I ricercatori dell'Università di Johannesburg hanno sviluppato un metodo efficiente e più sensibile per testare livelli pericolosi di metalli pesanti come l'arsenico, cadmio e cromo nelle verdure e nell'acqua. Il metodo può essere utilizzato per testare altri alimenti, anche. È possibile testare più metalli contemporaneamente e il processo può essere automatizzato. Il processo coinvolge la tecnologia prontamente disponibile nei laboratori nei paesi in via di sviluppo.

Traccia di metalli come piombo (Pb), arsenico (As), cadmio (Cd) e tallio (Tl) sono tossici anche a concentrazioni molto basse. Arsenico, i composti esavalenti di cadmio e cromo sono anche riconosciuti come cancerogeni dall'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) e dal National Toxicology Program (NTP) degli Stati Uniti. Combinando tecniche accurate e consolidate, il metodo consente di testare più metalli in traccia contemporaneamente.

"Lo studio fornisce un semplice, metodo veloce e sensibile per laboratori con risorse limitate. I risultati della ricerca possono anche migliorare la qualità del cibo per i consumatori, ", afferma l'autore principale Prof Philiswa Nomngongo, la cattedra SARCHI di nanotecnologie per l'acqua presso l'Università di Johannesburg.

"Questo studio fornisce dati che possono essere utilizzati come riferimento durante l'impostazione o la revisione delle linee guida per i livelli massimi consentiti nelle verdure comuni e nell'acqua appetibile, "aggiunge.

"Il metodo è ecologico e conforme ai principi della chimica analitica verde. Non introduce inquinamento secondario".

Nuova combinazione di tecniche

Studi precedenti hanno utilizzato metodi simili, ma per l'analisi degli inquinanti organici dice il dott. Luthando Nyaba, coautore dello studio, anche all'Università di Johannesburg.

"Questa è la prima volta in cui un adsorbente a base di argilla viene combinato con un metodo di estrazione del punto di intorbidamento per l'analisi simultanea di metalli in tracce nelle verdure e nell'acqua appetibile, " lui dice.

"Con questo metodo, convertiamo campioni vegetali solidi in forma liquida. Ciò consente di analizzare direttamente i metalli in tracce con uno strumento analitico adatto. Diretto, analisi simultanea significa che più campioni vegetali possono essere analizzati contemporaneamente, più rapidamente di quanto fosse possibile prima, "aggiunge Nyaba.

Il metodo utilizza l'estrazione del punto di intorbidamento assistita da ultrasuoni e l'estrazione dispersiva in fase microsolida per preconcentrare campioni da verdure e acqua. I campioni vengono quindi analizzati direttamente con spettrometria di emissione ottica al plasma accoppiato induttivamente. L'attrezzatura utilizzata per la ricerca ha qualche anno, dice Nomngongo. Però, lui dice, "Se compriamo la verdura alle 8:00 del mattino, abbiamo i risultati dell'analisi entro l'una del pomeriggio, "aggiunge.

Per identificare i metalli in tracce negli alimenti e nell'acqua sono necessarie tecniche di chimica analitica. Questi si evolvono nel tempo, proprio come le app sui telefoni cellulari, lui dice.

"Gli sviluppatori di un'app per telefono possono correggere i bug del software senza riscrivere completamente l'app. Aggiungono correzioni a una nuova versione, e gli utenti scaricano la nuova versione per trarne vantaggio.

"I chimici analitici sono come gli sviluppatori di software, apportare aggiornamenti a un metodo esistente per renderlo conforme ai nuovi principi della chimica analitica. In questo caso, uno dei nostri obiettivi era ridurre in modo significativo le quantità di solventi pericolosi tradizionalmente utilizzati nei test per i metalli in tracce, "aggiunge Nyaba.

Difficile da rilevare

Tutto il mondo, tracce di metalli indesiderati si trovano nelle verdure e nell'acqua potabile. Questi metalli sono tra i tanti inquinanti che influiscono gravemente sulla salute umana. Il monitoraggio dei metalli presenti negli alimenti e nelle bevande può davvero mettere alla prova un laboratorio. Primo, i laboratori spesso non sono in grado di misurare direttamente alcuni metalli in tracce negli alimenti, perché si verificano in concentrazioni troppo basse per essere rilevate dall'apparecchiatura. Ciò significa che sono necessari metodi sofisticati e attrezzature costose per rilevare la presenza di alcuni metalli in tracce. In secondo luogo, le verdure sono intrinsecamente complesse da analizzare con precisione per gli elementi chimici, e spesso richiedono lunghi, procedure dispendiose in termini di tempo per preparare i campioni per le prove sui metalli. Ciò significa che il monitoraggio dei metalli in tracce nei prodotti agricoli è generalmente lento, caro, e può essere svolto solo da scienziati altamente qualificati. Per i paesi in via di sviluppo, il monitoraggio può essere inaccessibile a causa di ciò.

Stare in salute, gli esseri umani hanno bisogno di mangiare verdure e bere acqua. Le verdure di alta qualità contengono molti micronutrienti, compresi i metalli in tracce di cui il corpo ha bisogno per funzionare bene. Ma alte dosi di alcuni metalli possono far ammalare le persone, sebbene condizioni di salute come il cancro possano richiedere anni per manifestarsi. Altri sono così tossici che quantità molto basse possono far ammalare gravemente le persone in pochi giorni o settimane.

"Dobbiamo mangiare cibi contenenti alcuni metalli in tracce, come il rame, zinco e ferro. Ma altri sono tossici:piombo, arsenico cadmio, mercurio, tra gli altri. Da una parte, le verdure costituiscono una parte vitale dell'alimentazione umana. Dall'altra, sono buoni accumulatori di metalli pesanti, ", afferma Nomngongo. "Conoscere il livello di contaminazione da metalli nelle verdure che mangiamo e nell'acqua che beviamo può fare la differenza per la salute e la qualità della vita, "aggiunge.

Metalli ovunque

I metalli indesiderati influiscono sulle colture alimentari e sull'acqua potabile in tutto il mondo. Inquinamento da metalli pesanti da urbanizzazione, fabbriche, miniere, e altre industrie filtrano in fonti per l'acqua potabile e l'irrigazione in agricoltura. Alcuni fertilizzanti agricoli, compresi i fanghi di depurazione riutilizzati, interessano anche le colture alimentari. Molti di questi metalli si bioaccumulano nel corpo umano, negli animali, piante e l'ambiente. Ciò significa che i metalli non possono essere rimossi e che i problemi che ne derivano possono essere gestiti solo, non guarito.

L'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) e i governi nazionali pubblicano linee guida per l'acqua potabile e altri standard che mostrano quali livelli di metalli negli alimenti e nell'acqua possono influire sulla salute umana. E l'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro (IARC) dell'OMS e il Programma tossicologico nazionale degli Stati Uniti (NTP) pubblicano elenchi di agenti cancerogeni umani noti e probabili.

a livello locale, i risultati della ricerca possono aiutare a migliorare la qualità della vita per le comunità che dipendono dalle fonti d'acqua studiate, dice Nomngongo. "I risultati possono anche aiutare il governo sudafricano e le agenzie di protezione ambientale a stabilire, rivedere e applicare le normative sulla qualità dell'acqua, "aggiunge.