Metale ciężkie oraz nieorganiczne jony w herbatach zielonych.pdf

LABORATORIUM 6/2009 | LABORATORIUM PRZEMYSŁOWE

Metale ciężkie

oraz nieorganiczne jony

w herbatach zielonych

STRESZCZENIE Chromatograﬁ a

jonowa, przeznaczona głównie do

badania wody i ścieków, znajduje

coraz częściej zastosowanie

do oznaczania nieorganicznych jonów

w innych matrycach, takich jak napoje,

np. herbata. Niniejszy artykuł zawiera

wyniki badań zawartości wybranych

nieorganicznych anionów oraz kationów,

a także wybranych metali, w 6 herbatach

zielonych dostępnych na rynku polskim.

SŁOWA KLUCZOWE herbaty

zielone, chromatografia jonowa,

aniony, kationy, metale ciężkie

sinensis ) należy do najpopular-

niejszych napojów spożywanych

na całym świecie i w rankingu tym

zajmuje drugie miejsce, tuż po wo-

dzie. Herbaty stanowią ważne źródło

substancji istotnych dla zdrowia lu-

dzi, a ich lecznicze działanie znane

jest od tysięcy lat (1). Zawierają wiele

substancji o zróżnicowanym działaniu

na organizmy żywe. Należą do nich

m.in.: polifenole, katechiny, kofeina,

aminokwasy, węglowodany, proteiny,

chlorofil, lotne związki organiczne,

nieorganiczne aniony i kationy oraz

metale ciężkie. Stanowią one również

ważne źródło antyoksydantów, takich

jak: karotenoidy, kwas askorbinowy

czy flawonidy.

Zielona herbata jest naturalnym

i smacznym źródłem antyutleniaczy

dla naszego organizmu. Charakteryzuje

się ona wieloma właściwościami lecz-

niczymi – wzmacnia kości, zapobiega

powstawaniu nowotworów i atakom

serca. Polifenole zawarte w herbacie

są wielokrotnie bardziej skuteczne

od witaminy C i witaminy E. Na walo-

ry smakowe herbat duży wpływ ma za-

wartość związków organicznych, a więc

sposób ich przygotowania. Część z nich

jest aromatyzowana, głównie kwiatami

jaśminu i lotosu.

Z botanicznego punktu widzenia

herbata należy do rodziny kameliowa-

tych i, jak wielu członków tej rodziny,

okrywa się białymi kwiatami. Jednak

koneserów herbaty nie interesują kwiaty,

lecz liście i pąki, stanowiące surowiec

do dalszej produkcji. Krzewy herbacia-

ne są gotowe do pierwszych zbiorów

dopiero po 7 latach od momentu za-

sadzenia, a ich staranne prowadzenie

i utrzymywanie w odpowiedniej, wyso-

kiej kulturze powoduje, że mogą one

być eksploatowane nawet przez 100 lat.

Plantacje takie wymagają odpowiednich

warunków, takich jak: właściwa tempe-

ratura (15-25°C), wysoka wilgotność

(80-90%) i duże roczne opady (około

1500-2000 mm) (2).

Wydawać się może, że herbaty zie-

lona i czarna produkowane są z dwóch

różnych gatunków roślin. Nic bardziej

mylnego – jedyna różnica polega na od-

miennych metodach obróbki. Herbata

czarna, w przeciwieństwie do zielonej,

jest poddawana procesowi fermentacji.

Rys. 1 (str. 28) przedstawia schemat

produkcji zielonej herbaty.

Pomimo iż 75% herbat zielonych jest

produkowanych w Chinach, najbardziej

znanym gatunkiem tej herbaty jest ja-

pońska Sencha. Ma ona grube, długie

liście i jasnozielony napar. Jest to co-

dzienna herbata Japończyków, której

przypisuje się zapobieganie zatruciom

pokarmowym, zabijanie szkodliwych

bakterii i toksyn w organizmie, a także

wspomaganie higieny jamy ustnej.

SUMMARY Ion chromatography,

which is dedicated mostly to water and

waste water analysis, recently has been

used for the determination of inorganic

ions in other matrix samples, such as

beverages, for example teas. The results

of determination of selected inorganic

anions and cations, as well as selected

metals, in 6 green teas available on the

Polish market are described in the paper.

KEY WORDS green tea, ion

chromatography, anions, cations, metals

mgr inż. Aleksandra Łyko

mgr inż. Sebastian Szopa

dr hab. Rajmund Michalski

INSTYTUT PODSTAW INŻYNIERII ŚRODOWISKA PAN W ZABRZU

CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA

Sporządzono wyciągi wodne 6 różnych

herbat zielonych. Były to herbaty: ja-

pońska Sencha, japońska Gen Mai Cha,

Sencha Makato, Zielony Żeń-szeń, Cey-

lon Opa oraz Daryeeling Greek. Odwa-

żono po 2 g ± 0,01 g każdej z herbat

i poddano 5-minutowemu procesowi

parzenia za pomocą wody dejonizowa-

nej. Zastosowanie wody dejonizowanej

zamiast wody z kranu miało na celu

uzyskanie wyników, które dla poszcze-

gólnych analitów powinny pochodzić

wyłącznie z ekstraktu analizowanych

herbat. Po upływie 5 minut zaparzo-

H erbata (nazwa łacińska camellia

LABORATORIUM PRZEMYSŁOWE | LABORATORIUM 6/2009

Fot. 1. Liście japońskiej herbaty Sencha

na herbata została przesączona przez sączki nitrocelulozowe

o wielkości porów 0,2 μm, a następnie po ostudzeniu jej

do temperatury pokojowej zmierzono pH oraz przewodnictwo

właściwe naparów. Zostały one poddane analizie chromato-

graficznej, którą wykonano z wykorzystaniem modularnego

zestawu do chromatografii jonowej firmy Metrohm w na-

stępujących warunkach analitycznych:

Oznaczanie anionów

Kolumna analityczna

Metrosep Supp A SUPP 5-250

Przepływ eluentu

3,2 mM Na 2 CO 3 + 1,0 mM NaHCO 3

0,7 mL/min

Objętość nastrzyku

20 μL

Detekcja

konduktometryczna

Supresor

MSM

Oznaczanie kationów

Kolumna

Metrosep C2 250

Przepływ eluentu

2,5 mM HNO 3

Objętość nastrzyku

100 μL

Detekcja

konduktometryczna bez supresji

Dwa przykładowe chromatogramy uzyskane podczas badań

przedstawiono na rysunkach 2 i 3 (str. 28).

Uzyskane wyniki ilościowe oznaczania wybranych nieorga-

nicznych anionów (F - , Cl - , NO 3 - , PO 4 3- , SO 4 2- ) oraz kationów

(Li + , Na + , NH 4 + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ ) w ekstraktach wodnych ana-

Fot. 2. Napar z herbaty Sencha

Eluent

0,9 ml/min

LABORATORIUM 6/2009 | LABORATORIUM PRZEMYSŁOWE

Krzew herbaciany

Świeżo zebrane liście zielone

Liście sortowane i oczyszczane

Liście pozostawione do zwiędnięcia

Czas retencji [min]

Rys. 2. Chromatogram anionów w naparze z zielonej japońskiej herbaty Sencha

Liście pieczone, palone lub poddane

działaniu pary

Zwijanie, suszenie

Cięcie na kawałeczki

Ponowne palenie

Proszkowanie

Chińskie i japońskie

herbaty zielone

Japońskia sproszkowana

herbata zielona

Lit 0,35

Magnez 6,49

Wapń 7,69

Ponowne suszenie i ewentualne

aromatyzowanie

Czas retencji [min]

Rys. 3. Chromatogram kationów w naparze z zielonej japońskiej herbaty Sencha

Rys. 1. Schemat produkcji herbaty zielonej

JONY OZNACZANE

mg/dm 3

ANALIZOWANA HERBATA ZIELONA

JAPOŃSKA SENCHA

JAPOŃSKA

GEN MAI CHA

SENCHA MAKATO

ZIELONY ŻEŃ SZEŃ

CEYLON OPA

DARYEELING GREEN

Aniony

F -

14,83

2,78

6,43

10,04

17,03

15,18

Cl -

6,15

4,22

6,12

5,03

9,38

5,03

NO 3 -

0,65

0,53

1,16

0,99

0,49

PO 4 3-

12,04

5,74

6,78

11,94

13,86

23,87

SO 4 2-

18,56

8,85

10,78

14,73

16,38

15,27

Kationy

Li +

0,35

0,23

0,36

0,39

0,37

0,39

Na +

< 0,1

0,25

< 0,1

NH 4 +

< 0,1

0,43

0,31

0,71

0,82

0,33

K +

136,71

45,84

110,77

127,63

119,56

Mg 2+

6,5

2,53

4,08

5,69

4,91

5,28

Ca 2+

7,69

2,99

3,47

3,63

2,52

2,21

5,72

6,08

5,7

5,63

5,44

5,56

Przewodnictwo

[μS/cm]

298

194

300

371

393

377

Ilość zawiesiny [g/l]

0,055

0,023

0,043

0,048

0,050

0,039

Tabela 1. Wyniki analiz chromatograficznych zawartości nieorganicznych jonów, pH, przewodnictwa oraz zawiesiny

LABORATORIUM PRZEMYSŁOWE | LABORATORIUM 6/2009

PIERWIASTKI OZNACZANE

W ZAWIESINIE g/kg

ANALIZOWANA HERBATA ZIELONA

JAPOŃSKA SENCHA

JAPOŃSKA

GEN MAI CHA

SENCHA MAKATO

ZIELONY ŻEŃ SZEŃ

CEYLON OPA

DARYEELING GREEN

1,51

3,55

1,91

2,92

1,75

2,22

1,21

2,74

2,86

2,81

1,04

2,19

0,91

1,08

0,87

1,18

1,06

1,32

3,96

2,79

3,29

4,46

3,48

3,69

2,19

1,84

2,74

3,32

1,70

1,40

0,06

0,13

0,16

0,17

0,06

0,23

0,84

0,39

0,81

0,62

0,51

0,16

0,87

1,71

2,02

2,31

0,99

1,82

Tabela 2. Zawartość wybranych metali w osadzie z analizowanych herbat

lizowanych herbat zielonych podano

w tabeli 1.

W osadzie zebranym na sączkach

wykonano badania zawartości wybra-

nych metali. Do tego celu zastosowano

jedną z technik spektrometrycznych,

która jest szczególnie użyteczna do ja-

kościowej i ilościowej analizy metali

ciężkich. Należy do metod, które po-

zwalają na szybką i niedestrukcyjną

analizę, a mierzone sygnały można

otrzymywać nawet z małej, miligra-

mowej naważki badanej próbki. W ta-

beli 2 przedstawiono wybrane wyniki

zawartości metali w zawiesinie herbat

zebranej na sączku.

3. Spośród podanych w tabeli 2 wyni-

ków oznaczania wybranych metali

warto zwrócić uwagę na obecność

tytanu i żelaza.

4. Uzyskane wyniki dla herbat zielo-

nych, pomimo pewnych analogii,

są jednak inne niż w tym samym

zakresie analiz dla herbat czarnych

i ziołowych (4).

Przedstawione wyniki stanowią frag-

ment większej całości, która wkrótce

powinna zostać opublikowana w między-

narodowym czasopiśmie naukowym. 

Piśmiennictwo

1. Wu Ch.D., Wei G.X.: Tea as a functional food

for oral health . „Nutr. Oral Health”, 2002,

18, 443-444.

2. www.czasnaherbate.pl.

3. Fung K.F., Zhang Z.Q., Wong J.W.C., Wong M.H.:

Fluoride contents in tea and soil from tea plantations

and the release of fluoride into tea liquor during infu-

sion . „Environ. Poll.”, 1999, 104, 197-205.

4. Michalski R.: Simultaneous determination of com-

mon inorganic anions in black and herbal tea

by suppressed ion chromatography . „Journal

of Food Quality”, 2006, 29, 607-616.

reklama

PODSUMOWANIE

Herbaty są, zaraz po wodzie, najczę-

ściej spożywanym napojem, a najstarszą

z nich jest herbata zielona, pita od po-

nad 5000 lat. To najpopularniejszy

napój w krajach azjatyckich, głównie

w Chinach i Japonii. Obecnie, gdy do-

ceniamy znaczenie zdrowego odżywiania

się, zaczyna być zauważana także przez

Europejczyków. W związku z tym ważne

jest, aby lepiej poznać jej skład i właści-

wości. Na podstawie uzyskanych wyni-

ków badań można stwierdzić, że:

1. Wszystkie analizowane herbaty

zielone charakteryzują się wysoką

zawartością fluorków oraz fosfora-

nów. Dane te znajdują potwierdzenie

w literaturze (3). Z kolei zawartość

pozostałych nieorganicznych anio-

nów jest relatywnie niska.

2. W odniesieniu do zawartości nieorga-

nicznych kationów interesująca jest

bardzo niska zawartość jonów sodu

i wysoka zawartość jonów potasu. Być

może w tym tkwi jedna z tajemnic

zdrowotnych właściwości zielonych

herbat.

• life science

• badania i rozwój

• kontrola jakości

• kontrola procesów

Aplikacje

Sprzedaż

Serwis

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: