*Maciej Bilek1, Wojciech Szwerc2, Ryszard Kocjan2
Zawartość metali ciężkich (Pb, Cd, Cr, Ni) jako potencjalny czynnik ograniczający możliwość wykorzystania soku brzozowego
Heavy metals (Pb, Cd, Cr, Ni) content as a potential risk factor, limiting birch tree sap usefulness
1Katedra Inżynierii Produkcji Rolno-Spożywczej, Wydział Biologiczno-Rolniczy, Uniwersytet Rzeszowski
Kierownik Katedry: prof. dr hab. inż. Stanisław Sosnowski
2Katedra Chemii, Zakład Chemii Analitycznej, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Analityki Medycznej, Uniwersytet Medyczny w Lublinie
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. chem. Ryszard Kocjan
Streszczenie
Wstęp. Sok brzozowy spożywany jest obecnie przez licznych konsumentów indywidualnych, znajduje również zastosowanie jako surowiec do produkcji napojów, stanowiących przedmiot zainteresowania przemysłu spożywczego i farmaceutycznego. Problemem, przed którym stają zarówno osoby pozyskujące sok brzozowy samodzielnie, jak również przemysł przetwórczy, jest potencjalne skażenie toksynami środowiskowymi, m.in. metalami ciężkimi.
Cel pracy. Celem niniejszych badań było określenie zawartości wybranych metali ciężkich w soku brzozowym pozyskiwanym na terenie chronionego krajobrazu w województwie podkarpackim.
Materiał i metody. Sok pobierano z 7 osobników brzozy zwisłej przez 7 kolejnych dni (6-12 marca 2016 roku), stosując technikę nawiercania pnia drzewa. Oznaczenie ilościowe metali ciężkich wykonano techniką elektrotermiczną atomowej spektrometrii absorpcyjnej.
Wyniki. Pomimo nieodległego sąsiedztwa drzew od drogi gminnej, zawartość ołowiu w badanych sokach drzewnych była poniżej granicy oznaczalności zastosowanej metody. Najwyższe odnotowane stężenia chromu wynosiły 3,87 i 4,13 μg/l dla brzozy nr 6 w dniu 10 marca i brzozy nr 1 w dniu 12 marca. Zawartość kadmu była najwyższa dla brzóz nr 6 i 7, a średnia z tygodniowych pomiarów wynosiła odpowiednio 4,03 ± 3,17 i 3,50 ± 1,97 μg/l. Również dla tych dwóch drzew odnotowano najwyższe średnie tygodniowe stężenia niklu, wynoszące 12,51 ± 5,99 i 7,09 ± 4,23 μg/l. W obrębie badanych soków brzozowych stwierdzono bardzo duże zróżnicowanie, zarówno międzyosobnicze, jak i w profilu czasu, największe dla chromu, mniejsze zaś dla kadmu i niklu.
Wnioski. Uzyskane wyniki odniesione do norm (m.in. procent realizacji tygodniowego tolerowanego pobrania dla kadmu) wskazują, że badane soki brzozowe można uznać za bezpieczne i niestwarzające zagrożenia dla konsumentów indywidualnych. Jest jednak wskazane, aby zaplecze analityczne przemysłu spożywczego i farmaceutycznego, przed przystąpieniem do przetwórstwa soku brzozowego, prowadziło badania kontrolne skupowanego surowca w celu wyeliminowania soku pozyskiwanego ze stanowisk i osobników wykazujących zanieczyszczenia przemysłowe i rolnicze.
Summary
Introduction. Birch tree sap is currently obtained by a large number of individual consumers and is also used as a raw material for beverage production, that is object of interest both for the food and pharmaceutical industry. The problem that affects as well as birch tree sap consumers and the processing industry is potential contamination by environmental toxins, ex. heavy metals.
Aim. The aim of this study was to determine the content of selected heavy metals in birch tree sap collected in the area of protected landscape in the Podkarpackie Voivodeship.
Material and methods. The birch tree sap was collected from seven individuals of silver birch. The intake was conducted for seven consecutive days (6-12 March 2016). The drilling technique was applied. Quantitative determination of heavy metals was performed by electrothermal technique of atomic absorption spectrometry.
Results. Despite the proximity of birch trees from the municipal road, the lead content in the tree sap examined was below the limit of quantification of the method used. The highest recorded chromium concentrations were 3.87 and 4.13 μg/l, for birch No. 6 on March 10th and birch No. 1 on March 12th, respectively. The cadmium content was highest for birches No. 6 and No. 7 for which the average, calculated from weekly measurements, was 4.03 ± 3.17 μg/l and 3.50 ± 1.97 μg/l, respectively. Also for sap of these two trees, the highest average weekly concentrations of nickel was found, i.e. 12.51 ± 5.99 and 7.09 ± 4.23 μg/l. Within the examined birch tree saps, very large variations, both interindividual and time-related, has been found, highest for the chromium concentrations and much smaller for the concentrations of cadmium and nickel.
Conclusions. The results obtained, in relation to standards (among others percentage implementation of the tolerable weekly intake for cadmium), indicate that birch tree sap can be considered as safe and non-threatening to health of individual consumers. However, it is desirable that the control laboratories of the food and pharmaceutical industry should conduct studies of the raw material purchased, just before the sap processing. This will eliminate the raw material delivered from the places contaminated by industry and agriculture.
Wstęp
Współczesne badania wskazują, że za wiele postulowanych przez dawną medycynę ludową kierunków działania biologicznego soków drzewnych odpowiedzialna jest wysoka zawartość składników mineralnych (1, 2). Gatunkiem, z którego na terenie Europy Środkowej pozyskiwano najczęściej sok, była brzoza zwisła (Betula pendula Roth) (3-6). Podobnie i dziś sok tego właśnie drzewa spożywany jest przez licznych konsumentów indywidualnych, jak również znajduje zastosowanie jako surowiec do produkcji napojów (7). Wysoka zawartość miedzi, cynku i manganu, odnotowane w soku brzozowym pozyskiwanym z terenu Podkarpacia, stwarza perspektywę wykorzystania go jako roślinnego surowca leczniczego, mogącego znaleźć zastosowanie m.in. w leczeniu niedoborów wymienionych składników mineralnych (8).
Problemem, przed którym stają zarówno osoby pozyskujące sok brzozowy samodzielnie, jak również przemysł przetwórczy jest nie tylko bardzo niska trwałość tego surowca (9), ale także potencjalne skażenie toksynami środowiskowymi. O ile pierwszy problem rozwiązać można poprzez zastosowanie zabiegów wydłużających trwałość (10, 11), o tyle zanieczyszczenie środowiska jest czynnikiem, który w zasadniczy i trwały sposób determinuje bezpieczeństwo zdrowotne spożywania soków brzozowych. Na słuszność tego twierdzenia wskazują przeprowadzone dotychczas badania surowca z terenu Podkarpacia. Mimo że sok brzozy zwisłej, niezależnie od stanowiska pobrania, okazał się pośród soków badanych gatunków jedynym wolnym od azotanów (12), stwierdzono w nim zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych oraz pozostałości środków ochrony roślin (13). Wskazuje to na wysoką podatność składu soków drzewnych na antropopresję i konieczność odpowiedzialnego typowania miejsc pozyskiwania soku brzozowego, uwzględniającego ewentualne zanieczyszczenia przemysłowe i historię rolniczego wykorzystania terenu.
Cel pracy
Celem niniejszych badań było określenie zawartości wybranych metali ciężkich, tj. ołowiu, kadmu, chromu oraz niklu, w soku brzozowym pozyskanym na terenie obszaru chronionego krajobrazu w województwie podkarpackim.
Materiał i metody
Sok drzewny brzozowy został pozyskany na terenie miejscowości Niwiska (powiat kolbuszowski, województwo podkarpackie) z grupy siedmiu osobników rosnących na typowym, śródpolnym zadrzewieniu, sąsiadującym w odległości ok. 50 metrów od gospodarstwa rolnego i ok. 100 metrów od drogi gminnej. Sok pozyskiwano techniką nawiercania, rekomendowaną przez dane piśmiennictwa (14). Pnie drzew nawiercono na wysokości 0,5 metra, od strony południowej, wykorzystując wiertło o średnicy 16 mm. Nawiercenia dokonywano na głębokość ok. 50 mm, po czym do otworu w pniu drzewa wprowadzano wężyk silikonowy o średnicy 16 mm, uszczelniony dodatkowo taśmą izolacyjną. Drugi koniec wężyka umieszczano w butelkach z ciemnego tworzywa sztucznego, które uprzednio zostały odkażone 70% alkoholem etylowym. Zbiór soku drzewnego prowadzono w dniach 6-12 marca 2016 roku w trybie ciągłym. Próbki przeznaczane do analiz pozyskiwano począwszy od godziny 12 do czasu uzyskania objętości 50 ml. W związku z wykazanym w poprzednich badaniach dużym zróżnicowaniem składu mineralnego soku brzozowego w profilu czasu (15), pozyskiwanie prowadzono w jednodniowych odstępach czasu przez okres 7 dni. Zebrany sok brzozowy umieszczano w plastikowych probówkach wirówkowych, które zamrażano w temperaturze -21°C. Po zakończeniu pozyskiwania soku, w wywierconych otworach umieszczano kołki drewniane o średnicy 16 mm i długości odpowiadającej nawierceniu, które przed wbiciem do nawierconego otworu zanurzano w paście ogrodniczej. Postępowanie to minimalizuje ryzyko zakażenia drzewa, jak również zapewnia całkowite zahamowanie wypływania soku (9, 14).
Zawartość metali ciężkich w próbkach soku brzozowego oceniono za pomocą techniki elektrotermicznej atomowej spektrometrii absorpcyjnej. Roztwory wzorcowe o stężeniu 50 μg/l dla ołowiu, 2 μg/l dla kadmu, 60 μg/l dla niklu oraz 20 μg/l dla chromu przygotowano przez rozcieńczenie standardowych roztworów pierwiastków o stężeniu 1000 mg/l. Odpowiednią ilość roztworu o stężeniu 1000 mg/l przenoszono do kolby miarowej o pojemności 100 ml i uzupełniono do kreski 0,5% kwasem azotowym przygotowanym przez rozcieńczenie stężonego 65% kwasu azotowego (V) wodą dejonizowaną o oporności 18,2 mΩ/cm. Temperaturę pirolizy optymalizowano w zakresie 800-1100°C dla ołowiu, 900-1200°C dla niklu, 1000-1400°C dla chromu oraz 500-900°C dla kadmu. Po przeprowadzonej optymalizacji i ustaleniu temperatury pirolizy dla poszczególnych pierwiastków przystąpiono do optymalizacji temperatury procesu atomizacji. Temperatura atomizacji była zmieniana w zakresie 1800-2200°C w przypadku ołowiu, 2100-2500°C dla niklu oraz chromu i 1500-1800°C dla kadmu. Do optymalizacji poszczególnych temperatur użyto roztworów wzorcowych analizowanych pierwiastków o stężeniach opisanych powyżej. Temperaturę zmieniano w zakresie co 50°C dla każdego z analizowanych pierwiastków.
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Bilek M, Stawarczyk K, Gostkowski M i wsp. Mineral content of tree saps from Subcarpathian region. J Elem 2016; 21(3):669-79.
2. Bilek M, Siembida A, Gostkowski M i wsp. Variability of the minerals content as a factor limiting health properties of birch saps. J Elem 2017; 22(3):957-67.
3. Svanberg I, Sõukand R, Łuczaj Ł i wsp. Uses of tree saps in northern and eastern parts of Europe. Acta Soc Bot Pol 2012; 81(4):343-57.
4. Papp N, Czègènyi D, Hegedűs A i wsp. The uses of Betula pendula Roth among Hungarian Csángós and Szèkelys in Transylvania, Romania. Acta Soc Bot Pol 2014; 83(2):113-22.
5. Zyryanova OA, Terazawa M, Koike T i wsp. White birch trees as resource species of Russia: their distribution, ecophysiological features, multiple utilizations. Eurasian J For Res 2010; 13(1):25-40.
6. Sõukand R, Pieroni A, Biró M i wsp. An ethnobotanical perspective on traditional fermented plant foods and beverages in Eastern Europe. J Ethnopharmacol 2015; 170:284-96.
7. Godyla S. Postawy konsumentów wobec soku z brzozy. Think 2015; 20:7-16.
8. Bilek M, Kuźniar P, Stawarczyk K i wsp. Zawartość manganu w sokach drzewnych z terenu Podkarpacia. Post Fitoter 2016; 17(4):255-61.
9. Bilek M, Pytko J, Sosnowski S. Badania trwałości soków drzewnych brzozowych. Pol J Sust Develop 2016; 20:7-14.
10. Bilek M, Sądej M, Rączy M i wsp. Turbidity changes of birch tree sap after addition of commonly available chemicals. Biotech Food Sci 2016; 80(2):83-90.
11. Bilek M, Vietoris V, Ilko V. Shelf life extension and sensory evaluation of birch tree sap using chemical preservatives. Potravinárstvo 2016; 10(1):499-505.
12. Bilek M, Stawarczyk K, Kuźniar P i wsp. Evaluation of inorganic anions content in the tree saps. J Elem 2016; 21(4):1277-88.
13. Bilek M, Sadowska-Rociek A, Stawarczyk K i wsp. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i pozostałości środków ochrony roślin w sokach brzozowych z terenu rolniczego. Med Środ 2017; 20(1):17-26.
14. Yoon SL, Jo JS, Kim TO. Utilization and tapping of the sap from Birches and Maples. Mokchae Konghak 1992; 20(4):15-20.
15. Bilek M, Szwerc W, Kuźniar P i wsp. Time-related variability of the mineral content in birch tree sap. J Elem 2017; 22(2):497-515.
16. K?ka M, Čakste I, Geršebeka E. Determination of bioactive compounds and mineral substances in Latvian birch and maple saps. Proc Latvian Acad Sci, Section B 2013; 4/5(685/686):437-41.
17. Viškelis P, Rubinskienė M. Berž? sulos cheminė sudėtis. Sodininkystė Ir Daržininkystė 2011; 30(1):75-81.
18. Kim J-H, Lee W-J, Cho Y-W i wsp. Storage-life and palatability extension of Betula platyphylla Sap using lactic acid bacteria fermentation. J Korean Soc Food Sci Nutr 2009; 38(6):787-94.
19. Bilek M, Kuźniar P, Cieślik E. Kadm w pitnym soku brzozowym z terenu rolniczego. Med Środ – Env Med 2016; 19(3):31-3.
20. Bilek M, Stawarczyk K, Gostkowski M i wsp. Zawartość kadmu w sokach wybranych gatunków drzew. Pol J Sust Develop 2016; 20:15-20.
21. Ociepa-Kubicka A, Ociepa E. Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi. Inż Ochr Środ 2012; 15(2):169-80.
22. Seńczuk W (red.). Toksykologia współczesna. Wyd Lek PZWL, Warszawa 2006.
23. Czeczot A, Skrzycki M. Kadm – pierwiastek całkowicie zbędny dla organizmu. Post Hig Med Dośw 2010; 64:38-49.
24. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 488/2014 z dnia 12 maja 2014 r. zmieniające rozporządzenie (WE) nr 1881/2006 w odniesieniu do najwyższych dopuszczalnych poziomów kadmu w środkach spożywczych. Dz U L 2014; 138: 75-9.
25. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dz U 2015; 1989:1-32.
26. Cadmium in food Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain. EFSA J 2009; 980:1-139.
