Alapvető és mérgező elemek a kereskedelmi mikroalga-étrend-kiegészítőkben

A cikk javítása elérhető

Ez a cikk frissült

Absztrakt

Bevezetés

Az étrend-kiegészítők piaca növekvő tendenciát mutat, Európában, az USA-ban és Ázsiában egyre több olyan ember érdeklődik, akik érdeklődnek e készítmények különböző célokra történő felhasználása iránt. Különös figyelmet fordít azokra a termékekre, amelyek természetes eredetű összetevőkön alapulnak (Kennedy 2005; Hirayama és mtsai 2008; Bailey és mtsai 2013). Ezen a csoporton belül a mikroalgák biomasszáján alapuló kiegészítők nemcsak gazdasági figyelmet kapnak, hanem bioaktív tulajdonságaikat kiterjedten kutatják kiegészítő kutatási modellek segítségével:in vitro és be in vivo kísérletek, valamint randomizált, placebo-kontrollos klinikai vizsgálatok, amelyek különböző betegcsoportokat vontak be (Panahi et al. 2016; de la Jara et al. 2018). Ezek a termékek a cianobaktériumok biomasszáját használják fel Arthrospira (kereskedelmi néven ismert Spirulina), Nostoc, és az előbbiAphanizomenon,”És a nemzetségeket képviselő zöldalgák Haematococcus, Dunaliella, és Chlorella (Pulz és Gross 2004). A legnagyobb piaci sikert a Spirulina és Chlorella képletek, a fő termesztő üzemek az USA-ban és Ázsiában, különösen Kínában találhatók, a mikroalga biomassza globális termelésének jelenlegi vezetője (García et al. 2017).

A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a különféle étrend-kiegészítők, például a több összetevőt tartalmazó tápszerek nagy eltéréseket tárhatnak fel a tényleges tápérték és a termék címkéjén feltüntetett érték között (Brandon et al. 2014; Niedzielski et al. 2016; Poniedziałek et al. 2018 ). A leggyakrabban versenypályás tavi rendszereket alkalmazó élelmiszerek előállítására szolgáló mikroalgák nagymértékű termesztése hajlamos a különböző környezeti feltételekre, amelyek enyhítése kihívást jelenthet. A megtermelt biomassza tápértékét befolyásolhatja bizonyos vegyületek jelenléte és hozzáférhetősége a tenyésztő közegben. Érdekes tehát megvizsgálni, hogy a kereskedelmi mikroalga-kiegészítők címkéin feltüntetett ásványianyag-tartalom megegyezik-e tényleges szintjükkel az elfogadott árrésen belül.

Jelen tanulmány célja a mérgező fémek (Al, Cd, Hg, Ni, Pb), hat vegyértékű króm, arzénfajok, ritkaföldfém elemek (REE), valamint az esszenciális makro- és nyomelemek (Ca, Co, Cr, Cu, K, Mg, Mn, Mo, Na, Se, Fe, Zn) in Spirulina és Chlorella a világ különböző régióiból származó és az Európai Unióban forgalmazás céljából bejegyzett étrend-kiegészítők. A meghatározott ásványi anyagok szintjét összehasonlítottuk a termékcímkéken feltüntetett szintekkel.

Anyagok és metódusok

Étrend-kiegészítők

Összesen 13 Spirulina-alapú és 10 Chlorella-alapú étrend-kiegészítőket véletlenszerűen vásároltak az online áruházakból. A felvételi kritériumok a táplálékkiegészítőként történő hivatalos regisztráció, a címkén feltüntetett származási ország, por vagy tabletta forma voltak. A vizsgált termékek általános jellemzőit az 1. táblázat tartalmazza. A következő számú Spirulina és Chlorella termékek a címkén feltüntették a vizsgált ásványi anyagok tartalmát: Ca, 9 és 10; Cu, 9 és 8; K, 9 és 10; Mg, mindegyik 10; Mn, 11 és 9; Fe, 11 és 10; Se, 3 és 1; Na, P és Zn, egyenként 1; Cr és Mo, 1 és 0; Co, senki.

Teljes elem tartalomelemzés

Az egyes kiegészítők teljes tételét őrölték, alaposan összekeverték és lemérték. Ezt követően 0,50 g képletet emésztettünk 8 ml szupertiszta HNO3-ban zárt teflon edényekben, a Mars 6 mikrohullámú mintamemésztő rendszer (CEM, USA) alkalmazásával. Az emésztési eljárás két lépésből állt: 20 percig 180 ° C hőmérsékletre emeltük és 30 percig 180 ° C hőmérsékleten tartottuk. Az emésztést követően az oldatot 15 ml végtérfogatra hígítottuk a Milli-Q rendszerben (Millipore, USA) kapott ultratiszta vízzel. Mindegyik kiegészítést három példányban készítettük.

Az esszenciális makroelemek (Ca, Mg, K, Na és P) és nyomelemek (Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Se, Fe és Zn), mérgező fémek (Al, Cd, Ni, Hg és Pb), könnyű REE-ket (LREE-k: Ce, Eu, Gd, La, Nd, Pr, Sc, Sm) és nehéz REE-ket (HREE-k: Dy, Er, Ho, Lu, Tb, Tm, Y és Yb) meghatároztunk az induktívan kapcsolt plazma optikai emissziós spektrométer Agilent 5110 ICP-OES (Agilent, USA) alkalmazásával. A kalibráláshoz ICP kereskedelmi analitikai standardokat (Romil, Anglia) alkalmaztunk. Az összes elem meghatározásához a következő közös műszeres paramétereket használtuk: RF teljesítmény 1,2 kW, plazma gáz (argon) áramlás 12 L min -1, porlasztó gáz (argon) áramlás 0,7 L min -1, axiális plazma megfigyelés. Az egyes meghatározott elemekre alkalmazott hullámhosszakat (nm), detektálási határokat (mg kg –1) és az instrumentális pontosság szintjét (%) az S1 táblázat foglalja össze. A nyomonkövethetőséget a standard referenciaanyagok felhasználásával ellenőriztük: CRM S-1, CRM NCSDC (73349), CRM 2709, CRM 405 és CRM 667. A visszanyerés (80–120%) minden meghatározott elem esetében elfogadható volt.

Arzén speciációs elemzések

Hat vegyértékű króm meghatározása

A Cr (VI) meghatározásához kolorimetriás módszert alkalmaztunk 1,5-difenil-karbaziddal (Poniedziałek et al. 2018). 1 ml foszforsavval extrahált minta 2 ml-jéhez néhány csepp 0,5% -osm/m) difenil-karbazid acetonos oldatát adtuk hozzá. Mindegyik kiegészítést három példányban készítettük. A Cr (VI) vörös színű komplexének esetleges jelenlétét spektrofotometriásan határoztuk meg 540 nm-en.

Statisztikai elemzések és számítások

Eredmények

Mérgező elemek

Alumínium

Az Al átlagos ± SD (medián) tartalma 2155,6 ± 1774,7 (1299,8) mg kg −1 volt. Spirulina kiegészítők és nem különbözött szignifikánsan a Chlorella készítmények - 1732,8 ± 1991,5 (1095,3) mg kg −1 (o > 0,05, Mann-Whitney U teszt). Három Spirulina és kettő Chlorella olyan termékeket azonosítottak, amelyek 70 kg-os felnőtt napi 3,0 g-os napi dózisa meghaladja az Al TWI-értékét (1. ábra).

Al tartalma (átlag ± SD)a), Mint faj (b) és Ni (c) ban ben Spirulina (bal oszlop; n = 13) és Chlorella (jobb oldali oszlop; n = 10) étrend-kiegészítőkben. A piros vonal a tolerálható heti bevitelt (TWI) jelöli, amelyet az EK határoz meg, figyelembe véve a 70 kg-os felnőtt heti 3,0 g-os napi fogyasztását; a szaggatott piros vonal az Egészségügyi Világszervezet által meghatározott ideiglenes tolerálható heti bevitelt (PTWI) jelöli, figyelembe véve ugyanazt a fogyasztást, mint a TWI számításakor. A szaggatott piros vonal a Benchmark Dose Lower Confidence Limit (BMDL01) értékét jelöli a szervetlen As számára, 70 g-os felnőttek 3,0 g kiegészítő fogyasztása esetén. bdl, a kimutatási határok alatt

Arzén

Az As tartalom hatnál alacsonyabb volt a kimutatási határoknál (0,1 mg kg -1) Spirulina (46,1%) és 5 Chlorella (50,0%) termékek. Más kiegészítőkben az As fajok következő sorrendjét találták: Szervesként> As (V)> As (III), szervetlen As összegével 1,7–2,2 mg kg −1 között Spirulina és 2,3–2,7 mg kg −1 in Chlorella (1. ábra). Figyelembe véve a szokásos napi 3 g kiegészítő adag fogyasztását, ezeknek a termékeknek a napi szervetlen A-nak való kitettsége 5,1–6,7 Spirulina és 6,2–8,1 μg Chlorella. Ez az expozíció a BMDL01 24,3-31,9% -át, illetve 29,5-38,6% -át teszi ki, feltételezve, hogy 70 kg-os felnőtt fogyasztja.

Nikkel

A Ni - tartalom Spirulina és Chlorella A kiegészítők összehasonlíthatók voltak, és 1,52 ± 0,72 (1,33), illetve 1,38 ± 0,63 (1,29) mg kg-1 átlag ± SD (medián) értéket mutattak. Az előbbi termékcsoportban a legmagasabb tartalom 3,26 mg kg −1, utóbbiban 2,81 mg kg −1 volt. A 70 kg-os felnőtt napi 3,0 g napi dózissal történő heti kiegészítése bármely vizsgált kiegészítéssel nem haladhatja meg a Ni-nek megállapított TWI 40% -át, és a legtöbb esetben alacsonyabb volt, mint a TWI 20% -a (1. ábra).

A hat vegyértékű króm

A Cr (VI) tartalom az összes vizsgált mintában a kimutatási határ (0,01 mg kg-l) alatt volt.

Kadmium

Az összes vizsgált termék Cd-tartalma jóval az Európai Bizottság által megállapított maximális engedélyezési szint (1,0 mg kg −1) alá esett (2. ábra), és nem különbözött szignifikánsan Spirulina- és Chlorella-alapú kiegészítők (o > 0,05, Mann-Whitney U teszt) átlag ± SD (medián) tartalommal 0,125 ± 0,055 (0,128), illetve 0,142 ± 0,071 (0,134) mg kg −1.

A Cd tartalma (átlag ± SD)a), Hg (b) és Pb (c) ban ben Spirulina (bal oszlop; n = 13) és Chlorella (jobb oldali oszlop; n = 10) étrend-kiegészítők. A kék vonal az Európai Bizottság által meghatározott étrend-kiegészítők maximális engedélyezési határértékét jelenti. bdl, a kimutatási határok alatt

Higany

Hg-t hétnél detektáltak Spirulina (53,8%) és nyolc Chlorella (80,0%) étrend-kiegészítők 0,027 ± 0,031 (0,022) és 0,41 ± 0,017 (0,042) átlag ± SD (medián) szinteken, nem különböznek szignifikánsan egymástól (o > 0,05, Mann-Whitney U teszt). A legtöbb tesztelt termékben a Hg-tartalom jóval alacsonyabb volt az Európai Bizottság által az étrend-kiegészítőkre megállapított maximális megengedett szint alatt (2. ábra).

A Pb átlagos ± SD (medián) tartalma Spirulina és Chlorella étrend-kiegészítők 2,6 ± 1,9 (2,3) és 2,6 ± 1,3 (2,1) volt, és nem különböztek szignifikánsan (o > 0,05, Mann-Whitney U teszt). Négy Chlorella (40%) és öt Spirulina (30,8%) termék meghaladta az Európai Bizottság által meghatározott Pb (3,0 mg kg −1) maximális szintet, egy Chlorella a kétszeresét meghaladó kiegészítés (2. ábra).

Ritkaföldfém elemek

A REE-k teljes átlagos ± SD (medián) tartalma Spirulina és Chlorella 2,14 ± 1,89 (1,25) és 2,03 ± 11,28 (1,63) mg kg -1. Jelentősen magasabb LREE-tartalmat észleltek mindkét termékcsoportban (o −1 dw) csak egy lépte túl Spirulina termék (2. táblázat).

Alapvető elemek

Makroelemek

A makroelemek tartalma Spirulina és Chlorella az étrend-kiegészítőket a 3. táblázat foglalja össze. Átlagos tartalmuk K> Ca> P> Na> Mg sorrendben csökkent Spirulina termékek és K> P> Ca> Na> Mg Chlorella kiegészítők. Jelentősen magasabb Ca-tartalmat figyeltek meg a Spirulina termékek míg Chlorella nagyobb P szintet mutatott. A legtöbb termék esetében a 3,0 g leggyakrabban ajánlott napi adag fogyasztása nem vezetne jelentős bevitelükhöz (3. táblázat). A vizsgált kiegészítők többsége megállapodást tárt fel a Ca, K és Mg tényleges és deklarált tartalma között (3. ábra).

A Ca, Cu, K, Mg, Mn és Fe tartalma meghatározva Spirulina (balra) és Chlorella (jobbra) az étrend-kiegészítők a címkén feltüntetett tartalom százalékában

Nyomelemek

A nyomelemek átlagos tartalma a következő sorrendben csökkent: Fe> Mn> Zn> Cu> Cr> Co> Mo = Se Spirulina kiegészítők és Fe> Mn> Zn> Cu> Cr> Mo> Se> Co in Chlorella Termékek. Tartalmuk, amelyeket a 3. táblázat foglal össze, nem különböztek egymástól Spirulina és Chlorella termékek kivételével, kivéve, ha az utóbbiban a Cu szint lényegesen magasabb. Ezek többnyire alacsonyak voltak az AI-értékekkel összehasonlítva, feltételezve, hogy napi 3,0 g-os dózist fogyasztanak. Az egyetlen kivétel a Fe szintje volt, amelyet hasonló esetekben átlagosan az AI több mint 25% -ánál biztosítani lehet, némelyikkel Spirulina és Chlorella még lényegesen többet nyújtó kiegészítők (3. táblázat). A többség számára Spirulina A tényleges és deklarált Cu, Mn és Fe tartalom nagyon szorosan megfelel. Abban az esetben Chlorella kiegészítőknél nagyobb eltéréseket észleltek, különösen a Cu-tartalom tekintetében, amelyről kiderült, hogy jelentősen meghaladja a címkén feltüntetett értéket (3. ábra).

Vita

Figyelembe véve a Spirulina és Chlorella az étrend-kiegészítők, amelyeket klinikai szinten is bizonyítottak, várhatóan ezen termékek piaca tovább fog fejlődni. Ezért elengedhetetlen annak biztosítása, hogy a végtermék minősége magas és biztonságos legyen a fogyasztók számára, például az ISO 22000 szerinti élelmiszer-biztonsági irányítási rendszer bevezetésével, a különféle élelmiszer-előírások hatékony betartatásával, a szennyező anyagok szintjének szisztematikus ellenőrzésével és a termékcímkén feltüntetett információk hitelessége (Fernández-Segovia et al. 2014; Poniedziałek et al. 2018). Ez a tanulmány a Spirulina és Chlorella az EU-ban kereskedelem céljából bejegyzett étrend-kiegészítők az alapvető és (potenciálisan) mérgező elemek szintje tekintetében.

Következtetés

Összefoglalva: a vizsgálat a kiválasztott ásványi anyagok és mérgező elemek tartalmát szűrte át Spirulina és Chlorella az európai piacon bejegyzett, Ázsiából, Észak-Amerikából és Európából származó étrend-kiegészítők. Figyelembe véve a leggyakrabban ajánlott napi 3 g-os dózist, az ilyen termékek használata inkább nem járul hozzá jelentősen az ásványi anyagok beviteléhez, kivéve a Fe-t, amelynek szintje mindkét esetben magas volt Spirulina és Chlorella képletek. Fontos megállapítás, hogy a vizsgált termékek többsége jó egyezést mutatott ki az elemek deklarált és tényszerű tartalma között. Úgy tűnik, hogy a mikroalga étrend-kiegészítők nem járulnak hozzá jelentősen a REE-k étrendi beviteléhez. Annak ellenére, hogy az e tanulmány által megvizsgált termékek némelyike a mérgező fémek, például az Al vagy a Pb megnövekedett szintjét tárta fel, ez semmiképpen sem lehet ok arra, hogy figyelmen kívül hagyják a Arthrospira vagy Chlorella. Ez inkább azt jelzi, hogy meg kell erősíteni az ilyen termékek minőség-ellenőrzését, hogy csak azok a mikroalga étrend-kiegészítők érhessék el a piacot, amelyek biztosítják a fogyasztók biztonságát.