Kumulacja metali ciężkich w skórce i miąższu wybranych odmian
Transkrypt
Kumulacja metali ciężkich w skórce i miąższu wybranych odmian
Kiczorowska Probl Hig Epidemiol B. Kumulacja 2011, metali 92(3): ciężkich 671-674w skórce i miąższu wybranych odmian gruszek wyprodukowanych na terenie ... 671 Kumulacja metali ciężkich w skórce i miąższu wybranych odmian gruszek wyprodukowanych na terenie województwa lubelskiego Accumulation of heavy metals in peel and flesh of selected pear cultivars produced in the Lublin province Bożena Kiczorowska Instytut Żywienia Zwierząt i Bromatologii, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie Wstęp. Wśród najchętniej wybieranych owoców dominują owoce krajowe. Największą popularnością cieszą się, obok, jabłek, gruszki. Są źródłem, nie tylko wielu cennych składników pokarmowych, ale również substancji toksycznych, jak np.: metale ciężkie. Introduction. Domestic fruit dominate fruit choices of the Polish consumers. Besides apples, pears are among the most popular fruit. However, they constitute a source of not only valuable nutrients but also toxins, such as heavy metals. Cel. Określenie i porównanie zawartości metali ciężkich: Pb, Cd, Cu i Zn w miąższu, skórce mytej i niemytej wybranych odmian gruszek: Concorde, General Leclerc, Komisówka, Konferencja i Lukasówka. Aim. To determine and compare the Cd, Pb, Cu and Zn content in the fruit flesh, washed and unwashed peel of selected pear cultivars: Concorde, General Leclerc, Doyenne du Comice, Conference and Beurre Alexander Lucas. Wyniki i wnioski. Zawartość Cd w badanym materiale oznaczono na granicy czułości pomiarowej zastosowanej aparatury. Największą kumulację Pb stwierdzono w gruszkach, a najmniejszą w odmianach: Komisówka, Konferencja i Lukasówka. Koncentracja Cd i Pb we wszystkich badanych częściach jadalnych gruszek nie przekraczała dopuszczalnych norm. Największą zawartość Cu i Zn stwierdzono w przypadku gruszek Konferencja i Concorde, a najmniejszą – w odmianach Komisówka i Lukasówka. Mycie gruszek obniżyło zawartość badanych metali ciężkich. Słowa kluczowe: gruszki – różne odmiany, Cd, Pb, Cu, Zn Results & Conclusions. The content of Cd in the experimental material was noted near the threshold of measurability by the apparatus employed. The highest accumulation of Pb was investigated in General Leclerc cv. and the lowest – in Doyenne du Comice, Conference and Beurre Alexander Lucas cv. The concentration of cadmium and lead content in all edible fruit parts did not exceed permissible standards. The highest Cu and Zn content were found in Conference and Concorde cv. and the lowest – in Doyenne du Comice, Conference and Beurre Alexander Lucas cv. Washing pears decreased the levels of studied heavy metals. Keywords: pear – different cultivars, Cd, Pb, Cu, Zn © Probl Hig Epidemiol 2011, 92(3): 671-674 www.phie.pl Nadesłano: 10.06.2011 Zakwalifikowano do druku: 09.07.2011 Adres do korespondencji / Address for correspondence Dr Bożena Kiczorowska Instytut Żywienia Zwierząt i Bromatologii, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie ul. Akademicka 13, 20-934 Lublin tel. 81 445-69-15, e-mail [email protected] Wprowadzenie Cel pracy Polacy wykazują coraz większą świadomość żywieniową, co wiąże się m.in. ze wzrostem udziału owoców w codziennej diecie, zwłaszcza krajowych. Powszechna staje się wiedza na temat korzystnego oddziaływania, zawartych w nich związków chemicznych, jak witaminy, związki mineralne, czy inne substancje biologicznie czynne. Jednak obok cennych składników odżywczych owoce mogą wprowadzać do organizmu ludzkiego substancje toksyczne, które z łatwością pobierają ze środowiska i kumulują w swoich tkankach, jak np.: metale ciężkie [1, 2, 3, 4, 5]. Określenie i porównanie zawartości metali ciężkich: Pb, Cd, Cu i Zn – w częściach jadalnych wybranych odmian gruszek: Concorde, General Leclerc, Komisówka, Konferencja i Lukasówka. Materiał i metody Materiał do badań został zebrany w październiku 2009 roku, w okresie dojrzałości fizjologicznej owoców w Zakładzie Doświadczalnym Uniwersytetu Przyrodniczego położonym w obrębie granic administracyjnych miasta Lublina. Mimo potencjalnie większego obciążenia zanieczyszczeniami pyłowymi napływają- 672 cymi z blisko położonych tras komunikacyjnych i całej aglomeracji miejskiej nad stanowisko sadu, badania Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Lublinie nie wskazały przekroczenia dopuszczalnych granic stężeń metali ciężkich w powietrzu i glebie [6]. Do analiz laboratoryjnych wybrano odmiany: Concorde, General Leclerc, Komisówka, Konferencja, Lukasówka. Gruszki każdej odmiany zebrano losowo, z różnych części drzewa, po kilka kilogramów każda. Gruszki do analiz podzielono na dwie części. Jedną część owoców umyto pod bieżącą wodą i pozostawiono do wyschnięcia. Następnie obydwie partie owoców (mytą i niemytą) obrano ze skórki. Z obranych owoców usunięto szypułki i gniazda nasienne, pozostały miąższ łączono w jedną próbę. W ten sposób otrzymano trzy rodzaje materiału do analiz laboratoryjnych: skórkę niemytą, skórkę mytą i miąższ. Oznaczenie zawartości metali ciężkich przeprowadzono metodą bezpłomieniową spektrometrii absorpcyjnej atomowej. Pomiary wykonano na aparacie Spectr AA 880 Varian z atomizacją w piecu grafitowym i korekcją tła Zeemana, przy długości fali 309,3 nm, natężeniu prądu lamp 10 mA oraz szczelinie 0,5 nm, stosując gaz obojętny – argon (3 l/min) oraz pirolityczne powlekane kuwety grafitowe [7]. Na podstawie oznaczonych zawartości Cd, Pb, Cu i Zn w badanym materiale oszacowano dobową wielkość ich wprowadzenia do organizmu ludzkiego przy założeniu spożycia 1szt. gruszki dziennie przez dorosłego człowieka o wadze 80kg masy ciała. W wyliczeniach szacunkowych oparto się na średnich wartościach pomiarów wykonanych na analizowanym materiale. Przyjęto, że 1 gruszka waży 150g, a udział skórki w całym owocu wynosi 11%, zaś miąższu 83%. W przypadku Cd i Pb wyliczono procentowe pokrycie dopuszczalnego dobowego spożycia tych metali ciężkich w oparciu o tolerowane tygodniowe pobranie ze wszystkich źródeł (PTWI), określone przez Komitet Ekspertów FAO/WHO ds. Substancji Dodatkowych (JECFA) na poziomie: Pb 0,025; Cd 0,007 mg kg–1 masy ciała [8], a dla Cu i Zn wyliczono procentowe pokrycie średniego, dobowego zapotrzebowania na te pierwiastki [9]. Do określenia miar położenia (średnie, odchylenia standardowe, kwartale górny (Q75) i dolny (Q25), medianę) oraz wyznaczenia różnic pomiędzy średnimi testem wielokrotnych rozstępów (analiza wariancji ANOVA) wykorzystano pakiet statystyczny StatSoft STATISTICA 5.1.M. Wyliczone miary położenia charakteryzują rozkład zmienności wartości oznaczonego metalu ciężkiego w obrębie każdego z analizowanych wariantów. Wyniki i ich omówienie Na biokumulację pierwiastków śladowych w owocach duży wpływ ma siedlisko. Wielu autorów wykazuje w swoich badaniach na różnych gatunkach Probl Hig Epidemiol 2011, 92(3): 671-674 owoców owocach na bark typowych liniowych zależności między zawartością ołowiu, kadmu, cynku, czy manganu w glebie i wodzie, a ich kumulacją w owocach. Badania te wskazują na możliwość gromadzenia przez owoce zanieczyszczeń także znajdujących się w powietrzu atmosferycznym [10, 11, 12]. Różnice w wielkości kumulacji metali ciężkich obserwowane są także w obrębie tego samego gatunku, u różnych odmian, zwłaszcza w przypadku owoców pestkowych, których odmiany różnią się między sobą budową skórki [13, 14]. W analizowanych gruszkach oznaczono zawartość kadmu w niemal śladowych ilościach (średnio w skórce – 0,009, w miąższu – 0,001 µg g–1 m.n.), na granicy czułości wykorzystanej aparatury pomiarowej (tab. I). Tak niska zawartość tego metalu ciężkiego nie daje dobrych podstaw do wnioskowania na temat możliwości jego migracji w badanym materiale. Jednak literatura z tego zakresu podaje, że kadm jest pierwiastkiem głęboko wnikającym w tkanki roślin i równomiernie kumulującym się w ich poszczególnych warstwach [13, 14, 15]. Wśród badanych odmian gruszek istotnie największe ilości ołowiu osadzały się na skórce owoców General Leclerc (skórka myta – 0,03, niemyta – 0,059 µg g–11 m.n.). Prawdopodobnie związane to jest z budową morfologiczną skórki, która jest u tej odmiany wyjątkowo szorstka, co mogło przyczynić się do zwiększonego zatrzymywania na powierzchni owocu zanieczyszczeń pyłowych. Wielu autorów donosi, że ołów raczej osadza się na powierzchni rośliny, nieznacznie tylko migrując do jej wnętrza [10, 13, 14]. Wśród analizowanych miąższów statystycznie największe ilości ołowiu stwierdzono w owocach Konferencji (0,019 µg g–1 m.n.). Jednak w żadnym z badanych wariantów nie stwierdzono przekroczenia dopuszczalnej zawartości kadmu i ołowiu dla owoców pestkowych [16]. Mycie owoców w znacznym stopniu może zwiększyć bezpieczeństwo spożywanych owoców. W badaniach własnych stwierdzono nawet 50% mniejszą zawartość kadmu i ołowiu w skórce gruszek po dokładnym umyciu w porównaniu z owocami nie mytymi (General Leclerc). Efektywność zabiegów mycia pod bieżącą wodą jest większa w przypadku owoców, które z powodu właściwości fizjologicznych samej skórki gromadzą na jej powierzchni więcej osadów. Podobną zależność obserwowała autorka również w badaniach prowadzonych na jabłkach, gdzie efektywność mycia owoców wynosiła do 20% [13, 14]. Cynk i miedź są pierwiastkami śladowymi niezbędnymi do prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego, dlatego ilość Zn i Cu nie jest limitowana ustawowo, z wyjątkiem produktów żywnościowych w nie wzbogacanych. Jednak zbyt wysokie ich stężenie w żywności może prowadzić do poważnych schorzeń [17]. W badaniach własnych obserwowano podobną Kiczorowska B. Kumulacja metali ciężkich w skórce i miąższu wybranych odmian gruszek wyprodukowanych na terenie ... 673 Tabela I. Zawartość metali ciężkich w częściach jadalnych gruszek wybranych odmian (masa naturalna) Table I. Content of heavy metals in edible parts of selected pear cultivars (fresh matter) Cd (μg g-1) Odmiana /Cultivars Pb (μg g –1) Cu (mg kg –1) Zn (mg kg –1) Skórka Skórka Skórka Skórka Skórka Skórka Skórka Skórka niemyta myta / Miąższ niemyta / myta Miąższ niemyta myta Miąższ niemyta myta Miąższ /Unwashed Washed /Flesh Unwashed /Washed / Flesh /Unwashed /Washed /Flesh /Unwashed /Washed /Flesh peel peel peel peel peel peel peel peel Concorde SD 0,012 ±0,005 0,011 0,002 0,041ab A 0,034a B 0,008c 1,03a A 1,09a A 0,52b ±0,003 ±0,008 ±0,012 ±0,023 ±0,007 ±0,035 ±0,042 ±0,008 2,19a A 1,98a B 0,90a ±0,016 ±0,009 ±0,008 Q25 0,009 0,007 0,0014 0,034 0,031 0,0065 0,89 1,00 0,46 2,01 1,81 0,84 Q75 0,016 0,017 0,0031 0,048 0,038 0,0089 1,16 1,13 0,58 2,25 2,09 1,08 Mediana 0,013 0,010 0,0028 0,045 0,033 0,0083 1,06 1,10 0,53 2,19 1,95 0,94 General Leclerc 0,019 0,009 0,44c 1,96b A 1,85a A 0,50d ±0,028 ±0,004 ±0,063 SD ±0,006 0,001 0,059a A 0,030a B 0,013b 1,08a A 1,15a A ±0,013 ±0,008 ±0,020 ±0,028 ±0,010 ±0,056 ±0,090 ±0,005 Q25 0,012 0,006 0,0008 0,046 0,049 0,010 1,10 1,09 0,39 1,89 1,78 0,46 Q75 0,024 0,013 0,0017 0,064 0,045 0,016 1,00 1,21 0,48 2,07 1,89 0,57 Mediana 0,018 0,008 0,0012 0,061 0,033 0,014 1,05 1,17 0,45 1,67 1,85 0,51 Komisówka /Doyenne du Comice 0,011 0,008 0,32d 1,55c A 1,24b B 0,47e ±0,030 ±0,011 ±0,015 SD ±0,003 0,001 0,030b A 0,024b A 0,012bc 1,00a A 0,89b B ±0,011 ±0,012 ±0,022 ±0,024 ±0,007 ±0,014 ±0,056 ±0,007 Q25 0,009 0,006 0,0006 0,027 0,021 0,008 0,87 0,78 0,24 1,46 1,19 0,35 Q75 0,015 0,011 0,0013 0,035 0,029 0,017 1,09 0,95 0,38 1,59 1,31 0,51 Mediana 0,012 0,007 0,0008 0,033 0,025 0,014 1,03 0,88 0,33 1,54 1,27 0,49 Konferencja /Conference 0,009 0,005 0,67a 1,91b A 2,01a A 0,77b ±0,071 ±0,19 ±0,007 SD ±0,003 0,001 0,029b A 0,018b B 0,019a 1,10a A 1,07a A ±0,012 ±0,008 ±0,020 ±0,024 ±0,017 ±0,018 ±0,081 ±0,007 Q25 0,006 0,003 0,0007 0,021 0,012 0,014 1,03 0,99 0,54 1,84 1,91 0,64 Q75 0,013 0,007 0,0015 0,034 0,021 0,023 1,17 1, 13 0,72 2,01 2,10 0,81 Mediana 0,010 0,004 0,0011 0,031 0,017 0,021 1,11 1,05 0,66 1,95 2,05 0,77 Lukasówka/Beurre Alexander Lucas 0,004 0,003 0,50b 1,13d A 0,73c B 0,65c ±0,055 ±0,007 ±0,008 SD ±0,005 0,002 0,029b A 0,024b B 0,016b 0,82b A 0,73c B ±0,021 ±0,007 ±0,011 ±0,021 ±0,008 ±0,019 ±0,088 ±0,023 Q25 0,002 0,001 0,0011 0,021 0,018 0,008 0,75 0,66 0,44 1,08 0,61 0,54 Q75 0,006 0,005 0,0031 0,033 0,028 0,021 0,88 0,79 0,58 1,24 0,81 0,73 Mediana 0,004 0,003 0,0024 0,028 0,023 0,017 0,83 0,75 0,53 1,15 0,71 0,64 a,b,c,… – różnice statystycznie istotne przy p≤0,05 pomiędzy odmianami /significant differences between the content of heavy metals in pears of different cultivars (p≤0,05) A,B,C… – różnice statystycznie istotne przy p≤0,05 pomiędzy skórka myta i niemytą w obrębie tej samej odmiany /significant differences between the content of heavy metals in washed and unwashed peels of pears of the same cultivar (p≤0,05) SD (odchylenie standardowe), Q25 (kwartyl dolny), Q75 (kwartyl górny), mediana – miary średnie (położenia) /SD (standard deviation), Q25 (quartile bottom), Q75 (quartile upper,), modal – positional averages (averages measures) Tabela II. Szacowane ilości wybranych metali ciężkich wprowadzone do organizmu ludzkiego po spożyciu 1 gruszki dziennie różnych odmian Table II. Estimated amount of selected heavy metals introduced into the human organism after consumption of 1 pear per-day of different cultivars Cd (μg) Odmiana /Cultivar Pb (μg) Cu (mg) Zn (mg) Gruszka Gruszka Gruszka Gruszka Gruszka myta Gruszka myta Gruszka myta Gruszka myta niemyta /Unniemyta /Unniemyta /Unniemyta /Un/Washed pear /Washed pear /Washed pear /Washed pear washed pear washed pear washed pear washed pear Concorde 0,66 0,52 2,02 1,82 0,099 0,099 0,178 0,174 *PTWI1 lub zapotrzebowanie 2 (%) 0,821 0,651 0,711 0,64 3,332 3,332 1,932 1,932 General Leclerc 0,53 0,33 3,13 2,55 0,088 0,089 0,114 0,011 *PTWI1 lub zapotrzebowanie 2 (%) 0,661 0,411 1,091 0,891 2,932 2,932 1,172 1,172 Komisówka/Doyenne du Comice 0,37 0,31 1,86 2,28 0,068 0,065 0,101 0,099 *PTWI1 lub zapotrzebowanie 2 (%) 0,461 0,391 0,721 0,801 2,262 2,262 1,042 1,022 Konferencja/Conference 0,33 0,25 3,43 3,21 0,122 0,121 0,153 0,155 *PTWI1 lub zapotrzebowanie 2 (%) 0,411 0,311 1,201 1,121 4,062 4,062 1,572 1,592 Lukasówka/Beurre Alexander Lucas 0,38 0,36 2,98 2,88 0,091 0,089 0,120 0,112 *PTWI1 lub zapotrzebowanie 2 (%) 0,471 0,451 1,041 1,011 3,032 3,032 1,232 1,232 *Dobowe pokrycie dopuszczonych wartości pobrania w oparciu o PWTI1 lub zapotrzebowania (%) /Daily coverage of permitted values based on PWTI1 or demand 2 (%) 2 674 zawartość Cu w większości skórek badanych odmian gruszek (w granicach 1 mg kg–1 m.n.) i o około połowę niższą jego koncentrację w miąższu. Mycie owoców pod bieżącą wodą w większości przypadków nieznacznie tylko zmniejszyło zawartość tego pierwiastka w skórce. Większą zmienność obserwowano w zawartości cynku. Najzasobniejszym w ten pierwiastek okazała się skórka gruszek Concorde, General Leclerc i Konferencja (odpowiednio – średnio 2,08; 1,90; 1,96 mg kg–1 m.n) oraz miąższ Concorde i Konferencji (odpowiednio 0,90 i 0,77 mg kg–1 m.n). Proces mycia owoców tylko w przypadku gruszek Concorde, Komisówka i Lukasówka w istotny sposób obniżył zawartość cynku w skórce, w pozostałych odmianach różnice były nieistotne statystycznie. Oszacowane zawartości poszczególnych metali ciężkich w 1 gruszce, na podstawie przeprowadzonych badań, nie stanowią potencjalnego zagrożenia dla zdrowia konsumenta (tab. II). Ilości wprowadzanych kadmu i ołowiu w większości przypadków nie przekraczają 1% dobowych wartości wyliczonych w oparciu o PWTI [8]. Natomiast oszacowane ilości Cu i Zn w badanych odmianach gruszek mogą pokryć, w zależności od odmiany, zapotrzebowanie dorosłego Probl Hig Epidemiol 2011, 92(3): 671-674 człowieka na ten pierwiastek w granicach 2,26 do 4,06 % (Cu) i do 2% dla Zn. Literatura z tego zakresu podaje jednak, ze przyswajalność tych pierwiastków z żywności nie jest wysoka i dla Zn nie przekracza nawet 40% [8, 9, 17]. Wnioski 1. Zawartość kadmu w badanym materiale oznaczono w nieznacznych ilościach na granicy czułości pomiarowej zastosowanej aparatury. Natomiast największą kumulację ołowiu stwierdzono w owocach odmiany General Leclerc, a najmniejszą w odmianach: Komisówka, Konferencja i Lukasówka. Koncentracja Pb i Cd we wszystkich badanych częściach gruszek nie przekraczała dopuszczalnych norm, a szacowane ich ilości spożywane z 1 gruszką dziennie nie stanowią zagrożenia dla zdrowia konsumenta. 2. Największą zdolność gromadzenia miedzi i cynku stwierdzono w przypadku gruszek odmian Konferencja i Concorde, a najmniejszą – w odmianach Komisówka i Lukasówka. 3. Mycie gruszek pod bieżącą wodą obniżyło, w niemal wszystkich przypadkach, zawartość badanych metali ciężkich w skórkach tych owoców. Piśmiennictwo / References 1. Fulke MJ. The role of fruit in the diet. J Environ Radioactivity 2001, 52(2-3): 147-157. 2. Smith-Warner SA, Genkinger J, Giovannucci E. Fruit and Vegetable Consumption and Cancer. Nutritional Oncol (Second Edition) 2006: 97-173. 3. Stelmach W, Kaczmarczyk-Chałas K, Bielecki W, Drygas W. How education, income, control over life and life style contribute to risk factors for cardiovascular disease among adults in a post-communist country. Publ Health 2005, 119(6): 498-508. 4. Ismail B, Haffar I, Baalbaki R, Henry J. Development of a total quality scoring system based on consumer preference weightings and sensory profiles: application to fruit dates (Tamr). Food Qual Preference 2001, 12(8): 499‑506. 5. Babicz-Zielinska E. Food preferences among the Polish young adults. Food Qual Preference 1999, 10(2): 139-145. 6. Raport o stanie środowiska naturalnego województwa lubelskiego w roku 2008. Biblioteka Monitoringu Środowiska. WIOŚ, Lublin 2009: 14-21. 7. Ghaedi M, Shokrollahi A, Kianfar AH, Mirsadeghi AS, Pourfarokhi A, Soylak M. The determination of some heavy metals in food samples by flame atomic absorption spectrometry after their separation-preconcentration on bis salicyl aldehyde, 1,3 propan diimine (BSPDI) loaded on activated carbon. J Hazardous Materials 2008, 154(1-3): 128-134. 8. Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain on request from the European Commission on cadmium in food. EFSA J 2009, 980: 1-139. 9. Jarosz M, Bułhak-Jachymczyk B. Normy żywienia człowieka. PZWL, Warszawa 2008: 233-286. 10. Rusinek E, Ognik K, Sembratowicz I, Truchliński J. Wpływ warunków siedliska na bioakumulację makroelementów oraz pierwiastków śladowych w wybranych owocach z rejonu Lubelszczyzny. J Elementom 2006, 11(2): 199-206. 11. Rusinek E, Sembratowicz I, Ognik K. Zawartość wybranych metali w owocach leśnych w zależności od miejsca pozyskania. Rocz PZH 2008, 59(2): 155-161. 12. Szteke B, Jędrzejczak R, Ręczajska W. Wpływ niektórych czynników środowiskowych na zawartość metali w truskawkach. J Elementol 2006, 11(2): 213-222. 13. Kiczorowska B, Malik A. Nutritive value and capacity for lead and cadmium accumulation in apples of Jonica, Szampion and Pinova varieties collected at two harvest seasons. [w:] Pierwiastki, środowisko i życie człowieka. Pasternak K (red). System-Graf, Lublin 2009: 102-111. 14. Kiczorowska B. Kumulacja ołowiu i kadmu w skórce i miąższu wybranych odmian jabłek. Ochr Środowiska Zasob Nat 2009, 40: 365-371. 15. Yamaguchi N, Mori S, Baba K, Kaburagi-Yada S, Arao T, Kitajima N, Hodura A, Terada Y. Cadmium distribution in the root tissues of solanaceous plants with contrasting rootto-shoot Cd translocation efficiencies. Environ Exp Botany 2011, 71(2): 198-206. 16. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13.01.2003 r. Dz.U. 2003 r. nr 37 poz. 326. 17. Türkdogan M.K, Kilicel F, Kara K, Tuncer I, Uygan I. Heavy metals in soil, vegetables and fruits in the endemic upper gastrointestinal cancer region of Turkey. Environ Toxicol Pharmacol 2003, 13(3): 175-179.