooms collected from Alexandria, Egypt, Food Chem 11: 31-41, 1983.

10. Lepsova A. Mejetstrik V. Accumulation of trace elements in fruiting bodies of macrofungi in the Krusne Hory Mountains. Czecholovakia Sci Total Environ 76: 117-128. 1988.

11. Gast CH. Jansen E. Bierling J et al. Heavy metals in mushroom and their relationship with soil characteristics. Chemosphere 17: 789-799. 1988.

12. Isiloglu M, Yilmaz F, Merdivan M. Concentrations of trace elements in wild edible mushrooms. Food Chem 73: 169-175, 2001.

13. Vetter J. Data on sodium content of common edible mushrooms. Food Chem 81: 589- 593, 2003
14. Mehmet Akyüz, Sevda Kırbağ. Nutritive value of üild edible and culturede mushrooms. 97-101. 2008
15. Отмахов В.И., Петрова Е.В., Пушкарева Т.Н., Островерхова Г.П. Атомно- эмиссионная методика анализа грибов на содержание тяжелых металлов и использование ее для целей экомониторинга.Известия Томского политех. ун-та, 2004, т.307, №6, с. 44-48.