Univerzitet u Nišu

Prirodno - matematički fakultet

Departman za hemiju

Sadržaj minerala u ,,formulama za

odojčad”- ICP -OES određivanje

-MASTER RAD-

Mentor Kandidat

Prof. dr Snežana Tošić Olivera Pešić 57

U Nišu, 2015

2

PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET

NIŠ

KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA

Redni broj, RBR:

Identifikacioni broj, IBR:

Tip dokumentacije, TD: monografska

Tip zapisa, TZ: tekstualni

Vrsta rada, VR: master rad

Autor, AU: Pešić Olivera

Mentor, MN: Dr Snežana Tošić

Naslov rada, NR: Sadržaj minerala u „formulama za odojčad“ –ICP-OES određivanje

Jezik publikacije, JP: srpski

Jezik izvoda, JI: srpski

Zemlja publikovanja, ZP: Srbija

Uže geografsko područje, UGP: Srbija

Godina, GO: 2015.

Izdavač, IZ: autorski reprint

Mesto i adresa, MA: Niš, Višegradska 33

Fizički opis rada, FO: (poglavlja/strana/ citata/tabela/slika/grafika/priloga)

Strana 50, poglavlja 5, slika 9, tabela 11, referenci 33

Naučna oblast, NO: Hemija

Naučna disciplina, ND: Analitička hemija

Predmetna odrednica/Ključne reči, PO: Formule za odojčad; minerali; ICP-OES određivanje; statistika

UDK

Čuva se, ČU: biblioteka

Važna napomena, VN:

Izvod, IZ: U ovom radu je određen mineralni sastav 13 uzoraka formula za

odojčad od različitih proizvođača (početne i prelazne formule). Od

esencijalnih makroelemenata najzastupljeniji je K a najmanje

zastupljen Na dok su od mikroelemenata najzastupljeniji Zn, Fe i Cu.

Toksični elementi nisu detektovani. Dobijeni rezultati su statistički

obrađeni.

Datum prihvatanja teme, DP:

Datum odbrane, DO:

Članovi komisije, KO: Predsednik:

Član:

Član, mentor:

3

Accession number, ANO:

Identification number, INO:

Document type, DT: monograph

Type of record, TR: textual/graphic

Contents code, CC:

Author, AU: Pešić Olivera

Mentor, MN: Dr Snežana Tošić

Title, TI: Mineral content of the "baby formulae" -ICP-OES

determination

Language of text, LT: serbian

Language of abstract, LA: serbian

Country of publication, CP: Serbia

Locality of publication, LP: Serbia

Publication year, PY: 2015.

Publisher, PB: authors reprint

Publication place, PP: Niš, Višegradska 33

Physical description, PD: (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/appendixes)

Pages 50, chapters 5, figures 9, tables 11, reference 33

Scientific field, SF: chemistry

Scientific discipline, SD: analytical chemistry

Subject/Key words, S/KW: baby formulae; minerals; ICP-OES determination;

statistics

UC

Holding data, HD: library

Note, N:

Abstract, AB: The mineral composition of 13 baby formulae samples of

different manufacturers (infant and follow-on formulae) was

determined. K is the most and Na is the least common essential

macroelement. Zn, Cu and Fe are the most abundant trace

elements. Toxic elements are not detected. The results were

statistically analyzed.

Accepted by the Scientific Board on, ASB:

Defended on, DE:

Defended Board, DB: President:

Member:

Member, Mentor:

PRIRODNO-MATEMATIČKI FAKULTET

NIŠ

KEY WORDS DOCUMENTATION

4

Eksperimentalni deo ovog Master rada je rađen u naučno-istraživačkoj

laboratoriji Katedre za analitičku i fizičku hemiju, Prirodno-matematičkog

fakulteta, Univerziteta u Nišu.

Zahvaljujem se mentorki dr Snežani Tošić, vanrednom profesoru PMF-a u Nišu,

koja je prihvatila saradnju i pomogla pri definisanju teme za izradu Master

rada, na ličnom interesovanju, nizu korisnih saveta i sugestija, na izuzetnom

strpljenju i vremenu posvećenom mom master radu kao i na ukazanoj pomoći i

nizu korisnih sugestija tokom eksperimentalnog rada. Veliko Vam hvala na

ukazanom poverenju, strpljenju i razumevanju!

Najveću zahvalnost dugujem svojim roditeljima i sestri, na neizmernoj pomoći,

podršci, strpljenju i razumevanju svih ovih godina tokom studiranja –

VELIKO HVALA!

5

S A D R Ž A J

Uvod ......................................................................................................................................... 7

1. Teorijski deo ........................................................................................................................8

1.1. Ishrana odojčadi ......................................................................................................9

1.2. Principi pravilne ishrane ........................................................................................11

1.3. Hranljive materije ...................................................................................................12

1.4. Mineralne materije .................................................................................................13

1.4.1. Esencijalne i neesencijalne materije..........................................................13

1.4.2. Biološka aktivnost pojedinih elemenata...................................................14

1.4.3. Biodostupnost elemenata u hrani..............................................................20

1.5. Preporučene dnevne doze vitamina i minerala – RDA (Recommended Dietary

Allowance ili Recommended Daily Allowances).....................................................................20

1.6. Pravilnik o zdravstvenoj ispravnosti dijetetskih proizvoda.....................................21

1.7. Optička emisiona spektrometrija sa induktivnom spregnutom plazmom...............22

1.7.1. Osnovni principi nastanka plazme............................................................24

1.7.2. Induktivno spregnuta plazma....................................................................25

1.7.3. Unošenje uzorka.......................................................................................26

1.7.4. Spektrometri.............................................................................................26

1.7.5. Prednosti ICP spektrometrije...................................................................27

1.8. Načini pripreme uzoraka.........................................................................................28

1.8.1. Suva mineralizacija ................................................................................28

1.8.2. Mokra mineralizacija.............................................................................28

1.8.3. Mineralizacija u mikrotalasnoj pećnici...................................................28

1.9. Statistička odrada podataka....................................................................................28

1.9.1. Korelaciona analiza.................................................................................28

1.9.2. Hijerarhijska analiza.................................................................................29

2. Eksperimentalni deo .........................................................................................................30

2.1. Aparati i pribor .....................................................................................................31

2.1.1. Karakteristike ICP spektrometra serije iCAP 6000 .................................31

2.2. Reagensi ...................................... ........................................................................32

6

2.3. Uzorci i priprema uzoraka za analizu .................................................................32

2.3.1. Postupak pripreme uzoraka ..................................................................32

2.4. Operativni uslovi za instrument iCAP 6000 ICP-OES .......................................32

3. Rezultati i diskusija .........................................................................................................33

3.1. Određivanje sadržaja elemenata u formulama za odojčad..................................34

3.2. Statistička obrada rezultata……………………………………………………..42

4. Izvod .................................................................................................................................45

5. Literatura .........................................................................................................................47

7

Uvod

Analiza ljudskog tkiva je pokazala da se u njemu kao i kod drugih organizama, nalazi

veliki broj različitih metala. Na osnovu sadržaja metala u ljudskom telu, ovi elementi se mogu

podeliti u dve grupe, i to na mikroelemente i makroelemente.

Odstupanja u sadržaju metala u tkivima od očekivanih, su najčešće posledica

izloženosti organizama kontaminaciji od strane životne sredine ili pak usled sposobnosti da

sam organizam u tkivu akumulira neke elemente koji se u njemu obično ne nalaze.

Snabdevanje organizma nekim mineralnim materijama ne pričinjava naročite teškoće,

jer su one dosta rasprostranjene u prirodi i nalaze se u većini namirnica koje se koriste u

prosečnoj ishrani. U takve minerale, na primer, spada magnezijum, cink, aluminijum, kobalt,

bakar i nikl. Međutim ima minerala koji su potrebni organizmu u većim količinama a nema ih

baš uvek dovoljno u ljudskoj ishrani, i tu spadaju gvožđe, kalcijum, fosfor, jod, natrijum,

kalijum i dr.

Pravilna ishrana odojčadi i male dece predstavlja najvažniji uslov za njihov optimalni

rast i razvoj. Kako bi se omogućila izgradnja i obnova ćelija, veoma je važno da unos

hranjivih materija bude optimalan.

Najnovija istraživanja o nutritivnim potrebama, dobro poznavanje procesa varenja,

embriologije i fiziologije digestivnog trakta, bubrega i metaboličkih potreba, omogućuju da se

naprave formule koje su po sastavu najsličnije majčinom mleku. Adaptirana mlečna formula

nastaje preradom zdravog i kvalitetnog kravljeg mleka.

Mlečne formule su adaptirane u pogledu sastava - sadrže određene količine proteina,

masti, ugljenih hidrata, minerala i vitamina.

Svaka formula ima odgovarajući sadržaj, prilagođen uzrastu deteta, te se na tržištu

mogu naći pakovanja sa oznakama: 1, 2 i 3. U dogovoru sa pedijatrom bi trebalo napraviti

izbor u pogledu određene vrste mleka, ali i samog proizvođača.

Cilj ovog rada je određivanje sadržaja minerala u formulama za odojčad primenom

ICP-OES spektrometrije.

8

1.Teorijski deo

9

1.1. Ishrana odojčadi

Aksiom u ishrani novorođenčeta je da je majčino mleko neprevaziđena hrana i jedina

potpuna do oko 4 meseca života, ne samo zbog kompletnosti nutritivne vrednosti, već i zbog

nenadoknadivosti tri grupe biloški aktivnih sastojaka: enzima, hormona i imunogena. Dojenje

je ne manje značajno i zbog uspostavljanja fiziološko-psihičke veze majke i bebe. Dakle, za

tzv. infant formule (početne formule) majčino mleko sa svojim sastavom i svojstvima je

“zlatni standard”. U kreiranju novih formulacija za ishranu odojčadi u prvih 4-6 meseci

života, od važnosti su još četiri bitne činjenice: u tom uzrastu majčino mleko kao tečna hrana

je u prirodnim uslovima i dojenjem jedina namirnica; laktoza je isključivi ugljeni hidrat; u

zrelom majčinom mleku nema dovoljno gvožđa, a depoi bebe su istrošeni i količina vitamina

D3 u majčinom mleku je nedovoljna, što su dodatni elementi za dizajniranje i proizvodnju

novih formulacija mleka.

Za razvoj novih proizvoda, osim obezbeđivanja neophodnih vrsta i količina

makronutrijenata (proteini, ugljeni hidrati uključujući i dijetetska vlakna-nedigestibilni

polisaharidi i lipidi-masti) i mikronutrijenata (vitamini i oligo- i mikroelementi-mineralne

supstance i druge neophodne supstance u količinama oko 100 mg dnevno), proizvođači se

rukovode principima fiziološko-biohemijskih posebnosti metabolizma zdravog, u terminu

rođenog deteta, u zavisnosti od uzrasta do 12 meseci, kao i za malu decu od jedne do 3 godine

(“toddler formulae”). Formule za posebne namene, kao što su prevremeno rođena deca ili

deca rođena sa malom telesnom masom, deca sa intolerancijom na laktozu ili deca sa

akutnom dijareom izazvanom virusima, proizvođači osmišljavaju poštujući principe za zdravu

decu i osobenosti ciljne grupe.

Među posebnostima ovih ciljnih grupa se ističu:

1. veći sadržaj vode u intracelularnim i ekstracelularnim tečnostima;

2. oko 100 nm tanje membrane u organima, pre svega bubrezima, što za posledicu

ima veću propustljivost;

3. manja aktivnost enzima, oksidoreduktaza i manja koncentracija adeninskih i

flavinskih koenzima.

Adaptirana mlečna formula je sledeći najbolji izbor posle majčinog mleka. Kod

izostanka dojenja, mlečna formula obogačena gvožđem je podesna zamena za novorođenče

rođeno na vreme.

Iako mlečne formule po sastavu nisu identične sa majčinim mlekom, tako su koncipi-

rane da mogu da zadovolje nutritivne potrebe u ovom uzrastu. Inače, koriste se ili kao zame-

na, ili kao dopuna za majčino mleko (odnosno kad majke ne doje, ili nemaju dovoljno mleka).

Indikacije za korišćenje formule:

zamena za majčino mleko kad odojče nije u stanju da sisa;

dopuna dojenju bebama koje ne napreduju adekvatno u telesnoj težini.

Medicinske kontraindikacije za dojenje:

infekcije majke uzrokovane mikrorganizmima koji prelaze u mleko;

urođeni metabolički poremećaji kod bebe, ili drugi razlozi koji prouzrokuju

osetljivost na komponente majčinog mleka;

majčina izloženost lekovima koji se izlučuju mlekom, a koji su štetni za

odojče.

10

Postoji nekoliko tipova formula. Svaka ima drugačiju namenu, ali sve obezbeđuju

zdravu hranu za bebe. Formule su specijalno napravljene da udovolje bebinim nutritivnim po-

trebama, i to od modifikovanih proteina iz kravljeg mleka, sa dodatkom mlečnog šećera (lak-

toze), masti, vitamina i minerala. Ovi sastojci veoma liče na komponente majčinog mleka

(http://www.stetoskop.info/).

Početne i prelazne formule za odojčad mogu biti proizvedene od proteina kravljeg

mleka, od hidrolizata proteina, od izolata proteina soje ili u kombinaciji sa proteinima

kravljeg mleka, dok aminokiseline se mogu dodavati početnim formulama za odojčad samo u

cilju poboljšanja nutritivne vrednosti proteina i samo u odnosima neophodnim za te svrhe.

Saharoza se može dodavati samo početnim formulama za odojčad koje se proizvode

od hidrolizata proteina. Ukoliko se dodaje, sadržaj saharoze ne sme biti veći od 20% ukupnog

sadržaja ugljenih hidrata. Glukoza se može dodavati samo početnim formulama za odojčad

koje se proizvode od hidrolizata proteina. Ukoliko se dodaje, sadržaj glukoze ne sme biti veći

od 0,5 g/100 kJ (2 g/100 kcal).

Upotreba ulja semena susama i ulja semena pamuka jeste strogo zabranjeno kod

prelaznih i početnih formula za odojčad. U postupku pripreme početne formule za odojčad i

prelazne formule za odojčad sme se zahtevati samo dodavanje pijaće vode (Pravilnik o

zdravstvenoj ispravnosti dijetetskih proizvoda, 2010).

Postoje specifične vrste formula:

1. formule na bazi standardnog mleka

Ove formule su napravljene od proteina kravljeg mleka, napravljene tako da budu kao

majčino mleko. U formuli su takođe zastupljeni minerali iz kravljeg mleka, laktoza, biljna ulja

i vitamini.

2. formule na bazi soje

Formule koje su napravljene od proteina soje i one ne sadrže laktozu. Ove formule ne pomažu

kod alergije i grčeva. Bebe koje su alergične na kravlje mleko mogu biti alergične i na sojino

mleko.

3. formule na bazi antialergena

Ovaj tip formula se daje odojčadu koje ima alergiju na proteine iz mleka, i one su mnogo

skuplje od običnih formula.

4. formule bez laktoze

Dete koje ima dijareju ne treba da koristi ovu formulu.

Postoje i posebne formule za odojčad, koje ne dobijaju na težini, i te formule su veoma

neprijatnog ukusa, postoje i formule za odojčad koja imaju bolest srca, kao i infant formule

koje se nude kao dodatna ishrana kod dece koja su izbirljiva (https://www.nlm.nih.gov).

Postoji veliki broj mleka, različitih proizvođača, koja se razlikuju po tome u kom

periodu se detetu daju. Prema uzrastu deteta, mleka se dele na jedinicu, dvojku i trojku gde je

jedinica za uzrast do 6 meseci, dvojka za uzrast do 12 meseci i trojka za uzrast deteta preko

godinu dana.

Mleka označena brojem 1 su visoko adaptirana mleka za novorođenče i odojče do

navršenih 6 meseci koja obezbeđuju kompletne nutritivne potrebe deteta u prvom polugođu

života. Sastav masti, ugljenih hidrata, proteina sa dodatkom taurina, holina, inositola, l-

karnitina i nukleotida je približan sastavu majčinog mleka. Sadržaj elektrolita,

mikroelemanata i vitamina je adekvatan potrebama deteta u ovom uzrastu, dok je osmolalnost

ekvivalentna osmolalnosti majčinog mleka.

11

Mleka označena brojem 2 jesu adaptirana mleka za ishranu odojčeta od navršenih 6

meseci. Ovde spadaju:

standardna mlečna formula;

mlečna formula obogaćena gvožđem i vitaminom D;

mlečna formula bez saharoze i gluten.

U odnosu na mleka označena brojem 1, mleka označena brojem 2 imaju nešto više

proteina, elektrolita i mikroelemenata, dok je sadržaj masti manji. U strukturi ugljenih hidrata

maltodekstrin učestvuje sa 30%. Sadržaj vitamina je približno isti.

Adaptirani odnos kazeina i proteina surutke je 50 : 50, što je novina po preporukama

Evropskog komiteta za ishranu, radi bolje tolerancije proteina kravljeg mleka i smanjenje

rizika od alergija. Ova mleka dopunjena odgovarajućom nemlečnom ishranom, obezbeđuju

sve uslove za normalan rast i razvoj zdravog odojčeta u drugom polugođu prve godine života.

Mleka označena brojem 3 jesu mleka koja su namenjena za ishranu deteta u fazi

prelaska sa majčinog mleka ili standardne mlečne formule na obično kravlje mleko. Ima više

proteina i ugljenih hidrata od mleka označena br.2, a za razliku od običnog kravljeg mleka

ima manje elektrolita, kvalitetnije masti, optimalan sadržaj mikroelemenata i vitamina, dodate

nukleotide i probiotike. Adaptirani odnos kazeina i proteina surutke u formuli je 50:50, čime

se mleko sa smanjenom količinom kazeina preporučuje i u drugoj godini, uz odgovarajuću

nemlečnu ishranu, obezbeđujući sve nutrijente neophodne za normalan rast i razvoj deteta u

drugoj godini života (http://www.kibid.rs/milupa/mleka-za-bebe).

1.2. Principi pravilne ishrane

Prema savremenoj fiziologiji ishrane, ona je pravilna samo ako je zasnovana na

određenim principima, kojima se regulišu energetske i biološke potrebe organizma čoveka.

Kako čovek svoje energetske i biološke potrebe podmiruje preko hrane, principima

pravilne ishrane regulišu se potrebe organizma u hrani, odnosno u pojedinim sastojcima

hrane, neophodnim čoveku kao izvori materije i energije i kao supstance koje omogućavaju

normalno funkcionisanje organizma.

Prirodni izvori i nosioci hranljivih sastojaka neophodnih organizmu su životne

namirnice, a pogodna smeša namirnica životinjskog i biljnog porekla čini hranu.

Principi na kojima se zasniva pravilna (racionalna) ishrana mogu se grupisati u

nekoliko osnovnih principa.

Za podmirivanje energetskih potreba čoveka, hrana mora da sadrži odgovarajuće

količine energetski hranljivih materija: ugljenih hidrata, masti i belančevina.

Za podmirivanje bioloških potreba organizma, hranom se moraju unositi u

odgovarajućim količinama svi bitni faktori ishrane: esencijalne aminokiseline, esencijalne

masne kiseline, neophodni mineralni sastojci, voda i vitamini.

Za održavanje telesne ravnoteže, odnosno za pravilno odvijanje metabolitičkih procesa

u organizmu, neophodno je da se hranom obezbedi određeni odnos između pojedinih

hranljivih materija, odnosno pravilan odnos (ravnoteža) između:

- energetski hranljivih materija (od ukupno dnevno potrebne količine energije 55-

60% treba da potiče od ugljenih hidrata, 20-30% od masti i 10-15% od belančevina);

- belančevina životinjskog i biljnog porekla (optimum 1:1);

- masti životinjskog i biljnog porekla;

12

- energetskih i zaštitnih hranljivih materija (na primer određeni odnos između ugljenih

hidrata i vitamina B1);

- pojedinih vitamina (na primer vitamina A i vitamina D);

- pojedinih vitamina i mineralnih materija (na primer vitamina D i kalcijuma i

fosfora);

- pojedinih mineralnih materija (na primer kalcijuma i fosfora ili natrijuma i kalijuma).

U pravilnoj ishrani ne treba prenebregnuti ulogu ostalih sastojaka hrane, koji ne

spadaju u hranljive sastojke, jer neki od njih, u prvom redu celuloza, iako se ne mogu

iskoristiti u organizmu, doprinose boljem iskorišćenju hranljivih materija.

Od bitnog je značaja da se hranom podmire stvarne potrebe organizma, jer se

uzimanjem hrane u većim količinama od potrebnih povećava telesna masa i nastaju

poremećaji normalne funkcije organizma i dolazi do nepoželjnih posledica po zdravlje.

Da bi se shvatili principi pravilne ishrane, potrebno je proučiti:

(1) biološku ulogu i značaj pojedinih sastojaka životnih namirnica u ishrani i

(2) hemijski sastav i hranljivu vrednost životnih namirnica.

1.3. Hranljive materije

Sva hemijska jedinjenja, organskog ili neorganskog porekla, koja ulaze u sastav

životnih namirnica, a koja poseduju određenu ulogu u ishrani čoveka, definišu se kao

hranljive materije, ili hranljivi sastojci.

Po uobičajenoj podeli, hranljive materije se dele na: glavne ili osnovne hranljive

materije (belančevine, ugljeni hidrati i lipidi) i dopunske hranljive materije (mineralne

materije, voda i vitamini).

Prema ulozi u organizmu, dele se u tri grupe:

1. hranljive materije koje daju energiju- energetske materije (masti, ugljeni hidrati i belančevine);

2. hranljive materije koje služe kao materijal za izgradnju telesne materije- gradivne materije (aminokiseline, belančevine, kalcijum, fosfor i dr.);

3. hranljive materije koje omogućavaju i regulišu pravilan tok bioloških procesa u organizmu - zaštitne materije, ili delotvorne materije, ili biokatalizatori (voda, vitamini, belančevine - sastavni delovi enzima i neke mineralne materije).

Između navedenih grupa ne može se postaviti oštra granica, jer pojedine hranljive

materije poseduju višestruku fiziološku funkciju.

Za organizam čoveka od podjednakog su značaja i osnovne hranljive materije i

zaštitne hranljive materije, pa je neophodno da se hranom unose sve hranljive materije, i to u

određenom međusobnom odnosu (http://www.nina.in.rs/pdf_pom/Zoka-pdf.php).

13

1.4. Mineralne materije

Analiza ljudskog tkiva je pokazala da se u njemu kao i kod drugih organizama, nalazi

veliki broj različitih metala. Na osnovu sadržaja metala u ljudskom telu, ovi elementi se mogu

podeliti u dve grupe. Metali, koji se javljaju u relativno visokim količinama i koje dnevno

treba unositi oko 100 mg i više, nazivaju se makroelementi ili makrominerali. U ovu grupu se

ubrajaju kalcijum, magnezijum, natrijum i kalijum. Metali koji se javljaju u malim količinama

i čija dnevna doza je oko par miligrama ili manje, nazivaju se mikroelementi ili mikrominerali

odnosno elementi u tragovima. U ovu grupu metala ubrajaju se gvožđe, cink, bakar, mangan,

selen, kobalt, nikl, hrom, bor i dr. Gvožđe se u znatnoj količini može naći u tkivu svih živih

organizama, izuzev nekih tipova Lactobacilli bakterije.

Takođe, u tkivu ali u nižim koncentracijama prisutni su cink, bakar, mangan, nikl,

molibden, kobalt i još neki elementi.

Odstupanja u sadržaju metala u tkivima od očekivanih, su najčešće posledica

izloženosti organizama kontaminaciji od strane životne sredine ili pak usled sposobnosti da

sam organizam u tkivu akumulira neke elemente koji se u njemu obično ne nalaze.

Nekada se termin „element u tragovima” koristio za one elemente koji su bili prisutni

u biološkim sistemima u nano i pikogramskim količinama, dok se danas ovaj termin odnosi

na one elemente čiji je nivo u biloškim sistemima manji od 10 mg/100 g (Velimirović, 2013).

Prema Svetskoj zdravstvenoj organizaciji (eng. World Health Organization) (WHO,

1996) elementi u tragovima se na osnovu hranljivog značaja koji imaju za ljudski organizam

dele u tri grupe:

a. esencijalni makroelementi,

b. esencijalni mikroelementi i mikroelementi koji su najverovatnije esencijalni i

c. toksični i potencijalno toksični elementi - neki verovatno sa esencijalnim

funkcijama.

1.4. 1. Esencijalni i neesencijalni metali

Više je razloga zašto se još uvek pouzdano ne zna tačan broj esencijalnih metala koji

sukod ljudi indentifikovani. Jedan od razloga su analitičke poteškoće prilikom određivanja

niskih koncentracija, tačnije jako niskih nivoa u kojima su ovi elementi obično prisutni.

Takođe, način njihove klasifikacije predstavlja problem prilikom određivanja broja

esencijalnih elemenata.

Mnogi autori su predložili veliki broj različitih definicija o esencijalnosti elemenata.

Jedna od najprostijih je ta da je esencijalni element „metabolički ili funkcionalni nutrijent“

(Nicholas,1961).

Jedna od složenijih definicija je ta da je esencijalni element onaj element koji je

neophodan za održavanje života, i da njegov nedostatak može dovesti do narušavanja funkcija

od optimalnih do suboptimalnih vrednosti (Mertz, 1981).

Narušavanje funkcija može dovesti do pojave bolesti, metaboličkih anomalija ili do

razvoja određenih poremećaja.

Da bi se smatrao esencijalnim jedan element mora:

1. da bude prisutan u zdravom tkivu,

2. da njegova koncentracija bude relativno konstantna kod različitih organizama,

3. da njegov nedostatak izaziva tačno određenu biohemijsku promenu,

4. da ta promena dovodi do sličnih abnormalnosti kod različitih vrsta,

5. da njegov unos dovodi do korekcije izazvanih abnormalnosti (Cotzias, 1967).

14

Kada se govori o svojstvima i biološkoj ulozi esencijalnih elemenata u tragovima

važno je reći da oni čine manje od 0,1% totalnog sastava ljudskog tela. Četiri nemetala:

vodonik, kiseonik, ugljenik i azot čine 99% sadržaja ne samo ljudskog nego i svih bioloških

sistema.

Ostalih sedam elemenata, koji se nazivaju glavnim elementima: natrijum, kalijum,

kalcijum,magnezijum, fosfor, sumpor i hlor čine preostalih 0,9% tako da esencijalni metali u

tragovima dele tih preostalih 0,1% sa svim ostalim elementima, kako metalima tako i

nemetalima (Velimirović, 2013).

1.4.2. Biološka aktivnost pojedinih elemenata

Kalcijum u obliku kalcijumovog fosfata predstavlja osnovnu supstancu koštanog

tkiva. Ca takođe ulazi i u sastav zuba. Nedovoljan unos hranom prate razni poremećaji:

rahitis, osteomalacija, osteoporoza; smanjenje koagulacione sposobnosti krvi i pojačana

nadražljivost nervnog i mišićnog sistema. Najznačajniji izvor kalcijuma su mleko i mlečni

proizvodi, gde je odnos kalcijuma i fosfora najpovoljniji (u kravljem mleku 1,3 a u humanom

1,5). Povrće npr. u odnosu na leguminoze ima znatno povoljniji odnos kalcijuma i fosfora.

Apsorpciju iz hrane uslovljava sadržaj fosfora. U slučaju nedostatka, nadoknada se vrši

posredstvom paratiroidne žlezde iz rezervi u kostima. Paratiroidnu žlezdu stimulišu limunska

kiselina i aminokiseline, nastankom lako rastvorljivih kalcijum-fosfata i kalcijum-karbonata, a

na nivou sluznice tankog creva vitamin D i male količine masti povećanjem kiselosti. Putem

fecesa eliminišu se preostale količine masnih kiselina i kalcijuma u obliku sapuna. Za

hipertenziju je karakterističan poremećaj metabolizma kalcijuma s blagom hiperkalcijemijom

i padom koncentracije jonizovanog kalcijuma u serumu. Steatoreja (povećana količina

masnoće u stolici), u crevima otežavaju iskorištavanje kalcijuma, dok fitinska kiselina s

kalcijumom u hrani daje nerastvorljiva jedinjenja. Preporučeni dnevni unos za decu od 0-6

meseci koja piju majčino mleko je 300 mg, a za decu koja piju adaptirano mleko 400 mg; deci

od 6-12 meseci treba 400 mg dnevno. Od 1-9 godine potrebe se kreću do 500-700 mg. Dečaci

i devojčice od 10-18 godine dnevno imaju potrebu za 1300 mg; muške osobe od 19-65 godina

1000 mg, kao i ženske osobe od 19-50 godine, dok žene preko 50 godina starosti 1300 mg.

Tokom trudnoće i laktacije potrebe su 1 200 mg/dan (Stojisavljević i ostali, 2004).

Fosfor čini 22 % od ukupnog pepela tela čoveka i sa prosečno 850 mg nalazi se iza

kalcijuma. Prisutan je u kostima, zubima i telesnim tečnostima. U obliku organskih jedinjenja

je u sastavu proteina (nukleoproteini), šećera (heksafosforna kiselina) i masti (lecitin).

Učestvuje u regulaciji acidobazne ravnoteže u organizmu, te homeostazi jona vodonika.

Nedovoljno unošenje dovodi do deficita vitamina D3 i kalcijuma i posledičnog rahitisa.

Najviše ga ima gde i kalcijuma (mleko, jaja, sir, riba), mesu, mesnim proizvodima i

žitaricama. Preporučeni dnevni unos za decu 1-10 godine 200 mg, omladinu i odrasle 700-

1000 mg, trudnice i dojilje 1200 mg.

Natrijum u organizmu učestvuje sa 97g (meka tkiva 60% i ostalo u kostima). Najviše

ga ima u vidu rastvorenih soli natrijum-hlorida, natrijum-bikarbonata, natrijum-citrata i dr. u

ekstracelularnoj tečnosti. Prisutan je u svim telesnim tečnostima i plazmi. Jon natrijuma

učestvuje u regulaciji acido-baznog statusa, a soli ulaze u sastav pljuvačke, crevnog i

pankreasnog soka. Poremećaje bilansa natrijuma uslovljavaju stanja dehidracije (dijareja,

diuretici, povraćanja, fistule, protrahirana gastrička sukcija, poliurija, glikozurija, profuzno

znojenje, deficit mineralokortikoida....). Smanjen unos kuhinjske soli ili obimna ekskrecija,

praćeni su gubitkom vode, padom pritiska, grčevima u mišićima, slabošću, malaksalošću i

gubitkom apetita. Preko bubrega se izlučuje višak, ali i štedi ukoliko je smanjen unos.

15

Preporučeni dnevni unos za novorođenče je 250-750 mg, omladinu 900-1200 mg i odrasle

osobe 1100-1300 mg (Stojisavljević i ostali, 2004).

Hlor se u ljudskom organizmu nalazi u obliku hlornih jedinjenja prvenstveno sa

natrijumom i kalijumom, dok se u želucu sintetiše sa vodonikom, stvarajući hlorovodoničnu

kiselinu. Ranije se promet hlora isključivo razmatrao zajedno sa natrijumom, dok je danas

poznato da njihov promet ne ide uvek zajedno. Joni hlora u koncentraciji od oko 70% čine

anjone vanćelijske tečnosti, dok je u plazmi prisutan u koncentraciji od 350 do 380 mg.

Procenjuje se da u organizmu ima ukupno oko 70-90 g ove mineralne materije, a poznato je

da se potrebne dnevne količine kreću u granicama 6-7 g.

Kalijum je sa 95% od ukupne količine prisutan u ćelijama živih organizama dok je u

ekstracelularnoj tečnosti prisutan sa 5%. Ima ulogu u održavanju acidobazne ravnoteže i

prenosu neuromuskularnih nadražaja pri kontrakciji mišića. Učestvuje u procesu fosforilacije

i stvaranja rezervi glikogena u ćelijama. Do gubitka iz organizma dovode pojačan mišični rad,

hipotireoidizam, febrilno stanje, dijabetička ketoacidoza, gastroenterokolitis, diuretici i

dugotrajno gladovanje. Izvor kalijuma su uglavnom namirnice biljnog porekla: povrće

(paradajz, mahunasto povrće) i voće (banana). Dnevne potrebe u kalijumu iznose oko 100

mg, a mešovitom ishranom se obezbjeđuje 0,8-1,5 g na 1000 kcal (Stojisavljević i ostali,

2004).

Gvožđe se u organizmu nalazi ukupno sa 3-4 g (u hemoglobinu 60 - 70%, mioglobinu

3-5%, feritinu 15% i disajnim enzimima citohromu, peroksidazi i katalazi 1%). Osnovna

fiziološka uloga gvožđa je obezbeđivanje prenosa kiseonika. Rezerve gvožđa u sluznici

duodenuma, jetri, slezeni i koštanoj srži su u vidu feritina (17,23%). U serumu vezan za ß-

globulin ima transportnu ulogu (transferin ili siderofilin). Resorpcija se obavlja u tankom

crevu pri čemu prelazi iz feri u fero oblik. Pozitivan učinak na resorpciju ima hlorovodonična

kiselina želudačnog soka, askorbinska kiselina i piridoksin, a negativan fitinska kiselina i

veće količine fosfora u hrani. Znatne količine gvožđa sadrži mahunasto povrće, jetra, žito,

zeleno lisnato povrće, meso i jaja, a mnogo manje mlečni proizvodi i voće. U organizmu se

iskoristi svega 10% unesenih količina hranom. Preteran unos, hemoliza i povećana apsorpcije

dovode do sideroze. Preporučeni dnevni unos gvožđa usklađen s fiziološkim potrebama

zahtevaju da unos putem hrane za decu bude 10-15 mg/dan, adolescente i odrasle muškarce

510 mg/dan, a za žene umereno aktivne 14-28 mg/dan zbog povećanog obligatornog i

menstrualnog gubitka (www.prirodnilek.com; www.stetoskop.info).

Magnezijum je izraziti intracelularni katjon uključen u sastav oko 300 enzimskih

sistema. Glavni depo su kosti gde nerastvorljivim solima daje čvrstoću. Značajan je u

metabolizmu ugljenih hidrata. Mala apsorpcija, hronični pankreatitis, upalni procesi debelog

creva, teška malnutricija, hronični nefritisi i alkoholizam dovode do gubitka. Manifestacija

deficita uz emocionalnu labilnost su poremećaji srčanog ritma, povećana kontraktibilnost

glatkih mišića bronha kod astmatičara, a u trudnoći spontani pobačaji i gestacioni dijabetes.

Nalazi se u gotovo svim namirnicama, a najbolji izvori su koštunjavo voće, mahunasto povrće

i žitarice. Dnevne potrebe u magnezijumu su za decu od 0-6 meseci koja piju majčino mleko

26 mg, a za onu koja koriste adaptirano mleko 36 mg; od 7-12 meseci potrebe iznose 53 mg.

Potrebe dece od 1-9 godina kreću se od 60-100 mg. Dečaci od 10-18 godine imaju potrebu za

250 mg, a devojčice 230 mg. Muškarci od 19-65 godine 260 mg, a žene 220 mg. Muškarci

preko 65 godina 230 mg, a žene 190 mg. Žene u trudnoći imaju potrebu za 220 mg, a dojilje

270 mg. Radi prevencije kardiovaskularnih bolesti neke zemlje npr. Finska dodaju

magnezijum kuhinjskoj soli ili vodi za piće (mineralne vode).

16

Mangan je jedan od bitnijih minerala kada je ljudski organizam u pitanju. Mangan

učestvuje u nekoliko važnih funkcija u organizmu, između ostalog pomaže u zarastanju rana i

pomaže pravilan razvoj kostiju a takođe je sastavni deo u procesu metabolizma. Mangan je

takođe antioksidans. Mangan pomaže telu da pravilno iskoristi nekoliko veoma važnih

vitamina, među kojima su vitamin B1, biotin i vitamin C. Organizam takođe koristi mangan u

proizvodnji mleka za dojenje, masti i više seksualnih hormona. Nedostatak može izazvati

reproduktivne probleme, nenormalan rast i razvoj skeletnog sistema, smanjenje sposobnosti

tolerancije glukoze i probleme sa metabolizmom. Nedostatak mangana može izazvati bolove

u zglobovima i gubljenje pamćenja. Visok nivo šećera je još jedna potencijalna opasnost.

Vremenom, nedostatak mangana može dovesti do osteporoze i dijabetesa. Mangana ima

u lisnatom povrću, žitaricama celog zrna i orasima. Badem, smeđi pirinač, spanać, krompir,

avokado, jaja i ananas su izvrsni izvori ovog minerala. Čaj, zeleni i crni, je takođe dobar izvor

mangana, međutim tanini koji su prisutni u čaju mogu oslabiti sposobnost tela da apsorbuje u

potpunosti mangan (www.recepti.com).

Kobalt je aktivator brojnih enzima u živim organizmima. Vitamin B12 koji utiče na

količinu hemoglobina i broj crvenih krvnih zrnaca u krvi, sadrži u svojoj strukturi kobalt koji

je koordinativno vezan sa organskim delom molekula i jednim CN- jonom. Ipak minimalne

dnevne potrebe za kobaltom su veoma male. Preporučene dnevne potrebe za kobaltom iznose

0,2 grama. Mešovita dnevna ishrana obezbeđuje 5-8 grama bez štetnih posledica po

organizam (www.nmw.co.rs; www.wikipedia.org).

Bakar je esencijalan element za čoveka i učestvuje u sintezi hemoglobina, dopamina i

norepinefrina; ulazi u sastav enzima ćelijskog respiratornog lanca, te igra ključnu ulogu u

apsorpciji i metabolizmu gvožđa. Pripisuje mu se uloga u stvaranju pigmenta i keratina u

kosi. Deficiti bakra praćeni su anemijom, digestivnim poremećajima, depigmentacijom kose,

deformacijom kostiju i zastojem u rastu. Nalazi se u svim namirnicama, a naročito u

parenhimatoznim organima (jetra, žucna kesa, žucni putevi, pankreas, slezina, bubrezi,

mokracni putevi, bešika i prostata), morskim ribama, ostrigama, orasima i integralnom zrnu.

Preporučen dovoljan dnevni unos deci do 6 godina je 1-2 mg, za odrasle 20 mg, a u trudnoći i

laktacija 20 mg/dan.

Cink je neophodan za funkcionisanje više od 200 enzima; u metabolizmu nukleinskih

kiselina, belančevina, ugljenih hidrata, prostaglandina i endokrinoj funkciji pankreasa. Fitati,

hemiceluloza i lignin deluju inhibitorno na apsorciju uzrokujući dermatitis sa hiperkeratozom,

usporen rast, disfunkciju gonada i opšti pad imuniteta. Deficit kod žena smanjuje mogućnost

začeća ili uzrokuje pobačaje. Kod koronarnih oboljenja povećan unos cinka u odnosu na

bakar dovodi do značajnog pada nivoa lipoproteina velike gustine, sa ili bez promena u

ukupnom holesterolu. Ima ga skoro u svim namirnicama biljnog i životinjskog porekla, a

najviše u žitaricama, žitu i jetri. Dnevna minimalna potreba u cinku kod dece od 0-6 meseci je

1,1 mg; od 7-12 meseca 0,8/2,5 mg (veća vrednost je za decu na adaptiranom mleku); od 1-9

godine preporuke su od 2,4-3,3 mg; za dečake od 10-18 godina preporučeni dnevni unos je

5,7 mg, a za devojčice 4,6 mg. Za muškarce starije od 18 godina preporučeni unos je 4,2 mg,

a za ženske osobe starije od 18 godina je 3,0 mg. U prvom trimestru trudnoće preporuke su

3,4 mg, u drugom 4,2 mg i u trećem 6,0 mg. U periodu laktacije od 0-3 meseca 5,8 mg, 4-6

meseca 5,3 i od 7-12 meseca 4,3 mg (Stojisavljević i ostali, 2004).

Jod se od ukupnih 20-50 mg, 8 mg u štitnjači ugradi u hormone (tiroksin i

trijodtironin) neophodne za pravilan fizički i psihički razvoj organizma. Izrazito smanjenje

joda vodi ka nastanku gušavosti koja ima endemski karakter na nekim područjima.

Strumogeno delovanje pokazuju soja, kikiriki, insekticidi i tetraciklini. Preporučeni dnevni

unos za decu od 0-6 meseci je 15 µg; od 7-12 meseca 135 µg.

17

Deca od 1-3 godine treba da unesu 75 µg; od 4-7 godina 110 µg; 7-9 godina 100 µg.

Od 10-11 godine i muškarci i žene treba da unose 135 µg. U periodu od 12 godine pa naviše

za sve osobe ženskog pola preporučeni dnevni unos je 110 µg. Za osobe muškog pola

preporučeni dnevni unos za period od 12 - 18 godina je 110 µg, a od 19. godine pa naviše je

130 µg. Žene u trudnoći i periodu laktacije treba da unose dnevno 200 µg . Procenjuje se da

se oko 30% joda iskoristi za sintezu tireoidnih hormona, a preostali deo se izluči urinom.

Pored jodirane kuhinjske soli najznačajniji izvor joda su morski plodovi.

Fluor je esencijalni mikroelemenat značajan za rast i razvoj skeleta, fertilitet i

prevenciju karijesa. U organizmu pored zuba i kostiju neznatno se nalazi u ostalim ćelijama.

Glavni izvor fluora je voda, iako ga ima u svim namirnicama. Preteran unos dovodi do

fluoroze koja se manifestuje tamnim pegama na zubnoj gleđi. Sigurni i dovoljan dnevni unos

fluora za odrasle iznosi 1,5-4,0 mg/dan. Od četvrtog meseca trudnoće se preporučuje primena

tableta od 1 mg dnevno; deci do 4 godine 0,5 mg, a iznad 4 godine 1 mg fluora/dan.

Molibden je u najvećim koncentracijama prisutan u jetri, bubrezima, nadbubrežnim

žlezdama, kostima i koži. Biološki aktivan oblik molibdena poznat je i kao molibdenov

kofaktor ili Moko. Moko je kofaktor tri humana enzima: sulfit-oksidaza, ksantin-oksidaza i

aldehid-oksidaza. Sulfit-oksidaza je uključena u metabolizam aminokiselina sa sumporom;

ksantin-oksidaza je neophodna za oksidaciju purina i pirimidina i stvaranje mokraćne

kiseline, dok je aldehid-oksidaza uključena u oksidaciju aldehida. Nedostatak molibdena je

veoma redak, jer se hranom unose dovoljne količine ovog metala, obično veće od dnevnih

potreba. Deficit može da se javi kod osoba na dugotrajnoj parenteralnoj ishrani, poremećaja

apsorpcije u tankom crevu ili neodgovarajuće ishrane. Metaboličke poremećaje

molibdenovog kofaktora, zbog delimičnog ili potpunog nedostataka molibdena, karakterišu

smanjen rad ili nedostatak tri molibdenova enzima. Javlja se povećano izlučivanje metabolita

sa sumporom, niska koncentracija mokraćne kiseline i povećana eliminacija ksantina. Veća

učestalost gihta javlja se kada je dnevni unos 10-15 mg. Bogati prirodni izvori su: mahunasto

povrće, žitarice, krompir, šargarepa, kupus, spanać, jagode, integralni pirinač, badem, pistaći,

jaja, ćureća jetra, kesten itd. (www.stetoskop.info).

Antimon se u medicinske svrhe koristi još od davnina, kao tzv.„večne pilule“.

Pozitivna dejstva: antimon se koristio u obliku pilula koje su se davale kod stomačnih tegoba,

zbog vomitivnog i purgativnog efekta. Metalne pilule, koje su bolesnici gutali da bi pokrenuli

probavu, imale su s jedne strane mehanički efekat, podstičući peristaltiku creva, dok je sloj

antimon-oksida na njihovoj površini izazivao hemijsku reakciju i nadražaj na povraćanje.

Međutim, primena antimona imala je veliki broj protivnika. Pobornici i protivnici antimona

tvrdoglavo su zastupali svoje teorije i bili u sukobu više od sto godina. Negativno dejstvo:

akutno trovanje antimonom manifestuje se simptomatologijom iritacije gornjih i donjih

disajnih puteva i ezofago-gastrointestinalnog trakta, hemolitičnim i hemoralgičnim

sindromom respiratornog, digestivnog i urinarnog trakta. Hronično trovanje manifestuje se

glavoboljom, bolom u mišićima, malaksalošću, vrtoglavicom, a takođe podstiče i simptome

hroničnog kataralno-iritativnog sindroma sluzokože respiratornog i digestivnog trakta.

Eksperimentalno i u humanoj patologiji je utvrđeno da su trovalentna jedinjenja antimona

toksičnija od petovalentnih.

Nikl je mikroelement prisutan u mnogim enzimima. 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 kiseline (RNK ili RNA) i

smatra se da na neki način utiče na strukturu ili funkciju proteina koji su povezani sa

nukleinskim kiselinama. Osim toga uloga nikla je povezana sa enzimima koji utiču na

razgradnju i upotrebu glukoze, ali i u stvaranju prolaktina (samim tim i u proizvodnju mleka u

mlečnim žlezdama). Nikl utiče na optimalan rast, zdravu kožu, strukturu kostiju.

18

Uključen je u metabolizam gvožđa (pošto utiče na apsorpciju gvožđa iz hrane) i igra

ulogu u stvaranju crvenih krvnih zrnaca - eritrocita. Neophodan je u metabolizmu šećera,

masti, hormona i ćelijske membrane. Biljke su glavni izvor nikla. Biljke koje rastu za

zemljištu zagađenom niklom mogu imati sadržati veće količine nikla. Najbogatije namirnice

niklom su: orasi, lešnici, grašak, pasulj, čokolada, soja, sočivo, ovas, heljda, ječam, kukuruz.

Od voća nikla ima u bananama i kruškama. Hrana životinjskog porekla je siromašna niklom,

ali se nikl može naći i u pijaćoj vodi. Preporučene dnevne količine nikla nisu utvđene, ali se

prepostavlja da je dovoljno uneti oko 100 mikrograma dnevno. Međutim, neke studije

pokazuju da se dnevno može uneti i od 200-750 μg nikla (http://www.mineravita.com ).

Silicijum nema veliki značaj za žive organizme. Njega neki organizmi koriste za

građenje ćelijskog zida, a značajan je i kao sastojak nekoliko enzima.

Aluminijum nema nikakvog biološkog značaja, mada su neki ljudi alergični na taj

metal.

Selen je prisutan je u malim količinama u skoro svim tkivima kao esencijalna

komponenta 3 enzima i prirodni antioksidans. Potreban je u proizvodnji prostaglandina i

odlaže oksidaciju višestruko zasićenih masnih kiselina. Deficit uzrokuje mišićnu distrofiju i

faktor je rizika u nastanku ishemijske bolesti srca i karcinoma. Iz tla ulazi u lanac ishrane a

izvor selena su ribe, školjke, pivski kvasac, žitarice, žitne pahuljice i mlečni proizvodi.

Nedostatak selena dovodi do gubljenja elastičnosti tkiva i bržeg starenja. Fiziološke potrebe

su u periodu od 0-6 meseci 6 µg, a od 7-12 meseca 10 µg. Za decu od 1-9 godina vrednosti

postepeno rastu od 17-21 µg. Za sve osobe muškog pola starije od 10 godina dnevni

preporučeni unos je 34 µg, a za sve osobe ženskog pola starije od 10 godina on iznosi 26 µg.

U trudnoći u drugom trimestru preporučeni dnevni unos je 28 µg, a u trećem 30 µg. Žene

dojilje od porođaja do 6.meseca starosti deteta treba da unose 35 µg, a od 7-12 meseca 42 µg

(Stojisavljević i ostali, 2004).

Barijum - soli barijuma su toksične, ali se u medicini, kao kontrastno sredstvo za

rendgensko snimanje gastrointestinalnog trakta može koristiti barijum-sulfat jer se ne rastvara

u želudačnoj kiselini.

Hrom je važan mineral koji se u ljudskom organizmu nalazi u malim količinama. On

pomaže metabolizam glukoze, reguliše nivo insulina i održava zdrave nivoe holesterola i

drugih masti u krvi. Namirnice koje predstavljaju bogat izvor hroma su: pivski kvasac,

integralne žitarice, brokoli, šljive, pečurke, pivo, crni biber, nerafinisani šećer. Većina ljudi,

zbog ishrane koja se bazira isključivo na rafinisanim namirnicama (beli šećer, slatkiši, belo

brašno), ne unosi dovoljne količine hroma u organizam. Usled nedostatka aktivnog oblika

hroma u ljudskom organizmu, insulin gubi na efikasnosti, pa njegov nedostatak u ishrani

često dovodi do pojave dijabetesa i ateroskleroze kod starijih osoba (www.apotekaue.rs).

Bor je važan za održavanje zdravih kostiju i zglobova, doprinoseći delovanju i

resorpciji kalcijuma, magnezijuma i fosfora. Deluje na ćelijske membrane i na signalne

puteve koji prolaze kroz membrane. Bor 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 kostima. Bor takođe povećava nivo muških polnih hormona.

Bor se veoma efikasno resorbuje, a urinom se izbacuje. Izvori bogati borom su voće i povrće,

zatim soja i orah, ali nivo bora u ovim namirnica pre svega zavisi od zemljišta na kom rastu.

Značajne količine bora sadrže i vino, rakija jabukovača i pivo.

Ne postoje zvanični podaci o količinama bora koje se preporučuju u toku dana, ali

siguran i dovoljan unos bora iznosi između 1 i 10 miligrama dnevno. Nedostatak bora u

organizmu ima najverovatnije uticaj na metabolizam kalcijuma i magnezijuma, a time utiče

19

na sastav, strukturu i jačinu kostiju. To dovodi do promena koje ukazuju na osteoporozu. Ovo

se dešava zbog smanjene resorpcije i povećane ekskrecije (lučenja) kalcijuma i magnezijuma.

Ukoliko je nedostatak bora praćen nedostatkom magnezijuma dolazi i do težih oštećenja kod

osteoporoze. Nedostatak bora utiče i na pojavu kamena u bubregu, smanjenu mentalnu

opreznost i pojavu osteoartritisa. Bor ima važnu ulogu u lečenju osteoporoze. Ukoliko se

unosi u količinama od preko 3 miligrama dnevno povećava efekat estrogena kod žena u

postmenopauzi. Bor takođe ima efekta na zdravlje kostiju.

Olovo spada u grupu toksičnih metala. Hrana i piće mogu biti kontaminirani olovom

tokom proizvodnje, pakovanja i skladištanja. Deca, trudnice i fetus su izloženi najvećem

riziku od trovanje olovom. Neurološki efekti na deci dokumentovani su pri nivoima ispod 10

ug/dL. Nedeljni unos olova je najčešće 25% ili niži od PTWI (Provisional Tolerable Weekly

Intake). Nivoi olova bi trebalo da budu niži od 1 μg/L i osim u posebnim slučajevima

kontaminacije ne bi trebalo da prelaze 3 μg/L. Deca starosti 2 godine imaju veću osetljivost i

na izloženost olovu i na toksičnost olova, ali je malo podataka o nivoima olova u krvi

dostupno u EU tako da je teško uporediti modele za predviđanje nivoa olova u krvi.

Deca starosti 6 godina mogu imati nižu osetljivost na toksičnost olova, ali podaci o nivoima

olova u krvi su dostupniji za validaciju modela predviđanja (Matović V.,2009).

Arsen je manje toksičan od ostalih teških metala. Arsen koji je vezan u organska

jedinjenja (As5+) i elementarni arsen nisu toksični za razliku od neorganskog trovalentnog

arsena (As3+). Arsen se akumulira u telu, posebno u kosi, koži i nekim unutrašnjim organima.

Trovanje arsenom izaziva opadanje kose, dermatitis i druge probleme organa za varenje,

zatim premorenost, glavobolju, zbunjenost, psihološke probleme i određene promene na jetri i

bubrezima. Efekti uticaja arsena dovode do nesvestice, povraćanja i bola u digestivnom delu

creva, ne produkcije krvnih ćelija i oštećenja krvnih sudova i nenormalnog rada srca, nerava,

jetre i bubrega. Ali isto tako kontakt kože sa arsenom može dovesti do opekotina, svraba i

osipa kože (http://www.tehnologijahrane.com/enciklopedija/toksicne-tvari-hrani ).

Kadmijum spada u teške metale, često se koristi u industriji i ispoljava toksične

efekte na ljudsko zdravlje. Kadmijum je klasifikovan kao kancerogena supstanca od strane

International Agency for Research on Cancer i spada u I grupu karcinogena. Kadmijum utiče

na ciklus razvoja ćelije, proliferaciju, diferencijaciju, DNK reparaciju, replikaciju i apoptozu,

kao i na promociju kancera u tkivima. Intoksikacija ljudi kadmijumom najčešće se dešava

inhalacijom dima cigareta, ali je moguća i putem vode, hrane i vazduha. Kadmijum ispoljava

toksične efekte na bubrege, jetru, pluća, kardio-vaskularni sistem, imunološki sistem i

reproduktivni sistem. Glavni put kadmijuma u telu je vezivanje za metalotionein, protein male

molekulske težine koji učestvuje u homeostazi nekih metala. Kompleks kadmijum-

metalotionein se raspodeljuje u različitim tkivima. Uloga metalotioneina u detoksikaciji

kadmijuma je prevashodno u velikom afinitetu vezivanja metala za metalotionein (Vukićević,

2012).

Živa je metal koji je na sobnoj temperaturi u tečnom stanju. Lako se kombinuje sa

drugim metalima, pravilno se širi i skuplja pri temperaturnim promenama. Obzirom na ove

osobine, živa ima primenu u mnogim proizvodima namenjenim domaćinstvu, medicini i

industriji. Iako živa ima tako raširenu korisnu primenu u kući i na radnom mestu, ne sme se

smetnuti s uma da je toksična i da može imati štetan uticaj po zdravlje ljudi.

Živa je snažan neurotoksin, što znači da remeti funkcije nervnih ćelija. Trovanje

živom uzrokuje smanjenju sposobnost vida, sluha, razgovora i hoda, promene u ponašanju,

depresiju, razdražljivost, nervozu i nesposobnost koncentracije. Pored toga, može izazvati

oštećenja mozga, bubrega i pluća a naročito je opasna po trudnice i decu. Fetusi i mala deca

su najrizičnija grupa jer je njihov nervni sistem još uvek u fazi razvoja i 4 do 5 puta su

osetljiviji na živu u odnosu na odrasle. Iako se štetno dejstvo žive na ljude najčešće javlja kroz

20

konzumaciju kontaminirane ribe, postoje i drugi načini, putem udisanja živinih isparenja iz

polomljenih fluorescentnih lampi, gasnih regulatora pa čak i toplomera za kućnu upotrebu.

Živa se iz ljudskog tela izlučuje uriniranjem ili defekacijom ali se to obično odvija

mnogo sporije nego što živa dospeva u organizam, što vodi u njenu akumulaciju u živom

tkivu. Živa se taloži u vlasima kose kako ona raste a takođe može se naći i u majčinom mleku.

Ovo kao rezultat može imati velike koncentracije žive u organizmima dece čije su majke bile

intenzivnije izložene. Još nerođena deca takođe mogu primiti određeni deo žive iz svojih

majki obzirom da jedinjenja žive prodiru kroz placentalne barijere. Na ovaj način, u krvotoku

još nerođenog deteta mogu se naći jednake ako ne i veće koncentracije žive nego u krvotoku

majke (http://ekospark.com/info/09_hemija/hg_ziva_detaljnije/hg_ziva_detaljnije.html).

1.4.3. Biodostupnost elemenata u hrani

Elementi se u hrani nalaze u različitim hemijskim oblicima, bilo u neorganskim ili

organskim kompleksima u kombinaciji sa različitim organskim jedinjenjima kao što su amino

kiseline ili proteini. To je, kako je i više puta bilo rečeno, od velike važnosti za njihovu

biodostupnost.

Tako npr. ako je neki element prisutan u hrani samo u svom nerastvornom obliku on

najverovanije neće biti apsorbovan u nekoj većoj količini od strane gastrointestinalnog trakta i

zato će ostati neapsorbovan i bez dalje koristi za organizam. Ovo naravno može imati kako

dobru tako i lošu stranu po ljudsko zdravlje. Nešto manje od 1% aluminijuma se prirodno

nalazi u hrani i to najčešće u obliku nerastvornog hidroksida ili fosfata, i na taj način je

njegova potencijalna toksičnost sprečena prilikom apsorpcije od strane gastrointestinalnog

trakta. Sa druge strane, gvožđe koje se u biljkama najčešće nalazi u vidu veoma nerastvornog

Fe3+ jona slično kao i aluminijum, je vrlo malo apsorbovan od strane gastrointestinalnog

sistema, što može dovesti do neželjenih efekata po ljudsko zdravlje.

1.5. Preporučene dnevne doze vitamina i minerala – RDA (Recommended Dietary

Allowance ili Recommended Daily Allowances)

Preporučene dnevne doze vitamina i minerala (RDA - Recommended Dietary

Allowance ili Recommended Daily Allowances) odnose se na zdravog čoveka. Plod su

usaglašenog rada američkih i kanadskih naučnika, a objavljuje ih Mediciniki institut

Akademije nauka Sjedinjenih Američkih Država (http://www.vision-srbija.com/).

Tabela 1. Preporučene dnevne doze za bebe i decu do 9 godina

NUTRIJENT 0-6 mes 7-12 mes 1-3 god 4-8god

Kalcijum 210 mg 270 mg 500 mg 800 mg

Hrom 0,2 µg 5,5 µg 11 µg 15 µg

Bakar 200 µg 220 µg 340 µg 440 µg

Fluor 0,01 mg 0,5 mg 0,7 mg 1 mg

Jod 110 µg 130 µg 90 µg 90 µg

Gvožđe 0,27 mg 11 mg 7 mg 10 mg

Magnezijum 30 mg 75 mg 80 mg 130 mg

Mangan 0,003 mg 0,6 mg 1,2 mg 1,5 mg

Molibden 2 µg 3 µg 17 µg 22 µg

Fosfor 100 mg 275 mg 460 mg 500 mg

Selen 15 µg 20 µg 20 µg 30 µg

Cink 2 mg 3 mg 3 mg 5 mg

Kalijum 0,4 g 0,7 g 3,0 g 3,8 g

Natrijum 0.12 g 0,37 g 1,0 g 1,2 g

21

1.6. Pravilnik o zdravstvenoj ispravnosti dijetetskih proizvoda

Ovim pravilnikom bliže se uređuje zdravstvena ispravnost dijetetskih proizvoda, gde

spadaju i formule za odojčad. Odojče je dete do navršenih dvanaest meseci starosti. Dijetetski

proizvodi su namirnice koje se zbog posebnog sastava ili posebnog načina proizvodnje jasno

razlikuju od namirnica uobičajenog sastava i koje su pogodne za posebno navedenu nutritivnu

namenu za koju se stavljaju u promet (Pravilnik o zdravstvenoj ispravnosti dijetetskih

proizvoda, 2010).

Formule za odojčad, namenjene za ishranu zdrave odojčadi, moraju u proizvodnji i

prometu, u pogledu zdravstvene ispravnosti, sastava i obeležavanja odgovarati uslovima

propisanim ovim pravilnikom.

1) Formule za odojčad klasifikuju se u:

početne formule za odojčad;

prelazne formule za odojčad

Početne formule za odojčad (infant formulae) su dijetetski proizvodi specijalno

formulisani za odojčad tako da u potpunosti zadovolje njihove nutritivne potrebe

tokom prvih šest meseci života do uvođenja dopunske ishrane.

Prelazne formule za odojčad (follow-on formulae) su dijetetski proizvodi specijalno

formulisani za odojčad u periodu uvođenja dopunske ishrane tako da čine glavnu

tečnu namirnicu za odojčad stariju od šest meseci u periodu postepenog prelaska na

raznovrsnu ishranu.

U Pravilniku o zdravstvenoj ispravnosti dijetetskih proizvoda u Prilogu br.1 dati su

minerali koji se mogu deklarisati na dijetetskom proizvodu i njihov preporučeni dnevni unos

(Tabela 2.).

Sadržaj minerala u količini dijetetskog proizvoda koja se po preporuci proizvođača

koristi u toku dana mora se izraziti kao procenat preporučenog dnevnog unosa datog u Tabeli

2.

Tabela 2. Minerali koji se mogu deklarisati i njihov preporučeni dnevni unos (PDU)

Kalijum (mg) 2000

Hlorid (mg) 800

Kalcijum (mg) 800

Fosfor (mg) 700

Magnezijum (mg) 375

Gvožđe (mg) 14

Cink (mg) 10

Bakar (mg) 1

Mangan (mg) 2

Fluorid (mg) 3,5

Selen (μg) 55

Hrom (μg) 40

Molibden (μg) 50

Jod (μg) 150

22

U Pravilniku o zdravstvenoj ispravnosti dijetetskih proizvoda Prilogom br. 2 i

Prilogom br. 3 regulisan je osnovni sastav početnih i prelaznih formula za odojčad.

U Prilogu br.11 propisane su maksimalno dozvoljene koncentracije određenih

hemijskih kontaminanata u formulama za odojčad (Tabela 3.).

Tabela 3. Maksimalno dozvoljene koncentracije određenih hemijskih kontaminanata u

formulama za odojčad

Hemijsko ime kontaminanta Maksimalno dozvoljena koncentracija

Arsen 0,015 mg/kg

Kadmijum 0,007 mg/kg

Olovo 0,020 mg/kg

Živa 0,005 mg/kg

Kalaj 50 mg/kg-samo za formule u konzervi izuzev

osušenih i sprašenih proizvoda

1.7. Optička emisiona spektrometrija sa induktivno spregnutom plazmom

Optička emisiona spektrometrija sa induktivno kuplovanom plazmom (Inductively

Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry - ICP-OES) se zasnivana na merenju

intenziteta emitovane svetlosti. Zahteva male količine uzorka i moguće je detektovati veoma

niske koncentracije elemenata:

u "parts per million" (ppm) = mg/L = μg/ml

u "parts per billion" (ppb) = μg/L = ng/ml.

Atomi iz uzorka primaju energiju plazme i prelaze u pobuđeno stanje. Povratkom u

osnovno stanje emituju elektromagnetno zračenje tačno određene talasne dužine,

karakteristične za dati element (Slika 1). Intenzitet emitovane svetlosti je proporcionalan

broju pobuđenih atoma odnosno koncentraciji elementa.

Slika 1. Emisija

Plazma praktično ima dvostruku ulogu: kao atomizer i kao izvor za pobuđivanje i ona

je u suštini jonizacioni gas koji ostaje makroskopski neutralan i dobar je provodnik

elektriciteta. Procesi u plazmi kao što su disocijacija analita na atome i jone, pobuđivanje

nastalih čestica kao i visoka temperatura plazme, direktna su posledica sudara slobodnih

elektrona sa svim prisutnim česticama sistema. Pobuđena stanja su nestabilna tako da atom ili

23

atomski jon gubi energiju, bilo preko sudara (termalna razmena energije) sa drugim česticama

sistema ili uz pomoć energetskog prelaza na niže energetske nivoe (radijativna razmena

energije). Zračenje koje se tom prilikom dobija naziva se spontana emisija zračenja.

Dobijeni emisioni spektar sadrži mnogo linija koje potiču od velikog broja različitih

atoma i jona iz uzorka i izvora plazme. Iz tog razloga je neophodno da sistem za razlaganje

OES instrumenta poseduje spektrometar koji ima dobru moć rezolucije i sposobnost korekcije

pozadine.

Svaki od prisutnih elemenata u plazmi se karakteriše talasnom dužinom emisione

linije. Detekcija zračenja određene talasne dužine se primenjuje za kvalitativnu analizu a

izmeren intenzitet se koristi za kvantitativnu analizu uzorka.

Slika 2. Elementi koji se mogu određivati ICP-OES-om

Na Slici 2. dat je Periodni sistem elemenata gde je za svaki element prikazan limit detekcije

za ICP-OES, talasna dužina i jonizaciono stanje elementa.

1.7.1. Osnovni principi nastanka plazme

Plazma, kao što je rečeno, predstavlja jonizujući gas koji je makroskopski neutralan

(broj pozitivnih čestica- jona i negativnih čestica- elektrona je jednak). Za razliku od plamena,

za nastanak i održavanje plazme neophodno je da se obezbedi energija spolja u vidu

električnog polja. Deo te energije, nastala plazma će prenositi uzorku pri čemu će vršiti

njegovu atomizaciju, jonizaciju i pobuđivanje.

Uglavnom su analitički izvori plazme gasovi koji se prazne na atmosferskom pritisku.

Najčešće se koristi argon. Kao i ostali plemeniti gasovi, on je monoatomski element sa

visokom jonizacionom energijom (15,76 eV) i hemijski je inertan. Treba reći da u plazmi

mogu nastati pojedini nestabilni pobuđeni molekuli ili jonske vrste kao što je npr. ArH. Ova

jedinjenja se uglavnom razgrađuju prilikom njihove deeksitacije. Jedini nedostatak argona je

u tome što mu je termalna provodljivost mala u poređenju sa molekulskim gasovima kao što

su azot ili vodonik.

Magnetno polje koje stvara radiofrekventni generator kod induktivno spregnute

plazme, ubrzava elektrone koji jonizuju gas plazme. Potom se joni argona radijativno

rekombinuju sa elektronima, što dovodi do pobuđivanja atoma argona pri čemu dolazi do

pojave pozadinske emisije.

24

Izvor zračenja kod OES, kao što je rečeno, ima dvostruku funkciju. Prva je da vrši

atomizaciju uzorka koji se analizira pri čemu nastaju slobodni atomi analita uglavnom u

osnovnom stanju, a druga uloga mu je da izaziva jonizaciju atoma analita i eksitaciju atoma i

jona u viša energetska stanja. Plazma deluje kao rezervoar energije koju dobija uz pomoć

radiofrekventnog polja i tu energiju prenosi analitu. Proces atomizacije traje relativno dugo

(obično nekoliko ms), dok su procesi jonizacije i eksitacije veoma brzi. U plazmi se dešava

više različitih eksitacionih i jonizacionih procesa koji su posledica prisustva vrsta koje nastaju

prilikom formiranja plazme.

Glavni jonizacioni procesi su:

jonizacija sa prenosom naelektrisanja,

Ar+ + M → M+ + Ar

jonizacija sudarom sa elektronom,

eb + M → M+ + es + es

Pening (Penning) jonizacija,

Arm + M → M+ + Ar + e

gde je Arm metastabilno stanje argona čija je energija veća od energije potrebne za jonizaciju

analita M.

Glavni eksitacioni procesi su:

eksitacija sudarom sa elektronom,

eb + M → M* + es

jon-elektron radijativna rekombinacija,

M+ + e→ M+* + hν

ICP-OES uređaj se sastoji iz dve glavne jedinice: generatora i procesora signala.

Generator signala se sastoji iz izvora plazme (plazmeni plamenik; generator radiofrekventnog

zračenja) i sistema za unošenje uzorka (različite vrste raspršivača; raspršivačka komora), dok

se procesor signala sastoji od optičkog sistema elektronike i jedinice za prikazivanje podataka.

Kontrola funkcija i rad spektrometra se vrši preko računara i odgovarajućeg softvera.

Uzorak u obliku rastvora se uvlači u raspršivač uz pomoć peristaltičke pumpe. Raspršivač

stvara aerosol i ubrizgava gasoviti Ar u komoru. Aerosol s uzorkom i Ar injektira se u plazmu

u sistemu za sagorevanje. Plazma sa temperaturom reda veličine 104 K pobuđuje elektrone.

Kada se elektroni vraćaju u osnovno stanje emituju specifične talasne dužine karakteristične

za sastav analiziranog uzorka ( Hill, 2007).

Idealni izvor pobuđivanja morao bi da, pre svega, obezbedi efikasno isparavanje,

potpunu atomizaciju pare uzorka i pobuđivanje atoma svih elemenata uz mogućnost kontrole

sopstvene energije, kako bi se podjednako efikasno pobudili atomi elemenata sa niskim i sa

visokim energijama pobuđivanja. Pored toga, idealni izvor morao bi da ima hemijski inertnu

sredinu, kako bi se sprečile hemijske reakcije pri kojima nastaju termalno stabilna jedinjenja i

minimalnu pozadinsku emisiju.

25

1.7.2. Induktivno spregnuta plazma

Induktivno kuplovana plazma je bezelektrodna plazma koja se formira na

atmosferskom pritisku i održava induktivnim kuplovanjem sa visokofrekventnim

elektromagnetnim poljem. Izvor se sastoji iz tri koncentrične kvarcne cevi postavljene u

indukcioni kalem sa dva do tri navoja. Kalem je povezan sa radiofrekventnim (RF)

generatorom od 5-50 MHz, izlazne snage 1-5 kW. Kroz spoljnu cev tangencijalno se uvodi

argon brzinom od oko 10 l/min koji hladi cev i termički izoluje plazmu od zida cevi,

ograničavajući tako i njenu zapreminu. Kroz srednju cev ulazi argon, koji služi kao noseći gas

i koji obezbeđuje primarne elektrone i jone za formiranje plazme.

Kroz centralnu cev u plazmu se uvodi aerosol uzorka strujom argona koji protiče

znatno sporije (oko 1 l/min) od gasa koji služi za hlađenje (Slika 3).

Slika 3. Prikaz induktivno spregnute plazme

Prolaz radiofrekventne struje kroz kalem indukuje magnetno polje sa linijama sila koje

su paralelne osi cevi. Ovo polje u oblasti kalema indukuje električno polje u kome primarni

elektroni vrše kružno kretanje i pri tom kretanju se ubrzavaju. Kada struja u indukcionom

kalemu promeni smer, magnetno polje i vrtložna struja elektrona takođe menjaju svoj smer.

Pri tome, ubrzani elektroni u sudaru sa atomima gasa izazivaju jonizaciju uz

intenzivno zagrevanje gasa (6000 – 10000 K). Na taj način dolazi do formiranja plazme koja

sadrži visoku koncentraciju elektrona i jona nosećeg gasa, pored neutralnih atoma u

osnovnom i visoko pobuđenim stanjima. Najvišu temperaturu ima jezgro plazme koje se

nalazi unutar indukcionog kalema i nekoliko milimetara iznad njega.

U plazmi mogu da se razlikuju tri oblasti različitih spektralnih osobina: visoko

temperatursko jezgro u čijem centralnom delu (kanalu plazme) uzorak podleže efikasnom

isparavanju i atomizaciji; zona koja se nalazi 1-3 cm iznad indukcionog kalema, u kojoj se

pobuđuje većina elemenata i nisko temperaturni deo tzv. rep plazme, u kome se pobuđuju

elementi sa niskim energijama pobuđuvanja.

Uzorak se injektira kao aerosol kroz unutrašnju cev. Aerosol dolazi do plazme kroz

centralnu cev (eng. torch centre tube) plazmenog plamenika (eng. torch) čime se plazma

snabdeva uzorkom za analizu. U ICP-u se lako razlažu čak i jako postojana jedinjenja. Važna

osobina ICP-a koja nije karakteristična za ostale emisione izvore je ta što je aerosol uzorka

koji je unet u ICP, okužen visoko temperaturnom plazmom relativno dugo, i to negde oko 2

26

ms. Za razliku od različitih vrsta oksidacionih plamena, slobodni atomi i joni su kod ICP u

inertnoj atmosferi, i zato je njihov život u plazmi duži nego u plamenu ( Li i ostali, 1995).

1.7.3. Unošenje uzorka

ICP se uspešno koristi za analizu uzoraka različite prirode i porekla (stene, minerali,

voda, vazduh, biološki materijali itd.) u sva tri agregatna stanja. Međutim, uzorci se po pravilu

prevode u rastvor koji se u obliku aerosola uvodi u plazmu. Sistem za unošenje uzoraka se

stalno unapređuje i to sve u cilju povećanja broja različitih vrsta analita koji dolaze do plazme

(čime se povećava i osetljivost) i smanjenje karakteristika šuma. Jedan od problema koji nosi

sa sobom povećanje efekta transporta mase uzorka je taj što on dovodi i do povećanja količine

uzorka u plazmi a samim tim dolazi do velike nestabilnosti plazme i uticaja matriksa na

ispitivani sistem. Pneumatski raspršivač daje široki spektar različitih veličina čestica aerosola.

Komore za raspršivanje vrše distribuciju čestica aerosola prema veličini i njenom upotrebom

dolazi do smanjenja šuma koji se javlja prilikom interakcije aerosola sa plazmom (Ristić,

2015).

1.7.4. Spektrometri

Za izvođenje višeelementne analize koriste se tri tipa komercijalnih spektrometara:

sekvencioni brzo skenirajući spektrometri sa monohromatorom, spektrometri sa

polihromatorom i direktnim očitavanjem i spektrometri sa Furijeovom transformacijom.

Sekvencijalni instrumenti kao disperzni element koriste standardnu konkavnu rešetku

ili holografsku rešetku sa 2400 ili 3600 ureza/mm kako bi se obezbedila što veća moć

razlaganja.

Poslednjih godina dosta se koriste ešelne rešetke (franc. éshelle – stepenik) kod kojih

je radna, refleksiona površina pod nagibom prema osnovi rešetke za određeni ugao γ, tzv.

ugao sjaja, koji ima značajnu ulogu u raspodeli intenziteta dobijenih spektara. Na Slici 4. data

je šema ICP spektrometra, sa izdvojenim glavnim delovima.

27

Slika 4. ICP-OES spektrometar

1.7.5. Prednosti ICP spektrometrije

mogućnost izvođenja višelementne analize: za manje od dva minuta može da se odredi

20-60 elemenata u probi, zavisno od tipa aparata, sa tačnošću koja je istog reda

veličine ili veća nego u drugim instrumentalnim metodama;

široka dinamička oblast: kao posledica malog efekta samoapsorpcije u posmatranoj

zoni plamena, analitička kriva je linearna u intervalu koncentracija od nekoliko redova

veličine, tako da podjednako mogu da se određuju elementi, kako niskih koncentracija

(ispod 1 µg/ml), tako i visokih, što je i uslov za izvođenje višelelementne analize;

analiza uzoraka u obliku rastvora: prevođenje analita u rastvor znatno uprošćava

analizu, posebno heterogenog materijala, rastvaranjem, uz eventualno prethodno

topljenje, razaranje i slično.

mala količina rastvora dovoljna za analizu, što podrazumeva i malu količinu uzorka;

relativno dugo vreme boravka čestica u plazmi: zadržavanje čestica u plazmi nekoliko

mili sekundi i njena inertna atmosfera doprinose efikasnosti atomizacije i pobuđivanja,

a time i osetljivosti određivanja (Pavlović, 2014).

28

1.8. 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

(http://www.cecra.dh.pmf.uns.ac.rs/pdf/drugiseminar/priprema_Maletic.pdf).

1.8.1. Suva mineralizacija

Primenjuje se za uzorke koji sadrže veliku količinu organske materije i analiziraju se

na nevolatilne elemente. Najčešće su to uzorci hrane (nutritivni elementi u hrani), biljni

materijali, itd. Metoda podrazumeva spaljivanje uzoraka na temperaturama od 450-500oC 16

sati, u porculanskim ili platinskim posudama (lončićima). Zatim, sledi rastvaranje dobijenog

pepela koncentrovanom azotnom kiselinom, filtriranje kroz kvantitativan filter papir u

normalnim sudovima i dopunjavanje istih do crte razblaženim rastvorom azotne kiseline.

Prednosti suve mineralizacije jesu: mogućnost spaljivanja velike količine uzoraka, mala

potreba za reagensima i pogodnost tehnike za pripremu velikog broja uzoraka. Nedostaci se

ogledaju u: gubicima usled zaostajanja na zidovima suda, kontaminaciji od suda za spaljivanje

i peći za žarenje, gubitku pepela male gustine usled strujanja vazduha (otvorena vrata peći za

žarenje) i teškoćama pri rastvaranju određenih metalnih oksida.

1.8.2. Mokra mineralizacija

Ovo je metoda za prevođenje komponenata iz kompleksnog matriksa u jednostavne

hemijske forme. Izvodi se dovođenjem energije kao što je toplota; primenom hemijskog

reagensa, kao što su mineralne kiseline, vodonik-peroksid; ili kombinacijom ova dva načina.

Uzorci se najčešće tretiraju azotnom kiselinom i vodonik peroksidom i zagrevaju 40 minuta

na 150ͦ.C. Potom, sledi filtracija i dopunjavanje normalnog suda do određene zapremine.

To je relativno brza i jeftina tehnika (primenjuje se oprema koja se koristi u rutinskoj

analizi), a njeni nedostaci su: rizik od kontaminacije iz laboratorijskog vazduha, potrebna

veća količina reagenasa, veliki gubici elemenata u tragovima.

1.8.3. Mineralizacija u mikrotalasnoj pećnici

Savremeni postupak mineralizacije uzoraka je mnogo efikasniji i brži od

konvencionalnog zagrevanja, jer zagrevanje uzorka se vrši primenom mikrotalasne energije.

Moguća je automatizacija postupka. Dodatak sumporne kiseline je esencijalan u cilju

postizanja visoke temperature mineralizacije pri atmosferskom pritisku. Potrebna je manja

količina uzoraka i manje vreme pripreme u odnosu na ostale tehnike.

1.9 .Statistička obrada rezultata

1.9.1. 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).

29

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 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

- Sperman-ov koeficijent korelacije ranga (Spearman rank order correlation coefficient)

rrho primenjiv na rangirane podatke i naročito se koristi kada podaci ne zadovoljavaju

kriterijume za Pirsonovu 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).

1.9.2. 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, Cambridge,

United Kingdom

2. Analitička vaga - Shimadzu AX20

3. Dejonizator - TKA MicroMed (Wasseraufbereitungssysteme GmbH)

4. Automatske varijabilne pipete

5. Erlenmajeri od 100 ml- široko grlo

6. Normalni sudovi od 50 ml

7. Levkovi

8. Kvalitativni filter papir

2.1.1. Karakteristike ICP-OES spektrometra serije iCAP 6000

1. Optički sistem

Ešeletna rešetka; sferna ogledala za odličnu optičku rezoluciju

Sistem je konstantno u atmosferi argona

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 -450C.

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

Microsoft WindowsTM 2000 ili XP

10. Softver

iTEVA operativni softver za seriju iCAP 6000 omogućuje kontrolu svih

funkcija instrumenta.

32

2.2. Reagensi

1. Standardi korišćeni za kalibracione prave:

Multielementni standardni rastvor IV za ICP (Al, As, Ba, Be, B, Cd, Cr, Co, Cu, Fe,

Pb, Mn, Ni, Se, Tl, V, Zn);

Multielementni standardni rastvor III za ICP (Ca, K, Mg, Na);

Standard Si; Standard P; Standard Hg -TraceCERT, Fluka Analytical, Švajcarska

2. argon 5,0 (čistoće 99,999%)

3. conc. HNO3 p.a. (Merck, Darmstadt, Germany)

4. HCl tehnička (1:1)

5. dejonizovana voda (κ=0,05 µS/cm)

2.3. Uzorci i priprema uzoraka za analizu

Kao materijal za analizu je odabrano 13 formula za odojčad, različitih proizvođača

(Bebelac, Nestle, Hipp, Humana, Impamil), razvrstanih prema uzrastu odojčadi kojoj su

namenjeni:

- za prevremenu rođenu decu ( M1 i M2)

- za decu do 6 meseci starosti (M3, M4 , M5, M6, M7, M8)

- za decu od 6 – 12 meseci starosti (M9)

- za decu stariju od 12 meseci (M10, M11, M12, M13)

2.3.1. Postupak pripreme uzoraka

Odmeravano je po 2 g uzorka (sa preciznošću na četiri decimale) u erlenmajere sa

širokim grlom od 100 ml. U svaki od njih je dodavano po 30 ml conc. HNO3 p.a. i ostavljeno

da stoji 18h. Uzorci su zatim uparavani skoro do suva i ohlađeni. Nakon toga je svakom

uzorku dodato po 25 ml conc. HNO3 zbog primećenog zamućenja dobijenog vodenog

rastvora. Uzorci su ceđeni u normalnom sudu od 50 ml, dopunjeni dejonizovanom vodom do

crte i čuvani u PVC bočicama do kvantitativnog određivanja.

2.4. 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.

33

3. Rezultati i diskusija

34

3.1. Određivanje sadržaja elemenata u formulama za odojčad

Pri optimalnim parametrima instrumenta datim u Eksperimentalnom delu, a koji su

preporučljivi za tipove uzoraka koji su rađeni u ovom radu (razblaženi vodeni rastvori, slabo

kisela sredina), za svaki izabrani 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 slepa proba (dejonizovana voda) i 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 kao i na osnovu veličine interferiranja prisutnih elemenata matriksa. U cilju

dobijanja najvećeg odnosa signal/pozadina ("signal to background ratio") vršena je manuelna

korekcija pozadine. U Tabeli 4. su prikazane odabrane talasne dužine detektovanih elemenata

(λ), granice detekcije (LOD), granice kvantifikacije (LOQ) i koeficijenti korelacije (r).

Tabela 4. Talasne dužine detektovanih elemenata (λ), granice detekcije (LOD), granice

kvantifikacije (LOQ) i koeficijenti korelacije (r)

Element λ, nm LOD, ppm LOQ, ppm r

Al 396,152 0,001919 0,006398 0,999935

B 249,773 0,001634 0,005447 0,999332

Ba 455,403 0,000047 0,000155 0,999903

Ca 393,366 0,000097 0,000323 0,999920

Cr 284,325 0,000779 0,002598 0,999664

Cu 324,754 0,000634 0,002114 0,999572

Fe 259,940 0,000567 0,001890 0,999194

K 766,490 0,039432 0,131441 0,991399

Mg 279,553 0,000124 0,000414 0,999985

Mn 257,610 0,000125 0,000415 0,998876

Na 588,995 0,000460 0,001534 1

P 213,618 0,006000 0,020002 0,999524

Si 251,611 0,001738 0,005793 0,999980

Zn 213,856 0,000142 0,000472 0,998673

Be, Cd, Co, Hg, Ni, Se, Pb i As nisu detektovani u ispitivanim uzorcima. Na osnovu

podataka u prethodnoj tabeli vidi se da je najosetljivija analitička linija za Ba (LOD =

0,000047 ppm), a najmanje osetljiva linija za K (LOD = 0,039432 ppm). Odabrane analitičke

linije su sa visokim koeficijentom korelacije r.

35

U Tabelama od 5. do 7. su prikazane koncentracije ispitivanih elemenata u

analiziranim formulama za odojčad (mg/g odnosno μg/g), kao srednja vrednost tri merenja, sa

pripadajućim standardnim devijacijama. Ispitivani elementi su po tabelama podeljeni na:

esencijalne makroelemente, esencijalne mikroelemente odnosno esencijalne u tragovima i

verovatno esencijalne u tragovima (WHO,1996), a na Slikama od 5. do 8. su date

odgovarajuće grafičke zavisnosti.

Tabela 5. Srednje vrednosti sadržaja ± standardne devijacije (SD) ispitivanih

esencijalnih makroelemenata u analiziranim formulama za odojčad

Na

(µg/g)

K

(mg/g)

Ca

(mg/g)

Mg

(mg/g)

P

(mg/g)

M1

38,3± 0,5

3,4 ± 0,2

3,35 ± 0,04

0,299 ± 0,002

2,71 ± 0,01

M2

85,9± 0,4

2,582 ± 0,005

4,34 ± 0,04

0,467 ± 0,003

6,05 ± 0,03

M3

20,4± 0,3

2,60 ± 0,01

1,64 ± 0,03

0,210 ± 0,001

1,23 ± 0,02

M4

24,8± 0,2

2,60 ± 0,04

1,52 ± 0,02

0,227 ± 0,001

1,13 ± 0,03

M5

26,8 ± 0,3

2,70 ± 0,02

1,62 ± 0,03

0,216 ± 0,002

1,53 ± 0,01

M6

25,4 ± 0,2

2,31 ± 0,03

1,64 ± 0,01

0,189 ± 0,006

1,40± 0,03

M7

29,98 ± 0,05

2,28 ± 0,02

1,88 ± 0,01

0,247 ± 0,003

1,966 ± 0,005

M8

28,2 ± 0,1

2,36 ± 0,01

1,49 ± 0,01

0,223 ± 0,001

1,38 ± 0,01

M9

19,8 ± 0,2

2,26 ± 0,02

1,67 ± 0,04

0,157 ± 0,001

1,81 ± 0,02

M10

35,7 ± 0,4

2,58 ± 0,02

1,89 ± 0,01

0,229 ± 0,001

2,24 ± 0,02

M11

21,2 ± 0,2

2,29 ± 0,02

1,69 ± 0,02

0,168 ± 0,006

1,955 ± 0,005

M12

27,5 ± 0,2

2,60 ± 0,01

2,72 ± 0,03

0,259 ± 0,001

2,558 ± 0,005

M13

28,2 ± 0,3

2,19 ± 0,02

1,67 ± 0,03

0,195 ± 0,002

1,827 ± 0,005

36

Slika 5. Grafik srednjih vrednosti koncentracija ispitivanih esencijalnih

makroelemenata u analiziranim formulama za odojčad

Na osnovu rezultata u Tabeli 5. može se zaključiti da u analiziranim uzorcima od

makroelemenata najviše ima K, od 2,19 do 3,4 mg/g, sa izuzetkom uzorka M2 (za prevremeno

rođenu decu kao dodatak majčinom mleku) u kome ima više Ca i P, i uzorka M12 (mleko koje

se daje deci od 12 meseci do 4. godine starosti) gde ima najviše Ca. Sadržaj K je u svim

uzorcima prilično ujednačen sem u uzorku M1 (za prevremeno rođenu decu) gde je nešto veći.

Nakon K, najzastupljeniji elementi su Ca od 1,49 do 4,34 mg/g i P od 1,13 do 6,05 mg/g gde

se može uočiti da je Ca zastupljeniji u formulama za odojčad koje se daju prevremenoj

rođenoj deci i deci do 6 meseci starosti, dok je u uzorcima za decu preko 6 meseci i godinu

dana, zastupljeniji P. Inače, oba elementa su najviše prisutna u uzorcima za prevremeno

rođenu decu. Ca je prilično zastupljen i u uzorku M12, uzorku kome je u toku proizvodnje

dodat kalcijum. Sledeći po zastupljenosti je Mg (0,157-0,467 mg/g) i kod ovog

makroelementa se uočava da je sadržaj približno isti u svim uzorcima bez obzira na uzrast

dece kojima je namenjen sa nešto većim sadržajem u prva dva uzorka. Na je najmanje

zastupljen element. Sadržaj se kreće od 19,8 do 85,9 µg/g. I ovde se primećuje pravilnost:

najviše Na ima u mleku za prevremeno rođenu decu dok je u ostalim uzorcima prilično

ujednačen.

0

1

2

3

4

5

6

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13

Ko

nce

ntr

acija

mg/

g

Na K Ca Mg P

37

Tabela 6. Srednje vrednosti sadržaja ± standardne devijacije (SD) ispitivanih

esencijalnih minerala u tragovima u analiziranim formulama za odojčad

Fe

(µg/g)

Zn

(µg/g)

Cu

(µg/g)

Cr

(µg/g)

M1 23,85± 0,06 24,9±0,2 2,73± 0,02 0,24±0,02

M2 106,3±0,5 106,8±0,6 12,71±0,08 0,347±0,003

M3 18,33 ± 0,03 27,1 ± 0,3 2,57 ± 0,02 0,25±0,05

M4 22,5 ± 0,5 35,4 ± 0,4 3,26 ± 0,08 0,322±0,002

M5 23,75 ± 0,04 26,0 ± 0,1 2,52 ± 0,04 0,22±0,01

M6 21,7 ± 0,2 31,6 ± 0,2 1,98 ± 0,01 0,19±0,01

M7 10,9 ± 0,2 20,9 ± 0,3 2,31 ± 0,06 0,216±0,002

M8 20,0 ± 0,1 30,2 ± 0,1 2,83 ± 0,02 0,22±0,02

M9 28,2 ± 0,3 23,28 ± 0,06 2,42 ± 0,02 0,19±0,02

M10 29,5 ± 0,3 33,08 ± 0,07 3,02 ± 0,04 0,21±0,02

M11 23,9 ± 0,5 21,8 ± 0,2 2,17 ± 0,05 0,189±0,002

M12 30,5 ± 0,3 32,75 ± 0,05 4,45 ± 0,04 0,214±0,003

M13 21,9 ± 0,2 27,78 ± 0,05 2,08 ± 0,01 0,15±0,05

Slika 6. Grafik srednjih vrednosti koncentracija ispitivanih esencijalnih minerala u

tragovima u analiziranim formulama za odojčad

Iz Tabele 6. se može videti da od svih ispitivanih esencijalnih minerala u tragovima,

najzastupljeniji, u većini uzoraka, je Zn od 20,9 do 106,8 µg/g. Sledeći po sadržaju su Fe

(10,9 - 106,3 µg/g) i Cu (1,98 - 12,71 µg/g). Sva tri elementa su najzastupljenija u uzorku

M2, uzorku namenjenom prevremeno rođenoj deci. Uzorci M9, M10, M11, M12 i M13, su

0

5

10

15

20

25

30

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13

ko

nce

ntr

acij

a ug/g

Fe

Zn

Cu

Cr

38

uzorcim kojima je u toku proizvodnje dodato gvožđe. Za uzorak M12 se kaže da je to mleko

čak 20 puta bogatije gvožđem nego kravlje mleko. Najmanje zastupljen je Cr sa sadržajem od

0,15 do 0,347 µg/g. Na osnovu dobijenih rezultata može se zaključiti da je uzorak M2,

namenjen ishrani prevremeno rođene dece, najbogatiji ispitivanim mikroelementima i to u

sadržaju znatno većem od sadržaja u ostalim uzorcima. Za razliku od esencijalnih

makroelemenata, ispitivani uzorci se međusobno primetno razlikuju u sadržaju esencijalnih

mikroelemenata.

Tabela 7. Srednje vrednosti sadržaja ± standardne devijacije (SD) ispitivanih

verovatno esencijalnih minerala u tragovima u analiziranim formulama za odojčad

B

(µg/g)

Si

(mg/g)

Mn

(µg/g)

Ba

(µg/g)

Al

(µg/g)

M1 17,4±0,4 0,390±0,008 1,29±0,01 0,403±0,002 6,81 ± 0,04

M2 11,4±0,2 0,343±0,001 2,64±0,01 0,222±0,000 7,50 ± 0,04

M3 61±5 0,844±0,002 0,482±0,003 0,122±0,003 3,77 ± 0,02

M4 38±4 0,717±0,005 0,88±0,01 0,095±0,003 4,09 ± 0,03

M5 25±2 0,560±0,007 0,777±0,005 0,234±0,002 5,38 ± 0,08

M6 18,0±0,7 0,429±0,004 0,343±0,002 0,19±0,00 5,83 ± 0,04

M7 10,7±0,3 0,300±0,006 0,918±0,007 0,309±0,002 5,42 ± 0,01

M8 6,92 ± 0,04 0,230±0,003 0,968±0,005 0,135±0,000 4,05 ± 0,02

M9 9,33 ± 0,02 0,264±0,001 0,493±0,002 0,226±0,002 4,76 ± 0,07

M10 10,95±0,05 0,275±0,005 0,529±0,002 0,314±0,000 5,52 ± 0,05

M11 9,0 ± 0,2 0,257±0,002 0,48±0,01 0,261±0,002 5,51 ± 0,07

M12 12,5±0,3 0,318±0,008 0,603±0,005 0,324±0,005 5,52 ± 0,04

M13 9,66 ± 0,06 0,286±0,003 0,545±0,002 0,227±0,000 4,70 ± 0,06

Slika 7. Grafik srednjih vrednosti koncentracija ispitivanih verovatno esencijalnih minerala u

tragovima u analiziranim formulama za odojčad

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13

Ko

nce

ntr

acija

ug/g

B Mn Ba Al

39

Slika 8. Grafik srednjih vrednosti koncentracija Si u analiziranim formulama za

odojčad

Evidentno je iz Tabele 7. da je najzastupljeniji verovatno esencijalni mineral u

tragovima Si sa sadržajem od 0,230 do 0,844 mg/g. Sledeći po zastupljenosti je B sa velikim

variranjem u sadržaju po uzorcima: od 6,92 do 61µg/g. Od svih određivanih verovatno

esencijalnih minerala, Ba je najmanje zastupljen. Može se zapaziti da se u pogledu sadržaja

verovatno esencijalnih minerala, formule za prevremeno rođenu decu, sem po sadržaju Mn i

Al, generalno ne izdvajaju od ostalih uzoraka.

Ispitivanjem mineralnog sadržaja formula za odojčad su se bavili mnogi istraživači.

Tako su istraživači iz Turske atomskom apsorpcionom spektrometrijom određivali sadržaj 9

mikroelemenata (Cu, Mn, Fe, Zn, Se, Cr, Al, Ni i Co) u 19 različitih proizvoda namenjenih

ishrani odojčadi (prevremeno rođena deca, deca sa malom telesnom masom, novorođenčad,

deca od 4. meseca i starija, deca od 6. meseca i starija, specijalne formule: u slučaju anemije,

dijareje, povraćanja, alergije itd., formule sa 90% mlečnih proteina, formule sa dodatim

cerealijama, voćem i povrćem). Proizvodi su od 6 različitih proizvođača a konzumiraju se u

Turskoj (Saracoglu, 2007). U Tabeli 8. su dati sadržaji 6 elemenata koji su inače određivani i

u ovom master radu.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13

kon

cen

trac

ija m

g/g

40

Tabela 8. Srednje vrednosti koncentracija ± standardne devijacije (SD) ispitivanih

elemenata u različitim vrstama analiziranih formula za odojčad

Cu

(µg/g)

Mn

(µg/g)

Fe

(µg/g)

Zn

(µg/g)

Cr

(µg/kg)

Al

(µg/kg)

M1

1,97 ± 0,12

0,31 ± 0,02

11 ± 0,9

27,7 ± 1,8

53,5 ± 4,3

17,7 ± 1,5

M2

0,94 ± 0,10

0,22 ± 0,02

1,62 ± 0,12

0,92 ± 0,10

9,70 ± 0,74

12,3 ± 0,9

M3

4,22 ± 0,28

0,30 ± 0,03

10,5 ± 0,8

28 ± 2,5

20,2 ± 1,6

38,8 ± 2,4

M4

2,63 ± 0,20

0,22 ± 0,02

33,7 ± 2,1

21,9 ± 1,6

23,3 ± 2,1

30,8 ± 2,1

M5

3,74±0,32

3,15±0,20

42,5±3,4

25,1±2,1

16,4±1,5

31,2 ± 2,7

M6

4,17 ± 0,19

1,65 ± 0,12

31,5 ± 2,7

28,0 ± 1,9

2,02 ± 0,14

13,4 ± 1,3

M7

2,27 ±0,16

0,30 ± 0,02

16,3 ± 1,5

19,1 ± 1,5

23,8 ± 1,7

21,6 ± 1,8

M8

2,36±0,22

1,61 ± 0,15

1,87 ± 0,16

20,3 ± 1,3

23,3 ± 2,1

12,7 ± 1,1

M9

1,48 ±0,10

2,09 ± 0,12

50,2 ± 3,8

29,8 ± 2,7

15,5 ± 1,4

36,2 ± 2,9

M10

3,36 ± 0,25

0,69 ± 0,07

44,2 ± 3,7

29,3 ± 2,1

22,4 ± 1,5

35,9 ± 3,4

M11

4,38 ± 0,31

3,01 ± 0,20

34,2 ± 2,8

32,4 ± 3,1

29,2 ± 2,2

11,4 ± 0,7

M12

3,56 ± 0,28

1,58 ± 0,13

53,3 ± 3,9

29,4 ± 1,7

6,20 ± 5,7

24,2 ± 1,4

M13

1,69 ± 0,13

2,36 ± 0,21

17,2 ± 1,4

25,8 ± 2,3

68,8 ± 5,2

66,8 ± 5,5

M14

0,52 ± 0,05

2,10 ± 0,17

1,02 ± 0,10

1,26 ± 0,10

17,4 ± 1,4

10,7 ± 0,7 M1- za decu od 4. meseca i stariju; M2- za decu do 4. meseca starosti; M3- za prevremeno rođenu decu i decu sa

malom telesnom masom; M4-za novorođenčad; M5- za novorođenčad; M6- za decu od 6. meseca i stariju sa

dodatim Fe; M7- specijalna formula za preventivu dijareje; M8- specijalna formula za preventivu povraćanja;

M9-formula za novorođenčad sa dodatim Fe; M10- formula za novorođenčad sa dodatim Fe; M11- specijalna

formula za decu sa alergijama; M12- specijalna formula za decu sa alergijama; M13- formula sa 90% mlečnih

proteina; M14- formula sa 90% mlečnih protein

Iz Tabele 8. se može uočiti da su najzastupljeniji elementi Fe i Zn što je slučaj i u

ovom master radu. Ova dva mikroelementa su najzastupljenija u uzorcima za decu od 6

meseci sa dodatkom Fe i za novorođenčad bez dodatog Fe. Sadržaj Cu se kreće u intervalu od

0,52 do 4,38 µg/g, što su manje vrednosti nego u ovom master radu gde se vrednosti kreću od

1,98 do 12,71 µg/g dok su uzorci koji su analizirani u ovom master radu, bogatiji gvožđem.

Prema rezultatima ovih istraživača, najviše Cu ima u uzorcima koji se daju deci sa malom

telesnom težinom i prevremeno rođenoj deci. Sadržaj cinka je u intervalu vrednosti dobijenih

u ovom master radu ako se izuzme uzorak M2. Vrednosti za Mn se kreću od 0,22 do 3,15

µg/g, što je i interval u kome se kreću vrednosti sadržaja Mn u ovom master radu (0,343 do

2,64 µg/g). Od svih analiziranih metala najmanje su zastupljeni Cr (2,02 – 68,8 µg/kg) i Al

(10,7 – 66,8 µg/kg) što su manji sadržaji nego u uzorcima analiziranim u ovom master radu

Cr (0,15 - 0,347 µg/g) i Al (3,77 – 7,50 µg/g ).

41

Khalifa i Ahmad, istraživači iz Saudijske Arabije, su određivali sadržaj Ca, Na, Mg,

Fe, Cu, Zn, Al, As, Cd, Hg, Pb, K, Cr, Mn, Sb i Sn u uzorcima hrane za odojčad (infant

formule i follow on-formule) primenom ICP-OES spektrometrije (Tabela 9.). Uzorci su

poreklom sa područja Rijada u Saudijskoj Arabiji. Dobijeni rezultati pokazuju da su proizvodi

namenjeni ishrani odojčadi komercijalno pripremljeni tako da ispoštuju potrebe odojčadi za

hranljivim materijama kao što propisuje WHO/UNICEF (Khalifa i Ahmad, 2010).

Tabela 9. Srednje vrednosti koncentracija ± standardne devijacije (SD) ispitivanih

elemenata u analiziranim formulama

Element Infant formule

srednja vrednost

19 uzoraka

Follow on

formule

srednja vrednost

8 uzoraka

Al, µg/g 1,944 ± 1,09 1,60±1,55

As, µg/g 0,089 ± 0,022 0,08±0,015

Ca, mg/100 g 445,47± 179,72 710,77±132,2

Cd, µg/g 0,007 ± 0,005 0,002±0,001

Cr, µg/g 0,037 ± 0,055 0,050±0,02

Cu, mg/100 g 0,508 ± 0,408 0,386±0,107

Fe, mg/100 g 6,58 ± 3,203 8,299±2,94

Hg (ppm) n.d. n.d.

K, mg/100 g 402,47 ± 80,96 589,39±103,75

Mg, mg/100 g 53,53 ± 10,47 62,87±23,847

Mn, mg/100 g 0,09 ± 0,011 0,125±0,176

Na, mg/100 g 275,65 ± 75,86 318,40±91,56

Pb, µg/g 0,018 ± 0,002 0,005±0,001

Sb, µg/g 0,0418±0,008 0,024±0,006

Sn, µg/g 0,054±0,037 0,328±0,086

Zn, mg/100 g 3,57 ± 0,853 3,55±1,33

n.d.- nije detektovano

Na osnovu rezultata iz Tabele 9. može se uočiti da je najzastupljeniji makroelement

Ca a najmanje zastupljen Mg. Od mikroelemenata najzastupljeniji je Fe, a najmanje

zastupljen Cr. Od toksičnih metala detektovani su As, Cd i Pb, dok Hg nije detektovana.

Sadeghi i saradnici, istraživači iz Irana, su određivali sadržaj Zn, Cu, Pb i Cd u

uzorcima infant formula, metodom diferencijalne pulsne anodne striping voltametrije

(Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry-DPASV). Analizirano je po 120 uzoraka

od dva različita proizvođača A i B. Koncentracije ispitivanih metala i odgovarajuće

standardne devijacije su prikazane u Tabeli 10. (Sadeghi i ostali, 2014).

42

Tabela 10. Srednje vrednosti koncentracija ± standardne devijacije (SD) ispitivanih elemenata

u različitim vrstama analiziranih infant formula

A

(n=120)

B

(n=120)

Srednja vrednost

(n=240)

Zn, mg/100 g 4,00 ± 0,77 3,300 ± 0,30 3,62 ± 0,52

Cu, µg/100 g 400 ± 122,20 409 ± 146 403,82 ± 133,95

Pb, mg/kg 0,01 ± 0,00 0,05 ±0,00 0,007 ± 0,003

Cd, mg/kg 0,08 ±0,06 0,04 ± 0,02 0,06 ± 0,04

Sadržaji esencijalnih elemenata Zn i Cu su na nivou deklarisanog sadržaja i u

okviru intervala sadržaja određenih u ovom master radu a toksični Pb i Cd u granicama

bezbednih sadržaja, ispod propisanih MDK vrednosti.

3.2. Statistička obrada rezultata

U cilju ispitivanja korelacija koje postoje između sadržaja ispitivanih elemenata urađena

je Pirson-ova (Pearson) korelaciona analiza (Bivariate Correlations). Tabela 11. daje matricu

Pirson-ovih korelacionih koeficijenata sa obeleženim parovima elemenata koji dobro

koreliraju. Zapaža se izuzetno visoka korelacija između svih esencijalnih elemenata (makro i

mikro) izuzev K koji nije u korelaciji ni sa jednim drugim elementom. Ovo je potvrda

činjenice da proizvođači ovih dijetetskih proizvoda ispunjavaju postavljene zahteve i propise

o sadržaju esencijalnih minerala neophodnih u odrastanju najmlađe populacije.

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 9.

Tabela 11. Matrica Pirson-ovih korelacionih koeficijenata

Na K Ca Mg P Fe Zn Cu Cr B Si Mn Ba Al

Na 1 0,242 0,866** 0,951** 0,951** 0,931** 0,940** 0,938** 0,638** -0,237 -0,182 0,936** 0,163 0,738**

K 1 0,521 0,417 0,223 0,102 0,075 0,133 0,394 0,261 0,296 0,338 0,436 0,408

Ca 1 0,915** 0,925** 0,803** 0,759** 0,825** 0,548 -0,206 -0,177 0,841** 0,454 0,831**

Mg 1 0,907** 0,849** 0,878** 0,912** 0,736** -0,096 -0,042 0,949** 0,202 0,699**

P 1 0,936** 0,889** 0,931** 0,528 -0,324 -0,296 0,874** 0,321 0,801**

Fe 1 0,974** 0,976** 0,630** -0,184 -0,136 0,852** 0,010 0,646*

Zn 1 0,980** 0,711** -0,096 -0,038 0,870** -0,115 0,571**

Cu 1 0,720** -0,123 -0,075 0,894** -0,010 0,601**

Cr 1 0,372 0,451 0,751** -0,285 0,250

B 1 0,973** -0,154 -0,509 -0,444

Si 1 -0,085 -0,524 -0,371

Mn 1 0,083 0,637*

Ba 1 0,648*

Al 1

nivo značajnosti: *p<0,05;**p<0,01

44

Slika 9. Hijerarhijski dendrogram ispitivanih uzoraka na bazi sadržaja određivanih

elemenata Sa dobijenog dendrograma uočava se očekivano grupisanje analiziranih uzoraka.

Naime, uzorak M2 namenjen ishrani prevremeno rođene dece kao dodatak majčinom mleku se

nalazi u posebnom klasteru što se i očekivalo obzirom na najveći sadržaj svih ispitivanih

elemenata. Sledeći glavni klaster čine dva glavna potklastera. U jednom od njih je uzorak M1

namenjen ishrani prevremeno rođene dece takođe i uzorak M12 za decu od 12 meseci i stariju

koji se evidentno, kroz tabele sadržaja ispitivanih elemenata, izdvajao od ostalih formula

namenjenih tom uzrastu. Naredna dva potklastera čine:

- I potklaster: uzorci M3, M4, M5, M6, M8 svi namenjeni uzrastu dece do 6 meseci starosti

- II potklaster: uzorci M10, M11, M13 svi namenjeni ishrani dece od 12 meseci starosti i stariju;

uzorak M9 za uzrast od 6-12 meseci starosti i uzorak M7 za decu do 6 meseci starosti.

Iz dobijenih rezultata sledi da mineralni sadržaj komercijalnih proizvoda za ishranu

odojčadi prati postavljene zahteve za istim odnosno da u najvećoj meri prati uzrast dece

kojem je namenjen. Potvrda ovoga je i činjenica da npr. uzorci M3, M4, M5, M6, M8 su uzorci

od 5 različitih proizvođača kao i uzorci M10, M11, M13 od 3 različita proizvođača a vrlo su

ujednačenog sadržaja zbog čega su i grupisani zajedno.

45

4. Izvod

46

- određen je sadržaj 14 elemenata (K, Na, Mg, Ca, P, Fe, Cu, Zn, Cr, B, Si, Mn, Ba,

Al) u 13 uzoraka formula za odojčad različitih proizvođača i to za prevremenu

rođenu decu, za decu do 6 meseci starosti, za decu od 6 – 12 meseci starosti, za

decu stariju od 12 meseci;

- 8 elemenata nije detektovano (Be, Cd, Co, Hg, Ni, Se, Pb i As);

- od esencijalnih makroelemenata najzastupljeniji je K u većini uzoraka a najmanje

zastupljen je Na;

- formule za prevremeno rođenu decu su najbogatije ovim mikronutritijentima;

- od esencijalnih mikroelemenata najzastupljeniji je Zn a za njim slede Fe i Cu dok

je Cr prisutan u najmanjem sadržaju:

- uzorak M2, namenjen ishrani prevremeno rođenih beba, je najbogatiji svim

analiziranim esencijalnim mineralima u tragovima;

- evidentne su veće razlike među uzorcima u sadržaju mikro u odnosu na

makroelemente;

- redosled zastupljenosti verovatno esencijalnih minerala je sledeći:

Si>B>Al>Mn>Ba;

- uzorci za prevremeno rođenu decu se izdvajaju po sastavu Mn i Al od ostalih

uzoraka;

- evidentna je visoka korelacija između esencijalnih elemenata sem u slučaju K koji

ne korelira ni sa jednim elementom;

- klaster analiza pokazuje grupisanje ispitivanih uzoraka prema uzrastu dece kojoj

su namenjena bez obzira na to što su to proizvodi različitih proizvođača;

- obe statističke metode obrade rezultata pokazuju da ispitivani uzorci svojim

sastavom prate odgovarajuće propise i preporuke.

47

5. Literatura

48

Cotzias G.C., Importance of trace substances in environmental health, as exemplified

by manganese. In: Trace Substances in Environmental Health. Hemphill DH, editor:

University of Missouri Press, Columbia, MO; 1967.

Hill S. J., Inductively Coupled Plasma Spectrometry and its Applications. Blackwell

Publishing Ltd, 2007.

Khalifa A.S.Al., Dilshad A., Determination of key elements by ICP-OES in

commercially available formulae and baby foods in Saudi Arabia, African Journal of

Food Science, Vol. 4(7), 464 – 468, 2010.

Li X., Coles B. J., Ramsey M. H., Thornton I., Sequential extraction of soils for

multielement analysis by ICP-AES, Chemical Geology, 124, 109-123, 1995.

WHO,Trace Elements in Human Nutrition and Health, Geneva, 1996.

Mertz W., The essential trace elements, 213, 1332-1338, 1981.

Matović V., Olovo, procena rizika za opštu populaciju, Beograd, 2009.

Manasijević D., Statistička analiza u SPSS programu, Autorizovana predavanja, Bor,

2011.

Nicholas D. J. D., Minor mineral nutrients, Annual Review of Plant Physiology, 63-

86, 1961.

Pravilnik o zdravstvenoj ispravnosti dijetetskih proizvoda, Službeni glasnik Republike

Srbije, 2010. (Prilog br. 1- Vitamini i minerali koji se mogu deklarisati i njihov

preporučen dnevni unos (PDU); Prilog br. 2 - Osnovni sastav početnih formula za

odojčad; Prilog br.3 - Osnovni sastav prelaznih formula za odojčad; Prilog br.11-

Maksimalno dozvoljene koncentracije određenih hemijskih kontaminata u formulama

za odojčad).

Pavlović N., Određivanje sadržaja elemenata u uzorcima bebi kašica primenom ICP –

OES spektrometrije, Master rad, Niš, 2014.

Pallant J., SPSS, Priručnik za preživljavanje, prevod trećeg izdanja, Beograd, 2009.

Ristić M., Geohemijska analiza tragova metala Sokobanjskog krečnjaka, Master rad,

Niš, 2015.

Saracoglu S., Saygi K. O., Uluozlu O. D., Tuzen M., Soylak M., Determination of

trace element contents of baby foods from Turkey, Food Chemistry 105, 280–285,

2007.

Sadeghi N., Oveisi M. R, Jannat B., Hajimahmoodi M., Behfar A., Behzad M.,

Norouzi N., Oveisi M. and Behzad J., Simultaneous Measurement of Zinc, Cooper,

Lead and Cadmium in Baby Weaning Food and Powder Milk by DPASV, Iranian

Journal of Pharmaceutical Research, Vol.13(1) 345-349, 2014.

49

Stojisavljević D., Danojević D., Bojanić J., Jandrić Lj., Vodič za pravilnu ishranu za

zdravstvene profesionalce, Institut za zaštitu zdravlja Republika Srpska, 2004.

Velimirović D., Optimizacija, validacija i primena ICP-OES metoda određivanja

sadržaja metala u realnim uzorcima, Doktorska disertacija, Niš, 2013.

Vukićević T., Toksični efekti kadmijuma, Acta Medica Medianae, Niš, 51(4) 65-70,

2012.

- http://www.tehnologijahrane.com/enciklopedija/toksicne-tvari-hrani

- (http://www.stetoskop.info/)

- (https://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/002447.htm).

- (http://www.kibid.rs/milupa/mleka-za-bebe).

- (http://www.nina.in.rs/pdf_pom/Zoka-pdf.php).

- (http://ekospark.com/info/09_hemija/hg_ziva_detaljnije/hg_ziva_detaljnije.html).

- http://www.vision-srbija.com/)

- (http://www.cecra.dh.pmf.uns.ac.rs/pdf/drugiseminar/priprema_Maletic.pdf)

- (http://www.mineravita.com ).

- (http://www.yumama.com/porodica/blog-strucnjaka/

- (www.prirodnilek.com)

- (www.recepti.com).

- (www.wikipedia.org).

- (www.apotekaue.rs).

- (www.vasnutricionista.com).

50

Biografija

Olivera Pešić je rođena 31. 08. 1991. godine u Vranju. Završila je osnovnu školu

„Svetozar Marković“ u Vranju sa odličnim uspehom. 2006. godine upisuje „Medicinsku

školu“ u Vranju, smer farmaceutski tehničar, koju završava sa odličnim uspehom.

2010. godine upisuje osnovne akademske studije na Prirodno-matematičkom fakultetu,

Univerziteta u Nišu, na Departmanu za hemiju. Studije završava 2013. godine, a iste

godine upisuje i master akademske studije na Departmanu za hemiju, smer Opsta hemija –

profesor hemije, koje završava 2015. godine na pomenutom fakultetu.