ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПИЩЕВОЙ ДОБАВКЕ «АСФАЛАЙМ» МЕТОДОМ ICP-OES

DETERMINATION OF MACRO- AND MICROELEMENT CONTENT IN THE FOOD ADDITIVE “ASFALAYM” BY THE ICP-OES METHOD
Цитировать:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПИЩЕВОЙ ДОБАВКЕ «АСФАЛАЙМ» МЕТОДОМ ICP-OES // Universum: химия и биология : электрон. научн. журн. Аскаров И.Р. [и др.]. 2025. 11(137). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/21070 (дата обращения: 05.12.2025).
Прочитать статью:
DOI - 10.32743/UniChem.2025.137.11.21070

 

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты количественного определения методом IСP-OES 69 химических элементов в пищевой добавке «Асфалайм», представляющей собой композицию цитрусовых корочек лимона и лайма. В частности, с высокой точностью (относительное стандартное отклонение до 7%) определено содержание 26 макро- и микроэлементов. Доказано, что пищевая добавка «Асфалайм» богата жизненно важными макроэлементами, такими как K, Ca, Mg, P, Na, и биогенными микроэлементами, такими как Fe, Ba, Al, Sr, Mn, Si, Cu, Sn, Cr, B, Zn, Li, Ni, Mo. Показано, что количественные показатели тяжелых металлов и токсичного мышьяка в пищевой добавке «Асфалайм» до 10 раз ниже чем максимально допустимой нормы.

ABSTRACT

The article presents the results of quantitative determination of 69 chemical elements in the food additive “Asfalaym” by the ICP-OES method. The additive represents a composition based on citrus peels of lemon and lime. In particular, the content of 26 macro- and microelements was determined with high accuracy (relative standard deviation up to 7%). It has been proven that the food additive “Asfalaym” is rich in essential macroelements such as K, Ca, Mg, P, and Na, as well as biogenic microelements such as Fe, Ba, Al, Sr, Mn, Si, Cu, Sn, Cr, B, Zn, Li, Ni, and Mo. It was shown that the quantitative indicators of heavy metals and toxic arsenic in the “Asfalaym” food additive are up to 10 times lower than the maximum permissible levels.

 

Ключевые слова: пищевая добавка «Асфалайм», лимонная цедра, лаймовая цедра, макроэлементы, микроэлементы, биогенные элементы, метод ИСП-ОЭС, тяжелые металлы, мышьяк.

Keywords: food additive “Asfalaym”, lemon peel, lime peel, macroelements, microelements, biogenic elements, ICP-OES method, heavy metals, arsenic.

 

Введение

Организм человека представляет собой уникальную биологическую систему, для правильного функционирования которой необходимо гармоничное взаимодействие множества сложных физиологических, биохимических и физических процессов. Особое значение в основе этих процессов имеет участие химических элементов. Согласно исследованиям, большинство из более чем 90 химических элементов, встречающихся в природе, считаются незаменимыми для здоровья человека [1, 2]. Эти элементы выполняют ряд жизненно важных функций в организме. В частности, они участвуют в основных механизмах энергетического обмена, в стабилизации структуры клеток, в хранении и передаче генетической информации, в активации ферментативных реакций, а также в регуляции нервных импульсов и мышечных сокращений [3-6].

Разработанная нами пищевая добавка «Асфалайм» на основе цедры цитрусовых лимона и лайма, содержащая оптимизированные биологически активные вещества [7, 8], может быть использована в качестве перспективного средства в современной медицине и народной медицине. В данной статье представлены результаты исследования по определению элементного состава данной пищевой добавки методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES).

Материалы и методы исследования

Приготовление рабочего раствора образца. Золу 1,000 г образца, высушенного и измельченного в натуральном виде, получали озолением в фарфоровом тигле в муфельной печи «Nabertherm» (Германия) при 550 °C. При этом образец первоначально нагревали до 95 °C в течение 30 минут, затем до 120 °C в течение 60 минут, до 300 °C в течение 120 минут и до 550 °C в течение 60 минут, и в конце выдерживали при 550 °C в течение 5 часов. К полученной золе добавляли 6 мл 70 % HNO3 (Sigma Aldrich, США) чистоты ICP-MS и 2 мл 60 % H2O2 и нагревали на электрической плитке в вытяжном шкафу до прекращения образования белого дыма. Охлаждённый раствор переносили в мерную полипропиленовую колбу объёмом 100 мл, доводили объём раствора до 100 мл ультрачистой водой. Полученный рабочий раствор фильтровали через шприцевой фильтр (0,45 мкм) и использовали для анализа.

Приготовление стандартных растворов и проведение анализа описано  в нашей предыдущей работе [9].

Результаты и обсуждения

Результаты определения количества элементов (мкг/100г) в пищевой добавке «Асфалайм» методом ИСП OEС представлены в таблице 1.

Таблица 1.

 Результаты определения химических элементов в составе пищевой добавки «Асфалайм» методом ICP-OES

Елемент

Длина волны, (нм)

Количество, мг/100 г

Стандартное отклонение, мг/100 г

Относительное станд. откл., %

  1.  

K*

766.490

1295.05

5.80

0.45

  1.  

Ca*

393.366

723.08

5.96

0.82

  1.  

Mg*

279.553

156.78

1.10

0.70

  1.  

P

185.942

77.57

0.30

0.38

  1.  

Na*

589.592

70.32

0.65

0.92

  1.  

Fe

259.940

20.64

0.10

0.48

  1.  

Ba

455.403

12.29

0.13

1.06

  1.  

Al

396.152

10.74

0.06

0.57

  1.  

Sr

407.771

5.27

0.29

5.56

  1.  

Mn

257.610

2.35

0.017

0.72

  1.  

Si

251.611

2.33

0.030

1.29

  1.  

Cu

324.754

2.13

0.014

0.66

  1.  

Sn

189.989

1.84

0.028

1.52

  1.  

Cr

283.563

1.83

0.014

0.77

  1.  

B

249.773

1.13

0.006

0.53

  1.  

Zn

213.856

1.09

0.010

0.92

  1.  

Li

670.776

0.85

0.005

0.59

  1.  

Ni

221.647

0.38

0.004

1.06

  1.  

Mo

202.030

0.13

0.009

6.84

  1.  

Ti

334.941

0.12

0.006

4.92

  1.  

Nd

378.425

0.11

0.007

6.50

  1.  

Ir

224.268

0.05

0.003

6.23

  1.  

Cd

228.802

0.02

0.001

6.37

  1.  

Zr

343.823

0.02

0.001

6.62

  1.  

Sc

361.384

0.02

0.001

4.46

  1.  

La

333.749

0.12

0.002

1.73

  1.  

Pb

220.353

0.05

0.006

13.08

  1.  

Th

283.231

0.13

0.023

18.26

  1.  

Sm

363.429

0.07

0.017

22.93

  1.  

Ce

413.765

0.04

0.004

10.59

  1.  

V

309.311

0.04

0.005

13.60

  1.  

As

189.042

0.03

0.012

37.09

  1.  

U

367.007

0.18

0.021

11.55

  1.  

Hf

339.980

0.02

0.007

31.43

  1.  

Tm

342.508

0.01

0.00

17.08

Елемент

Длина волны, (нм)

Количество, мг/100 г

Стандартное отклонение, мг/100 г

Относительное станд. откл., %

  1.  

Er

323.058

0.01

0.003

29.94

  1.  

Os

225.585

0.01

0.002

20.94

  1.  

Be

313.042

0.01

0.001

11.15

  1.  

Y

371.030

0.01

0.001

15.46

  1.  

Lu

261.542

0.01

0.001

16.29

  1.  

Hg

184.950

0.01

0.001

18.52

  1.  

Cs

852.113

<LOD**

-

-

  1.  

In

325.609

<LOD

 

 

  1.  

Pt

265.945

<LOD

 

 

  1.  

Sb

206.833

<LOD

-

-

  1.  

Te

238.578

<LOD

-

-

  1.  

Ta

268.517

<LOD

-

-

  1.  

Rh

343.489

<LOD

-

-

  1.  

Tb

350.917

<LOD

-

-

  1.  

Tl

190.856

<LOD

-

-

  1.  

Se

196.090

<LOD

-

-

  1.  

Rb

214.383

<LOD

-

-

  1.  

Bi

223.061

<LOD

-

-

  1.  

Re

227.525

<LOD

-

-

  1.  

Co

238.892

<LOD

-

-

  1.  

W

239.709

<LOD

-

-

  1.  

Ru

240.272

<LOD

-

-

  1.  

Au

242.795

<LOD

-

-

  1.  

Ge

265.118

<LOD

-

-

  1.  

Ga

294.364

<LOD

-

-

  1.  

Nb

309.418

<LOD

-

-

  1.  

Yb

328.937

<LOD

-

-

  1.  

Gd

335.047

<LOD

-

-

  1.  

Ag

338.289

<LOD

-

-

  1.  

Pd

340.458

<LOD

-

-

  1.  

Ho

345.600

<LOD

-

-

  1.  

Eu

381.967

<LOD

-

-

  1.  

Pr

390.844

<LOD

-

-

  1.  

Dy

400.045

<LOD

-

-

Примечание:

*) Детектирование эмиссии излучения элементов Mg, Ca, Na и K проводилось при радиальном положении плазмы, а для остальных элементов при ее аксиальном положении;

**) <LOD – результат меньше минимума обнаружения.

 

На основании определяемых количеств элементов в пищевой добавке «Асфалайм», представленных в таблице 1, мы разделили их на 4 группы. Первую группу составляют первые 5 макроэлементов: K, Ca, Mg, P и Na. Содержание этих элементов в пищевой добавке «Асфалайм» в 100 и даже 1000 раз превышает содержание других определяемых элементов и составляет от 70,32 мг до 1295 мг на 100 г продукта (рис. 1).

Как видно из табл. 1 и рис. 1, в наибольших количествах в составе пищевой добавки «Асфалайм» присутствуют калий и кальций. Калий является основным внутриклеточным катионом, который участвует в водно-электролитном балансе организма, нормальной работе сердца и мышц, передаче нервных импульсов [10]. Калий стабилизирует ритм сердечных сокращений и нормализует сердечную деятельность. Дефицит калия сопровождается нарушениями сердечного ритма (аритмиями), мышечной слабостью и общей слабостью. Кальций является самым распространенным минералом в организме, примерно 99% которого сосредоточено в костных и зубных тканях. Он необходим для прочности костей и зубов, но также играет важную роль в сокращении мышц, регуляции сердечного ритма, свертываемости крови и передаче нервных импульсов [11, 12].

Во вторую группу, приведенных в таблице 1, можно отнести элементы от железа (Fe) до кадмия (Cd). Эта группа состоит в основном из жизненно важных для организма биогенных микроэлементов. Отметим, что количество этих элементов в исследуемой пищевой добавке достаточно высоко (от 0,12 мг до 20,64 мг на 100 г). Относительное стандартное отклонение эксперимента по их определению, а также по определению макроэлементов не превысило 7%. Таким образом можно констатировать, что точность анализа первых 26 элементов в таблице 1 достаточна высокая.

На рис. 2 представлено сравнение количества биогенных микроэлементов, выраженных в мг, в 100 г пищевой добавки «Асфалайм». Из табл. 1 и рис. 2 видно, что исследуемая пищевая добавка содержит большое количество биогенных микроэлементов, таких как железо, барий, алюминий, стронций и марганец. Железо играет ключевую роль в транспорте и хранении кислорода в организме. Оно входит в состав молекул гемоглобина и миоглобина. Железо также участвует в активности некоторых окислительных ферментов, обеспечивая процессы кислородного обмена в клетках. Дефицит железа приводит к анемии, утомляемости, нарушению концентрации внимания и снижению иммунитета [13].

Погрешность анализа для 15 элементов от Pb до Hg (группа 3) в таблице 1 довольно велика, с относительными стандартными отклонениями от 10 до 37%. Основной причиной такого разброса показаний близость значений сигнала эмиссии и шума прибора из-за чрезвычайно низких концентраций этих элементов в пищевой добавке «Асфалайм».

 

Рисунок. 1. Количество макронутриентов в пищевой добавке «Асфалайм» (мг/100 г)

Рисунок 2. Содержание основных биогенных микроэлементов в пищевой добавке «Асфалайм» (мг/100 г)

 

Содержание последних элементов от Cs до Dy в пищевой добавке «Асфам» были настолько малы, что их аналитические сигналы были ниже нижнего предела обнаружения (LOD) прибора ICP-OES, поэтому нами определить количества этих элементов не удалось.

В пищевой добавке «Асфалайм» нами были определены вредные и токсичные для организма человека тяжёлые металлы и мышьяк. Их содержание сопоставлено с допустимыми нормами для растительных биологически активных добавок (сухих чаёв) согласно пункту 10.7 нормативного документа (НД) [14] в таблице 2.

Таблица 2.

Содержание тяжёлых металлов и мышьяка в пищевой добавке «Асфалайм» и максимально допустимые количества по нормативному документу

Элемент

Допустимое количество по НД, до мг/100 г [14]

Найденное количество, мг/100 г

По отношению к максимально допустимому количеству

Свинец

0.1

0,0 5±0,006

В 2 раза меньше

Ртуть

0.1

0,0 1±0,001

В 10 раз меньше

Кадмий

0,05

0,0 2±0,001

В 2,5 раза меньше

Мишяк

0.1

0,03 ±0,012

В 3,3 раза меньше

 

Из таблицы 2 видно, что содержание тяжёлых металлов и токсичного элемента мышьяка в пищевой добавке «Асфалайм» фактически в 2–10 раз ниже допустимых норм. Следовательно, можно без всяких сомнений утверждать, что данная пищевая добавка пригодна для употребления.

Заключение

При экспериментальном определении 69 химических элементов в пищевой добавке «Асфалайм», созданная на основе композиции кожуры лимона и лайма, методом ICP-OES позволила с высокой точностью выявить количество 26 элементов. Было установлено, что данная пищевая добавка богата не только жизненно необходимыми макроэлементами: K (1,30 %), Ca (0,72 %), Mg (0,16 %), P (0,08 %), Na (0,07 %), но также биогенными микроэлементами: Fe, Ba, Al, Sr, Mn, Si, Cu, Sn, Cr, B, Zn, Li, Ni и Mo. При этом показано, что содержание тяжёлых металлов и мышьяка в добавке «Асфалайм» в 10 раз ниже допустимых норм. Наличие достаточного количества макро- и микроэлементов в исследуемой пищевой добавке свидетельствует о её перспективности для применения в современной и народной медицине при профилактике и лечении ряда заболеваний, связанных с дефицитом указанных элементов, таких как: сердечно-сосудистые заболевания, костные патологии, анемия, болезни нервной и мышечной систем, воспалительные процессы внутренних органов.

 

Список литературы:

  1. Sadler T. D. Human Physiology: The Basis of Medicine. Oxford: Oxford University Press.- 2014. — 688 p.
  2. Guyton A. C., Hall J. E. Textbook of Medical Physiology. 14-ed. Elsevier.- 2021. — 1168 p.
  3. Tortora G. J., Derrickson B. Principles of Anatomy and Physiology. — 14-ed. Wiley.- 2017. — 1264 p.
  4. Whitney E. N., Rolfes S. R. Understanding Nutrition. — 15-ed. Boston: Cengage Learning.- 2020. — 950 p.
  5. Mahan L. K., Escott-Stump S. Krause's Food & the Nutrition Care Process. — 14-ed. Elsevier.- 2017. — 1584 p.
  6. World Health Organization (WHO). Guidelines: Nutrients in Human Nutrition. Geneva.- 2013. — URL: https://www.who.int/publications.
  7. Askarov I.R., Alieva F.A., Abdulloev Sh.Kh., Sattarova B.N. Antiradical activity of food additives «Asfam» and «Asfalaym». -Journal of Chemistry of Goods and Traditional Medicine, 4(2). - 114-119 pp., https://doi.org/10.55475/jcgtm/vol4.iss2.2025.490.
  8. Alieva F.A., Abdulloev Sh.Kh., Sattarova B.N. Antioxidant activity food supplement based on lemon and lime fruit peel. -Journal of Chemistry of Goods and Traditional Medicine, 4(1). -147-150 pp, https://doi.org/10.55475/jcgtm/vol4.iss1.2025.477.
  9. Askarov I. R., Abdulloev Sh. H., Aliyeva F. A., Abdulloev O. Sh., Sattarova B. N. Determination of the amount of macro- and microelements in some juice-containing soft drinks by the Isp Eco method. -Research article. July 21 2025., AIP Conf. Proc. 3304, 040041 (2025). https://doi.org/10.1063/5.0269096.
  10. World Health Organization (WHO). Potassium in Human Health. Geneva.- 2005.
  11. Khonsary SA. Guyton and Hall: Textbook of Medical Physiology. Surg Neurol Int. 2017 Nov 9;8:275. doi: 10.4103/sni.sni_327_17.
  12. Weaver C.M. Calcium in Human Health. Humana Press.- 2006.
  13. WHO. Iron Deficiency Anaemia: Assessment, Prevention and Control. Geneva, 2001.
  14. Гигиенические нормативы безопасности пищевой продукции. СанПиН № 0366-19. -Ташкент, 2019. -С. 698.
Информация об авторах

д-р хим. наук, проф., председатель Академии "Табобат" Узбекистана, Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Chemical Sciences, Professor, Chairman of the “Tabobat” Academy of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent

д-р хим. наук, проф. кафедры химии Андижанского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Андижан

Professor, Department of Chemistry, Andijan State University, Doctor of Chemical Sciences, Uzbekistan, Andijan

докторант кафедры химии Ферганского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Фергана

Doctoral Student, Department of Chemistry, Fergana State University, Uzbekistan, Fergana

д-р хим. наук, проф. кафедры химии Андижанского государственного университета, Республика Узбекистан, г. Андижан

Professor, Department of Chemistry, Andijan State University, Doctor of Chemical Sciences, Uzbekistan, Andijan

д-р философии (PhD), доц. кафедры «Технология и безопасность пищевых продуктов» Ферганского государственного технического университета, Республика Узбекистан, г. Фергана

Doctor of Philosophy (PhD), Associate Professor, Department of “Food Technology and Safety,” Fergana State Technical University, Uzbekistan, Ferghana

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