Messen von Elementen in Tee mit Handheld LIBS

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Anwendung von LIBS zum Nachweis nützlicher Elemente und Verunreinigungen in Teeproben

Bevor Covid-19 die Vereinigten Staaten traf, waren Dr. Ying Guo, Dr. Seungjin Lee und Dr. Tae Lee aus Georgia-Gwinnett-College begann eine einzigartige Elementaranalyse mit dem SciAps Z-300 (jetzt). Z-903) Handheld-LIBS: Sie testeten fünf beliebte Teemarken, um die Menge an nützlichen und kontaminierenden Elementen in Tee, der üblicherweise in Supermärkten erhältlich ist, quantitativ zu bestimmen. Da Tee eines der beliebtesten Getränke der Welt ist, möchte das GGC-Team fundierte Ratschläge zur Menge Tee geben, die man täglich trinken sollte.

„Durch den Vergleich mit den empfohlenen täglichen Aufnahmegrenzen und der Referenzdosis können wir Erkenntnisse über die täglichen Verzehrgrenzen von Tee gewinnen, um eine zu hohe Aufnahme toxischer Elemente zu vermeiden“, sagt Guo.

Obwohl ihre Studie durch die Schließung unterbrochen wurde, zeigten ihre ersten Tests, dass Tees, von denen wir annehmen, dass sie natürlich und gesund für den Verzehr sind, tatsächlich einige gefährliche Elemente enthalten können, die für den menschlichen Körper giftig sind. Die für die Studie interessanten Elemente sind Ca, C, Mg, Al, K, Sr, Na, Li, P, Si, Cd und Cr. Das SciAps Handheld LIBS Z-300 konnte sie alle identifizieren.

Nützliche und schädliche Elemente

Mineralien spielen eine wichtige Rolle bei der Erhaltung des menschlichen Körpers. Ca hilft beispielsweise bei der Muskelkontraktion, der Enzymaktivität, der Gesundheit von Knochen und Zähnen, der Blutgerinnung, der Übertragung von Nervenimpulsen und der Regulierung des Herzschlags. K kann dazu beitragen, das Risiko bestimmter Krankheiten wie Schlaganfall, Nierensteine ​​und Bluthochdruck zu verringern. Auch wenn es sich hierbei um nützliche Elemente für den menschlichen Körper handelt, gibt es dennoch eine empfohlene tägliche Aufnahmegrenze.

Darüber hinaus kann Tee durch Schwermetalle verunreinigt sein, „entweder durch Aufnahme aus dem Boden oder durch atmosphärische Ausbreitung aufgrund von Fahrzeug- oder menschlichen Aktivitäten“, erklärt Guo. Aus diesem Grund untersuchten sie den Gehalt sowohl an nützlichen Mineralien (z. B. Kalium und Kalzium) als auch an unerwünschten Schadstoffelementen (z. B. Cadmium und Chrom), die in verschiedenen Teemarken enthalten sind. Schwermetalle können bereits in sehr geringen Konzentrationen hochgiftig sein. LIBS konnte das Vorhandensein dieser Metalle in allen fünf Proben nachweisen. Zum Vergleich wurden die akzeptablen Mengen dieser Elemente für den menschlichen Verzehr herangezogen.

Es gibt einen Teil der ...Element Empfohlene Tagesdosis

Es gibt einen Teil der ...Ca. 1300 mg/Tag

Mg 320 – 420 mg für Erwachsene, je nach Alter

K 4700 mg/Tag

Na Weniger als 2300 mg/Tag

Quellen:

Es gibt einen Teil der ...https://www.fda.gov/food/new-nutrition-facts-label/daily-value-new-nutrition-and-supplement-facts-labels

Es gibt einen Teil der ...https://ods.od.nih.gov/factsheets/Magnesium-HealthProfessional/

Es gibt einen Teil der ...Elementreferenzdosis (RfD) oder sekundärer maximaler Schadstoffgehalt

Es gibt einen Teil der ...Die EPA hat einen Secondary Maximum Contaminant Level (SMCL) von 0.05–0.2 mg/L für Aluminium im Trinkwasser empfohlen. Der SMCL basiert nicht auf Werten, die Auswirkungen auf Menschen oder Tiere haben. Es basiert auf Geschmack, Geruch oder Farbe.

CdOral „Wasser“ RfD für Cadmium zur Verwendung bei der Bewertung von Risiken für Wasser von 0.0005 mg/kg-Tag.  

Orale „Nahrungsmittel“-RfD für Cadmium zur Verwendung bei der Bewertung von Risiken für Boden und Biota von 0.001 mg/kg-Tag.

CrDer maximale Schadstoffgehalt (MCL) beträgt 0.1 mg/L, einschließlich Cr(VI) und Cr(III).  

Quellen:

Es gibt einen Teil der ...https://www.atsdr.cdc.gov/phs/phs.asp?id=1076tid=34#:~:text=OSHA%20set%20a%20legal%20limit,an%208%20hour%20work%20day

Es gibt einen Teil der ...https://www.atsdr.cdc.gov/csem/csem.asp?csem=6&po=7

Es gibt einen Teil der ...https://www.epa.gov/risk/regional-screening-levels-rsls-users-guide#chromium

Elemente in der täglichen Tasse

Das GGC-Team hat die Teekörner jeder Teemarke pelletiert. Die Intensitäten der Emissionsspektren bei verschiedenen Wellenlängen wurden gemessen, um das Vorhandensein von interessierenden Elementen in den Proben zu bestimmen (siehe Abbildungen 1, 2, 3). Die Ergebnisse wurden durch Massenspektroskopie mit induktiv gekoppeltem Plasma validiert.

Die Ergebnisse geben Aufschluss über die tägliche Verzehrsgrenze von Tee, um eine zu hohe Aufnahme toxischer Elemente zu vermeiden (vgl Tabelle 1).

Kurz gesagt, die drei Elemente mit der höchsten relativen Häufigkeit sind Ca, C und Mg in allen fünf untersuchten Teeproben. Je nach Marke variieren die Elemente mit geringerer relativer Häufigkeit. Sie umfassen Al, K, Sr, Na, Li, P und Si. Peaks für Cd und Cr werden in allen fünf Teeproben beobachtet, wenn auch mit einer viel geringeren relativen Häufigkeit.

Die Studie ist noch nicht abgeschlossen, aber die Autoren bereiten sich auf die nächsten Schritte vor. „(Vor dem Shutdown) haben wir die Spektren von Teeproben erhalten und konnten die vorhandenen Elemente qualitativ bestimmen“, sagt Guo. Der nächste Schritt besteht darin, die quantitative Analyse zu kalibrieren und abzuschließen.

Wir freuen uns darauf, dass das GGC-Team seine Arbeit fortsetzt, wenn es für sie sicher ist, ins Labor zurückzukehren.

Akademisches Rampenlicht

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Tabellen und Abbildungen

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