Upload
others
View
8
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Univerzitet u Nišu
Prirodno-matematički fakultet
Departman za hemiju
ICP-OES određivanje mineralnog sadržaja
uzoraka industrijskih biljaka
Master rad
Mentor: Student:
prof.dr Snežana Tošić Atanasković Anica
br. indeksa 109
U Nišu, 2018. god.
ПРИРОДНО - МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ
НИШ
КЉУЧНА ДОКУМЕНТАЦИЈСКА ИНФОРМАЦИЈА
Редни број, РБР:
Идентификациони број, ИБР:
Тип документације, ТД: Монографска
Тип записа, ТЗ: текстуални / графички
Врста рада, ВР: мастер рад
Аутор, АУ: Aница Атанасковић
Ментор, МН: др Cнежана Тошић
Наслов рада, НР: ICP-OES одређивање минералног садржаја узорака индустријских
биљака
Језик публикације, ЈП: Српски
Језик извода, ЈИ: Српски
Земља публиковања, ЗП: Република Србија
Уже географско подручје, УГП: Република Србија
Година, ГО: 2018.
Издавач, ИЗ: ауторски репринт
Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33
Физички опис рада, ФО: Поглавља 5; страна 52; навода литературе 51; табела 6; сликa 16
Научна област, НО: Хемија
Научна дисциплина, НД: Аналитичка хемија
Предметна одредница/
Кључне речи, ПО:
индустријске биљке, минерални садржај, ICP-OES одређивање,
статистичка анализа
УДК 543.42 : [631.526 + 641.17]
Чува се, ЧУ: Библиотека
Важна напомена, ВН:
Извод, ИЗ:
У овом раду одређен је минерални састав следећих индустријских
биљака: семе сунцокрета, лана, сусама, голице, мака и коријандера, као и
лист мирођије, босиљка, рузмарина и оригана применомICP-OES технике.
Добијени резултати су дискутовани и упоређивани са литературним
подацима. Такође је извршена и статистичка обрада добијених резултата
применом Пирсонове корелационе анализе и хијерархијске кластер
анализе.
Датум прихватања теме, ДП:
Датум одбране, ДО:
Чланови
комисије, КО:
Председник: др Александра Павловић
Члан: др Милан Митић
Члан, ментор: др Снежана Тошић
ПРИРОДНО – МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ
НИШ
KEY WORDS DOCUMENTATION
Accession number, ANO:
Identification number, INO:
Document type, DT: Мonographic
Type of record, TR: textual / graphic
Contents code, CC: Master work
Author, AU Anica Atanasković
Mentor, MN: Snežana Tošić
Title, TI: ICP-OES determination of mineral content of industrial plant samples
Language of text, LT: Serbian
Language of abstract, LA: Serbian
Country of publication, CP: Republic of Serbia
Locality of publication, LP: Republic of Serbia
Publication year, PY: 2018
Publisher, PB: author’s reprint
Publication place, PP: Niš, Višegradska 33
Physical description, PD: Chapters 5; pages 52; references 51; tables 6; figures 16
Scientific field, SF: Chemistry
Scientific discipline, SD: Analytical chemistry
Subject/Key words, S/KW: industrial plants, mineral content, ICP-OES determination, statistical analysis
UC 543.42 : [631.526 + 641.17]
Holding data, HD: Library
Note, N:
Abstract,
AB:
Тhe mineral composition of the following industrial plants was determined:
sunflower seeds, linseed, sesame seeds, pumpkin seeds, poppy seedsand coriander
seeds as well as leaves of dill, basil, rosemary and oreganoby using ICP-OES
technique.Тhe obtained results were discussed and compared with the literature
data. Statistical analysis of the obtained results was also performed using Pirson's
correlation analysis and the hierarchical cluster analysis.
Accepted by the Scientific Board on, ASB:
Defended on, DE:
Defended Board,
DB:
President: PhD Aleksandra Pavlović
Member: PhD Milan Mitić
Member, Mentor: PhD Snežana Tošić
Eksperimentalni deo ovog Master rada rađen je u naučno-istraživačkim
laboratorijama Katedre za analitičku i fizičku hemiju, Prirodno-matematičkog
fakulteta, Univerziteta u Nišu.
Zahvaljujem se mentoru, dr Snežani Tošić, redovnom profesoru PMF-a u Nišu,
koja je prihvatila saradnju pri izradi ovog Master rada.Puno Vam hvala na
uloženom trudu i vremenu, korisnim savetima i sugestijama.
Najveću zahvalnost dugujem svojim roditeljima, bratu i prijateljima, na pruženoj
ljubavi, podršci i motivaciji tokom studiranja.
Sadržaj
Uvod
1. Teorijski deo ............................................................................................................................... 2
1.1. Industrijske biljke ................................................................................................................. 3
1.1.1. Suncokret ....................................................................................................................... 3
1.1.2. Lan ................................................................................................................................. 4
1.1.3. Susam............................................................................................................................. 5
1.1.4. Golica – bundevino seme .............................................................................................. 6
1.1.5. Mak ................................................................................................................................ 6
1.1.6. Mirođija ......................................................................................................................... 7
1.1.7. Bosiljak .......................................................................................................................... 8
1.1.8. Ruzmarin ....................................................................................................................... 9
1.1.9. Origano .......................................................................................................................... 9
1.1.10. Korijander .................................................................................................................. 10
1.2. Mineralne materije ............................................................................................................. 11
1.2.1. Makroelementi i njihovo dejstvo na ljudski organizam i biljke .................................. 12
1.2.2. Mikroelementi i njihovo dejstvo na ljudski organizam i biljke ................................... 14
1.2.3. Toksični i elementi u tragovima i njihovo dejstvo na ljudski organizam i biljke ....... 17
1.3. Optička emisiona spektrometrija sa induktivno kuplovanom plazmom ............................ 20
1.3.1. Izvor pobuđivanja ........................................................................................................ 20
1.3.2. Induktivno-kuplovana plazma ..................................................................................... 21
1.3.3. Uvođenje analita u plazmu .......................................................................................... 22
1.3.4. Posmatranje plazme ..................................................................................................... 24
1.3.5. Smetnje u ICP spektrometriji ...................................................................................... 25
1.4. Načini pripreme uzoraka .................................................................................................... 27
1.4.1. Suva mineralizacija ...................................................................................................... 27
1.4.2. Mokra mineralizacija ................................................................................................... 27
1.4.3. Mikrotalasna digestija.................................................................................................. 28
1.5. Statistička obrada podataka ................................................................................................ 28
1.5.1. Korelaciona analiza ..................................................................................................... 28
1.5.2. Hijerarhijska analiza .................................................................................................... 29
2. Eksperimentalni deo.................................................................................................................. 30
2.1. Aparati i pribor ................................................................................................................... 31
2.2. Reagensi ............................................................................................................................. 31
2.3. Karakteristike ICP spektrometra serije iCAP 6000............................................................ 32
2.4. Uzorci i priprema uzoraka za analizu ................................................................................. 33
2.4.1. Postupak pripreme uzoraka za analizu ........................................................................ 33
2.5. Operativni uslovi za instrument iCAP 6000 ICP-OES ...................................................... 33
2.6. Statistička obrada rezultata................................................................................................. 34
3. Rezultati i diskusija ................................................................................................................... 35
3.1. Kvantitativno određivanje sadržaja elemenata u ispitivanim uzorcima ............................ 36
3.2. Statistička obrada podataka ................................................................................................ 42
4. Izvod ......................................................................................................................................... 45
5. Literatura ................................................................................................................................... 47
Biografija
1
Uvod
Mineralne materije u biljkama imaju višestruku ulogu. Sadržaj minerala u suvoj materiji
biljaka u proseku se kreće od 1-6%. U biljkama se nalaze u vidu jona, neorganskih i organskih
soli i ugrađeni u razna organska jedinjenja. Učestvuju u katalizi brojnih hemijskih reakcija
biljaka. S obzirom na zastupljenost u izgradnji biljaka, grupišu se na: makro, mikro i ultramikro
elemente. U makroelemente se ubrajaju: C, O, H, N, P, K, Ca, Mg, S, Na, Si i Cl, i njihov
sadržaj, ako se izuzmu C, H i O, u suvoj materiji biljaka u proseku se kreće od 2-60 mg/g.
Sadržaj mikroelemenata (Cu, Zn, B, Mn i dr.) u suvoj materiji biljaka je manji od 1mg/g i obično
je veći od 1µg/g, dok je sadržaj ultramikroelemenata (J, Se, Mo i dr.) manji od 1µg/g.
Količina mineralnih materija u biljkama znatno varira, što je posledica različitih faktora
od kojih su najvažniji: biljna vrsta, starost zasada, pedološke karakteristike zemljišta i primena
agrotehničkih mera kao što je upotreba pesticida i veštačkih đubriva.
Biljke su direktan ili indirektan izvor minerala u ljudskoj ishrani. Poseban značaj za
čoveka imaju biljne vrste koje služe za dobijanje fitopreparata u farmaceutskoj industriji u formi
monokomponentnih čajeva ili mešavine čajeva.
Ljudski organizam ima potrebu za mineralima u odgovarajućim koncentracijama, radi
normalnog održavanja životnih funkcija. U skladu s tim, manjak ili višak nekihelemenata u
ishrani može izazvati štetne efekte u organizmu. Takođe, toksični elementi (Hg, As, Pb i Cd) koji
su prisutni u nekim biljkama, mogu teško oštetiti imuni, nervni i reproduktivni sistem. Ovi
elementi imaju svojstvo da se akumuliraju, jer ne mogu u potpunosti da se izbacuju iz
organizma.
Cilj ovog rada je određivanje mineralnog sadržaja nekih industrijskih biljaka upotrebom
ICP-OES spektrometrije.
2
1. Teorijski deo
3
1.1. Industrijske biljke
Industrijske biljke su skup ratarskih kultura čiji plodovi (seme), stabla, lišće ili drugi
delovi služe kao sirovine u prerađivačkoj industriji. Najčešće se klasifikuju prema botaničkoj
klasifikaciji i upotrebi plodova, tj.prema proizvodima koji se od njih dobijaju.
Prema botaničkoj klasifikaciji, sve su biljke svrstane u porodice, bez obzira na upotrebu i
način uzgoja. Po bližoj upotrebi, industrijske biljke se dele na:
1. uljarice - koriste se za proizvodnju jestivih i tehničkih ulja, koja se dobijaju iz plodova ili
semena(suncokret, uljana repica, soja, pamuk, susam, ricinus, palma, uljani lan, uljana
bundeva i dr.);
2. predive biljke - iz njihove stabljike, ploda (semena) ili lišća dobija se vlakno (pamuk,
predivi lan, konoplja, juta, manila i dr.);
3. biljke za proizvodnju skroba, šećera i alkohola- iz njihovih zadebljalih podzemnih organa
dobija se šećer, skrob i alkohol (šećerna repa, šećerna trska, cikorija, krompir, slatki
krompir i dr.);
4. aromatične i začinske biljke - biljne vrste koje daju miris i ukus jelima (mirođija, origano,
peršun i dr.)
5. lekovite biljke - biljne vrste čiji delovi sadrže biološki aktivne supstance koje se mogu
koristiti u terapijske svrhe ili za pravljenje raznih kozmetičkih proizvoda (kamilica,
žalfija, lavanda i dr.) i
6. ostale industrijske biljke - duvan i hmelj.
Zastupljenost pojedinih industrijskih biljaka u svetu zavisi od agroekološkog načina uzgoja i
razvijenosti određene zemlje.
Upotreba začina i začinskog bilja u kuvanju i pripremanju hrane datira od davnina. Začini su
se nekad upotrebljavali kako bi se smanjio miris ne baš sveže hrane ili za popravljanje ukusa
hrane. No, danas kada začini i začinsko bilje više nisu tako skupi kao što su nekad bili i kada ih
može priuštiti svako prosečno domaćinstvo, teško je uopšte zamisliti kuvanje bez njih. Danas se
začini koriste ne za prikrivanje loših osobina hrane, već za pojačavanje njenog ukusa i
gastronomskog doživljaja i uživanja u hrani.
1.1.1. Suncokret
Suncokret (lat. Helianthus anuus) je jednogodišnja biljka, čije botaničko ime Helianthus
potiče od grčkih reči (grč. Helios – Sunce i grč. Anthos – cvet). Pripada porodici glavočika
(Asteraceae).
Suncokret je najveća biljka iz porodice glavočika i roda Helianthus. Koren mu je čupav i
vlaknast, sastavljen od mnoštva korenčića. Može prodreti i do 3 metra u dubinu. Stablo je visine
4
50-250 cm, različitog stepena razgranatosti, listovi krupni, grubi, hrapavi, često pokriveni tvrdim
dlačicama, sa dugom drškom. Cvetovi su vrlo krupni, na dugim drškama, najčešće žuto obojenih
listića, a cvetno dno je najčešće ravno, ređe malo ispupčeno.
Suncokret potiče iz jugozapadnog dela Amerike, Perua i Meksika. Postoje podaci da se
suncokret uzgajao pre 3.000 god.od strane severnoameričkih indijanaca, koji su mleli semenke u
brašno i dodavali u hleb i pravili i ulje od suncokreta.
Može se konzumirati u vidu ulja i putera, ali se ipak najčešće koristi u vidu semenki. One
su od davnina poznate po svojim lekovitim svojstvima i blagotvornom dejstvu na krvotok, srce,
nervni sistem i uopšte na ceo organizam. Semenke suncokreta imaju veliku nutritivnu vrednost i
spadaju u visokokalorične namirnice, pa na samo 100 g imaju čak 584 kalorija. Preporučuje se
dnevni unos od oko 30 g.
Suncokret je, pre svega, bogat vitaminima B kompleksa, vitaminom E, beta karotenom i
vitaminom B6. Od minerala najviše ima bakra, magnezijuma, selena, cinka, mangana, kalijuma i
fosfora. 20% suncokreta čine proteini, pa se njegovim konzumiranjem naš organizam snabdeva
esencijalnim masnim kiselinama koje su nam potrebne za pravilno funkcionisanje
(https://najzdravijahrana.com/semenke-suncokreta-nutritivna-vrednost-sastav-i-lekovitost/) i
(https://sr.wikipedia.org/sr/%D0%A1%D1%83%D0%BD%D1%86%D0%BE%D0%BA%D1%8
0%D0%B5%D1%82).
Slika 1. Suncokret
1.1.2. Lan
Lan (lat.Linum usitatissimum) je jednogodišnja ili dvogodišnja zeljasta biljka, sa kratkim,
vretenastim korenom. Stabljika je visoka 30-80 cm, uspravna, okrugla, obrasla listovima, u
gornjem delu je granata. Listovi su naizmenično raspoređeni, dugački 2-3 cm, široki 2-4 mm,
zeleni ili sivo-zeleni. Listovi su zašiljenog vrha, sa osnovom suženom u dršku acvetovi su na
vrhovima stabljike na dugačkim drškama, u cvastima. Plod je loptasta čaura sa mnogo semena,
5
6-8 mm dugačka. Seme je spljošteno, s jedne strane
zaobljeno a sa druge suženo. Svetlosmeđe je boje, sjajno,
sluzavog i uljastog ukusa kad se zagrize, bez mirisa.
Cveta od juna do avgusta.
Seme lana je jedno od najvažnijih izvora sušivih
ulja. Njegov sadržaj u semenu je od 32-42%. Laneno ulje
se uglavnom koristi za pravljenje boja, lakova, mekih
sapuna i štamparskih boja. Slika 2. Lan
Laneno seme je najbogatije vitaminom B17, a da bi ga čovekov metabolizam mogao
iskoristiti, seme se mora samleti. Zrelo laneno seme sadrži lignin, linolnu i linoleinsku kiselinu i
belančevine zbog čega je veoma hranljivo. Od minerala, zastupljeni su magnezijum, kalcijum,
cink, gvožđe i dr. Vlakna su takođe dosta zastupljena. Ima i vitamina ali manje nego mineral
(https://vesnamihajlovicblog.wordpress.com/2012/01/31/sve-o-lanu-vitamin-b17-laneno-seme-u-
ishrani-i-lecenju/) i (https://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9B%D0%B0%D0%BD).
1.1.3. Susam
Susam (lat. Sesamum indicum) potiče iz tropske Azije i
južne Afrike. To je jednogodišnja biljka i za 3-5 meseci uzgoja
dostigne visinu do 2 metra. Seme ove biljke je malo, ravno i
ovalno a može da bude belo, žućkasto, crno ili crveno.
Slika 3. Susam
Susam ne samo da je bogat manganom i bakrom (1/4 šolje obezbeđuje 74% preporučenih
dnevnih potreba), već i magnezijumom, kalcijumom, gvožđem, fosforom, vitaminom B1, cinkom
i hranljivim vlaknima. Sadrži i lignane, koji snižavaju holesterol u krvi. Susam, u poređenju sa
drugim semenkama, ima najviše fitosterola (400-413 jedinica u 100 g) što utiče na sniženje
holesterola.
Poznato je antikoagulativno svojstvo ovih blagotvornih semenki, jer doprinose
sprečavanju zgrušavanja krvi, što je posebno značajno za prevenciju pojave krvnog ugruška. Ulje
od semenki susama pokazuje izuzetno laksativno svojstvo, pa se upotrebljava u slučaju
neredovne stolice i za čišćenje creva. Sem toga, koristi se i za saniranje povreda i promena na
koži(https://dijetaplus.com/susam-lekovitost-i-hranljiva-vrednost/)
(https://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D1%81%D0%B0%D0%BC).
6
1.1.4. Golica – bundevino seme
Bundeva ili tikva (lat. Cucurbita pepo) je jednogodišnja biljka puzavica iz familije
bundeva (Cucurbitaceae), čiji se krupni plodovi koriste u ljudskoj ishrani a semena i u
fitoterapiji.
U Meksiku i južnoj Americi bundeva i bundevine semenke su korišćeni u ishrani i u
lekovite svrhe još u doba Asteka. Golica je tamnozeleno seme, koje raste bez ljuske.
Od svih uljarica, bundeva se nalazi na vrhu po bogatstvu cinkom, magnezijumom i
gvožđem. Grickajući pola šake golice dnevno obezbeđuje se 28% dnevnih potreba za gvožđem,
52% za manganom, 48% za magnezijumom,17% za proteinima i 17% za cinkom. U semenu
bundeve pronađeni su fitosteroli, i kada se redovno koriste u ishrani mogu smanjiti nivo
holesterola, poboljšati imunitet i sprečiti pojavu raka.
U ishrani dece, golica, zajedno sa dugim uljaricama predstavlja neprevaziđen izvor
omega 3 i omega 6 masnih kiselina, neophodnih za ravnotežu hormona, funkciju mozga i
zdravlje kože.
Vitamini B i K takođe predstavljaju bogatstvo iz bundevinog semena, a važni su za
zdrave kosti i mišiće.
Postoje dokazi da upotreba bundevinog semena kao pomoćnog lekovitog sredstva može
pomoći pri lečenju parazitskih infekcija. Zahvaljujući cinku kojim obiluju, imaju zaštitnu ulogu u
prevenciji preloma kostiju.
Bundevino seme može da se konzumira sirovo ili pečeno. Najbolje se iskoristi ako se
sirova samelje sa ostalim uljaricama (lan, susam, suncokret), i uzima po jedna do dve kafene
kašičice dnevno. Ako se pak gricka, ne treba preterivati. Jedna šaka je i više nego dosta za
dnevni unos (http://www.mojpedijatar.co.rs/bundevino-
seme-golica/).
Slika 4. Seme bundeve
7
1.1.5. Mak
Biljka mak (lat. Papaver somniferum) broji
oko 50 različitih vrsta i smatra se jednom od
najstarijih biljnih kultura koje se gaje već
hiljadama godina.
Slika 5. Seme maka
Boje cveta maka su različite, od crvene, bele i narandžaste do plave i roze. Središte cveta
ima vijugave prašnike, okružene okruglim ili peharastim skupom četiri do šest latica. Pre
cvetanja, latice su skupljene u pupoljak i kako cvetanje prestane latice često leže ravno pre nego
što otpadnu. Pčele koriste mak kao izvor polena.
Mak je dugo predstavljao simbol sna i smrti, zbog opijuma koji se iz njega ekstrahuje i
crvene boje. Najstariji zapisi o njegovoj upotrebi potiču iz Mesopotamije, gde je korišćen u
medicinske svrhe ali i kao “biljka veselja”.
Narodni lekari ga preporučuju za opuštanje mišića, protiv bolova, za iskašljavanje i
grčeve u želucu.
Semenke maka su sitne, plave ili sive boje, bubrežastog oblika. Skoro su bez mirisa a
ukus im je sličan orahu. Izuzetno su bogate nezasićenim masnim kiselinama, posebno oleinskom
i linolnom. Ugljeni hidrati iz ove biljke daju energiju. U sitnom zrnu nalazi se mnoštvo minerala,
naročito joda, mangana, magnezijuma, cinka, kalijuma i bakra. Mak sadrži i vitamine grupe B,
oksalatnu kiselinu i neke alkaloide. Od semena maka proizvodi se izvanredno ulje, koje je dobra
zamena za maslinovo (http://www.novosti.rs/vesti/zivot_+.304.html:528514-Mak---seme-
zdravlja-i-veselja) i (https://sr.wikipedia.org/sr-el/Mak).
1.1.6. Mirođija
Mirođija (lat. Anethum graveolens) je poznata začinska, mirisna biljka, koja se gaji a i
sama se razmnožava po vrtovima. Jednogodišnja je biljka koja naraste do oko metar. Listovi su
višestruko perasti, cvetići mali i žuti, dok su plodovi jajoliki.
Sadi se u nekoliko navrata cele godine. Najjaču aromu ima pre nego što procveta. Cela
biljka i plod imaju svojstven prijatan začinski i aromatičan miris i začinski ukus.
U zrelim plodovima ima 3-4% etarskog ulja, oko 18% azotnih jedinjenja i oko 6%
pektina. Glavni lekoviti sastojak je etarsko ulje (Anethi aetherolum), koje se proizvodi
8
destilacijom s vodenom parom samlevenih zrelih plodova. Sveže ulje je skoro bezbojna, lako
pokretljiva tečnost, prijatnog i jakog mirisa na mirođiju. Glavni sastojak ulja je limonen (do
70%) a zatim karvon (najmanje 30%).
Bogata je brojnim vitaminima, uključujući folnu kiselinu, riboflavin, niacin, vitamine A i
C, betakaroten. Izvor je minerala bakra, kalijuma, kalcijuma, mangana, gvožđa i magnezijuma.
Sama biljka ne sadrži holesterol, ali sadrži antioksidante i biljna vlakna koja učestvuju u kontroli
holesterola(https://sr.wikipedia.org/sr/%D0%9C%D0%B8%D1%80%D0%BE%D1%92%D0%B
8%D1%98%D0%B0).
Slika 6. Mirođija
1.1.7. Bosiljak
Bosiljak (lat. Ocimum basilicum) je višegodišnja zeljasta biljka poreklom iz Indije, iz
familije usnatica (Lamiaceae). Izdanci su uspravni, do 80 cm visoki, često ljubičasti, pokriveni
dugim, kovrdžavim dlačicama. Ima dejstvo kao žalfija, matičnjak i nana. Bosiljak je aromatična
biljka, prijatnog mirisa, koja se koristi u kulinarstvu a odavno je svoje mesto našao u
mediteranskoj kuhinji, naročito italijanskoj i francuskoj gde je gotovo nezaobilazan začin za
supe, pastei jela od mesa i ribe, a poznat je i italijanski pesto sos, koji se pravi od bosiljka,
pinjola i maslinovog ulja.
Dobar je i za poboljšanje raspoloženja, protiv nesanice i noćnog mokrenja. Koristi se još
i protiv kašlja, bubrežnih bolesti, glavobolje i depresije, a kao čaj za ublažavanje menstrualnih
tegoba. Sok od lišća bosiljka se koristi protiv prehlade, upale ušiju i bubne opne i kao
okrepljujuće sredstvo. Sadrži beta karoten, eterična ulja, tannin, saponine i gorke materije
(http://www.novosti.rs/vesti/zivot_+.304.html:487791-Bosiljak---delotvoran-i-bozanski-mocan).
9
Slika 7. Bosiljak
1.1.8. Ruzmarin
Ruzmarin (lat. Rosmarinus officinalis) je rod žbunastih, višegodišnjih biljaka iz familije
usnatica (Lamiaceae). Ima mirisne, zimzelene listove sa sitnim, svetloplavim cvetovima. Listovi
su naspramni, sedeći, čvrsti, kožasti, uski a dugi 2-3 cm. Gornja strana listova je tamnozelena, a
donja je sivo-bele boje. Raste u obliku grma i može dostići visinu do 2 metra. Miris cvetova je
jak i nalik na kamfor, dok je ukus ljut, pomalo gorak i aromatičan.
U cvetovima, listovima i grančicama sadrži eterična ulja, čiji kvalitet zavisi od klime i od
sunčanih i zaštićenih položaja. Upotrebljavaju se cvetovi ruzmarina, izdanci u cvatu a najčešće
se sakupljaju listovi. Destilacijom listova ili grančica dobija se ruzmarinovo ulje (Rosmarini
oleum). To je bezbojna ili žućkasto-zelena tečnost, aromatičnog mirisa i gorkog ukusa.
Ruzmarin jača imunitet i poseduje sedativna, diuretska, kao i antiseptička svojstva.
Deluje i protivupalno, a može ublažiti i jake napade astme. Ulje ruzmarina se koristi za masažu
bolnih mesta. Odličan je kod problema reumatizma, a često se koristi i kao
kupka(https://sr.wikipedia.org/sr-
el/%D0%A0%D1%83%D0%B7%D0%BC%D0%B0%D1
%80%D0%B8%D0%BD).
Slika 8. Ruzmarin
1.1.9. Origano
Origano (lat. Origanum vulgare) je višegodišnja, zeljasta biljka iz porodice usnatica.
Narasta i do 70 cm, karakteristične opore arome i ukusa. Iz korena rastu uspravne, kvadratne
10
stabljike. Tamnozeleni listovi su ovalni, dužine do 4,5 cm širine do 3 cm. Cveta od jula do
septembra roze-ljubičastim, ređe belim cvetom, koji oprašuju pčele i leptiri.
Esencijalna ulja origana su sastavljena od monoterpena i monoterpenoida. Preko 60
različitih sastojaka je identifikovano a primarni su karvakrol i timol u rasponu od 0 do preko
80%. U 100 g svežeg origana ima 267,2 mg vitamina C. Origano sadrži polifenole kao i
mnogobrojne flavone. Izuzetno je snažan antioksidans.
Poznat je kao neizostavan začin pri pravljenju pice. Dobar je kao dodatak omletu,
italijanskim sosovima, jelima sa paradajzom, jagnjetinom ili povrćem.
Ulje od origana se preporučuje kao lek kod gljivičnih i bakterijskih infekcija, alergija i za
eliminisanje parazita iz organizma. Pomaže kod
ispucale kože, osipa, psorijaze, svraba, problema sa
aknama i peruti. Antitoksičan je kod trovanja hranom,
pomaže kod problema sa varenjem i gasovima
(https://bs.wikipedia.org/wiki/Origano).
Slika 9. Origano
1.1.10. Korijander
Korijander (lat. Coriandrum sativum) je jednogodišnja biljka iz porodice Apiaceae. Raste
do 50 cm u visinu. Sveži listovi imaju snažnu aromu mošusa i limuna. Jako gorkog ukusa su i
koriste se za dekoraciju jela, i kao dodatak umacima, salatama i siru. Sveže mleveni plodovi
dodatak su pecivu, jelima od kupusa, mahunastom povrću. Eterično ulje korijandera upotrebljava
se u proizvodnji parfema. Sadrži jedanaest komponenti eteričnih ulja, askorbinsku kiselinu i
fitonutrijente kao što su karvon, geraniol, limonen, kamfor, linalool i dr. Od minerala sadrži
magnezijum, gvožđe i mangan.
Koristi se kod zapaljenja kože, dijareje, anemije, za regulaciju hormona, smanjenje nivoa
šećera u krvi i zato je poželjan u ishrani dijabetičara. Veruje se da je prirodan afrodizijak.
Korijander snižava krvni pritisak i dovodi ga u optimalni balans. Odličan je i kao preventiva
protiv stvaranja krvnog ugruška (https://cajeviza.com/lekovito-bilje/korijander-lekovita-svojstva-
hranljiva-vrednost/).
11
Slika 10. Korijander
1.2. Mineralne materije
Mineralne materije čine posebnu grupu bitnih faktora ishrane. Organizam ih ne stvara
sam već ih prima putem hrane. Mineralne materije održavaju hemijsku ravnotežu organizma,
učestvuju u njegovoj izgradnji i posreduju u mnogim životnim funkcijama. Minerali su
esencijalni nutrijenti. Uneseni hranom dospevaju u ljudski organizam u mnogo većoj količini
nego vitamini. Kod odrasle osobe minerali čine oko 4% telesne mase. Najviše ih ima u kostima.
Hemijski elementi se prema ulozi u biljnom organizmu mogu podeliti na:
1. neophodne – C, O, H, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo, Co, Cl, Ni…U njihovom
odsustvu biljke ne mogu da prođu sve faze životnog ciklusa. Omogućavaju rast i razviće biljaka i
zbog svoje specifične uloge, ne mogu se zameniti drugim elementima i
2. korisne – Na, Si, Se, Al…U njihovom odsustvu biljke mogu da završe šivotni ciklus, ali oni
deluju povoljno na rast i razviće.
Hemijski elementi se prema zastupljenosti u biljnom organizmu mogu podeliti na:
1. makroelemente - Ca, Na, K, Mg i P;
2. mikroelemente - Zn, Cu, Cr, Fe, Mn, Mo, Cl i dr. i
3. elemente u tragovima, toksične i potencijalno toksične - Al, B, Ba, Co, Mn, Ni, Si, Cd, Hg i
Pb.
12
1.2.1. Makroelementi i njihovo dejstvo na ljudski organizam i biljke
Sadržaj makroelemenata u biljkama se kreće u intervalu od 2-60 mg/g. Važni su za
normalno funkcionisanje organizama.
Natrijum (Na). Ljudski organizam sadrži 60 g natrijuma, od čega 31 g u ekstracelularnoj
tečnosti, 19 g u kostima i 9 g u ćelijama. On održava osmotski pritisak, čime omogućava
zadržavanje tečnosti u organizmu, kiselo-baznu ravnotežu zajedno sa bikarbonatom i hloridom i
propustljivost ćelija. Njegova se resorpcija obavlja u tankom crevu, a izlučuje se mokraćom i
znojenjem. Razni neurološki problemi praćeni su nedostatkom natrijuma, a mogu se javiti i
poremećaji jetre, bubrega i pluća i srčana slabost. Preveliki unos natrijuma može bitno poremetiti
zdravlje čoveka, jer dovodi do povećanja krvnog pritiska i može trajno oštetiti bubrege. Dnevni
unos natrijuma za osobe sa normalnim krvnim pritiskom iznosi 6 g, dok za osobe sa povišenim
krvni pritiskom iznosi 3 g. Namirnice bogate natrijumom su repa, krastavac, celer, vlakna
mahunarki, ovas i dr (https://opusteno.rs/zdrav-zivot-f28/natrijum-u-ishrani-t29094.html).
Natrijum nije esencijalni element za biljke, ali ga biljke usvajaju u malim količinama.
Sadržaj natrijuma u suvoj materiji biljaka iznosi 0,01-0,02%. Nije toliko značajan za njihov
razvoj, mada povoljno utiče na neke biohemijske procese i povećanje prinosa nekih
poljoprivrednih kultura. Toksično dejstvo viška natrijuma se javlja na zaslanjenim zemljištima
(https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-Compatibility-
Mode).
Kalcijum (Ca). Kalcijum je gradivni element zuba i kostiju i neophodan je za mišićne
kontrakcije i za izlučivanje hormona i enzima. On učestvuje u regulaciji ćelijskih aktivnosti kao
što su funkcije živaca i mišića, koagulacija krvi, pokretljivost ćelija i mnoge druge. Ulazi u
sastav brojnih metaloenzima - α-amilaza i fosfolipaza npr. Sadrže kalcijum kao esencijalni deo
katalitičkog mesta. Namirnice bogate kalcijumom su mlečni proizvodi, jaja, brokoli, kelj, spanać
i dr. Nedostatak kalcijuma može dovesti do nervne osetljivosti, grčeva mišića, krtih noktiju,
ukočenosti a kod dece može može doći i do pojave rahitisa dok velike količine kalcijuma mogu
dovesti do stvaranja kamenca u bubregu (http://www.mineravita.com/kalcijum_uloga.php).
Ukupan sadržaj kalcijuma u biljkama se kreće u širokim granicama, od 0,3-3%. Sa
starošću se njegov udeo u tkivima povećava. Ima važnu ulogu u održavanju strukture i funkcije
ćelijskih membrana i u stabilizaciji pektina u ćelijskom zidu. Povećava aktivnost α-amilaze,
fosforilaze i ATP-aze. Nedostatak Ca u hranljivoj sredini može da izazove visoka koncentracija
H+, K+, Na+, NH4+i Mg2+ jona (https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-
MINERALNA-ISHRANA-Compatibility-Mode).
Magnezijum (Mg). Magnezijum ima značajnu ulogu u proizvodnji i rastu ćelija, i kao
takav uključen je u stotine enzimskih procesa kod svih biljaka i životinja, pa tako i kod ljudi. U
ljudskom organizmu deluje tako što proizvodi ATP i aktivira proizvodnju proteina u telu,
13
proizvodeći strukture DNK. Učestvuje u mnogim hemijskim reakcijama u organizmu,
uključujući regulaciju temperature tela. Magnezijum ima važnu ulogu i u stvaranju vitamina D i
paratireoidnog hormona. Prirodan je blokator kalcijuma, te utiče na snižavanje krvnog pritiska i
održavanje tonusa krvnih sudova. Bogat izvor magnezijuma su orašasti plodovi i zeleno lisnato
povrće. U namirnice bogate magnezijumom spadaju i: grašak, pasulj, sočivo, avokado, banane,
jagode, crna čokolada i dr. Simptomi nedostatka magnezijuma su: razdražljivost, anoreksija,
zamor, nesvestica, vrtoglavica, alergije i dr. Simptomi povećanog unosa magnezijuma su
dijareja, crvenilo na koži, žeđ, nizak krvni pritisak, zadržavanje tečnosti u organizmu i
dr(http://www.demetra.rs/index.php?option=com_content&view=article&id=949:vanost-
magnezijuma-u-organizmu&catid=61&Itemid=98).
Biljke magnezijum usvajaju kao Mg2+ jon pretežno iz zemljišnog rastvora. Prema
pokretljivosti sličan je kalcijumu i slično njemu nagomilava se u starijim listovima. Njegov
sadržaj u suvoj materiji se kreće od 0,1 do 1%. Sadržaj magnezijuma u zrnu biljke veći je nego u
stablu. Gajene biljke iznose iz zemljišta značajne količine Mg. Magnezijum ulazi u sastav
hlorofila i njegova sinteza zavisi od prisustva Mg. Mg aktivira dekarboksilaze, ATP-azu,
fruktozu-1,6-difosfatazu.Utiče i na metabolizam azota. U odsustvu Mg dolazi do smanjenja
sinteze RNK (https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-
Compatibility-Mode).
Kalijum (K). Kalijum je izuzetno značajan za ljudski organizam. Zajedno sa natrijumom
reguliše ravnotežu vode i kiselinsko-baznu ravnotežu. Bitan je za sintezu proteina iz amino-
kiselina. Ima funkciju i u metabolizmu ugljenih hidrata - aktivan je u glikogenu i metabolizmu
glukoze, pretvarajući glukozu u glikogen, koji se zatim skladišti u jetri kao energija za kasnije
korišćenje. Kalijum je važan za normalan rast i izgradnju mišića. Može se naći u brojnoj hrani.
Raznovrsno voće i povrće ima visok nivo kalijuma i nizak nivo natrijuma i pomaže u
sprečavanju hipertenzije. Zeleniš kao što su spanać, brokoli, zelena salata, celer ali i pasulj,
krompir i paradajz imaju znatne količine ovog minerala. Visok nivo kalijuma imaju i žitarice,
citrusno voće i ribe, kao što je losos, sardine i bakalar. Simptomi nedostatka kalijuma su umor,
mišićni grčevi i slabost, nepravilan rad srca(https://kodren.com/saveti-i-preventiva/725-znacaj-
kalijuma-za-zdravlje.html).
Biljke K usvajaju u vidu jona metala iz zemljišta i preko listova. Veoma intenzivno se
premešta iz starijih u mlađe organe, zbog čega se znaci njegovog nedostatka mogu uočiti prvo na
najstarijim listovima. Prema raspodeli u biljci, K ima najviše u listu, stablu, korenu a zatim u
reproduktivnim organima. Kalijum utiče na aktivnost preko 50 enzima. Važan je za vodeni režim
biljakai povoljno utiče na otpornost biljaka prema niskoj i visokoj temperaturi, suši i prema
nekim bolestima (https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-
ISHRANA-Compatibility-Mode).
Fosfor (P). Fosfor je za ljudski organizam izuzetno bitan mineral. Jačanje kostiju mu je
jedna od najbitnijih uloga. Oko 85% sveukupnog fosfora iz tela nalazi se u kostima. Zaslužan je
14
za hormonsku ravnotežu i umanjuje simptome predmenstrualnog sindroma. Deci u razvoju
trebajudovoljne količine fosfora, jer on pomaže u razvijanju kognitivnih funkcija mozga.
Učestvuje u skoro svakoj biohemijskoj reakciji i održava normalnu pH vrednost organizma.
Namirnice bogate fosforom su meso, mlečni proizvodi, jaja, riba i morski plodovi, žitarice,
mahunarke i dr. Simptomi nedostatka fosfora su gubitak apetita, bolovi u kostima, opšta slabost
organizma, anemija i dr. Višak fosfora se najčešće javlja usled poremećaja bubrega,
konzumiranjem prevelikih količina namirnica bogatih fosforom ali i gaziranih pića. Tada može
doći do kardiovaskularnih bolesti, kalcifikacije neskeletnog tkiva, dijareje i
dr.(https://www.cosmopolitan.rs/moj-zivot/tvoje-telo/15320-zasto-je-fosfor-vazan-za-
zdravlje.html).
Biljke usvajaju fosfor u vidu jona ortofosforne kiseline koja u void disosuje gradeći
H2PO4, HPO42- i PO4
3- jone. Fosfatni joni su veoma pokretni u biljkama. Sadržaj P u biljkama
kreće se od 0,1 do 0,8% u odnosu na suvu materiju. Potrebe biljaka za fosforom su u fazi rasta i
razvića i u periodu obrazovanja generativnih organa. Fosfor ulazi u sastav fitina, nukleinskih
kiselina i nekih koenzima.U slučaju njegovog nedostatka, preporučuje se upotreba veštačkih
đubriva(https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-
Compatibility-Mode).
1.2.2. Mikroelementi i njihovo dejstvo na ljudski organizam i biljke
Gvožđe (Fe). Gvožđe je esencijalni mineral koji u organizmu ima ulogu nosača
kiseonika - kao deo hemoglobina u krvi i mioglobina u mišićima. Gvožđe učestvuje u sintezi
DNK, u metabolizmu kateholamina i služi kao prenosilac elektrona u mitohondrijama. U
organizmu zdravih osoba nalazi se 3-5 g gvožđa. Najveći deo se nalazi u hemoglobinu, zatim u
mioglobinu. Višak gvožđa se u organizmu nalazi kao rezervno gvožđe u vidu feritina i
hemosiderina. Mešovitom ishranom unosi se oko 10-30 mg gvožđa dnevno. Najbogatiji izvori
su: jetra, meso, jaja, piletina, riba, soja, spanać, bundeva, grašak, smokva i dr. Apsorpcija gvožđa
iz namirnica životinjskog porekla mnogo je brža i efikasnija (15-30%) nego gvožđa iz biljne
hrane (1-20%). Kao posledica nedostatka gvožđa javlja se anemija dok se njegovim prisustvom u
višku mogu javiti bolovi u stomaku i zglobovima, nepravilan rad srca, šećerna bolest i dr.
(http://www.stetoskop.info/Nedostatak-gvozdja-u-ishrani-1378-c15-content.htm).
Gvožđe je esencijalni mikroelement koji je potreban biljkama u većoj količini nego ostali
mikroelementi. Biljke usvajaju gvožđe u vidu Fe2+, Fe3+ jona i u vidu helata. Na usvajanje
gvožđa utiče veliki broj činilaca iz spoljašnje sredine kao što su visoka pH vrednost, velika
koncentracija fosfata i Ca2+ koji u hranljivoj sredini smanjuju njegovo usvajanje. Sadržaj gvožđa
u suvoj materiji biljaka kreće se u širokim granicama, od 50-1000 µg/g. Spanać npr. sadrži i do
3000 µg Fe na g suve materije. Gvožđa u biljci najviše ima u lišću, stablu i u zrnu. Polivalentnost
15
i sposobnost stvaranja helatnih kompleksa omogućavaju mu da učestvuje u brojnim fizičko-
biohemijskim procesima: biosinteza hlorofila, forosinteza, disanje, fiksacija elementarnog azota i
dr. (https://www.bio.bg.ac.rs/materijali_predmeta/mineralna-ishrana-2016.pdf).
Cink (Zn). Cink je odgovoran za brojne funkcije u ljudskom organizmu i pomaže
stimulaciju aktivnosti oko 100 različitih enzima. Asistira u stvaranju hormona, poboljšava
imunitet i olakšava varenje. Takođe, ponaša se i kao antioksidans u telu i bori se protiv štete koju
organizmu čine slobodni radikali. Neophodan je i zbog hormonalne ravnoteže. Namirnice bogate
cinkom su mesni i mlečni proizvodi, riba, jaja, soja, pivski kvasac, žitarice i dr. Najčešći
simptomi koji ukazuju na nedostatak cinka su akne i ekcemi po licu, opadanje kose, anemija,
bele tačke po noktima, mentalni poremećaj itd. Višak cinka u organizmu se retko javlja, a
ukoliko su količine veće od 200 mg dolazi do bolova u stomaku, mučnine i povraćanja. Drugi
simptomi uključuju dehidrataciju organizma, anemiju i nesvesticu (https://kodren.com/zdrava-
ishrana/779-znacaj-cinka-za-organizam.html).
Biljke cink pretežno usvajaju u obliku dvovalentnog katjona Zn2+, a u alkalnoj sredini u
vidu monovalentnog katjona ZnOH+. Pokretljivost Zn u biljkama je osrednja. Njegov sadržaj se
kreće od 20 do 100 µg/g suve materije. U najvećoj meri ga ima u korenu i mladim listovima, gde
se najviše nalazi u nervaturi i interkostalnom delu. Ima tri funkcije: katalitičku, kokatalitičku i
strukturnu. Veoma značajan enzim u čiji sastav ulazi Zn je karboanhidraza, koji se nalazi u
hloroplastima i u citoplazmi. Cink povećava tolerantnost biljaka prema suši
ibolestima(https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-
Compatibility-Mode).
Mangan (Mn). Mangan ima ulogu u stvaranju polnih hormona, hormona štitne žlezde, a
utiče i na pamćenje. Između mangana i gvožđa je utvrđen izvestan odnos koji se ogleda u tome
što mangan reguliše odnos fero i feri oblika gvožđa. Neke od namirnica u kojima ima mangana
su: jetra, bubrezi, žumance, mekinje, orasi, leguminoze, banane, ananas, ribizle, zeleno lisnato
povrće, kakao, čaj i dr. Manjak mangana uzrokuje gubitak sluha, vrtoglavicu, ponekad i sterilitet.
Višak mangana dovodi do otežanog kretanja i malaksalosti
(http://www.vitaminologija.com/mangan/).
Biljke ga usvajaju u vidu Mn2+ jona i helata. Sadržaj Mn u suvoj materiji biljaka se kreće
od 50-250 µg/g. Sadržaj je naročito visok u mladim organima i tkivima u kojima su metabolički
procesi intenzivni. Mangan nije gradivni element biljaka, ali ima značajnu ulogu u aktivaciji
enzima.Njegova primarna uloga se ogleda u ciklusu trikarbonskih kiselina, u oksidativnoj i
neoksidativnoj dekarboksilaciji. Utiče i na druge procese metabolizma biljaka, na oksidaciju
masnih kiselina, sintezu linoleinske kiseline, podstiče razgradnju H2O2 toksičnog za biljke i dr.
(https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-Compatibility-
Mode).
16
Bakar (Cu). Prosečan ljudski organizam sadrži oko 75 do 150 mg bakra. Otprilike
polovina se nalazi u kostima i mišićima, a najveće koncentracije se nalaze u mozgu i jetri.
Neophodan je za stvaranje pigmenta melanina. Učestvuje u stvaranju kolagena i elastina i
prisutan je u enzimima potrebnim u brojnim funkcijama mozga. Bakar se nalazi u skoro svim
vrstama namirnica, tako da retko dolazi do njegovog smanjenog unosa. Goveđa jetra je
verovatno najbogatija namirnica bakrom. Takođe, odličan izvor bakra su i goveđe srce i bubrezi,
a od morskih plodova krabe, ostrige, školjke i jastog. Bakra ima i u avokadu, bananama, grožđu,
paradajzu, pečurkama, suncokretu, lešniku, indijskom orahu, čokoladi i dr. Simptomi nedostaka
bakra su: izmenjen srčani ritam, gubitak kose, osećaj slabosti organizma i dr. Trovanje bakrom je
retka pojava, ali se može javiti ako se unosi više od 200 mg dnevno. Tada može doći do mučnine
i povraćanja, bolova u stomaku, glavobolje i slabljenja imuniteta (http://www.dijeta.co/bakar/).
Biljke pretežno usvajaju bakar u vidu Cu2+ jona i helata. Višak Cu može da izazove
nedostatak drugih elemenata, posebno mangana i gvožđa. Pokretljivost bakra u biljkama je
osrednja. Prvi nedostaci se javljaju na najmlađim organima i na vegetativnoj kupi. Njegov
sadržaj u biljkama se kreće od 2-20 µg/g suve materije. Bakar ulazi u sastav brojnih proteina:
plastocijanina, citohrom-oksidaze, askorbat-oksidaze, fenol-oksidaze i dr. Tipični znaci
nedostatka Cu su: venjenje, uvijanje listova, odumiranje najmlađih listova i dr.
(https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-Compatibility-
Mode).
Molibden (Mo). Molibden se u organizmu nalazi u veoma malim količinama, ali je
njegova uloga važna u mnogim biološkim procesima koji uključuju razvoj nervnog sistema i
uklanjanje otpadnih supstanci iz organizma preko bubrega. Ima ulogu kofaktora kod tri enzima:
sulfid-oksidaze, ksantin-oksidaze i adehid-oksidaze. Pomaže telu u borbi protiv određenih
supstanci koje se povezuju sa razvojem raka. Igra ključnu ulogu u održanju nivoa šećera u krvi.
Pasulj, tamno zeleno lisnato povrće, orasi, jaja, semenke suncokreta, žitarice i krastavac su
veoma dobri izvori ovog mikroelementa. Nedostaci molibdena se izuzetno retko javljaju i ako se
jave može doći do razdražljivosti i nepravilnog rada srca. Simptomi viška su iritacija kože i
očiju, umor, glavobolja, bolovi u zglobovima i dr. (https://www.povrcevoce.com/molibden/).
Biljke molibden usvajaju u vidu jona MoO42-. Sadržaj Mo u suvoj materiji biljaka kreće
se od 0,1 do 0,5 µg/g. Prekomerno nakupljanje Mo u krmnim biljkama može veoma štetno da
utiče na zdravlje životinja, posebno ako je praćeno niskim sadržajem Cu. Listovi obično sadrže
više Mo nego stabla. Znaci nedostatka mogu se javiti na mlađim, ali i na potpuno razvijenim
srednjim listovima. Mo ulazi u sastav nitrat-reduktaze i katalizuje redukciju NO3- u NO2-
(https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-Compatibility-
Mode).
17
1.2.3. Toksični i elementi u tragovima i njihovo dejstvo na ljudski organizam i biljke
Živa (Hg). Živa nema nijedno blagotvorno dejstvo na ljudski metabolizam, a njen uticaj
na raspodelu i zadržavanje drugih teških metala je čini jednim od najopasnijih metala. Posebno
su osetljive ćelije nervnog sistema, zbog čega su i najčešće posledice oštećenja na nervnom
sistemu. Eliminacija iz organizma je veoma teška, može da traje godinama, čak i decenijama, jer
živa ima sposobnost bioakumulacije. Izbacuje se preko organa za disanje, urinarnog i sistema za
varenje (http://www.novosti.rs/vesti/zivot_+.304.html:574390-Ziva-ostecuje-sve-organe).
Sva jedinjenja žive su izuzetno toksična za biljke. Koncentracija pri kojoj se uočavaju
simptomi viška žive na biljkama znatno je iznad onih koji se u normalnim uslovima nalaze u
zemljištu. Smatra se da koren biljaka predstavlja prepreku većem nakupljanju žive u izdanku, i
njegova akumulacija je 20 puta veća nego u izdanku. Koncentracija žive u biljkama kreće se u
proseku od 10-200 ng/g suve materije. Živa narušava građu biomembrana i menja aktivnost
enzima, čime narušava razmenu materija i inhibira rast i razviće biljaka
(https://www.psss.rs/forum/20/31306-te%C5%A1ki-metali-u-zemlji%C5%A1tu-i-njihov-uticaj-
na-biljni-svet.html).
Olovo (Pb). Olovo je bilo jedan od najranije istraženih otrova koji deluju na nerve i
mozak. Poremećaji izazvani olovom su: pojačana depresija, apatija, razdražljivost, umor,
konfuznost i dr. (https://www.bastabalkana.com/2014/04/olovo-teski-metali-i-toksini-koji-
ostecuju-mozak-trovanje-olovom/).
Najveći zagađivači prirode olovom su motorna vozila. Nakupljanje olova u biljkama u
blizini autoputeva zavisi od udaljenosti biljaka od saobraćajnice, dužine trajanja vegetacije,
pravca i intenziteta vetra. Biljke olovo u neorganskom obliku slabo usvajaju i premeštaju u
nadzemne organe, izuzev na kiselim zemljištima. Organska jedinjenja olova, veoma se brzo
usvajaju i transportuju u nadzemne delove biljaka. Taloženje olova kod većine biljaka
intenzivnije je u korenu u odnosu na nadzemne delove. Olovo u većim koncentracijama inhibira
izduživanje korena i rast listova, inhibira proces fotosinteze i utiče na morfološko-anatomsku
građu biljaka (https://www.psss.rs/forum/20/31306-te%C5%A1ki-metali-u-zemlji%C5%A1tu-i-
njihov-uticaj-na-biljni-svet.html).
Kadmijum (Cd). Kadmijum je metal koji se nalazi u punjivim baterijama, slikarskim
bojama, elektronskoj opremi, nakitu, tekstilu, odeći i staroj plastici. Kao zagađivač može biti
prisutan i u prehrambenim proizvodima, duvanu, veštačkom đubrivu i gorivu. Kadmijum je
opasan po životnu sredinu i može da izazove osteoporozu, oštećenje bubrega i karcinom.
Najčešće se u ljudski organizam unosi preko hrane biljnog porekla, s obzirom da ga biljke lako
apsorbuju iz zemljišta. Ovaj metal u zemljište dospeva nakon emisije pri proizvodnji električne
energije ili pri radu toplana ali i pri neadekvatnom korišćenju određenih đubriva koja ga sadrže.
18
Jednom kad dospe u organizam, taloži se u organima, tivima i
kostima(http://www.ipohem.gov.rs/supstance/kadmijum).
Kadmijum usvojen iz hranljive podloge uglavnom se zadržava u korenu. Udeo ovog
elementa u stablu i listovima biljaka je približno isti, ali manji od njegove koncentracije u
podzemnom delu biljke. Neke biljke (npr. detelina), imaju sposobnost da akumuliraju Cd
usvojen iz zemlje. U semenu žitarica, gajenih na jako kontaminiranim zemljištima, najčešće ne
prelazi 1 mg/kg suve materije. Ovaj element najčešće se apsorbuje u paradajzu, salati i spanaću.
Njegova koncentracija u njima može iznositi i do 160 mg/kg.Veće koncentracije kadmijuma u
biljkama inhibiraju metabolizam gvožđa, smanjuju intenzitet fotosinteze, inhibiraju disanje i
transport elektrona u procesu oksidativne fosforilacije(https://www.psss.rs/forum/20/31306-
te%C5%A1ki-metali-u-zemlji%C5%A1tu-i-njihov-uticaj-na-biljni-svet.html).
Bor (B). Bora ima svuda u ljudskom organizmu, ali najveće koncentracije su u kostima i
zubnoj gleđi. Utiče na metabolizam steroidnih hormona i najverovatnije igra ulogu u pretvaranju
vitamina D u aktivnu formu. Na taj način povećava resorpciju i ugradnju kalcijuma u kosti. Bor
takođe povećava nivo muških polnih hormona. Bor se veoma efikasno resorbuje, a urinom se
izbacuje. Izvori bogati borom su voće i povrće, soja i orah, ali nivo bora u ovim namirnicama pre
svega zavisi od zemljišta na kom rastu. Nedostatak bora u organizmu najverovatnije ima uticaj
na metabolizam kalcijuma i magnezijuma, a time utiče na sastav, strukturu i jačinu kostiju. To
dovodi do promena koje ukazuju na osteoporozu. Toksični efekti bora se javljaju ukoliko se
unosi više od 100 mg bora. Svetska zdravstvena organizacija je zabranila upotrebu bora (u obliku
borne kiseline) kao dodatka hrani i konzervansa (https://www.povrcevoce.com/bor/).
Koncentracija bora u biljkama veća je nego u zemljištu. U suvoj materiji, njegov sadržaj
se kreće od 2-70 mg/kg. Njegova koncentracija je naročito visoka u generativnim organima,
prašniku, plodu i žigu, u listovima i to posebno u rubnom delu lista. Bor se ubraja u elemente
koji su neophodni biljkama. Njegov nedostatak izaziva velike fiziološke i morfološke promene.
Toksično dejstvo bora ispoljava se ako je njegovo učešće u suvoj materiji biljaka veće od 100 do
1000 mg/kg (https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-
Compatibility-Mode).
Kobalt (Co). Prosečno ljudsko telo sadrži manje od 1 mg kobalta, a najveće
koncentracije ovog minerala se nalaze u mišićima, kostima, jetri i bubrezima. Nalazi se u sastavu
vitamina B12 i to mu je i jedina uloga u ljudskom organizmu. U toj svojoj ulozi je potreban za
stvaranje crvenih krvnih zrnaca, održavanje zdravlja nerava i ćelija sluznice ždrela i želuca.
Izvori kobalta u hrani su meso, jetra, bubrezi, mleko, ostrige, dagnje, riba, školjke. Nema
poznatih nedostataka kobalta, ali nedostatak vitamina B12 dovodi do anemije. Višak kobaltau
organizmu dovodi do sledećih poremećaja: mučnine, srčanih smetnji, oštećenja bubrega, nerava i
dr.(https://www.povrcevoce.com/kobalt/).
19
Kobalt je redovan sastojak biljnih ćelija. Ulazi u sastav vitamina B12, zbog čega je njegov
udeo u biljkama od velikog značaja za zdravlje ljudi i životinja. Ima značaj kod leguminoza za
simbiotsku fiksaciju azota (https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-
ISHRANA-Compatibility-Mode).
Silicijum (Si). U našem organizmu ima oko 4 mg silicijuma. Nalazi se u vezivnom tkivu
i hrskavici. Starenjem se smanjuje količina silicijuma u koži i arterijama što ima za posledicu
stvaranje aterosklerotičnih promena. Silicijum učestvuje u metaboličkim procesima, pomažući
njihov protok. Namirnice koje sadrže silicijum su cvekla, zeleno povrće, šargarepa, jabuke,
bundeva, bademi, sirov kikiriki i dr. Nedovoljan unos silicijuma dovodi do nepravilnog stvaranja
vezivnog tkiva i kostiju. Može doći i do pojave ateroskleroze i srčanih oboljenja
(http://www.mineravita.com/silicijum_poremecaji.php).
Koristan je element za mnoge trave, jer daje čvrstinu ćelijskom zidu tako da povećava
otpornost prema poleganju. Pored toga, štiti biljke od napada bolesti i štetočina
(http://www.zdravasrbija.com/Zemlja/Povrtarstvo/1219-Korisni-elementi-za-biljke.php).
Aluminijum (Al). Aluminijum nema nikakav biološki značaj, mada su neki ljudi
alergični na taj metal (http://www.varolex.com/o-aluminijumu/).
Stimulativno deluje na rast biljaka. U prisustvu Al smanjuje se dejstvo visoke doze bakra,
pa je u tom slučaju Al koristan. Inače se više razmatraju njegove toksične količine
(http://www.zdravasrbija.com/Zemlja/Povrtarstvo/1219-Korisni-elementi-za-biljke.php).
Nikl(Ni). Smatra se da u ljudskom organizmu ima oko 10 mg nikla. Biološka uloga nikla
se još ne zna u potpunosti. Iako je nikl uglavnom ravnomerno raspoređen u organizmu, nešto
veća količina se nalazi u okviru nukleinskih kiselina, posebno kod ribonukleinske kiselinei
smatra se da na neki način utiče na strukturu ili funkciju proteina koji su povezani sa
nukleinskim kiselinama. Nikl utiče na optimalan rast, zdravu kožu, strukturu kostiju. Uključen je
u metabolizam gvožđa (pošto utiče na apsorpciju gvožđa iz hrane) i igra ulogu u stvaranju
crvenih krvnih zrnaca. Neophodan je u metabolizmu šećera, masti, hormona i ćelijske
membrane. Najbogatije namirnice niklom su: orasi, lešnici, grašak, pasulj, čokolada, ječam,
heljda, kukuruz, banana i kruške. Kod čoveka nedostatak nikla još uvek nije dovoljno ispitan, a u
većim količinama smatra se kancerogenim, jer povećava rizik od tumora pluća, nosa i grla.
Takođe, javljaju se i respiratorni problemi u slučajevima kada je nikl unet vazduhom. Ti
problemi uključuju astmu i bronhitis (https://www.povrcevoce.com/nikl/).
Prosečan sadržaj nikla u biljkama iznosi od 0,1-5 mg/kg suve materije. Lišće obično ima
veći sadržaj nikla ali ima ga i u plodovima i semenu. Nikl nepovoljno utiče ne samo na
pokretljivost odnosno translokaciju gvožđa, već i na samo njegovo usvajanje
(https://www.psss.rs/forum/20/31306-te%C5%A1ki-metali-u-zemlji%C5%A1tu-i-njihov-uticaj-
na-biljni-svet.html).
20
1.3. Optička emisiona spektrometrija sa induktivno kuplovanom plazmom
ICP-OES (eng. Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry)
spektrometrija je relativno nova metoda emisione spektrohemijske analize koja koristi ICP kao
izvor pobuđivanja u kombinaciji sa spektrometrima.
Zbog visoke temperature plazme, metoda može da se u principu koristi za određivanje
svih elemenata periodnog sistema, osim za argon. Takođe, upotrebom hidridne tehnike mogu se
odrediti niske koncentracije elemenata koji grade hidride (As, Bi, Ge, Sb, Se, Sn i Te). Međutim,
ona je donekle ograničena u praksi pošto određivanje nekih elemenata zahteva posebne uslove
(npr. radioaktivnih) ili posebnu optiku (kao što su Cl, Br, i F), ili se određuju sa manjom
osetljivošću nego pomoću drugih metoda (kao N ili Rb).
Najznačajnije prednosti ICP-spektrometrije nad drugim metodama emisione
spektrohemijske analize su:
➢ mogućnost izvođenja višelementne analize: za manje od dva minuta može da se
odredi 20-60 elemenata u probi, zavisno od tipa aparata;
➢ široka dinamička oblast: kao posledica malog efekta samoapsorpcije u posmatranoj
zoni plamena, analitička kriva je linearna u intervalu koncentracija od nekoliko
redova veličine;
➢ analiza uzoraka u obliku rastvora: prevođenje analita u rastvor znatno uprošćava
analizu, posebno heterogenog materijala, pošto se pri rastvaranju, svi elementi
prevode u rastvor;
➢ mala količina rastvora dovoljna za analizu, što podrazumeva i malu količinu
uzorka;
➢ relativno dugo vreme boravka čestica u plazmi: zadržavanje čestica u plazmi
nekoliko milisekundi i njena inertna atmosfera doprinose efikasnosti atomizacije i
pobuđivanja, a time i osetljivosti određivanja (Pavlović, Rašić-Mišić, 2016).
1.3.1. Izvor pobuđivanja
Idealni izvor pobuđivanja treba da obezbedi efikasno isparavanje, potpunu atomizaciju
pare uzorka i pobuđivanje atoma elemenata kako niskih, tako i visokih energija ekscitacije.
Da bi se izvor za ekscitaciju smatrao idealnim za primenu u optičkoj emisionoj
spektrometriji, mora da omogući sledeće optimalne uslove:
➢ potpuno isparavanje uzorka,
21
➢ potpunu atomizaciju uzorka,
➢ pobuđivanje atoma elemenata prisutnih u uzorku,
➢ hemijski inertnu sredinu,
➢ odsustvo pozadinske emisije,
➢ stabilnost rada,
➢ reproduktivnost uslova atomizacije i pobuđivanja i
➢ jednostavnost rukovanja (Pavlović, Rašić-Mišić, 2016).
1.3.2. Induktivno-kuplovana plazma
Prema definiciji, plazma je jonizovan gas, koji se zbog jedinstvenih osobina smatra
posebnim agregatskim stanjem materije, uz čvrsto, tečno i gasovito stanje. To je bezelektrodna
argonska (ređe azotna) plazma koja radi na atmosferskom pritisku, a održava se induktivnim
sprezanjem sa radiofrekventnim elektromagnetnim poljem.
Plazmenik (Slika 11.) se sastoji od tri koncentrične kvarcne cevi kojima struji argon
brzine između 5 i 20 L/min. Prečnik najveće cevi je približno 2 – 5 cm. Kroz unutrašnju cev se
uzorak uvodi u vidu rastvora koji se prevodi u fini aerosol pomoću struje argona od približno 1
L/min. Aerosol dolazi do plazme kroz centralnu cev (eng. Torch centre tube) plazmenog
gorionika (eng.Torch) čime se plazma snabdeva uzorkom za analizu.
Argon za formiranje plazme uvodi se kroz srednju cev, dok se termička izolacija postiže
tangencijalnim uvođenjem struje argona kroz spoljašnju cev plazmenika. Ova struja hladi zidove
cevi, a takođe i stabilizuje i centrira plazmu. Oko spoljašnje kvarcne cevi obmotana su 3-4
navoja indukcionog kalema vezanog za radiofrekventni generator frekvencije 5-50 MHz i izlazne
snage 1-5 kW. Visokofrekventna struja koja protiče kroz indukcioni kalem stvara oscilatorno
magnetno polje koje indukuje elektrone u gasu koji protiče unutar kvarcne cevi. Oni se ubrzavaju
vremenski promenljivim električnim poljem, što dovodi do zagrevanja i dodatne jonizacije.
22
Slika 11. Plazmenik sa različitim temperaturnim zonama
Uspostavljanje plazme vrši se kratkim uključivanjem Teslinog pražnjenja. Temperatura
plazme varira od 6000 do 10000 K i opada sa visinom iznad indukcionog kalema tako da se za
svako određivanje može odabrati pogodna visina na kojoj će se vršiti posmatranje (Pavlović,
Rašić-Mišić, 2016).
U plazmi mogu da se razlikuju 3 oblasti različitih spektralnih zona:
1. visoko temperatursko jezgro - u centralnom delu istog gde uzorak podleže efikasnom
isparavanju i atomizaciji;
2. analitička zona- nalazi se 1-3 cm iznad indukcionog kalema i tu se vrši pobuđivanje
većine elemenata i
3. niskotemperaturni deo - rep plazme gde se pobuđujuelementi sa niskim energijama
pobuđivanja (Velimirović, 2013).
1.3.3. Uvođenje analita u plazmu
Za raspršivanje rastvora koriste se uglavnom koncentrični pneumatski raspršivačisa
kapilarom unutrašnjeg prečnika oko 0 - 1 mm i protokom gasa od 10-20 dm3min-1,dok je protok
argona za raspršivanje u plazmu ~1 dm3min-1. Za efikasno raspršivanje rastvora, otvor kroz koji
protiče argon mora da bude vrlo uzan. Najčešće se koristi Majnhardov stakleni raspršivač, kod
koga je širina anularnog otvora kroz koji protiče argon 10-35 µm a unutrašnji prečnik kapilare
oko 0.2 mm (Slika 12.). Zbog ovako malog unutrašnjeg prečnika, kapilara Majnhardovog tipa
nije pogodna za koncentrovane rastvore jer je povećana mogućnost za zapušivanje ovog
raspršivača. U ređim slučajevima, umesto standardnih pneumatskih raspršivača koriste se
23
ultrasonični raspršivači ili raspršivači sa peristaltičkim pumpanjem rastvora Babington
(R.S.Babington) tipa (Slika 13.). Kod prvih, rastvor se uvodi kontinualno u komoru direktno na
površinu piezoelektričnog kristala koji vibrira sa frekvencijom ultrazvučnih talasa (20 kHz – 5
MHz) gde se raspršuje. Aerosol se strujom argona uvodi u kanal plazme velikom brzinom (oko
20 puta većom nego primenom pneumatskih raspršivača). Na taj način u plazmu dospeva
relativno velika količina rastvora koji je hladi. Veličina kapi zavisi od frekvencije vibracije,
površinskog napona i viskoznosti rastvora, a ne zavisi od brzine protoka argona (Antić-
Jovanović, 1997).
Slika 12. Šema Majnhardovog raspršivača
Slika 13. Šema Babington raspršivača
Osnovni nedostatak svih pneumatskih raspršivača jeste polidisperznost, tj. stvaranje
kapljica različitih prečnika. Zbog toga se kod ovog raspršivača koristi još jedan dodatni deo, a to
je komora za raspršivanje u kojoj se čestice razvrstavaju po dimenzijama (Slika 14.). U komoru
za raspršivanje se ubada raspršivač a iz raspršivača izlazi rastvor analita koji se raspršuje pod
dejstvom gasa za raspršivanje koji takođe izlazi iz raspršivača. Pri tome se dobijaju kapljice
različitih dimenzija gde manje kapljice bivaju uvučene u plazmu, dok kapljice većih dimenzija,
na koje gravitacija deluje jače, padaju na dno raspršivača odakle se preko odvodnog sistema
24
odvode kao otpad. U plazmu, u idealnom slučaju, se uvode samo čestice prečnika reda veličine
10 𝜇m, ali kako je zastupljenost čestica sa ovim prečnikom jako mala (oko 2%), onda se u
plazmu ubacaju i čestice većih dimenzija.
Slika 14. Komore za raspršivanje: a) staklena (borsilikatna), b) teflonska (HF otporna)
1.3.4. Posmatranje plazme
Zračenje koje se emituje iz plazme je usmereno na ulazni otvor spektrometra sistemom
konveksnih sočiva. Moguća su dva načina posmatranja plazme (Slika 15.). Jedan je “lateralni ili
radijalni” gde se zračenje plazme posmatra ortogonalno kroz centralni kanal ICP-a. Drugi je tzv.
“aksijalni”, kod koga se posmatranje zračenja plazme poklapa sa centralnim kanalom ICP-a.
Slika 15. Radijalno i aksijalno posmatranje plazme
25
Aksijalni način posmatranja plazme omogućava duži put posmatranja atoma i jona u
centralnom kanalu i smanjen je uticaj okruženja argonske plazme. Takođe, odnos signal/šum je
bolji, što vodi ka nižim granicama detekcije.
Kod radijalnog načina posmatranja plazme optika instrumenta se može lako zaštititi od
pregrevanja, pa tako delovi razgrađenog uzorka koji mogu da dospeju do ulaznog razreza i
optike neće izazvati ozbiljnije probleme pri izvođenju analize.
Moderni ICP-OES spektrometri su tako programirani da mogu da koriste obe vrste
gledanja plazme, i radijalnu i aksijalnu, u zavisnosti od vrste uzorka koji se ispituje i analita koji
se određuje. Kada je za neke analize potrebna manja osetljivost kao npr. za veće koncentracije
elemenata, primenjuje se radijalna plazma. U slučaju određivanja nižih koncentracija, naročito
prelaznih metala, koristi se osetljivija aksijalna plazma (Pavlović, Rašić-Mišić, 2016).
1.3.5. Smetnje u ICP spektrometriji
Interferencioni efekti mogu poticati od:
➢ interferencije raspršivača;
➢ hemijskih interferencija;
➢ jonizacionih interferencija i
➢ spektralnih interferencija.
Udeo svake od navedenih interferencija zavisi od izvora plazme i spektrometara koji se
koristi u jednom instrumentu. Među gore navedenima interferencionim efektima koji se mogu
javiti, spektralne interferencije predstavljaju najveću smetnju prilikom jedne ICP-OES analize.
Interferencije raspršivača
Ove vrste interferencija se javljaju u slučaju kada količina raspršenog uzorka varira u toku
vremena. Nejednako raspršivanje može biti posledica različitih fizičko-hemijskih osobina
rastvora odnosno rastvarača (viskoznost, površinski napon, gustina itd.). Ove interferencije se
mogu takođe javiti i kod visoko koncentrovanih rastvora.
Hemijske interferencije
Usled vrlo visoke temperature gasa, znatnog rezidualnog vremena i inertne atmosfere
plazme, hemijske interferencije prouzrokovane formiranjem termalno stabilnih jedinjenja ili
radikala se ne javljaju kod ICP-a. Niža RF snaga može dovesti do pojave ovih interferencija, ali
26
sa porastom snage plazme i manjom brzinom protoka nosećeg gasa (tj. pod robusnim uslovima
plazme), hemijske interferencije i efekti matriksa se smanjuju.
Jonizacione interferencije
Kod ICP – a ove vrste interferencija ne predstavljaju značajan problem zbog velike gustine
elektrona kod ovog izvora zbog čega mogu biti jonizovani i elementi visokih energija jonizacije.
Međutim, lako jonizujući elementi, kao što su alkalni i zemnoalkalni metali, mogu dati pojačani
intenzitet emisionih linija.
Spektralne interferencije
Spektralne interferencije se javljaju kod svakog emisionog izvora. Ove vrste interferencija
su najznačajnija vrsta ometanja kod ICP analiza, zato što emisione linije za koje se očekuje da
budu slabe ili nevidljive kod ostalih izvora kao što su plamen, električni luk, varnica, ovde bivaju
jako intenzivne. Spektralne interferencije potiču od samog spektra argona i od emisionih linija
atomskih i molekulskih vrsta prisutnih u plazmi. Četiri osnovne grupe spektralnih interferencija
se javljaju zbog preklapanja linija analita sa:
a) linijom prisutnog drugog elementa bliske talasne dužine;
b) krilom proširene susedne linije;
c) kontinualnim zračenjem neke komponente osnove i
d) rasutim zračenjem u aparatu.
a) Ova vrsta spektralnih interferencija nastaje kada spektrometar nije u stanju da odvoji
liniju analita od linije koja potiče od nekog elementa u matriksu. Malo se šta može učiniti da bi
se ova vrsta interferencije izbegla na odabranoj talasnoj dužini. Jedino rešenje za ovaj problem je
da se izvrši odvajanje analita iz interferencionog matriksa odgovarajućom metodom, kao što je
ekstrakcija, jonska izmena itd. Sa instrumentima koji nude izbor velikog broja talasnih dužina
analita, ovaj problem se može izbeći tako što se jednostavno pređe na drugu talasnu dužinu na
kojoj se interferenecija ne javlja.
b) Intenzivna, široka linija nekog elementa matriksa u blizini linije analita može dovesti do
spektralnih interferencija preklapanjem sa linijom analita. Ova vrsta interferencija se može izbeći
odabirom druge linije analita na kojoj nema interferencije, korekcijom pozadine ili
odgovarajućom metodom odvajanja.
c) Izvor plazme emituje kontinualni spektar zračenja i to je posledica uglavnom radijativne
rekombinacije elektrona, uglavnom sa jonima argona a manje sa elementima matriksa. Povećanje
RF snage ICP-a dovodi do porasta elektronske gustine što pojačava pozadinsku emisiju.
Kontinualni spektar koji potiče od neke komponente matriksa takođe može da interferira
27
određivanje analita na odabranoj talasnoj dužini. Ova vrsta ometanja može se izbeći promenom
linije analita, korekcijom pozadine ili nekom metodom odvajanja.
d) Elementi matriksa koji su prisutni u visokim koncentracijama emituju intenzivno
zračenje. Karakteristike optičkog sistema instrumenta mogu biti uzrok pojave da to intenzivno
zračenje dovede do zasićenja detektora što povećava pozadinu a samim tim i šum prilikom
merenja. Ovaj efekat se može smanjiti upotrebom visoko kvalitetnih optičkih komponenata
(Pavlović, Rašić-Mišić, 2016).
1.4. Načini pripreme uzoraka
Određivanju sadržaja makro i mikroelemenata u različitim uzorcima prethodi
mineralizacija uzoraka. Dve tehnike koje se najduže i još uvek najčešće primenjuju, baziraju se
na suvom spaljivanju na definisanoj temperaturi, i na vlažnoj digestiji sa mineralnim kiselinama
u otvorenim i zatvorenim sistemima.
1.4.1. Suva mineralizacija
Primenjuje se za uzorke koji sadrže veliku količinu organske materije i analiziraju se na
nevolatilne komponente. Najčešće su to uzorci hrane (nutritivni elementi u hrani), biljni
materijali, biološki materijali i dr. Metoda podrazumeva spaljivanje uzorka na temperaturama od
450-500ºC. Spaljivanje se najčešće izvodi u posudama od platine, u nekim slučajevima se može
koristiti i grafit. Veličina uzorka se kreće od nekoliko do 100 g. Neke od prednosti ove tehnike
su: mogućnost spaljivanja velike količine uzorka, mala potreba za reagensima, tehnika je
relativno bezbedna i dr. Nedostaci su: gubici usled zaostajanja na zidovima suda, gubici usled
volatilizacije, kontaminacija od suda za spaljivanje i od peći za žarenje, teškoće pri rastvaranju
određenih metalnih oksida i formiranje toksičnih gasova u prostoru sa malom ventilacijom
(Maletić, 2008).
1.4.2. Mokra mineralizacija
Mokra digestija uzoraka je metod za prevođenje komponenata iz kompleksnog matriksa u
jednostavne hemijske forme. Digestija se izvodi dovođenjem energije kao što je toplota,
primenom hemijskih reagenasa kao što su kiseline ili kombinacijom ovih dveju metoda. Priroda
reagensa koji se koristi zavisi od matriksa uzorka. Za digestiju se najčešće koriste kobinacije
oksidujućih agenasa (HNO3, topla HClO4, topla H2SO4) i ne-oksidujućih kiselina (HCl, HF,
H3PO4, razblažena H2SO4, razblažena HClO4). Prednost mokre digestije je što je efikasna i za
28
neorganske i za organske materijale. Često dolazi do potpunog razaranja matriksa uzorka, što
pomaže u redukovanju ili eliminisanju nekih vrsta interferencija. Najčešće primenjivani
materijali su: bor-silikatno staklo (<800ºC), kvarc (<1200ºC), grafit (<500ºC),
politetrafluoroetilen (PTFE) (<250ºC) i dr. (Maletić, 2008).
1.4.3. Mikrotalasna digestija
Mikrotalasna digestija ili mikrotalasno-potpomognuta hemija, MEC (eng. microwave-
enhancedchemistry) je savremeni postupak mineralizacije uzoraka. Ona koristi mikrotalasnu
energiju za zagrevanje rastvarača, koji u kontaktu sa uzorkom prevodi uzorak u rastvor.
Efikasnost razgradnje uzoraka može biti poboljšana dodavanjem različitih reagenasa tokom
procesa. Korišćenje fokusiranih mikrotalasnih pećnica omogućava razgradnju velikih količina
uzoraka bez opasnosti. Efikasnost digestije može biti poboljšana dodavanjem H2SO4, kako bi se
dostigle temperature do 250ºC. Mikrotalasne tehnike široko su primenjive i postale su postupak
za razgradnju različitih uzoraka, kao što su hrana, silikatne stene, pepela, tla i sedimenta.
Upotrebom mikrotalasne digestije vreme analize se znatno skraćuje, i do 20-60 puta je kraće
nego kod prethodno pomenutih metoda. Njome se smanjuje kontaminacija, koristi se manje
reagensa i uzorka i smanjen je gubitak isparljivih elemenata. Daje mogućnost kontrole procesa i
ponovljive rezultate (Dizdar, 2012).
1.5. Statistička obrada podataka
1.5.1. Korelaciona analiza
Korelaciona analiza pokazuje stepen zavisnosti između promenjivih, odnosno u kojoj meri
postoji kvantitativno slaganje (korelaciona veza) između promenljivih. Pod uslovom da veza
postoji može doći do izračunavanja jedne promenjive na osnovu druge. Stepen zavisnosti između
promenjivih određuje veličina odstupanja podataka oko regresione linije i izražava se
korelacionim koeficijentom (r).
Ako postoji apsolutno slaganje između svih podataka, odnosno ako svi leže na regresionoj
liniji, vrednost koeficijentaje jednaka jedinici. Suprotno tome, ako nema slaganja između
promenljivih, vrednost koeficijenta je 0. Vrednost koeficijenta može biti pozitivna i negativna i
kreće se u intervalu -1 do +1. Ako ima pozitivne vrednosti, korelacija između pojava je direktna
ili pozitivna (obe pojave pokazuju istosmerne varijacije) i obrnuto, ako je koeficijent negativan,
veza je inverzna ili negativna (kada jedna pojava raste, druga opada i obrnuto). Savršena
korelacija, koja iznosi -1 ili +1, znači da se vrednost jedne promenjive može izračunati na
osnovu druge (kada se zna vrednost druge). Postoji veliki broj različitih tipova koeficijenata
29
korelacije i izbor zavisi od nivoa merenja varijabli (primenjenih mernih skala). Najčešće su u
upotrebi:
- Pearson-ov koeficijent proste linearne korelacije (Pearson product moment correlation
coefficient) r primenjiv za promenljive izražene na intervalnoj ili skali odnosa i
- Spearman-ov koeficijent korelacije ranga (Spearman rank order correlation coefficient)
rrho primenjiv na rangirane podatke i naročito se koristi kada podaci ne zadovoljavaju
kriterijume za Pearson-ovu korelaciju.
Dakle, vrednost r ukazuje na veličinu korelacije, pa na osnovu toga postoji sledeća smernica za
utvrđivanje iste :
- r od 0,0 do 0,29 - mala korelacija
- r od 0,3 do 0,49 - srednja korelacija
- r od 0,5 do 1,0 - velika korelacija (Manasijević, 2011; Pallant, 2009).
1.5.2. Hijerarhijska analiza
Hijerarhijska ili tzv. klaster analiza vrši grupisanje jedinica posmatranja u grupe ili klase
tako da se slične jedinice nađu u istoj klasi tj. klasteru. Grupisanje se vrši na osnovu vrednosti
obeležja po svim varijablama, za svaku jedinicu posmatranja posebno. Klaster analiza se može
dobro iskoristiti i za redukciju podataka. Pored toga, ako klaster analiza pokaže neko
neočekivano grupisanje jedinica posmatranja, onda postoji verovatnoća da su pronađene
određene relacije između jedinica posmatranja koje do tada nisu bile poznate i koje treba ispitati.
Koriste se različite metode i tzv. mere udaljenosti (Manasijević, 2011).
30
2. Eksperimentalni deo
31
2.1. Aparati i pribor
1. ICP-Optički emisioni spektrometar serije iCAP 6000, Thermo scientific, Kembridž, Velika
Britanija
2. Analitička vaga-Shimadzu AX20, Kyoto, Japan
3. Dejonizator-TKA MicroMed (Wasseraufbereitungssysteme GmbH, Nemačka)
4. Automatske varijabilne pipete
5. Erlenmajeri od 100 ml sa širokim grlom
6. Normalni sudovi od 50 ml
7. Kvalitativni levak
8. Kvalitativni filter papir
9. Sahatna stakla
10. Rešo
2.2. Reagensi
1. Standardi korišćeni za kalibracione prave:
➢ multielementni standardni rastvor IV za ICP, TraceCERT, Fluka Analytical, Švajcarska
(Al, As, Ba, Be, B, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Pb, Mn, Ni, Se, Tl, V, Zn)
➢ multielementni standardni rastvor III za ICP, TraceCERT, Fluka Analytical, Švajcarska
(Ca, K, Mg, Na)
➢ standard Si, TraceCERT, Fluka Analytical, Švajcarska
➢ standard P, TraceCERT, Fluka Analytical, Švajcarska
➢ standard Hg, TraceCERT, Fluka Analytical, Švajcarska
2. conc. HNO3 p.a. (Merck, Nemačka)
3. Argon 5,0 (čistoće 99,999%)
4. HCl tehnička (1:1)
5. Dejonizovana voda (µ=0,05 µS/cm)
32
2.3. Karakteristike ICP spektrometra serije iCAP 6000
1. Optički sistem:
➢ Ešelna rešetka; sferna ogledala za odličnu optičku rezoluciju
➢ Sistem je konstantno u atmosferi argona ili azota
➢ Opseg talasne dužine od 166,250 nm (što omogućava određivanje Al na 167,120 nm što
je i njegova najosetljivija linija) do 847,000 nm (što omogućava određivanje K na
766,490 nm i Na na 818,326 nm)
2. Detektor:
➢ CID detektor sa obezbeđenim hlađenjem kamere na – 45°C
3. Posmatranje plazme:
➢ Aksijalno za primene koje zahtevaju niže LOD-ove ili radijalno u cilju minimiziranja
efekta matriksa
4. Izvor plazme:
➢ Induktivno kuplovana plazma obezbeđena upotrebom RF generatora sa iskorišćenjem
snage >78%; frekvencije 27,12 MHz
5. Unošenje uzorka
➢ Stakleni koncentrični nebulajzer kao standardna oprema; opciono: ultrasonični HF
otporan; sa V-urezom
➢ Staklena komora za raspršivanje kao standardna oprema; opciono: staklena sa
pregradama; HF otporna
6. Pumpa
➢ Brzina pumpe u opsegu od 0-125 rpm. Stand by mode sprečava oštećenje pumpe kada se
plazma ugasi
7. Plazmeni plamenik
➢ Kvarcne cevi različitog prečnika; HF otporne
8. Kontrola gasa za raspršivanje
➢ Protok gasa za raspršivanje reguliše se ručno u intervalu od 0 do 0,4 MPa
9. Operativni sistem
33
➢ Microsoft WindowsTM 2000 ili XP
10. Softver
➢ iTEVA operativni softver za seriju iCAP 6000 omogućuje kontrolu svih funkcija
instrumenata (Velimirović, 2013).
2.4. Uzorci i priprema uzoraka za analizu
Za potrebe ovog istraživanja korišćeno je seme suncokreta, lana, susama, bundeve, maka
i korijandera kao i listovi mirođije, bosiljka, origana i ruzmarina, koje je kupljeno u lokalnoj
prodavnici zdrave hrane.
2.4.1. Postupak pripreme uzoraka za analizu
Uzorci su prvo fino samleveni a zatim je odmeravano po 2 g od svake vrste (sa
preciznošću na četiri decimale) u erlenmajere sa širokim grlom od 100 ml. U svaki od njih je
dodavano po 30 ml konc. HNO3 p.a. i ostavljeno da stoji 24h. Uzorci su zatim uparavani na malu
zapreminu i ohlađeni. Nakon toga su filtrirani u normalne sudove od 50 ml, dopunjavani
dejonizovanom vodom do crte i čuvani u PVC bočicama do kvantitativnog određivanja.
2.5. Operativni uslovi za instrument iCAP 6000 ICP-OES
1. RF snaga generatora – 1150 W;
2. Brzina pumpe za ispiranje – 100 rpm;
3. Brzina pumpe za analizu – 50 rpm;
4. Protok gasa za raspršivanje – 0,7 L/min;
5. Protok gasa za hlađenje – 12 L/min;
6. Protok pomoćnog gasa – 0,5 L/min;
7. Pravac posmatranja plazme – aksijalni;
8. Vreme ispiranja – 30 s.
34
2.6. Statistička obrada rezultata
Statistička obrada rezultata: Pirson-ova (Pearson) korelaciona analiza i hijerarhijska
klaster analiza (Hierarchical Cluster Analysis-HCA) primenom Ward-ove metode (Ward's
method) uz kvadrat Euklidijanovog rastojanja (Squared Euclidean Distance) kao mere
udaljenosti urađena je primenom statističkog paketa IBM SPSS 20, USA (Miller i Miller,2005).
35
3. Rezultati i diskusija
36
3.1. Kvantitativno određivanje sadržaja elemenata u ispitivanim uzorcima
Pri optimalnim parametrima instrumenta datim u Eksperimentalnom delu, a koji su
preporučljivi za tipove uzoraka koji su rađeni u ovom radu (razblaženi vodeni rastvori, kisela
sredina), za svaki odabrani element za određivanje formirana je metoda kvantitativnog
određivanja odabirom više talasnih dužina. U cilju konstruisanja kalibracione prave koja daje
zavisnost relativnog intenziteta emisionog signala na odabranoj talasnoj dužini u funkciji od
koncentracije analita, snimana je dejonizovana vodai dva standarda različitih koncentracija
dobijena razblaživanjem osnovnih, referentnih standarda. Koncentracije ispitivanih elemenata u
nižem standardu se kreću od 0,2-2 ppm a u višem standardu od 0,5-5 ppm, u zavisnosti od
koncentracije elementa u osnovnom standardu. Za svako merenje rađene su po tri probe. Izbor
najbolje, pa samim tim i radne talasne dužine vršen je na osnovu relativnog intenziteta signala
kao mere osetljivosti te analitičke linije, grešaka na odzivu standarda, korelacionog koeficijenta r
kalibracione prave kao i na osnovu veličine interferiranja prisutnih elemenata matriksa u
ovakvim, realnim uzorcima. U cilju dobijanja najvećeg odnosa signal/pozadina ("signal to
background ratio") vršena je, po potrebi, manuelna korekcija pozadine.
Tabela 1.Karakteristike metoda kvantitativnog određivanja ispitivanih elemenata
Element λ(nm) LOD,ppm LOQ,ppm R
Al 396,152 0,001234 0,004114 0,999625
B 249,773 0,000982 0,003274 0,998998
Ba 493,409 0,000061 0,000202 1
Ca 422,673 0,000333 0,001111 0,999927
Cd 228,802 0,000137 0,000456 0,999476
Co 228,616 0,000266 0,000888 0,999453
Cr 267,716 0,000561 0,001871 0,998638
Cu 324,754 0,000426 0,001418 0,999359
Fe 259,940 0,000547 0,001822 0,998834
Hg 184,950 0,000982 0,003272 0,999644
K 769,896 0,001143 0,003811 0,994010
Mg 285,213 0,000127 0,000425 0,999967
Mn 257,610 0,000082 0,000273 0,998823
Na 589,592 0,000009 0,000031 1
Ni 231,604 0,000422 0,001408 0,999049
P 213,158 0,004049 0,013497 0,999962
Pb 220,353 0,001858 0,006195 0,999684
Si 288,158 0,001897 0,006323 0,999999
Zn 213,856 0,000097 0,000323 0,998704
U tabeli 1. su prikazane odabrane talasne dužine ispitivanih elemenata (λ), granice
detekcije (LOD), granice kvantifikacije (LOQ) i koeficijenti korelacije (r). Na osnovu podataka u
37
tabeli vidi se da je najosetljivija analitička linija za Na (LOD = 0,000009 ppm), a najmanje
osetljiva za P (LOD = 0,004049 ppm). Sve odabrane linije su sa visokim koeficijentom
korelacije r.
U tabelama od 2. do 5. su prikazane srednje vrednosti koncentracija ispitivanih elemenata
(mg/kg) kao i pripadajuće standardne devijacije. Ispitivani elementi su po tabelama podeljeni
prema preporuci Svetske zdravstvene organizacije (WHO, Geneva, 1996) na: esencijalne
makroelemente, esencijalne i verovatno esencijalne mikroelemente i na toksične i potencijalno
toksične elemente.
Tabela 2. Srednje vrednosti sadržaja±standardne devijacije (mg/kg) ispitivanih
esencijalnih makroelemenata u ispitivanim uzorcima
Na osnovu rezultata u tabeli 2. može se zaključiti da u analiziranim uzorcima od
makroelemenata najviše ima P, i to od 1380 mg/kg u origanu do čak 13990 mg/kg u semenu
golice a najmanje Na od 37,6 mg/kg u semenu suncokreta do 269 mg/kg u mirođiji. Ispitivani
uzorci se najmanje razlikuju po sadržaju K koji se kreće od 3340 mg/kg u semenu golice do 6150
mg/kg u origanu i po sadržaju Mg od 1070 mg/kg u origanu do 1975 mg/kg u semenu
golice.Varijacije u sadržaju kalcijuma su najizraženije: najviše Ca ima u bosiljku(9240 mg/kg) a
najmanje u susamu (529 mg/kg).
Najveća količina ukupnih makroelemenata nađena je u bosiljku, i to 20572,3 mg/kg, dok
najmanju količinu ima mirođija, 11849 mg/kg. Rezultati ovog istraživanja ukazuju na prisustvo
relativno visokog sadržaja makroelemenata u ispitivanim industrijskim biljkama. To ukazuje na
povećane potrebe biljaka za ovim elementima i samim tim na njihov značaj za biljni organizam.
Uzorak Ca Na K Mg P
Suncokret 992±2 37,6±0,6 5160±60 1550±20 9400±50
Lan 1230±20 53,3±0,2 5730±10 1510±20 7600±80
Susam 529±2 46,4±0,3 3435±8 1590±20 9280±40
Golica 660±30 40,4±0,6 3340±10 1975±9 13990±30
Mak 700±10 41,6±0,5 4600±20 1520±20 9640±50
Mirođija 830±20 269±3 5800±30 1460±20 3490±20
Bosiljak 9240±40 102,3±0,1 5850±30 1900±30 3480±20
Ruzmarin 7600±60 51,6±0,9 6020±10 1530±20 1450±30
Origano 6410±80 39,6±0,9 6150±20 1070±30 1380±40
Korijander 686±5 53,7±0,4 5900±10 1640±30 9680±60
38
Imai i saradnici, naučnici sa univerziteta u Tokiju, odredili su sadržaj fosfora (6930
mg/kg) u semenu golice primenom ICP-AES/MS. Razlika u sadržaju u odnosu na istraživanje u
ovom radu verovatno potiče od vrste same golice, sastava zemljišta na kojem je gajena,
klimatskih uslova i sl. (Imai i sar.,2012).
M. Musa Özcan, istraživač iz Turske, određivao je sadržaj makroelemenata u susamu,
maku, lanu i suncokretu primenom ICP-AES. Sadržaj Ca u susamu, maku i lanu (723,57 mg/kg;
13195,67 mg/kg i 1693,18 mg/kg) je nešto veći nego u ovom istraživanju, dok je sadržaj Ca u
suncokretu (464,84 mg/kg) duplo manji. Sadržaj Na u susamu, maku, lanu i suncokretu (1138,8
mg/kg; 844,6 mg/kg; 1031,6 mg/kg i 1026,7 mg/kg) je znatno veći nego u ovom radu. I sadržaj
K u istim uzorcima (4295,7 mg/kg; 6468,8 mg/kg; 8445,7 mg/kg i 8753,8 mg/kg) je veći.
Takođe, sadržaj Mg u istim uzorcima (2191,4 mg/kg; 2343,5 mg/kg; 2318,8 mg/kg i 2251,3
mg/kg) je veći nego u ovom istraživanju. Sadržaj P u susamu, maku i lanu (8308,9 mg/kg;
7845,0 mg/kg i 6651,6 mg/kg) je nešto manji nego u ovom istraživanju, dok je sadržaj P u
suncokretu (9607,9 mg/kg) nešto veći.Ovakvi rezultati potvrđuju prethodnu konstataciju da na
sadržaj makroelemenata utiču prethodno pomenuti faktori (Özcan,2006).
Tabela 3.Srednje vrednosti sadržaja ± standardne devijacije (mg/kg) ispitivanih
esencijalnih mikroelemenata u ispitivanim uzorcima
Uzorak Zn Cu Cr Fe B
Suncokret 52,9±0,1 19,2±0,4 0,285±0,003 43,6±0,4 9,5±0,2
Lan 39,1±0,3 11,9±0,3 0,235±0,008 35±2 9,2±0,2
Susam 57,6±0,4 16,8±0,3 0,26±0,02 58±2 8,7±0,2
Golica 80,3±0,2 12,8±0,2 0,393±0,008 88±2 7,47±0,07
Mak 45,8±0,9 17,0±0,2 0,34±0,01 66,9±0,5 17,1±0,2
Mirođija 23,0±0,1 6,77±0,01 0,41±0,02 178±3 16,04±0,03
Bosiljak 32,3±0,1 14,06±0,09 0,913±0,008 400±2 20,99±0,05
Ruzmarin 24,8±0,4 8,0±0,2 4,9±0,2 701±15 16,2±0,4
Origano 17,1±0,4 41,4±0,9 1,86±0,07 614±21 16,2±0,5
Korijander 31,9±0,2 9,07±0,04 0,30±0,02 22,9±0,1 11,84±0,08
Kao što se može videti iz tabele 3., od esencijalnih mikroelemenata u ispitivanim
uzorcima, u najvećoj koncentraciji nalazi se gvožđe, u rasponu od 22,9 mg/kg u semenu
korijandera do 701 mg/kg u ruzmarinu. Dozvoljeni nivo (PL-permissible limit) sadržaja gvožđa u
ovakvim uzorcima, prema preporuci Svetske zdravstvene organizacije (WHO, Geneva, 1984) je
300 mg/kg. Dakle, u ovom istraživanju, koncentracija gvožđa u bosiljku, ruzmarinu i origanu
prelazi ovu vrednost, dok je u ostalim uzorcima koncentracija gvožđa ispod ove vrednosti.
Dozvoljeni nivo sadržaja za cink, (WHO, Geneva, 2006) je 50 mg/kg i u ovom istraživanju tu
39
granicu prelazi suncokret, susam i golica, dok je koncentracija cinka u ostalim uzorcima ispod
preporučene granice koncentracije.
U najmanjoj koncentraciji pronađen je Cr, sa intervalom koncentracija od 0,235 mg/kg u
semenu lana do 4,9 mg/kg u ruzmarinu.
Najveća količina ukupnih esencijalnih mikroelemenata nađena je u ruzmarinu, i to 754,93
mg/kg a najmanja u korijanderu, 76,008 mg/kg.
Muchemi i saradnici, istraživači iz Kenije, određivali su sadržaj cinka i hroma u semenu
bundeve, korijandera, suncokreta i ruzmarina. Sadržaj Zn u korijanderu (34,5 mg/kg) je
približan rezultatima ovog istraživanja, dok je u suncokretu, bundevi i ruzmarinu (36,8 mg/kg;
53,54 mg/kg i 10,9 mg/kg), sadržaj nešto niži. Sadržaj Cr koji su našli u ruzmarinu je u skladu sa
ovim istraživanjem (4,3 mg/kg), dok je u suncokretu, bundevi i korijanderu (5,0 mg/kg; 5,26
mg/kg i 13,0 mg/kg), sadržaj dosta veći (Muchemi i sar., 2015).
Dghaim i saradnici, istraživači iz Dubaija, su pored olova i kadmijuma određivali i
sadržaj bakra, gvožđa i cinka u bosiljku i origanu, koristeći AAS. Rezultati za Cu su u okviru
opsega koncentracija istraživača iz Dubaija (bosiljak: 1,44-18,87 mg/kg; origano: 3,99-41,64
mg/kg), kao i za Zn (bosiljak: 15,22-112,19 mg/kg; origano: 13,33-37,28 mg/kg) dok je sadržaj
Fe (bosiljak: 185,73-1102 mg/kg; origano: 155,74-420,52 mg/kg), u ovom istraživanju nešto veći
(Dghaimi sar., 2015).
M. Musa Özcan, određivao je i esencijalne mikroelemente u susamu, maku, lanu i
suncokretu. Sadržaj Zn u susamu, lanu i suncokretu (28,16 mg/kg; 26,58 mg/kg i 36,54 mg/kg) je
manji dok je u maku (58,09 mg/kg) nešto veći nego u ovom istraživanju. Sadržaj Cu je u istim
uzorcima manji (11,58 mg/kg; 14,94 mg/kg; 8,23 mg/kg i 18,11 mg/kg). Sadržaj Cr u ovim
uzorcima (3,82 mg/kg; 1,42 mg/kg; 1,57 mg/ kg i 2,17 mg/kg) je nešto veći nego u ovom
istraživanju. I sadržaj Fe je u istim uzorcima nešto veći (64,48 mg/kg; 75,90 mg/kg, 83,49 mg/kg
i 49,66 mg/kg). Sadržaj B u maku i suncokretu (13,51 mg/kg i 7,33 mg/kg) je malo niži dok je u
susamu i lanu za nijansu veći (11,22 mg/kg i 10,96 mg/kg) (Özcan,2006).
40
Tabela 4. Srednje vrednosti sadržaja± standardne devijacije (mg/kg) ispitivanih verovatno
esencijalnih mikroelemenata u ispitivanim uzorcima
Uzorak Ba Co Mn Ni Si
Suncokret n.d. 0,085±0,003 23,3±0,2 9,84±0,03 7,5±0,2
Lan n.d. 0,485±0,003 30,1±0,5 1,310±0,003 13,1±0,2
Susam n.d. 0,138±0,003 13,7±0,3 0,975±0,008 6,26±0,09
Golica n.d. 0,100±0,003 38,5±0,3 1,12±0,02 10,9±0,2
Mak n.d. 0,060±0,001 55,5±0,4 0,66±0,02 14,1±0,2
Mirođija 0,38±0,02 0,098±0,003 42,7±0,4 0,772±0,005 49,7±0,3
Bosiljak 12,4±0,2 0,488±0,005 49,4±0,2 1,11±0,02 19,1±0,2
Ruzmarin 11,6±0,5 0,72±0,02 39,2±0,8 7,9±0,2 10,0±0,2
Origano 10,8±0,5 0,54±0,02 44±2 3,7±0,2 54±2
Korijander 0,35±0,04 0,105±0,005 21,9±0,2 0,74±0,02 14,8±0,2
*n.d.- nije detektovan
Iz tabele 4. se može videti da barijum u suncokretu, lanu, susamu, golici i maku nije
detektovan. U najvećoj količini pronađen je mangan, sa intervalom koncentracija od 13,7 mg/kg
u semenu susama do 55,5 mg/kg u semenu maka. U ispitivanim uzorcima, u najmanjoj količini
nalazi se kobalt, sa intervalom koncentracija od 0,060 mg/kg u semenu maka do 0,72 mg/kg u
ruzmarinu.
M. Musa Özcan je određivao sadržaj mangana i nikla u semenu susama, maka, lana i
suncokreta, koristeći ICP-AES metodu. Sadržaj Mn u maku (58,58 mg/kg) je približan sadržaju
određenom u ovom radu; u lanu i suncokretu (7,88 mg/kg i 6,95 mg/kg) je dosta manji dok ga u
susamu nisu detektovali. Sadržaj Ni u susamu i lanu (0,95 mg/kg i 1,35 mg/kg) je približan
rezultatima ovog istraživanja; u maku (1,1 mg/kg) je nešto veći, dok je u suncokretu (5,71
mg/kg) pak nešto manji (Özcan,2006).
Mihaljev i saradnici, istraživači iz Srbije, određivali su mangan, kobalt, nikl i još neke
mikroelemente u bosiljku koristeći AAS i ICP-MS. AAS metodom odredili su sadržaj Mn, i
njegova koncentracija (71,98 mg/kg) je nešto veća nego u ovom ispitivanju. ICP-MS metodom
odredili su sadržaj Co i Ni. Koncentracija kobalta (0,310 mg/kg) je neznatno manja u odnosu na
ovo istraživanje, dok je koncentracija nikla (1,037 mg/kg) približna vrednosti određenoj u ovom
radu (Mihaljev i sar., 2014).
41
Tabela 5. Srednje vrednosti sadržaja ± standardne devijacije (mg/kg) ispitivanih toksičnih
i potencijalno toksičnih elemenatau ispitivanim uzorcima
Uzorak Al Cd Hg Pb
Suncokret 3,53±0,07 0,408±0,003 0,62±0,02 0,302±0,003
Lan 8,3±0,2 0,205±0,003 0,30±0,02 0,30±0,03
Susam 4,9±0,1 0,038±0,003 0,30±0,04 0,33±0,02
Golica 17,4±0,3 0,022±0,003 0,24±0,04 0,47±0,04
Mak 18,97±0,09 0,265±0,005 0,22±0,04 0,40±0,06
Mirođija 64,0±0,3 0,132±0,005 0,20±0,04 1,19±0,02
Bosiljak 348±2 0,025±0,003 0,138±0,008 0,39±0,06
Ruzmarin 470±9 0,015±0,003 0,17±0,03 0,32±0,04
Origano 600±20 0,013±0,003 0,148±0,005 0,58±0,07
Korijander 7,85±0,04 0,010±0,003 0,12±0,03 0,38±0,04
U ispitivanim uzorcima As nije detektovan. U najmanjim količinama pronađen je
kadmijum, sa intervalom koncentracija od 0,010 mg/kg u korijanderu do 0,408 mg/kg u semenu
suncokreta. Dozvoljeni nivo kadmijuma u ovakvim uzorcima, prema preporuci Svetske
zdravstvene organizacije je 0,3 mg/kg (WorldHealthOrganization, 2006). Koncentracije u svim
ispitivanim uzorcima, sem suncokreta su ispod ove vrednosti. Visoke koncentracije kadmijuma
mogu dovesti do ozbiljnih posledica po ljudsko zdravlje. Nakon izloženosti, kadmijum se vezuje
za eritrocite i prenosi se kroz telo, gde se gomila u jetri i bubrezima. Kadmijum se sporo izlučuje
i može ostati u telu više od 20-30 godina.
Sadržaj olova je najmanji u semenu lana, 0,30 mg/kg a najveći u mirođiji, 1,19 mg/kg.
Dozvoljeni nivo za olovo, takođe prema Svetskoj zdravstvenoj organizaciji (World Health
Organization, 2006) je 10 mg/kg. Koncentracije u svim ispitivanim uzorcima su daleko ispod
ove vrednosti. Najčešći izvor olova u ljudskoj ishrani su olovne boje, hrana u konzervama,
zagađene vode (olovne cevi ili cevi sa olovnim varom). Posledice trovanja su mučnina, dijareja,
gubitak apetita i grčevi u stomaku. U lečenju se koriste soli helata koji se vežu za olovo i
izbacuju mokraćom. Iako je olovo opasnost za celokupnu populaciju, naročito su ugrožena deca
do šeste godine, jer im se mozak i nervni sistem još uvek razvijaju.
Iz tabele se može videti da je najmanja koncentracija žive u korijanderu, 0,12 mg/kg a
najveća u suncokretu, 0,62 mg/kg. Dozvoljeni nivo za živu je 0,5 mg/kg (World Health
Organization, 2005). U ovom ispitivanju, samo koncentracija žive u suncokretu prelazi ovu
vrednost dok su ostale unutar dozvoljenih vrednosti. Posebno osetljive na živu su ćelije
centralnog nervnog sistema, zbog čega su i najveće posledice oštećenja na nervnom sistemu.
Eliminacija iz organizma je veoma teška, može da traje godinama čak i decenijama, jer ima
42
sposobnost bioakumulacije. Izbacuje se preko organa za disanje, urinarnog i sistema organa za
varenje ali i putem majčinog mleka.
Najveća količina ukupnih toksičnih i potencijalno toksičnih elemenata nađena je u
origanu, i to 600,741 mg/kg a najmanja u suncokretu, 4,86 mg/kg.
Prema Pravilniku o količinama pesticida, metala i metaloida i drugih otrovnih
supstancija, hemioterapeutika, anabolika i drugih supstancija koje se mogu nalaziti u
namirnicama (Sl. Glasnik RS 2010, 2011), dozvoljene količine olova, kadmijuma i žive u maku
su: 1,0 mg/kg ; 0,3 mg/kg i 0,03 mg/kg. U poređenju sa rezultatima ovog istraživanja, količine
Pb i Cd u maku nalaze se ispod dozvoljenih vrednosti, dok količina Hg znatno prelazi ovu
vrednost. Takođe, dozvoljene količine olova, kadmijuma i žive u uljaricama (suncokret, lan,
susam i golica) su: 1 mg/kg; 0,5 mg/kg i 0,1 mg/kg. U ovom istraživanju, količine Pb i Cd u
uljaricama nalaze se unutar dozvoljenih vrednosti, dok količine Hg prelaze ove vrednosti
(koncentracija Hg u suncokretu je čak 0,62 mg/kg). Dozvoljena količina olova u začinima je 2
mg/kg (mirođija, bosiljak, ruzmarin, origano i korijander). U pomenutim uzorcima, koncentracija
Pb u ovom radu je dosta niža.
Sharma i saradnici, naučnici iz Indije, vršili su određivanje teških metala u korijanderu
koristeći AAS metodu. Sadržaj žive (0,1 mg/kg) je u skladu sa rezultatima ovog istraživanja, dok
su količine olova i kadmijuma (1,97 mg/kg i 0,21 mg/kg) nešto veće (Sharma i sar. 2012).
Maghrabi, istraživač iz Saudijske Arabije, određivao je sadržaj olova, kadmijuma i
aluminijuma u bosiljku, koristeći ICP-AES metodu. Sadržaj aluminijuma (245,9 mg/kg) je nešto
manji u odnosu na sadržaj određen u ovom radu, dok kadmijum i olovo nisu detektovali
(Maghrabi, 2013).
3.2. Statistička obrada podataka
Korelaciona analiza
U cilju ispitivanja korelacija koje postoje između sadržaja ispitivanih elemenata urađena
je Pirsonova (Pearson) korelaciona analiza (Bivariate Correlations). U tabeli 6. je data matrica
Pirsonovih korelacionih koeficijenata između određivanih elemenata sa obeleženim parovima
elemenata koji koreliraju na nivou značajnosti od p<0,05. Zapaža se visoka korelacija između
elemenata kojih inače ima u zemljištu (Ca, P, Fe, Cr, Al, Ba, Zn, Co) kao i korelacija između
toksičnih elemenata Cd i Hg (Pirsonov koeficijent 0,811), što ukazuje na verovatno antropogeno
poreklo ovih teških metala u ispitivanim uzorcima.
43
Tabela 6. Matrica Pirsonovih korelacionih koeficijenata
Na K Mg P Zn Cu Cr Fe Al B Ba Cd Co Hg Mn Ni Pb Si
Ca -.041 .533 -.064 -.760 -.534 .257 .682 .881 .892 .711 .989 -.435 .829 -.416 .450 .262 -.124 .222
Na 1 .282 -.038 -.370 -.384 -.377 -.124 .004 -.068 .357 -.055 -.040 -.157 -.209 .249 -.278 .903 .579
K
1 -.468 -.764 -.908 .082 .400 .514 .543 .587 .535 -.035 .572 -.286 .266 .246 .197 .483
Mg
1 .543 .634 -.620 -.236 -.352 -.418 -.174 -.158 -.137 -.263 .006 -.042 -.242 -.246 -.614
P
1 .885 -.243 -.643 -.832 -.818 -.725 -.787 .272 -.741 .381 -.371 -.246 -.321 -.601
Zn
1 -.175 -.446 -.601 -.623 -.693 -.568 .193 -.551 .452 -.294 -.094 -.346 -.632
Cu
1 .026 .351 .523 .110 .330 -.009 .202 .048 .140 .167 -.081 .460
Cr
1 .868 .751 .381 .728 -.370 .767 -.304 .228 .531 -.126 .045
Fe
1 .971 .615 .930 -.475 .825 -.439 .433 .372 .063 .403
Al
1 .621 .944 -.474 .812 -.447 .432 .308 .027 .477
B
1 .702 -.194 .410 -.541 .754 -.064 .281 .455
Ba
1 -.485 .832 -.455 .442 .275 -.087 .291
Cd
1 -.385 .811 -.036 .395 -.095 -.215
Co
1 -.351 .245 .297 -.228 .148
Hg
1 -.449 .588 -.256 -.387
Mn
1 -.175 .322 .423
Ni
1 -.288 -.180
Pb
1 .786
Nivo značajnosti : p<0,05
U cilju ispitivanja grupisanosti analiziranih uzoraka po sadržaju ispitivanih elemenata
urađena je hijerarhijska klaster analiza (Hierarchical Cluster Analysis-HCA) primenom Ward-
ove metode (Ward’s method) uz kvadrat Euklidijanovog rastojanja (Squared Euclidean
Distance) kao mere udaljenosti. Dobijeni dendrogram je dat na slici 16.
44
Slika 16. Hijerarhijski dendrogram ispitivanih uzoraka na bazi sadržaja određivanih elemenata
Na dobijenom dendrogramu se zapaža prisustvo dva glavna klastera. U jednom klasteru
su po sadržaju ispitivanih elemenata grupisana tri uzorka začinskog bilja čiji su listovi
analizirani: ruzmarin, origano i bosiljak. Drugi klaster čine tri potklastera. U prvom je izdvojena
mirođija, u drugom seme golice a treći potklaster čine seme lana, susama, korijandera, maka i
suncokreta. Očigledno je da uzorci industrijskog bilja čija su semena analizirana (suncokret,
mak, susam, lan, golica i korijander) pripadaju istom klasteru, odnosno da pokazuju sličnost u
sadržaju ispitivanih elemenata.
45
4. Izvod
46
• U ovom radu određen je sadržaj 19 elemenata (Al, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, K,
Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Si, Zn) u uzorcima 10 različitih industrijskih biljaka (seme
suncokreta, lana, susama, golice, maka i korijandera i listovi mirođije, bosiljka,
ruzmarina i origana).
• Ispitivani uzorci su najbogatiji makroelementima.
• U najvećoj koncentraciji nalazi se fosfor - u semenu golice, dok je u najmanjoj
koncentraciji prisutan natrijum.
• Najveća koncentracija kalcijuma je prisutna u bosiljku a najmanja u susamu.
• Kalijuma ima najviše u origanu a najmanje u golici.
• Koncentracija magnezijuma je približno jednaka u svim uzorcima, najviše ga ima u golici
a najmanje u origanu.
• Od esencijalnih mikroelemenata u najvećoj koncentraciji prisutno je gvožđe - u
ruzmarinu, dok je u najmanjoj koncentraciji prisutan hrom.
• Najveća koncentracija cinka je prisutna u golici a najmanja u origanu.
• Bakra ima najviše u origanu a najmanje u mirođiji, dok je bor prisutan najviše u bosiljku
a najmanje u golici.
• Od verovatno esencijalnih mikroelemenata, barijum nije detektovan u sledećim uzorcima:
suncokret, lan, susam, golica i mak. U ostalim uzorcima je pronađen u relativno niskoj
koncentraciji.
• U najvećoj koncentraciji prisutan je mangan – u semenu maka, dok je u najmanjoj
prisutan kobalt, čija je koncentracija u svim uzorcima manja od 1 mg/kg.
• Najveća koncentracija nikla je prisutna u suncokretu a najmanja u maku, dok je silicijum
najviše prisutan u origanu a najmanje u susamu.
• Od toksičnih i potencijalno toksičnih elemenata, u najvećoj koncentraciji pronađen je
aluminijum - u origanu, dok je u najmanjoj koncentraciji prisutan kadmijum.
• Koncentracija Pb u svim analiziranim uzorcima je u granicama dozvoljenih vrednosti.
• Koncentracija Cd u suncokretu, lanu, susamu, golici i maku je u granicama dozvoljenih
vrednosti, dok koncentracija Hg u pomenutim uzorcima prelazi ovu vrednost.
• Nađena je visoka korelacija između elemenata Ca, P, Fe, Cr, Al, Ba, Zn i Co, kojih inače
ima u zemljištu kao i između toksičnih Cd i Hg što ukazuje na njihovo verovatno
antropogeno poreklo.
• Klaster analiza je grupisala analizirane uzorke po sličnosti u sadržaju ispitivanih
elemenata.
47
5. Literatura
48
▪ Antić-JovanovićA.,Atomska spektroskopija: spektrohemijski aspekt, Univerzitet u
Beogradu, Fakultet za fizičku hemiju, 397-407, 1997.
▪ Dghaim R., Al Khatib S., Rasool H., Ali Khan M., Determination of Heavy Metals
Concentration in Traditional Herbs Commonly Consumed in the United Arab Emirates,
Journal of Environmental and Public Health, 6, 973-878, 2015.
▪ Dizdar.A., Mikrovalna i ultrazvučna digestija pepela krutih goriva, Diplomski rad,
Zagreb 2012.
▪ Imai A., Otaka A., Nakamura S., Kadokura M., Suzuki T., Nakai I., Determination of
Trace Elements in Pumpkin Seeds by X-Ray Fluorescence Analysis and Its Application
to Identifying the Geographic Origin of Individual Pumpkins, Nippon Shokuhin Kagaku
Kogaku Kaishi Journal Guide,59 (7), 338-347, 2012.
▪ Maghrabi A., Determination of some mineral and heavy metals in Saudi Arabia popular
herbal drugs using modern techniques, African Journal of Pharmacy and Pharmacology,
8(39), 1000-1005, 2013.
▪ Maletić. S., Tehnike priprema uzoraka za analizu metala, Seminar, Novi Sad, 2008.
▪ Manasijević. D, Statistička analiza u SPSS programu, Autorizovana predavanja, Bor,
2011.
▪ Mihaljev Ž., Baloš Živkov M., Jakšić S., Levels of some microelements and essential
heavy metals in herbal teas in Serbia, Acta Poloniae Pharmaceutica-Drug Research,
71(3), 385-391, 2014.
▪ Miller J. N., Miller J. C., Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, Pearson
Education Limited, London, 2005.
▪ Muchemi G. N., Wanjau R. N., Murungi I. J., and Njue W. M., Assessment of essential
trace elements in selected food grains, herbal spices and seeds commonly used in Kenya,
African Journal of Food Science, 9(8), 441-447,2015.
▪ Onyema C.T., Ekpunobi U.E., Ndigbo E.O., Evaluation of the Heavy Metals Level in
Selected Industrially Packaged Food Spices, American Association for Science and
Technology, 2(2), 35-40, 2015.
▪ Özcan M.,Determination of the mineral compositions of some selected oil-bearing seeds
and kernels using Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-
AES),Grasas y Aceites, 57(2), 211-218, 2006.
▪ Pavlović A., Rašić-Mišić I., Odabrana poglavlja optičkih metoda analize, Prvo izdanje,
Univerzitet u Nišu, Niš 2016.
▪ Pravilnik o količinama pesticida, metala i metaloida i drugih otrovnih supstancija,
hemioterapeutika, anabolika i drugih supstancija koje se mogu nalaziti u
namirnicama,”Sl.list SRJ”, br.5/92,11/92 - isp. i 32/2002 i “Sl.glasnik RS”, br.25/2010 -
dr.pravilnik i 28/2011 dr – pravilnik;
▪ Sharma N., More B., Bhandari D., Wavhal S., Analysis of Heavy Metals Content in
Spices Collected from Local Market of Mumbai by using Atomic Absorption
Spectrometer, Global Journal For Research Analysis, 3, 2277-8160, 2014.
49
▪ Velimirović D., Optimalizacija, validacija i primena ICP-OES metoda za određivanje
sadržaja metala u realnim uzorcima, Doktorska disertacija, Niš 2013.
▪ WHO,World Health Organization,Trace Elements in Human Nutrition and Health,
Geneva, 1996.
▪ WHO, World Health Organization,Codex Alimentarius Commissions
Contamination,17,30; 1984.
▪ WHO, World Health Organization,Who Guidelines for Assessing Quality of Herbal
Medicines with Reference to Contaminants and Residues,Geneva,Switzerland,2006.
▪ WHO, World Health Organization,Quality Control Methods for Medicinal Plant
Materials, 2005.
▪ https://najzdravijahrana.com/semenke-suncokreta-nutritivna-vrednost-sastav-i-lekovitost/
▪ https://sr.wikipedia.org/sr/%D0%A1%D1%83%D0%BD%D1%86%D0%BE%D0%BA%
D1%80%D0%B5%D1%82
▪ https://vesnamihajlovicblog.wordpress.com/2012/01/31/sve-o-lanu-vitamin-b17-laneno-
seme-u-ishrani-i-lecenju/
▪ https://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%9B%D0%B0%D0%BD
▪ http://www.mojpedijatar.co.rs/bundevino-seme-golica/
▪ http://www.novosti.rs/vesti/zivot_+.304.html:528514-Mak---seme-zdravlja-i-veselja
▪ https://sr.wikipedia.org/sr-el/Mak
▪ https://sr.wikipedia.org/sr/%D0%9C%D0%B8%D1%80%D0%BE%D1%92%D0%B8%
D1%98%D0%B0
▪ http://www.novosti.rs/vesti/zivot_+.304.html:487791-Bosiljak---delotvoran-i-bozanski-
mocan
▪ https://sr.wikipedia.org/sr-
el/%D0%A0%D1%83%D0%B7%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%BD
▪ https://bs.wikipedia.org/wiki/Origano
▪ https://cajeviza.com/lekovito-bilje/korijander-lekovita-svojstva-hranljiva-vrednost/
▪ https://opusteno.rs/zdrav-zivot-f28/natrijum-u-ishrani-t29094.html
▪ https://www.scribd.com/doc/105508698/Fiziologija-5-MINERALNA-ISHRANA-
Compatibility-Mode
▪ http://www.mineravita.com/kalcijum_uloga.php
▪ http://www.demetra.rs/index.php?option=com_content&view=article&id=949:vanost-
magnezijuma-u-organizmu&catid=61&Itemid=98
▪ https://kodren.com/saveti-i-preventiva/725-znacaj-kalijuma-za-zdravlje.html
▪ https://www.cosmopolitan.rs/moj-zivot/tvoje-telo/15320-zasto-je-fosfor-vazan-za-
zdravlje.html
▪ http://www.stetoskop.info/Nedostatak-gvozdja-u-ishrani-1378-c15-content.htm
▪ https://www.bio.bg.ac.rs/materijali_predmeta/mineralna-ishrana-2016.pdf
▪ https://kodren.com/zdrava-ishrana/779-znacaj-cinka-za-organizam.html
▪ http://www.vitaminologija.com/mangan/
50
▪ http://www.dijeta.co/bakar/
▪ https://www.povrcevoce.com/molibden/
▪ http://www.novosti.rs/vesti/zivot_+.304.html:574390-Ziva-ostecuje-sve-organe
▪ https://www.psss.rs/forum/20/31306-te%C5%A1ki-metali-u-zemlji%C5%A1tu-i-njihov-
uticaj-na-biljni-svet.html
▪ https://www.bastabalkana.com/2014/04/olovo-teski-metali-i-toksini-koji-ostecuju-
mozak-trovanje-olovom/
▪ http://www.ipohem.gov.rs/supstance/kadmijum
▪ http://www.mineravita.com/silicijum_poremecaji.php
▪ http://www.zdravasrbija.com/Zemlja/Povrtarstvo/1219-Korisni-elementi-za-biljke.php
▪ http://www.varolex.com/o-aluminijumu/
51
Biografija
Atanasković Anica je rođena u 15.11.1991. godine u Knjaževcu. Završila je osnovnu
školu „Dimitrije Todorović Kaplar“ u Knjaževcu sa odličnim uspehom. 2006.godine upisuje
„Knjaževačku gimnaziju“, smer prirodno-matematički, koju završava sa vrlo dobrim uspehom.
2010.godine upisuje osnovne akademske studije na Prirodno-matematičkom fakultetu,
Univerziteta u Nišu, na Departmanu za hemiju. Studije završava 2015. godine i iste godine
upisuje master akademske studije na Departmanu za hemiju, smer Primenjena hemija.