МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТЫ ЗЕЛЕНОГО ЧАЯ

АННОТАЦИЯ

В данной статье приведены данные о количествах макро- и микроэлементов в пяти образцах зеленого чая различных производителей. Для определения содержания макро- и микроэлементов использован метод оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ОЭС-ИСП). В частности, определено и проанализировано 68 химических элементов во всех образцах зеленого чая. 20 элементов оказались ниже минимального предела обнаружения. Образцы зеленого чая содержали такие макроэлементы как K, Mg, P, Na, Ca, Fe и другие элементы.

Результаты исследования показывают, что образцы также содержали тяжелые и токсичные металлы, но их количество не превышало максимально допускаемой нормы. Химический состав образцов зеленого чая был проанализирован методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.

ABSTRACT

This article presents data on the amounts of macro- and microelements in five green tea samples from different manufacturers. Inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES) was used to determine the macro- and microelement content. Specifically, 68 chemical elements were identified and analyzed in all green tea samples. Twenty elements were found to be below the minimum detection limit. The green tea samples contained macroelements such as K, Mg, P, Na, Ca, Fe, and other elements.

The study results show that the samples also contained heavy and toxic metals, but their amounts did not exceed the maximum permissible limit. The chemical composition of the green tea samples was analyzed using inductively coupled plasma-optical emission spectrometry.

Ключевые слова: зеленый чай, ОЭС-ИСП, макроэлементы, микроэлементы, тяжелые и токсичные металлы.

Keywords: green tea, ICP-OES, macroelements, microelements, heavy and toxic metals.

Введение.

На сегодняшний день чай удерживает звание самого популярного напитка на планете: его выбирают две трети населения Земли, что существенно превышает показатели потребления кофе. Ежегодно в 40 странах мира производят более 3 млн. тонн чая. Основные производители чая (тыс. тонн): Индия – 850, Китай – более 700, Шри-Ланка – около 300, Кения – 270, Индонезия – 150, Япония – более 100, Южная Африка – около 100, Вьетнам – 75, Аргентина – 50. За последние годы популярность чая существенно выросла, что обусловлено высокой концентрацией в нём мощных антиоксидантов. В настоящее время признано, что причина многих болезней, а также процесса старения людей – действие свободных радикалов в биологических жидкостях, которые, как сильные окислители, повреждают стенки сосудов, мембраны клетки, окисляют липиды [1]. Такие патологические процессы провоцируют развитие сердечно-сосудистых и онкологических патологий, сахарного диабета, а также множества других серьезных недугов.

Чайное растение (Camellia sinensis L.) обладает чрезвычайно богатым набором органических соединений, насчитывающим свыше 2000 элементов. При этом важно учитывать, что биохимические характеристики свежего листа и готовой сухой заварки существенно различаются. Сухой чай имеет более сложный, химический состав, который формируется в процессе его переработки [2].

На сегодняшний день точное количество всех химических элементов и соединений, присутствующих в чае, всё еще не поддается окончательному исчислению. Еще 15 лет назад их насчитывалось около 130, а в настоящее время обнаружено уже около 300, причем 260 из них удалось идентифицировать, определив их строение [3]. Чай состоит из 30-50% экстрактивных веществ: зеленые чаи содержат их больше – 40-50%, а черные – меньше 30-45% [4]. Чай включает в себя разнообразные минеральные вещества. Основную часть составляют такие макроэлементы, как калий, фосфор, кальций, магний, натрий, железо, марганец и кремний. Наряду с ними присутствуют и микроэлементы, включая фтор, йод, медь, золото и ряд других компонентов. Все они входят в состав сложных соединений, но, находясь в форме коллоида, они растворяются в воде и выходят в чайный настой (особенно фтор и йод) [5]. Микроэлементы запускают работу ферментов в теле человека, укрепляя защитные функции организма и помогая ему эффективнее противостоять негативным внешним и внутренним воздействиям.

Местное население Узбекистана занимает одно из ведущих мест в мире по потреблению чая. Мы начинаем с чая завтрак, пьем его до и после обеда, а также вечером [8]. Это побудило нас изучить биохимический состав, в частности определить микро- и макроэлементы образцов зеленого чая, которые больше всего употребляются в нашей стране и ценятся нашим народом.

Материалы и методы.

В качестве образцов для исследования были выбраны зеленые чаи различных производителей:

• Образец № 1 “ Flecha Zira” – это крупнолистовой зеленый чай сорта Chunmee, который выращивается в провинции Huangshan.
• Образец № 2 “ Exclusive 8008” китайский зеленый чай.
• Образец № 3 “Toza 110 ko‘k choy” листовой зеленый чай, первого сорта.
• Образец № 4 “Toza 95 ko‘k choy” крупнолистовой зеленый чай, первого сорта.
• Образец № 5 “Ahmad Tea Gunpowder” знаменитый китайский сорт, отличающийся плотно скрученными в мелкие шарики листьями, напоминающими порох или жемчуг.

Подготовка рабочего раствора образца. Предварительно высушенный, измельченный и взвешенный на весах с точностью до 0,001 г (Navigator™, OHAUS®) 1 г образца прокаливали в фарфоровом тигле методом сухого прокаливания, нагревая его до 500 °C в муфельной печи (Nabertherm, Германия). Первоначально его нагревали до 95°C в течение 30 минут, до 120 °C в течение 60 минут, до 300 °C в течение 120 минут и до 550 °C в течение 60 минут, а затем выдерживали при 550 °C в течение 5 часов. Полученную золу нагревали на нагревательной плите в вытяжном шкафу до прекращения образования белого дыма, добавляя 3 мл 70%-ной азотной кислоты марки ICP-MS (Sigma Aldrich, США) и 2 мл 60%-ной H2O2. Охлажденный раствор перенесли в полипропиленовую мерную колбу объемом 100 мл и довели объем до метки сверхчистой водой. Полученный рабочий раствор отфильтровали с помощью шприцевого фильтра (0,45 мкм) и использовали для анализа.

Приготовление стандартных растворов. Для приготовления стандартных рабочих растворов 69 элементов в 2% HNO3 использовались стандартные растворы 68 элементов в 2% HNO3 с концентрацией 10 мг/л (Highpuritystandards, США), стандартные растворы 4 элементов в 2% HNO3 с концентрацией 1000 мг/л (CPAchem, Швеция), 70% HNO3 (Sigma Aldrich, США), стандартные растворы 20 элементов в 5% HNO3 с концентрацией 1000 мг/л (CPAchem, Швеция), 70% HNO3 (Sigma AccuStandard, США), а также было приготовлено еще 6 стандартных рабочих растворов путем разбавления. В качестве холостого раствора использовался 2% раствор HNO3. Для 69 элементов была построена калибровочная кривая с использованием вышеуказанных стандартных рабочих растворов. Анализ продолжался, если значения R2 калибровочных кривых превышали 0,995.

Прохождение анализа. Анализ проводился на оптическом эмиссионном спектрометре с индуктивно связанной плазмой iCAP PRO X Duo ICP-OES производства Thermo Fisher Scientific (США). Разработка методики и анализ результатов проводились с использованием программного обеспечения QTegra ISDS. Параметры анализа приведены в таблице-1.

Таблица 1.

Параметры анализа ОЭС-ИСП

Результаты и обсуждение.

Согласно результатам определения количества химических элементов в образцах зеленого чая с использованием метода ОЭС-ИСП, было установлено наличие 9 макро- и 39 микроэлементов. 20 элементов оказались ниже минимального предела обнаружения. Образцы зеленого чая содержали такие макроэлементы как K, Mg, P, Na, Ca, Fe, Si, Sr, Al и микроэлементы такие как B, Со S, Ba и другие элементы. В то же время, в проанализированных образцах зеленого чая содержатся несколько тяжелых металлов: Mn, Cr, Fe, Ni, Cu, Zn, Sn, Pb, а также токсичные элементы среди тяжелых металлов: As, Sb, Hg, Ba, Cd. В соответствии с полученными результатами содержание следующих элементов таких как Au, Dy, Er, Eu, Ga, Gd, Ge, Hf, Ho, Lu, Mo, Pr, Rh, Ru, Sb, Tb, Te, U, V, W оказалось меньше минимального порога обнаружения (< LOD) у всех образцов зеленого чая. Полученные результаты исследования предоставлены в таблицах-2,3.

Таблица 2.

Результаты определения макроэлементов в образцах зеленого чая методом ИСП-ОЭС, мг/100 г

Таблица 3.

Результаты определения микроэлементов в образцах зеленого чая методом ИСП-ОЭС, мг/100 г.

Заключение.

В образцах зеленого чая также были обнаружены тяжелые и токсичные металлы. Однако их количество не превышает максимально допустимую концентрацию и соответствует санитарным требованиям. Химический состав образцов зеленого чая был проанализирован методом оптической эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.

Анализ выявил наличие в растениях 9 макро- и 39 микроэлементов. 20 элементов оказались ниже минимального предела обнаружения. Полезные свойства чая обусловлены его микроэлементами: фтор бережет зубы, йод важен для щитовидной железы, а магний с калием – для сердца. Фосфор, необходимый для нервной системы, наряду с калием считается главным индикатором качества напитка: их высокая концентрация характерна для наиболее дорогих и качественных сортов.

Многие тяжелые и токсичные металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и являются микроэлементами, необходимыми для жизнедеятельности растений, животных и человека в определенных количествах. С другой стороны, тяжелые металлы и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, накапливаться в тканях и вызывать ряд заболеваний.

Такие элементы, как ванадий или кадмий, которые обычно токсичны для живых организмов, могут быть полезны для некоторых видов растений или животных [6, 7].

Список литературы:

1. Хроматографическое определение химического состава чая Я.И. Яшин, А.Я. Яшин, Н.И. Черноусова. ПИВО и НАПИТКИ 2, 2005.
2. Бокучава М.А. Биохимия чая и чайного производства / М.А. Бокучава. – М., Издательство АН СССР, 1958.
3. Меладзе М. Влияние внешних факторов на химический состав селекционных сортов чая / М. Меладзе // Аграрная наука. – 2004. – С. 19-20.
4. Мгалоблишвили Е.К. Чай и медицина / Е.К. Мгалоблишвили, А.Я. Цуцунава. – Батуми: Сабчота Аджара, 1975. – 86 с.
5. С.Н. Афонина, Е.Н. Лебедева, Н.П. Сетко. Биохимия компонентов и особенности его биологического действия на организм (обзор). Оренбургский медицинский вестник, том V, № 4 (20).
6. П.К. Игамбердиева, Е.А. Данилова, Н.С. Осинская. Микроэлементы в медицине 3, 48-53 (2016).
7. Н.К. Чертко и др. Биологическая функция химических элементов. Справочник, Минск, 2012.
8. Махмудов Карим. Чойнома. 1993.