Onderzoekers van de Universiteit van Johannesburg hebben een efficiënte en gevoeligere methode ontwikkeld om te testen op gevaarlijke niveaus van zware metalen zoals arseen, cadmium en chroom in groenten en water. De methode kan worden gebruikt om andere voedingsmiddelen te testen, ook. Het is mogelijk om op meerdere metalen tegelijk te testen en het proces kan geautomatiseerd worden. Het proces omvat technologie die direct beschikbaar is in laboratoria in ontwikkelingslanden.

Trace metalen zoals lood (Pb), arseen (As), cadmium (Cd) en thallium (Tl) zijn zelfs bij zeer lage concentraties giftig. Arseen, Cadmium en zeswaardige chroomverbindingen worden ook erkend als kankerverwekkend door het Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek (IARC) en het Amerikaanse National Toxicology Program (NTP). Door nauwkeurige en gevestigde technieken te combineren, de methode maakt het mogelijk om tegelijkertijd op meerdere sporenmetalen te testen.

"Het onderzoek geeft een eenvoudig, snelle en gevoelige methode voor laboratoria met beperkte middelen. De onderzoeksresultaten kunnen ook de voedselkwaliteit voor consumenten verbeteren, " zegt hoofdauteur Prof Philiswa Nomngongo, de SARChI-leerstoel voor nanotechnologie voor water aan de Universiteit van Johannesburg.

"Deze studie draagt ​​gegevens bij die als referentie kunnen worden gebruikt bij het opstellen of herzien van de richtlijnen voor de maximaal toelaatbare niveaus in gewone groenten en drinkbaar water, " zij voegt toe.

"De methode is milieuvriendelijk en voldoet aan de principes van groene analytische chemie. Het veroorzaakt geen secundaire vervuiling."

Nieuwe combinatie van technieken

Eerdere studies gebruikten vergelijkbare methoden, maar voor analyse van organische verontreinigende stoffen zegt Dr. Luthando Nyaba, co-auteur van de studie, ook aan de Universiteit van Johannesburg.

"Dit is de eerste keer dat een op klei gebaseerd adsorbens wordt gecombineerd met een troebelingspuntextractiemethode voor gelijktijdige analyse van sporenmetalen in groenten en smakelijk water, " hij zegt.

"Bij deze methode we zetten vaste groentemonsters om in vloeibare vorm. Dit maakt het mogelijk om sporenmetalen direct te analyseren met een geschikt analyse-instrument. rechtstreeks, simultane analyse betekent dat er meer groentemonsters tegelijk kunnen worden geanalyseerd, sneller dan voorheen mogelijk was, ", voegt Nyaba toe.

De methode maakt gebruik van ultrageluid-ondersteunde troebelingspuntextractie en dispersieve micro-vastefase-extractie om monsters van groenten en water vooraf te concentreren. De monsters worden vervolgens direct geanalyseerd met optische emissiespectrometrie met inductief gekoppeld plasma. De apparatuur die voor het onderzoek wordt gebruikt is een paar jaar oud, zegt Nomngongo. Echter, hij zegt, "Als we om acht uur 's ochtends groenten kopen, we hebben de analyseresultaten om 1:00 uur 's middags, " zij voegt toe.

Om sporenmetalen in voedsel en water te identificeren, zijn analytische scheikundige technieken nodig. Deze evolueren in de loop van de tijd, net als apps op mobiele telefoons, hij zegt.

"De ontwikkelaars van een telefoon-app kunnen softwarefouten oplossen zonder de app volledig te herschrijven. Ze voegen fixes toe aan een nieuwe versie, en gebruikers downloaden de nieuwe versie om hiervan te profiteren.

"Analytische chemici zijn als softwareontwikkelaars, updates aanbrengen aan een bestaande methode om ze in overeenstemming te brengen met nieuwe analytische chemieprincipes. In dit geval, een van onze doelen was om de hoeveelheden gevaarlijke oplosmiddelen die traditioneel worden gebruikt bij het testen op sporenmetalen aanzienlijk te verminderen, ", voegt Nyaba toe.

Moeilijk te detecteren

Over de hele wereld, ongewenste sporenmetalen komen voor in groenten en drinkwater. Deze metalen behoren tot de vele verontreinigende stoffen die de menselijke gezondheid ernstig aantasten. Het monitoren van welke metalen in voedingsmiddelen en dranken voorkomen, kan een laboratorium behoorlijk uitdagen. Eerst, laboratoria kunnen sommige sporenmetalen in voedingsmiddelen vaak niet direct meten, omdat ze voorkomen in concentraties die te laag zijn om door de apparatuur te worden gedetecteerd. Dit betekent dat geavanceerde methoden en dure apparatuur nodig zijn om de aanwezigheid van sommige sporenmetalen te detecteren. groenten zijn inherent complex om nauwkeurig te analyseren op chemische elementen, en vereisen vaak lange, tijdrovende procedures om monsters voor metaaltesten voor te bereiden. Dit betekent dat de controle op sporenmetalen in landbouwproducten over het algemeen traag verloopt, duur, en kan alleen worden gedaan door hooggekwalificeerde wetenschappers. Voor ontwikkelingslanden, monitoring kan daardoor ontoegankelijk zijn.

Gezond blijven, mensen moeten groenten eten en water drinken. Hoogwaardige groenten bevatten veel micronutriënten, inclusief sporenmetalen die het lichaam nodig heeft om goed te kunnen functioneren. Maar hoge doses van sommige metalen kunnen mensen ziek maken, hoewel gezondheidsproblemen zoals kanker jaren kunnen duren om zich te manifesteren. Anderen zijn zo giftig dat zeer kleine hoeveelheden mensen binnen enkele dagen of weken extreem ziek kunnen maken.

"We moeten voedsel eten dat sporen van metalen bevat, zoals koper, zink en ijzer. Maar andere zijn giftig - lood, arseen cadmium, kwik, onder andere. Aan de ene kant, groenten vormen een essentieel onderdeel van de menselijke voeding. Op de andere, het zijn goede accumulatoren van zware metalen, ", zegt Nomngongo. "Het kennen van het niveau van metaalverontreiniging in de groenten die we eten en het water dat we drinken, kan een verschil maken voor de gezondheid en kwaliteit van leven, " zij voegt toe.

Overal metalen

Ongewenste metalen tasten wereldwijd voedselgewassen en drinkwater aan. Vervuiling door zware metalen door verstedelijking, fabrieken, mijnen, en andere industrieën filteren in bronnen voor drinkwater en irrigatie in de landbouw. Sommige landbouwmeststoffen, inclusief hergebruikt zuiveringsslib, ook gevolgen hebben voor voedselgewassen. Veel van deze metalen stapelen zich op in het menselijk lichaam, bij dieren, planten en het milieu. Dit betekent dat de metalen niet kunnen worden verwijderd en dat de resulterende problemen alleen kunnen worden beheerd, niet genezen.

De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) en nationale regeringen publiceren drinkwaterrichtlijnen en andere normen die aangeven welke niveaus van metalen in voedsel en water de menselijke gezondheid kunnen beïnvloeden. En het Internationaal Agentschap voor Kankeronderzoek (IARC) van de WHO en het Amerikaanse National Toxicology Program (NTP) publiceren lijsten van bekende en waarschijnlijke kankerverwekkende stoffen voor de mens.

lokaal, de onderzoeksresultaten kunnen helpen de kwaliteit van leven te verbeteren voor gemeenschappen die afhankelijk zijn van de bestudeerde waterbronnen, zegt Nomngongo. "De resultaten kunnen de Zuid-Afrikaanse regering en milieubeschermingsinstanties ook helpen bij het opzetten, de waterkwaliteitsvoorschriften herzien en handhaven, " zij voegt toe.