At finde giftige kræftfremkaldende metaller hurtigere i fødevarer og vand

Forskere ved University Johannesburg har udviklet en effektiv og mere følsom metode til at teste for farlige niveauer af tungmetaller som arsen, cadmium og chrom i grøntsager og vand. Metoden kan bruges til at teste andre fødevarer, også. Det er muligt at teste for flere metaller på samme tid, og processen kan automatiseres. Processen involverer teknologi, der er let tilgængelig i laboratorier i udviklingslande.

Spormetaller såsom bly (Pb), arsen (As), cadmium (Cd) og thallium (Tl) er giftige selv ved meget lave koncentrationer. Arsenik, hexavalente cadmium- og chromforbindelser er også anerkendt som kræftfremkaldende stoffer af Det Internationale Agentur for Kræftforskning (IARC) og US National Toxicology Program (NTP). Ved at kombinere præcise og etablerede teknikker, metoden gør det muligt at teste for flere spormetaller samtidigt.

"Undersøgelsen giver en enkel, hurtig og følsom metode til laboratorier med begrænsede ressourcer. Forskningsresultaterne kan også forbedre fødevarekvaliteten for forbrugerne, " siger hovedforfatter prof Philiswa Nomngongo, SARChI Chair of Nanotechnology for Water ved University of Johannesburg.

"Denne undersøgelse bidrager med data, der kan bruges som reference ved opsætning eller revision af retningslinjerne for de maksimalt tilladte niveauer i almindelige grøntsager og velsmagende vand, " tilføjer hun.

"Metoden er miljøvenlig og er i overensstemmelse med grønne analytiske kemiprincipper. Den introducerer ikke sekundær forurening."

Ny kombination af teknikker

Tidligere undersøgelser brugte lignende metoder, men til analyse af organiske forurenende stoffer siger Dr. Luthando Nyaba, medforfatter til undersøgelsen, også på University of Johannesburg.

"Dette er første gang, hvor en lerbaseret adsorbent kombineres med en uklarhedsekstraktionsmetode til samtidig analyse af spormetaller i grøntsager og velsmagende vand, " han siger.

"I denne metode, vi omdanner faste grøntsagsprøver til flydende form. Dette gør det muligt direkte at analysere spormetaller med et egnet analyseinstrument. Direkte, samtidig analyse betyder, at flere grøntsagsprøver kan analyseres på samme tid, hurtigere end det var muligt før, " tilføjer Nyaba.

Metoden bruger ultralydsassisteret cloud-point-ekstraktion og dispersiv mikro-fastfase-ekstraktion til at prækoncentrere prøver fra grøntsager og vand. Prøverne analyseres derefter direkte med induktivt koblet plasma optisk emissionsspektrometri. Udstyret brugt til forskningen er et par år gammelt, siger Nomngongo. Imidlertid, han siger, "Hvis vi køber grøntsager klokken 8.00 om morgenen, vi har analyseresultaterne kl. 1:00 om eftermiddagen, " tilføjer hun.

At identificere spormetaller i fødevarer og vand kræver analytiske kemiteknikker. Disse udvikler sig over tid, ligesom apps på mobiltelefoner, han siger.

"Udviklerne af en telefonapp kan rette softwarefejl uden at omskrive appen fuldstændigt. De tilføjer rettelser til en ny version, og brugere downloader den nye version til fordel.

"Analytiske kemikere er som softwareudviklere, lave opdateringer til en eksisterende metode for at gøre dem kompatible med nye analytiske kemiprincipper. I dette tilfælde, et af vores mål var at reducere mængden af ​​farlige opløsningsmidler, der traditionelt anvendes i test for spormetaller, markant, " tilføjer Nyaba.

Svært at opdage

Over hele verden, uønskede spormetaller dukker op i grøntsager og drikkevand. Disse metaller er blandt mange forurenende stoffer, der alvorligt påvirker menneskers sundhed. Overvågning af, hvilke metaller der forekommer i fødevarer og drikkevarer, kan virkelig udfordre et laboratorium. Først, laboratorier kan ofte ikke direkte måle nogle spormetaller i fødevarer, fordi de forekommer i koncentrationer, der er for lave til, at udstyret kan opdage. Det betyder, at sofistikerede metoder og dyrt udstyr er nødvendige for at opdage tilstedeværelsen af ​​nogle spormetaller. For det andet, grøntsager er i sagens natur komplekse at analysere for kemiske elementer nøjagtigt, og kræver ofte lang tid, tidskrævende procedurer til at forberede prøver til metaltestning. Det betyder, at overvågningen for spormetaller i landbrugsprodukter generelt er langsom, dyrt, og kan kun udføres af højt kvalificerede videnskabsmænd. For udviklingslande, overvågning kan være utilgængelig på grund af det.

At forblive sund, mennesker skal spise grøntsager og drikke vand. Grøntsager af høj kvalitet indeholder mange mikronæringsstoffer, herunder spormetaller, som kroppen skal bruge for at fungere godt. Men høje doser af nogle metaller kan gøre folk syge, selvom sundhedstilstande såsom kræft kan tage år at manifestere. Andre er så giftige, at meget små mængder kan gøre folk ekstremt syge inden for få dage eller uger.

"Vi er nødt til at spise fødevarer, der indeholder nogle spormetaller, såsom kobber, zink og jern. Men andre er giftige - bly, arsen cadmium, kviksølv, blandt andre. På den ene side, grøntsager udgør en vital del af menneskets ernæring. På den anden, de er gode akkumulatorer af tungmetaller, " siger Nomngongo. "At kende niveauet af metalforurening i de grøntsager, vi spiser, og det vand, vi drikker, kan gøre en forskel for sundhed og livskvalitet, " tilføjer hun.

Metaller overalt

Uønskede metaller påvirker fødevareafgrøder og drikkevand verden over. Tungmetalforurening fra urbanisering, fabrikker, miner, og andre industrier filtrerer ind i kilder til drikkevand og kunstvanding i landbruget. Nogle landbrugsgødninger, herunder genbrugt spildevandsslam, påvirker også fødevareafgrøder. Mange af disse metaller bioakkumuleres i menneskekroppen, hos dyr, planter og miljø. Det betyder, at metallerne ikke kan fjernes, og at de resulterende problemer kun kan håndteres, ikke helbredt.

Verdenssundhedsorganisationen (WHO) og nationale regeringer offentliggør drikkevandsretningslinjer og andre standarder, der viser, hvilke niveauer af metaller i mad og vand, der sandsynligvis vil påvirke menneskers sundhed. Og WHO's International Agency for Research on Cancer (IARC) og US National Toxicology Program (NTP) offentliggør lister over kendte og sandsynlige kræftfremkaldende stoffer hos mennesker.

Lokalt, forskningsresultaterne kan bidrage til at forbedre livskvaliteten for samfund, der er afhængige af de undersøgte vandkilder, siger Nomngongo. "Resultaterne kan også hjælpe den sydafrikanske regering og miljøbeskyttelsesorganer med at indstille, gennemgå og håndhæve vandkvalitetsbestemmelser, " tilføjer hun.