Katarzyna Żyła Wrocław, 13.11.2014

Dietetyka 3 rok,

Grupa 5

OZNACZANIE GLINU W ŻYWNOŚCI

Glin jako trzeci najpowszechniej występujący pierwiastek chemiczny w skorupie ziemskiej, stanowi około 7,45% jej powierzchni. Związki tego metalu, umiejscowionego w bloku p układu okresowego, znane były już od początków istnienia człowieka, a uwodniony, mieszany siarczan glinu, był używany jako środek antyseptyczny przez starożytnych Greków, którzy nazywali go ałunem [7].

Istnienie glinu zostało odkryte w 1761 roku przez Louis’a-Bernard’a Guyton de Morveau’a i już od momentu opracowania metody wyodrębniania tego metalu ze skorupy ziemskiej w wieku XIX stał się szeroko rozpowszechnionym materiałem technologicznym . W przemyśle technicznym stosowany jest jego łaciński odpowiednik – aluminium i pod taką, zaproponowną w 1807 roku przez sir Humpry’ego Wöhler’a, nazwą najczęściej jest kojarzony współcześnie [6].

Ze względu na swoje właściwości, takie jak mała gęstość i odporność na korozję, stopy glinu z miedzią i magnezem zwane duraluminium znalazły wiele zastosowań i są używane do wyrobu szerokiej grupy produktów – od części karoserii i silników samochodów, przez poszycia i elementy konstrukcyjne samolotów, po części statków kosmicznych. Nie podlega wątpliwości, że bez aluminium nie jest możliwy dalszy rozwój technologiczny [10].

Podczas gdy we współczesnym przemyśle pierwiastek ten jest bezwzględnie konieczny, dla organizmu ludzkiego stanowi produkt w stu procentach zbędny. W przeciwieństwie do żelaza i miedzi, aluminium nie ma żadnej znanej funkcji biologicznej. We krwi jest przenoszone przez transferrynę i, co prawda, całkowicie asymilowane przez wątrobę, jednakże nie jest wydalane na zewnątrz. Kumulując się w tkankach nie wykazuje przy tym typowych cech toksycznych. Systematycznie gromadzony nadmiar glinu obciąża wątrobę i skutkuje upośledzeniem jej funkcji. Ponadto należy wspomnieć, że glin łatwo asymiluje się ze związkami wapnia łatwo przyswajalnego do związków trudno przyswajalnych. Dlatego też przyjmowanie dużych dawek tego pierwiastka, doprowadza do odwapnienia kości i w konsekwencji rozwoju osteoporozy [3, 5]. Co więcej, prowadzone we Francji badanie Paquid wykazało, że ryzyko Alzheimera jest powiązane z ekspozycją na glin znajdujący się w wodzie [1, 9].

Niestety współczesna technologia nieuchronnie ingeruje w produkcję codziennie konsumowanych produktów spożywczych. Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności w 2008 opublikował raport na temat glinu w żywności. Jest on obecny naturalnie w owocach i warzywach, sprzyja konserwacji produktów oraz służy jako metaliczny barwnik do dekoracji ciast i słodyczy. Powszechnie znane folie aluminiowe stosowane są do pakowania (m.in. żywności) oraz do różnorodnych celów w technikach kulinarnych. Jako. Z kolei stopów aluminium z manganem i magnezem używa się do produkcji puszek do napojów. Również przemysł farmaceutyczny wykorzystuje związki glinu do produkcji leków przeciwdziałających nadkwasocie [5, 11]

Głównymi źródłami aluminium są zboża i produkty od nich pochodne, rośliny strączkowe i napoje. Duże stężenia aluminium stwierdzono w liściach herbaty, ziołach, kakao i przyprawach. Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności wydał rozporządzenie stanowiące, że maksymalna tygodniowa dawka aluminium nie powinna przekraczać 1mg/kg, a ekspozycja Europejczyków mieści się w granicach 0,2 – 1,5 mg/kg [6, 10].

Stężenie glinu w produktach spożywczych może istotnie wzrastać w przypadku zapewniania odpowiednich do tego warunków. W przypadku termicznej obróbki żywności, przy bezpośrednim kontakcie z wodą, glin wykazuje wysoką rozpuszczalność i w nadmiernych ilościach przenika do pożywienia. Ma to miejsce we wszystkich produktach płynnych, jak piwo, woda, napoje gazowane, przechowywanych w puszkach aluminiowych. Również konserwy czy wszelkie warzywa i owoce konserwowane stanowią zagrożenie nadmiernej ekspozycji na ten toksyczny pierwiastek. Największe ryzyko stwarza jednak stosowanie folii aluminiowej i aluminiowych garnków podczas przygotowywania potraw, zwłaszcza bardzo kwaśnych lub bardzo alkalicznych [2, 3].

Aż do 139,2 mg aluminium może być zjedzone przez jedną osobę w jednym posiłku w zależności od tego, jak jest on przygotowywany. Gdy aluminium jest zimne, jego przenikanie do żywności jest na poziomie minimalnym. Jednak gdy żywność przygotowywana jest w temperaturze ok. 150 stopni, przenikanie aluminium do żywności jest alarmujące. Ghada i in. przebadali 5 różnych rodzajów mięsa (wołowina, mięso bawoła, baranina, kurczaki, indyki); zostały one opakowane w folię aluminiową i gotowano je w piekarniku w różnych temperaturach ponad 150 stopni. Odkryto, że poziom koncentracji aluminium wzrósł o 378 % w mięsie czerwonym, a w drobiu o 215 %. Stwierdzono także, że tłuszcz zawarty w mięsie, w dodatku do procesu gotowania, miał wpływ na ilość aluminium, jakie stwierdzono w mięsie po próbie. Ujawniono też, że żywność wysoce kwasowa zawinięta w aluminiową folię zawierała dwa razy tyle aluminium; wpływ na jego poziom miała również wielkość formy, w jakiej gotowano. Producenci żywności często stosują aluminium do składowania i przechowywania żywności. To sposób tani, a ten metal jest łatwy w kształtowaniu [4].

Zagrożenie jakie niesie ze sobą stężenie aluminium w żywności, stwarza konieczność systematycznej kontroli poziomów tego pierwiastka w produktach przeznaczonych do konsumpcji. Spośród metod, wykorzystywanych do oceny ilości aluminium najpowszechniej stosowana jest metoda z eriochromocyjaniną R

Metoda z eriochromocyjaniną R

Podstawą tej techniki jest reakcja pomiędzy jonami glinu a eriochromocyjaniną R w środowisku kwaśnym, w której powstają barwne, różowoczerwone związki kompleksowe glinu, o maksimum absorbancji przy długości fali 535 nm. Intensywność różowoczerwonego zabarwienia jest proporcjonalna do zawartości glinu, można ją więc określić zarówno spektrofotometrycznie, jak i wizualnie. Metodę tę stosuje się do oznaczania glinu w roztworach o stężeniu 0,004- 1,0 mg/dm3. W przypadku stężeń wyższych próbkę można 5-krotnie rozcieńczyć.

Odczynniki i roztwory wykorzystywane w metodzie z eriochromocyjaniną R:

• 0,05 M roztwór H₂SO₄,

• roztwór wzorcowy podstawowy siarczanu glinowo-potasowego, Al2(SO4)3 · K₂SO₄ · 24 H₂O (8,792 g rozpuścić w wodzie, dodać 10 cm³ kwasu H₂SO₄ i dopełnić do 1 dm³ wodą destylowaną),

• roztwór wzorcowy roboczy siarczanu glinowo-potasowego (do kolby 1 dm³ odmierzyć 4 cm³ roztworu podstawowego i uzupełnić wodą do kreski, przygotowaną w dniu pomiaru),

• 0,2% roztwór kwasu askorbinowego,

• roztwór kwasu octowego i octowego lodowatego,

• bufor octanowy o pH 6,1 (w 1 dm³ kolbie w 500 cm³ wody destylowanej rozpuścić 94,6 g bezwodnego octanu sodowego, dodać 2,4 cm³ kwasu octowego lodowatego i uzupełnić wodą do kreski). Przygotować 48 h przed pomiarem,

• roztwór podstawowy eriochromocyjaniny R, o pH 2,9 (0,1 g eriochromocyjaniny R rozpuścić w 100 cm³ wody, zmierzyć pH, jeśli przekracza wymagane pH, należy przygotować nowy roztwór, czyli: w zlewce o pojemności 100 cm³ rozpuścić 0,3 g eriochromocyjaniny R w 50 cm³ wody, następnie wprowadzać roztwór kwasu octowego do uzyskania pH 2,9, przenieść do kolby na 100 cm³ i dopełnić do kreski wodą, przechowywać w temp. 4°C do zmętnienia),

• roztwór roboczy eriochromocyjaniny R (do kolby pomiarowej na 50 cm³ odmierzyć 10 cm³ roztworu podstawowego i rozcieńczyć wodą do kreski, przechowywać w temp. 4°C do zmętnienia),

• woda destylowana.

Aparatura wykorzystywana w metodzie z eriochromocyjaniną R:

• 12 kolb miarowych o pojemności 50 cm³,

• 4 kolby miarowe o pojemności 100 cm³,

• naczyńka wagowe,

• zlewka o pojemności 100 cm³,

• pipeta miarowa o pojemności 10 cm³,

• lejek szklany,

• Spektrofotometr Hawlett Packard lub SPEKOL obejmujący długość fali 535 nm,

• 2 kuwety o grubości warstwy 1 cm.

Opis metody eriochromocyjaniną R

Do ośmiu kolbek miarowych o pojemności 50 ml odmierzyć pipetą: 0,0 (ślepa próba); 0,5; 1,0; 2,0; 3,5; 5,0; 7,5 i 12,5 cm³ roztworu wzorcowego roboczego siarczanu glinowo-potasowego. Roztwory rozcieńczyć wodą do objętości 25 cm³, po czym do każdej kolbki dodać 0,5 cm³ roztworu kwasu askorbinowego i po 0,5 cm³ roztworu kwasu siarkowego, następnie po 10 cm³ buforu octanowego, wymieszać i dodać po 2,5 cm³ roztworu roboczego eriochromocyjaniny R. Roztwory uzupełnią wodą do kreski i wymieszać. Tak przygotowane roztwory wzorcowe zawierają: 0,000; 0,001; 0,002; 0,004; 0,007; 0,01; 0,015 i 0,025 mg glinu we wzorcu. Przygotowane wzorce są gotowe do użycia po upływie 5 minut, lecz nie później niż po 20 minutach. Ze zmineralizowanych próbek napojów pobrać do kolb na 50 cm³ po 25 cm³ roztworu. Następnie do każdej kolby dodać 0,5 cm³ roztworu kwasu askorbinowego, 0,5 cm³ roztworu kwasu siarkowego oraz 10 cm³ buforu octanowego, wymieszać i dodać 2,5 cm³ roztworu roboczego eriochromocyjaniny R, uzupełnić wodą do kreski i ponownie wymieszać. Za pomocą spektrofotometru zmierzyć absorbancję roztworów wzorcowych, oraz próbek napojów przy λmax = 535 nm, stosując ślepa próbę jako odnośnik.

Opracowanie wyników metody z eriochromocyjaniną R:

Z pomiarów absorbancji dla roztworów wzorcowych wykreślić krzywą kalibracyjną A = f(c). Z krzywej wyznaczyć równanie krzywej kalibracyjnej i wartość R². Krzywa kalibracyjna ma postać y = ax + b, z krzywej obliczyć zawartość glinu (x) w badanych próbkach, podstawiając pod y wartość absorbancji dla próbek napojów, pamiętając, że wynik podany będzie w mg [7, 8].

Piśmiennictwo:

[1] Dartigues J.F., Gagnon M., Michel P., Letenneur L., Commenges D., Barberger-Gateau P., Auriacombe S., Rigal B., Bedry R., Alpérovitch A. The Paquid research program on the epidemiology of dementia. Methods and initial results. Rev Neurol (Paris). 1991;147(3):225-30.

[2] Exley Ch. Chapter 27Aluminium. W: Binding, Transport and Storage of Metal Ions in Biological Cells, 2014, 833-842

[3] Exley  Ch. Human exposure to aluminium. Environ. Sci.: Processes Impacts, 2013,15, 1807-1816

[4] Ghada Bassioni G., Mohammed F.S., Al Zubaidy E., Kobrsi I. Risk Assessment of Using Aluminum Foil in Food Preparation Int. J. Electrochem. Sci.,7(2012)4498 -4509

[5] Graves AB, White E, Koepsell TD, Reifler BV, van Belle G, Larson EB (1990). “The association between aluminium-containing products and Alzheimer’s disease”. Journal of Clinical Epidemiology 43 (1): 35–44

[6] Luis M. Thompson, Frederick R. Troeh: Gleba i jej żyzność. Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1978, s. 191-192.

[7] Łodyga-Chruścińska E., Turek M., Bryszewska M., Jabłońska J., Małkowska D., Sykuła-zając A., Wajs A. Oznaczanie wybranych metali toksycznych, związków nieorganicznych i organicznych w żywności. Politechnika Łódzka, 2010

[8] Marczenko Z., Spektrofotometryczne oznaczanie pierwiastków, Wydawnictwo PWN, Warszawa 1979.

[9] Maret W., Wedd A. Binding, Transport and Storage of Metal Ions in Biological Cells

[10] Roesky H. W., Kumar S. S. Chemistry of aluminium(I). Chem. Commun., 2005, 4027-4038

[11] Starska K. Aluminium in food. Rocz Panstw Zakl Hig. 1993;44(1):55-63.