Определение содержания химических элементов в образцах мёда с использованием нейтронно-активационного анализа

Determination of the content of chemical elements in honey samples using neutron activation analysis
Цитировать:
Ибрагимов А.А., Холматова М.А., Назаров О.М. Определение содержания химических элементов в образцах мёда с использованием нейтронно-активационного анализа // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. 2020. 12(78). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11003 (дата обращения: 21.06.2021).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Методом нейтронно-активационного анализа определен элементный состав и количественное содержание 25 макро- и микроэлементов в образцах мёда из разных регионов Узбекистана и Кыргызстана.

ABSTRACT

The method of neutron activation analysis determined the elemental composition and quantitative content of 25 macro- and microelements in honey samples from different regions of Uzbekistan and Kyrgyzstan.

 

Ключевые слова: макро- и микроэлементы, мёд, нейтронно-активационный анализ.

Keywords: macro- and microelements, honey, neutron activation analysis.

 

Мёд–это пищевой продукт, который производят и трансформируют медоносные пчелы (Apis mellifera) из нектара цветов. Вид Apis mellifera относится к семейству Apidae. Медоносные пчёлы разводят для получения различных продуктов пчеловодства: воска, мёда, яда, прополиса, пергии других. Мёд являясь здоровым и легкоусвояемым натуральным продуктом, полон углеводами, витаминами, минералами, аминокислотами, белками и ферментами[1,2]. Также в составе мёда обнаружены различные летучие компоненты, фенольные соединения и флавоноиды[1]. Виды мёда имеют разнообразную окраску и цвет, от почти бесцветного до темно-коричневого, а его вкус варьирует от восхитительно мягкого до отчётливого жирного, поскольку как вкус, так и цвет формируются под влиянием типа нектара, собранного пчёлами из различных цветов. Обычно светлый цвет указывает на более мягкий вкус, в то время как тёмный мёд имеет более крепкий вкус и содержит больше минералов. Качественный мёд редко состоит на 100 % из одного цветочного нектара, но являются смесью с преобладанием одного типа цветов. Минеральный состав меда во многом зависит от его ботанического происхождения, а также от климатических условий и географического региона, где он был произведен. Мёд уменьшает сердечно–сосудистые факторы риска, а также является мощным ингибитором Helicobacter pylori. Эта cпиралевидная грамотрицательная бактерия, которая инфицирует различные области желудка и двенадцатиперстной кишки[3]. Более того, мёд проявляет антимутагенную активность против рака мочевого пузыря и карциномы молочной железы[1]. Исследования также указывают на то, что уникальный состав мёда в дополнение к естественному питательному подсластителю делает его полезным в качестве антимикробного агента и антиоксиданта. Мёд также уменьшает воспаление кожи, отеки и экссудацию, а также способствует заживлению ран, уменьшает размер рубца и стимулирует регенрацию тканей[1]. В зависимости от распространения растительности состав мёда значительно варьирует от региона к региону. Мед поступает из самых разных географических районов и может иметь различные химические и органолептические свойства. Поэтому очень важно иметь методы для характеристики различных сортов меда.Целью данной работы является изучение макро- и микроэлементного состава различных образцов мёда с различных регионов Республик Узбекистана и Кыргызстана.

Материалы и методы исследования. Образцы представляли наиболее распространенные виды меда, которые легко доступны для потребителей в Узбекистане. Проанализированные образцы были классифицированы в соответствии с их географической распространенностью. Образцы пронумерованы в следующим порядке: 1-образц - мёд горный (Узбекистан, Наманганская область); 2-образец - мёд лесной (Кыргызстан, Узгенский район Ошской области); 3-образц - мёд псоралейный (Узбекистан, Джизакская область); 4-образц - мёд с верблю́жьей колю́чки (янтак – узб., Alhagi – лат. – род пустынных растений семейства бобовых; Узбекистан, Сырдарьинская область); 5-образц - мёд хлопковый (Узбекистан, Джизакская область); 6-образец - мёд цветочный (Узбекистан, Алтарыкский район Ферганской области).

Количественное определение макро- и микроэлементов в образцах мёда осуществляли с использованием инструментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА) в аналитической лаборатории института ядерной физики Академии Наук Республики Узбекистан(ИЯФ АН РУз). В качестве источника нейтронов использовали ядерный реактор ВВР-СМ ИЯФ АН РУз. Поток нейтронов в каналах облучения составляет 5х1013 нейтрон/см2 сек. Временные режимы облучения tобл и «остывания» tохл выбирали в зависимости от группы радионуклидов.

  • короткоживущие радионуклиды: tобл-15 с, tохл-10 мин; период полураспада (Т½) - от нескольких минут до нескольких часов;
  • среднеживущие: tобл-15 ч, tохл-10 сут; Т½ - от несколько дней до несколько недель;
  • долгоживущие: tобл-15 ч, tохл-30 сут, Т½ - от нескольких недель до нескольких месяцев.

Для регистрации наведенной активности использовали детектор из германия высокой чистоты (V=120 см3) с разрешением 1,8 КэВ по гамма-линии Co-60 и гамма-спектрометр с компьютерным програмным обеспечением. Обработку данных проводили по программе GENIE-2000. Максимальная погрешность активационного метода определения элементов не превышала 15%, что вполне отвечает требованиям исследований биологических образцов. Проведенные исследования позволили определить 25 химических элементов.

Определен также рН образцов мёда: 1-образeц - рН=5.2; 2-образец - рН=4.8; 3-образeц - рН=5.5; 4-образeц- рН=4.5; 5-образeц- рН=4.7; 6-образeц- рН=4.2.

Результаты и обсуждение. Количественные данные по содержанию элементов в проанализированных образцах мёда приведены в таблице 1. Во всех 6 образцах были получены данные по 25 элементам. Обнаруженные элементы относятся ко всем восьми группам периодический системы элементов. Из них Na, К, Mg, Ca, Sr и Ва относятся к s семейству; Аl, Ga, Si, Ge, P, Sb, Cl, F, J, Se к р-семейству; Cu, Au, Zn, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni k d-семейству периодической системы элементов. Среди элементов I группы обнаружены Na, K, Cu u Ag. Из них K и Na являются макроэлементами, диапазон содержания этих элементов в 1 г образца мёда составляет соответственно 325 - 364 мкг и 81.8 - 96.4 мкг. По литературным данным концентрация К варьирует от 350 до 7030 мкг[2,4,5], а концентрация Na от 16.17 до 261.43 мкг на 1 г мёда[2,6]. Уровень содержания Cu в мёде находится в диапазоне 0.23 - 2.41 мкг на 1г мёда[2,7-9]. В наших опытах содержание Cu составило 3,05 – 4,44 мкг на 1г мёда. Содержание Аg составляет 0.25 - 0.33 мкг на 1г мёда. Элементы II группы наиболее широко представлены в исследованных образцах мёда. Содержание Мg и Ca, относящихся к макроэлементам, равно соответственно 66.8 - 93.6 мкг и 174 - 217 мкг на 1г мёда. По литературным данным концентрация Мg и Ca составляет соответственно 19.7-65.8[2,4] и 8.04-254 мкг на 1г мёда[4,9]. Содержание Zn варьирует в пределах 7,45 – 8,80 мкг на 1г мёда. Согласно литературе концентрация Zn составляет 0.55 - 6.27 мкг на 1 г мёда[4]. Щелочно-земельные металлы Sr и Ba в указанных образцах мёда имеют соответственно следующие концентрации 0.29 - 0.51 мкг и 0.79 - 0.94 мкг на 1 г. По данным литературы содержание Sr составляет 0.03 - 1.45 мкг[10], а Ba 0 - 0.900 мкг[11] на 1 г мёда. Из элементов III группы обнаружены Аl и Ga. Концентрация Аl лежит в пределах 21.3 - 28.3 мкг, а Ga имеет очень низкие концентрации от 0.016 - 0.028 мкг на 1г мёда. По литературным источникам концентрация Аl лежит в пределах 0 - 46.7 мкг на 1г мёда[11]. Элементы IV группы представлены Si и Ge. Концентрация Si составляет 4.68 - 5.25 мкг, а концентрация Ge имеет самую низкую концентрацию из всех обнаруженных 25 элементов от 0.009 до 0.17 мкг на 1 г мёда. P,V и Sb относятся к V группе. Фосфор относится к макроэлементам, содержание его варьирует от 223 до 275 мкг на 1г мёда. По литературным данным содержание фосфора варьирует в пределах 35.7 - 696 мкг на 1 г мёда[2,12]. Содержание Sb и V составляет соответственно 1.25 - 1.65 мкг и  0.04 - 0.06 мкг на 1 г мёда. Se и Сr представляют элементы VI группы. Содержание Сr в анализируемых образцах варьирует от 0.84 до 0.94 мкг на 1 г. Концентрация Сr в сортах мёда составляет 0.002-6.7 мкг на 1г мёда[12,13]. Концентрация Se составляет от 0.16 до 0.28 мкг на 1 г. В турецких образцах мёда содержание селена варьирует в диапазоне 0.038–0.159 мкг на 1 г мёда[4,7]. Галогены F, Cl, I и Mn представляют элементы VII группы. Содержание F, Cl и I соответственно составляет 103 - 133 мкг, 169.5 - 185.3 мкг и 3.04 - 3.65 мкг на 1 г. По литературным данным содержание хлора составляет 59 - 460 мкг[11]. В Египетских образцах содержание фтора составляет 4.8-12.5, йода 0.62-0.87 мкг на 1 г мёда (сухой вес)[14]. Концентрация марганца варьирует в пределах 3.25-4.21 мкг на 1 г мёда. Концентрация Mn сопоставима с концентрациями приведёнными в литературе, которая равна 0.125–16.72 мкг на 1 г мёда[11,15]. Из элементов VIII группы обнаружены Fe, Co и Ni. Содержание Fe составляет 6.64-9.05 мкг на 1г мёда. Наблюдаемые концентрации Fe составляют 1.265-10.2 мкг на 1г мёда[7,8]. Содержание Ni и Co в анализированных образцах составило 0.26-0.42 мкг и 0.15-0.34 мкг на 1 г мёда. Согласно литературным данным концентрации Ni и Co соответственно составляет 0.010-1.7[11] и 0.0048-0.062 мкг на 1 г мёда[5].

Таблица 1.

Содержание макро-и микроэлементов в образцах мёда натурального, мкг/г.

Элемент

Образец

№1

Образец

№2

Образец

№3

Образец

№3

Образец

№3

Образец

№3

Mg

90.2

74.3

93.6

72.4

66.8

82.5

Cl

169.5

185.3

171.4

183.5

172.2

176.4

Mn

3.93

4.21

3.25

3.50

3.41

3.34

Na

96.4

82.9

90.3

84.5

81.8

88.3

K

361

364

325

360

364

333

Cu

4,44

4,36

3,96

3,48

3,92

3,05

Ca

194

205

217

202

188

174

Fe

8.42

8.20

9.05

7.25

8.50

6.64

Zn

8,60

8,80

7,95

7,86

8,24

7,45

F

133

124

114

131

103

122

P

267

249

254

231

275

223

Co

0.23

0.18

0.21

0.34

0.15

0.18

Al

23.2

25.4

21.3

23.8

24.7

28.5

Ba

0.82

0.91

0.88

0.94

0.85

0.79

V

0.05

0.04

0.05

0.06

0.04

0.05

Ni

0.41

0.37

0.39

0.26

0.39

0.42

Cr

0.94

0.91

0.88

0.84

0.90

0.93

Sb

1.33

1.35

1.25

1.31

1.65

1.42

Sr

0.36

0.34

0.51

0.29

0.42

0.33

I

3.04

3.65

3.32

3.39

3.65

3.26

Se

0.25

0.28

0.21

0.16

0.21

0.25

Si

5.03

4.95

5.02

5.01

5.25

4.68

Ga

0.023

0.026

0.016

0.019

0.025

0.028

Ge

0.011

0.009

0.014

0.012

0.015

0.17

Ag

0.31

0.32

0.29

0.33

0.28

0.30

 

В составе образцов мёда из макроэлементов определено содержание калия, кальция, магния, натрия, фосфора и хлора, отсутствует только сера. Из эссенциальных или жизненно необходимых микроэлементов определены содержания железа, йода, меди, цинка, кобальта, хрома, никеля, ванадия, селена, марганца, фтора, кремния. Среди них отсутствует молибден, мышьяк, литий, бор и бром. Токсичные элементы ртуть, кадмий, свинец и таллий  отсутствуют, а концентрация алюминия находится  в пределах допустимого. В целом содержание элементов в составе изученных медов соответствует литературным данным. По содержанию элементы можно отнести к следующим группам: 1) от 100 мкг и выше – K, P, Ca, Cl; F; 2) от 1 мкг до 100 мкг – Na, Mg, Al, Fe, Si, Mn, I, Sb [14].  3) ниже 1 мкг  – Cr, Ba, Ni, Sr, Se, Ag, Co, V, Ga, Ge.  Определены рН образцов мёда, которые находятся в пределах от   4.2-5.5.

Выводы: Согласно полученным результатам, узбекские и киргизские сорта мёда являются ценным пищевым продуктом, не только снабжающим организм  значительным количеством энергии и витаминами, но также необходимым количеством макро- и микроэлементов таких, как Mg, K, Ca, Zn, Cu, Fe и Mn. Относительно большее содержание селена по сравнению с турецкими образцами  повышает пищевую ценность узбекского мёда, так как есть данные, что селен связывает свободные радикалы.С учётом дефицита йода в природных объектах Республики можно рекомендовать мёд как средство прфилактики эндокринных заболеваний, поскольку местные сорта содержат относительно большее количество йода по сравнению с другими регионами Токсичные элементы в образцах мёда не обнаружены.

 

Список литературы:

  1. Alvarez-Suarez J.M,Tulipani S,Romandini S,Bertoli E,Battino M.Contribution of honey innutrition and human health: a review// Mediterranean Journal of Nutrition and Metabolism.-2010.-Vol.3.-P.15–23.
  2. Fernàndez-Torres R,Pérez-Bernal J.L,Bello-López M.Á, Callejón-Mochón M, Jiménez-Sánchez J.C,Guiraúm-Pérez A. Mineral content and botanical origin of Spanish honeys//Talanta.-2005.-Vol.65.-P.686–691.
  3. Marshall B.J.Unidentified curved bacilli on gastric epithelium in active chronic gastritis(англ.)//The Lancet: journal.Elsevier.-1983.-Vol.1.-8336.-P.12731275.
  4. Silici S.,Uluozlu O.D.,Tuzen M.,Soylak M.Assessment of trace element levels in rhododendron honeys of Black sea Region, Turkey.//Journal of Hazardous Materials.-2008.-Vol.156.-Р.612–618.
  5. Golob Т., Dobersek U., Kump P, Nečemer M. Determination of trace elements and minor elements in Slovenian honey by total reflection X-ray fluorescence spectroscopy// Food Chemistry.-2005. -Vol.91. -P.593–600.
  6. Silva L.R.,Videira R.,Monteiro A.P.,Valenta О.P.,Andrade P.B. Honey from Luso region (Portugal): physicochemical characteristics and mineral contents. //Microchemical Journal.-2009.-Vol.93.-Р.73–77.
  7. Tuzen M, Silici S, Mendil D, Soylak M. Trace element levels in honeys from different regions of Turkey.//Food Chemistry.-2007.-Vol.103.-Р.325–330.
  8. Buldini P.L.,Cavalli S.,Mevoli A.,Sharma J.L.Ion chromatographic and voltametric determination of heavy and transition metals in honey.//Food Chemistry.-2001.-Vol.73.-Р.487–495.
  9. Pisani A, Protano G, Riccobono F.Minor and trace elements in different honey types produced in Siena County (Italy).//Food Chemistry.-2008.-Vol.107.-P.1553–1560.
  10. Hernandez O.M., Fraga J.M.G., Jimenez A.I., Jimenez F., Arias J.J. Characterization of honey from the Canary Islands:determinationof the mineral content by atomic absorption spectrophotometry.//Food Chemistry.-2005.-Vol.93.-P.449–458.
  11. Chudzinska M, Baralkiewicz D. Estimation of honey authenticity by multielements characteristics using inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) combined with chemometrics.//Food and Chemical Toxicology.-2010.-Vol.48.-P.284–290.
  12. Grembecka M., Szefer P. Evaluation of honeys and bee products quality based on their mineral composition using multivariate techniques.//Environ Monit Assess.-2013.-Vol.185.- 5.-P.4033–4047
  13. Aghamirlou M.H, Khadem M.,Rahmani A.,Sadeghian M, Mahvi A.H, Akbarzadeh A.,Nazmara Sh. Heavy metals determination in honey samples using inductively coupled plasma-optical emission spectrometry.//Journal of Environmental Health Science and Engineering.-2015.-Vol.13.-№1.P.1-8.
  14. Rashed M.N., Soltan M.E..Major and trace elements in different types of Egyptian mono-floral and non-floral bee honeys.//Journal of Food Composition and Analysis.-2004.-Vol.17.-P.725–735.
  15. Dżugan M., Zaguła G., Wesołowska M., Sowa P., PuchalskiCz. Levels of toxic and essential metals in varietal honeys from Podkarpacie.//J.Elem.-2017.-Vol. 22.-3.-P.1039-1048.
Информация об авторах

д-р хим. наук, профессор кафедры химии Ферганского государственного университета, 150100, Узбекистан, г. Фергана, ул. Мураббийлар, 19

doct. of chem. sci., professor of the Department of Chemistry, Ferghana State University, 150100, Uzbekistan, Ferghana, Murabhillar str., 19

преподаватель кафедры химии Ферганского государственного университета, Узбекистан, г. Фергана

Lecturer, Department of chemistry, Fergana State University, Uzbekistan, Fergana

доктор философии по химическим наукам(PhD), ст. преп. кафедры химии Ферганского государственного университета, Узбекистан, г. Фергана

PhD, the senior lecturer, Department of chemistry, Fergana State University, Uzbekistan, Fergana

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ларионов Максим Викторович.
Top