CC BY
12
HayKOBMM BiCHMK ^tBiBCtKoro Ha^OHa^tHoro yHiBepcMTeTy
BeTepMHapHoi Megw^HM Ta öioTexHO^oriw iMem C.3. I^M^Koro
Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
ISSN 2519-268X print ISSN 2518-1327 online
doi: 10.15421/nvlvet8514 http://nvlvet.com.ua/
UDC 663.126
The content of heavy metals in pressed and dry baker's yeast
O. Stakhiv, M. Simonov
Stepan Gzhytskyi National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies Lviv, Ukraine
Article info
Received 09.02.2018 Received in revised form
09.03.2018 Accepted 12.03.2018
Stepan Gzhytskyi National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies Lviv, Pekarska str., 50, Lviv, Ukraine. Tel.: +38-067-670-17-44 E-mail: olya.stakhiv@gmail. com, m.simonov@ukr. net
Stakhiv, O., & Simonov, M. (2018). The content of heavy metals in pressed and dry baker\s yeast. Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies. 20(85), 76-80. doi: 10.15421/nvlvet8514
The use of yeast is commonly used in the food industry since the ancient times. The scientific and technological progress contributed to the transition of manufacturing to a new stage and ensured a high level of quality and safety of the final products. However, despite the automation and thorough control of the industrial yeast growth, most of the metals released from industrial activity inhibit the productivity of cultures and affect microbial metabolism. That is why there is a need to study the processes of bioaccumulation of pollutants in the heavy metal transfer chain «anthropogenic pollution - soil - beetroot - molasses - yeast -final product». The purpose of this work is to determine the content of heavy metal salts in pressed yeast of different producers. The article contains data on the content of heavy metals in pressed and dry baker's yeast of various manufacturers. Two samples of pressed and four samples of dry yeast (Saccharomyces cerevisiae) were selected in order to estimate the concentration of heavy metal salts in them and compare those findings with the documented norms (DSTU 4812: 2007). The concentration of Plumbum, Cadmium, Kuprum, Zinc and Arsenic salts was assessed through the atomic absorption spectrometry with atomization in flame. The method of atomic absorption spectrometry (cold vapor) was used to analyze the presence of Mercury in yeast. The results obtained in the toxicological study of compressed yeast exceeded the norms only by two parameters: the concentration of Plumbum salts exceeded the norm by 2 times, and the salts of Cadmium by 1.5 times. The simultaneous study of dry yeast showed that the concentration of salts of Cadmium, Plumbum, and Zinc exceeded the standards indicated in DSTU 4812:2007 by several times, while the concentration of Mercury, Arsenic and Kuprum salts were within the norm. However, this document is not normative for this category of food. The concentration of the studied heavy metal salts varies widely. In our opinion, the disparity in dencity in different samples is cospite to the fact that molasses used in the production of yeast were obtained from different biogeochemical regions. Accordingly, samples in which the indicators had the lowest results were grown on more ecological molasses. Our studies have shown that not all experimental specimens are safe for long-term using. The prospect of further research is to study the quality and safety offood products made from yeast of various regions.
Key words: yeast, heavy metals, Plumbum, Cadmium, Kuprum, Zinc, Arsenic, Mercury, molasses, biogeochemical regions.
Концентращя солей важких металiв у пресованих та сухих хлiбопекарських дрiжджах
О.Ю. OraxiB, М.Р. Омонов
Львiвський нацюнальний ymieepcumem ветеринарногмедицини та бютехнологш шет С.З. Тжицького, м. Львiв, Украта
Використання дрiжджiв у харчовш npoMumoeocmi широко розповсюджене ще з давтх чаЫв. Науково-техжчний прогрес до-помг перейти виробництву дрiжджiв на новий щабель та забезпечити високий рiвень якостi та безпеки готовоi продукцй. Од-нак, незважаючи на автоматизащю та контроль промислового вирощення дрiжджiв, кнуе необхiднiсть до^дження процеЫв бюакумулювання забруднюючих речовин у шляху перенесення важких металiв «антропогенн забруднення - Грунт - цукровi буряки - меляса - дрiжджi - готовий продукт». У статтi наведен данш щодо вмгсту важких металiв у пресованих та сухих хлiбопекар-ських дрiжджах рiзних виробнитв. Для токсикологiчноi оцтки було обрано 2 зразки пресованих i 4 зразки сухих дрiжджiв та до^джено концентращю солей важких металiв, ят нормуються згiдно з ДСТУ 4812:2007. Визначення солей Плюмбуму, Кадмю,
Купруму, Цинку та Арсетю проводили методом атомно-абсорбцшноХ спектрометра з атомiзацieю у полум 'г. Для визначення Гiдраргiуму у дрiжджах використовували метод атомно-абсорбцшног спектрометра (холодног пари). Результати отриман при токсикологiчному до^дженж пресованих дрiжджiв перевищували допустимi показники лише за двома параметрами: концент-ращя солей Плюмбуму - перевищувала норму у 2 рази, а солей Кадмт - у 1,5 раза. При супутньому до^дженн сухих дрiжджiв показники концентрацш солей Кадмт, Плюмбуму та Цинку перевищували норми, вказан в ДСТУ 4812:2007, у дектька разiв, концентрацИ солей Гiдраргiуму, Арсент та Купруму були у межах норми. Однак цей документ не е нормативним для даног кате-горп харчових продуктiв. Вмкт до^джених солей важких металiв коливася у широких межах. На нашу думку, вiдмiннiсть концентрацИ у рiзних зразках зумовлена тим, що меляса, використана при виробництвi дрiжджiв, була отримана з рiзних бюгеохта-чних регютв. Вiдповiдно зразки, у яких показники мали найнижчi результати, були вирощен на бтьш еколог1чно чистш меляс1 Нашi до^дження показали, що не вЫ експериментальж зразки е безпечними за умови тривалого споживання. Перспектива пода-льших до^джень полягае у до^дженж показнитв якостi та безпеки продуктiв харчування, виготовлених з дрiжджiв рiзного походження.
Ключовi слова: дрiжджi, важт метали, Плюмбум, Кадмт, Купрум, Цинк, Арсенш, Гiдраргiум, меляса, бiогеохiмiчнi регюни.
Вступ
Виробництва пива, вина та хл1ба з використанням др1ждж1в вважаються одними з найстарших у свт. Науково-техшчний прогрес допом1г перейти промис-ловому виробництву др1ждж1в на новий р1вень, однак саме вш значною м1рою обумовив зростання антропогенного впливу на навколишне середовище.
При виробнищга др1ждж1в основна увага техноло-пв прид1ляеться збереженню чистоти культури та штенсифшацп процесу Гх культивування, приготуван-ню поживного середовища, зокрема забезпечення мшробюлопчноГ чистоти меляси та оптимально! концентрацИ Нирогену/Фосфору у нш. Однак одшею з найсерйозшших небезпек сьогодення е забруднення природного середовища та промисловог сировини важкими металами (Oliveira et al., 2012; Sibirny, 2017). Грунт штенсивно акумулюе важк метали, поглинае i збертае Гх, тому довготривале i систематичне внесен-ня добрив i отрутохiмiкатiв може пiдвищити Гх концентрацш. Потрапляючи в органiзм у невеликих дозах, протягом тривалого часу i накопичуючись в рiз-них органах i тканинах окремi макро- та мжроелемен-ти призводять до порушень бiохiмiчних процесiв, зниження резистентностi органiзму (Hatch and Menawat, 1978; Liao, 2006; Dhokpande and Kaware, 2013). У зв'язку з цим юнуе потреба дослiдження бюакумулювання забруднюючих речовин у шляху перенесення важких метал1в «антропогенш забруднення - грунт - цукровi буряки - меляса - др1ждж1 -готовий продукт - людина» .
Мета роботи - визначення вмюту солей важких металiв у пресованих др1жджах рiзних виробник1в.
Матерiали та методи дослвджень
Робота виконувалася у Львiвськiй регiональнiй державнiй лабораторií ветеринарноГ медицини, яка е акредитованою на проведення дослвджень продуктiв харчування. Сучасний асортимент др1ждж1в дуже рiзноманiтний, однак населення УкраГни надае перевагу пресованим др1жджам (~ 65% вщ загального продажу). Опитування студентiв показало, що най-бiльш популярними е пресоваш др1ждж1в торгових марок «Ензим» (м. Львiв) та «Drozdze piekarskie prasowane Fermico» (м. Харк1в). Вони й стали об'ектом дослвдження. Також як додатковi зразки у дослвдженш рiвнiв вмiсту солей важких метал1в було взято сухi дрiжджi торгових марок «Dr. Oetker» (Hi-
меччина), «Приправка» (м. Харшв), «Эко» (м. КиГв), «Finelife» (м. Рiвне).
Визначення солей важких металiв (Pb, Cd, Cu, Zn) у дрiжджах проводили методом атомно-абсорбцшноГ спектрометрií' з атомiзацiею у полум'Г. Методика роз-роблена на пвдсташ : ГОСТ 30178-96, ГОСТ 26929-94, ДСТУ ISO 7952-2005, ДСТУ ISO 6636-2:2005.
Метод засновано на розкладанш оргашчноГ речо-вини за допомогою HВЧ-мiнералiзацií i визначення вмюту катiонiв Pb2+, Cd2+, Cu2+, Zn2+ спектрометрич-ним методом атомноГ абсорбци в полум'Г. В методi використовуеться спосiб атомiзацií у повггряно-ацетиловому полум'Г, з нагрiванням пальника до тем-ператури близько 2300 оС. Рееструеться величина резонансного поглинання випромiнювання на анал1-тичнiй довжиш хвилi для Плюмбуму - 283,3 нм, Ка-дмш - 228,3 нм, Купруму - 324,8 нм та Цинку -219,3нм.
Визначення Арсенш у дрiжджах проводили методом атомш-абсорбцшшГ спектрометрií з атомiзацiею у полум'Г. Методика розроблена на пвдставг ГОСТ 30178-96, ГОСТ 26929-94.
Метод засновано на розкладанш оргашчноГ речо-вини за допомогою HВЧ-мiнералiзацií i визначення вмiсту катюну Арсенш спектрометричним методом атомноГ' абсорбцií з електротермiчною атомiзацiею. В методi використовуеться споаб електро-термiчноГ' атомiзацií з названиям графiтовоí кювети до темпе-ратури 1800 оС. Рееструеться величина резонансного поглинання випромiнювання на аналiтичнiй довжиш хвил1 для Арсенш 193,7 нм.
Для визначення Пдрарпуму у дрiжджах використовували метод атомно-абсорбцiíнí спектрометрп (холодноГ пари). Методика розроблена на пiдставi : ГОСТ 26927-86, ДСТУ ISO 6637-2001 .
Метод засновано на розкладанш оргашчноГ речо-вини за допомогою HВЧ-мiнералiзацií' (закритого типу), з подальшим перетворенням Пдраргiуму (Hg2+), що мiститься у зразку в металеву ртуть за до-помогою розчину двохлористого олова та визначення атому Гiдраргiуму методом холодного пару на атом-но-абсорбцiйному спектрофотометрi. Рееструеться величина резонансного поглинання випромiнювання на аналггичнш довжинi хвил1 Купруму - 253,7 нм.
Вимiрювання масовоГ концентрацií важких металiв в аналiтичному зразку виконувалося за калiбруваль-ним графiком залежносп величини поглинання роз-чину вщ концентрацií дослвджуваного металу. Знай-дене по кал1брувальному графiку значення концент-
рaцlï викoриcтoвyвaлocя для рoзрaхyнкy мacoвoï 4ac-тки мeтaлy в зрaзкy.
Poзрaхyнoк мacoвoï чacтки eлeмeнтy в дocлiджy-вaнoмy зрaзкy здlйcнювaвcя aвтoмaтичнo aтoмнo-aбcoрбцlйним cпeктрoфoтoмeтрoм.
Результати та ïx обговорення
Анaлlз прoвeдeних дocлiджeнь cвlдчить, щo вмlcт oкрeмих мiкрoeлeмeнтiв y дрiжджaх р1зних тoргoвих
мaрoк lcтoтнo рlзнитьcя i зa дeякими пaрaмeтрaми пeрeвищye дoпycтимl мeжi.
KoR^mpaurn coлeй Кадмш y дocлiдних зрaзкaх кoливaлacь в1д 1,562 мг/л (Bирoбник 5) дo 6,009 мг/л (Bирoбник 4). Bмlcт coлeй Плюм6уму визнaчeнo в мeжaх 0,104 мг/л (Bирoбник 5) - 0,244 мг/л (Bирoбник 4). Peзyльтaти дocлiджeнь зoбрaжeнl та риc.1, риc. 2 тa тaбл. 2.
Рис. 1. Bмlcт coлeй Плюмбуму y дocлlджyвaних зрaзкaх
Рис. 2. Bмicт coлeй Кадмш y дocлiджyвaних зрaзкaх
Oтримaнl рeзyльтaти визнaчeння кoнцeнтрaцlï co-лeй Арceнlю y др1жджэх кoливaютьcя в мeжaх 0,0016 мг/кг (Bирoбник 1) - 0,016 мг/кг (Bирoбник 2). Bмlcт Пдрэрпуму y дocлlджyвaних зрэзкэх нe nepe-вищувэв нopмy (< 0.005 мг/кг). Отримэш peзyльтaти зaнeceнl дo риа 3, тэ6Л. 1 ТЭ ТЭ6Л. 2.
Bмlcт кoнцeнтpaцlï Купруму ^Л^Э^Я в мeжaх 0,626 мг/л (Bиpoбник 1) - 9,727 мг/л (Bиpoбник 4), Цинку - 33,98 мг/л (Bиpoбник 5) - 329,405 мг/л (B^ poбник 4). Peзyльтaти визнaчeння кoнцeнтpaцlй в1д-пoвlдних coлeй y ДР1ЖДЖЭХ зaнeceнl дo pиc. 4, риа 5 ТЭ ТЭ6Л. 2.
Таблиця 1
Bмicт Пдрэрг1уму y дocлiджyвaних зрэзкэх
Дocлlджyвaнl зрэзки
Bиpoбник 1 Bиpoбник 2 Bиpoбник 3 Bиpoбник 4
Bиpoбник 5 (прс^вш^ Bиpoбник 6 (пpecoвaнl)
Hg (мг/кг)
< 0.005
< 0.005
< 0.005
< 0.005
< 0.005
< 0.005
Рис. 3. Вмют Артешю y дocлiджyвaниx зрaзкax
Рис. 4. Вмют Купруму y дocлiджyвaниx зрaзкax
Рис. 5. Вмют Цинку у дocлiджyвaниx зрaзкax
Таблиця 2
Зведена таблиця результата токсиколопчного дослвдження
Дослщжуваш зразки Pb (mg/L) Cd (mg/L) Hg (мг/кг) As (мг/кг) Cu (mg/L) Zn (mg/L)
Виробник 1 5.485 0.174 < 0.005 0.0016 0.626 196.227
Виробник 2 4.734 0.146 < 0.005 0.016 3.657 106.176
Виробник 3 5.953 0.147 < 0.005 0.0073 5.343 155.609
Виробник 4 6.099 0.244 < 0.005 0.0091 9.721 329.405
Виробник 5 1.562 0.104 < 0.005 0.0035 0.838 33.980
Виробник 6 1.624 0.110 < 0.005 0.0013 2.134 38.030
Висновки
При визначенш вмiсту солей токсичних елементiв було дослвджено 2 зразки пресованих др1ждж1в. Отриманi результати концентрацiй солей Плюмбуму перевищувала норму у 1,5 раза, а Кадмш - у 2 рази. Решта показник1в вiдповiдали ДСТУ 4812:2007.
При супутньому дослiдженнi сухих дрiжджiв показники концентрацiй солей Кадмш, Плюмбуму та Цинку перевищували норми вказаш в ДСТУ 4812:2007, у дешлька разiв, концентрацiй солей Пд-раргiуму, Арсенш та Купруму були в межах норми. Проте, осшльки цей державний стандарт дшсний лише для пресованих дргждж1в, ми не можемо ствер-джувати, що отримаш результати е недопустимими для дано! категорп продуктiв.
Вiдмiннiсть вмюту солей важких металiв у рiзних зразках зумовлена тим, що меляса, використана при виробництвi дрiжджiв, була отримана з рiзних бюгео-хiмiчних регiонiв. Вщповвдно зразки, у яких показники мали найнижчi результати, були вирощеш на бiльш екологiчно чистiй мелясг
Отже, нашi дослiдження показали, що не вс екс-периментальнi зразки е безпечними при тривалому споживанш.
Тому ми пропонуемо при виборi мiж пресованими та сухими др1жджами надавати перевагу пресованим, оск1льки вмют солей токсичних елеменпв значно нижчий.
Перспектива подальших до^джень полягае у до-слздженш показникiв якостi та безпеки продукпв харчування, виготовлених з ^¡жцж1в рiзного похо-дження.
References
Sibirny, А.А. (2017). Biotechnology of Yeasts and
Filamentous Fungi. Springer. Oliveira, R.P., Basso, L.C., Junior, A.P., Penna, T.C., Del Borghi, M., & Converti, A. (2012). Response of Saccharomyces cerevisiae to cadmium and nickel stress: the use of the sugar cane vinasse as a potential mitigator. Biol. Trace. Elem. Res. 145(1), 71-80. doi: 10.1007/s12011-011-9156-0 Hatch, R.T., & Menawat, A. (1978). Biological removal and recovery of heavy metals. Biotechnol Bioeng Symp. 8, 191-203. Liao, G.L. (2006). Research on health risk for heavy metals pollution in a mine environment. Prog Safety Sci Tech. 10, 205-208 Dhokpande, S.R., Kaware, J.P. (2013). Biological Methods for Heavy Metal RemovalA Review. International Journal of Engineering Science and Innovative Technology. 2(5), 304-309. https://pdfs.semanticscholar.org/5ba3/36c3417d7596a 8a35d534493c8d4e0abea5e.pdf
