Click here to load reader

ICP-OES određivanje mineralnog sadržaja · monokomponentnih čajeva ili mešavine čajeva. Ljudski organizam ima potrebu za mineralima u odgovarajućim koncentracijama, radi normalnog

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of ICP-OES određivanje mineralnog sadržaja · monokomponentnih čajeva ili mešavine čajeva....

  • 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,

    https://najzdravijahrana.com/semenke-suncokreta-nutritivna-vrednost-sastav-i-lekovitost/

  • 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).

    https://vesnamihajlovicblog.wordpress.com/2012/01/31/sve-o-lanu-vitamin-b17-laneno-seme-u-ishrani-i-lecenju/https://vesnamihajlovicblog.wordpress.com/2012/01/31/sve-o-lanu-vitamin-b17-laneno-seme-u-ishrani-i-lecenju/https://dijetaplus.com/susam-lekovitost-i-hranljiva-vrednost/

  • 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

    http://www.novosti.rs/vesti/zivot_+.304.html:528514-Mak---seme-zdravlja-i-veseljahttp://www.novosti.rs/vesti/zivot_+.304.html:528514-Mak---seme-zdravlja-i-veseljahttps://sr.wikipedia.org/sr-el/Mak

  • 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/).

    https://cajeviza.com/lekovito-bilje/korijander-lekovita-svojstva-hranljiva-vrednost/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

    https://www.cosmopolitan.rs/moj-zivot/tvoje-telo/15320-zasto-je-fosfor-vazan-za-zdravlje.htmlhttps://www.cosmopolitan.rs/moj-zivot/tvoje-telo/15320-zasto-je-fosfor-vazan-za-zdravlje.html

  • 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/).

    https://www.povrcevoce.com/kalcijum/https://www.povrcevoce.com/magnezijum/http://www.who.int/https://www.povrcevoce.com/b12-komalamin/

  • 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).

    https://www.povrcevoce.com/gvozdje/https://www.povrcevoce.com/gvozdje/

  • 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 (

  • 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