نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، دانشکده کشاورزی، دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی علوم و صنایع غذایی، شهرکرد، ایران.
2 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، دانشکده دامپزشکی، دانشیار گروه بهداشت مواد غذایی، شهرکرد، ایران.
3 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شهرکرد، دانشکده دامپزشکی، دانشیار گروه بهداشت مواد غذایی، شهرکرد، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Milk is a complicated liquid that contains necessary components for the growth of mammalian neonate. Milk can get polluted by heavy metals such as lead and cadmium. In this study, the concentrations of lead and cadmium were measured in 12 yoghurt and 12 UF cheese samples produced in each of the Isfahan and Golpayegan-Pegah Dairy Processing Establishments. The samples were analyzed using atomic absorption spectrometry by furnace according to AOAC instruction. According to the results, lead concentrations (Mean ± SD) in yoghurt and UF cheese samples produced in Isfahan and Golpayegan-Pegah were estimated at 54.96 ± 35.21, 61.65 ± 19.62, 105.38 ± 59.09, 141.94 ± 63.44 μg/Kg, respectively. In the case of cadmium, the concentrations were determined as 19.03 ± 1.23, 16.84 ± 8.08, 53.79 ± 19.29, 37.67 ± 22.58 μg/Kg, respectively. Results revealed a significant difference (P≥0.05) in lead and cadmium concentrations among the cheese samples of the two Dairy Processing Establishments. However, lead and cadmium concentrations in all samples were within the international approved limit (200 ppb).
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
توسعه روزافزون صنعت، اگرچه مزایای بی‌شماری را با خود به ارمغان می‌آورد ولی متأسفانه مشکلات خاصی را به دنبال خواهد داشت و در بسیاری موارد سلامتی انسان را تهدید می‌نماید، یکی از مهم‌ترین مواردی که امروزه به آن توجه ویژه‌ای شده است، آلودگی مواد غذایی به فلزات سنگین می‌باشد (شاکریان و کریم، 1383). عناصری با وزن اتمی 200 یا بالاتر نظیر جیوه، سرب و کادمیوم فلز سنگین نامیده می‌شوند. اما در عمل این اصطلاح معمولاً برای فلزاتی که وزن مخصوص بالایی داشته و به شدت جذب بافت‌های بیولوژیکی شده و به آرامی از سیستم بیولوژیک دفع می‌شوند به‌کار می‌رود. چنانچه میزان ورود این فلزات ضروری به بدن بیش از حد مورد نیاز باشد باعث ایجاد مسمومیت می‌شود. سرب فلزی است که می‌تواند در آب، هوا، مواد غذایی، خاک و گرد غبار وجود داشته باشد. سرب با سطح بالا و مدت زمان کوتاه باعث آسیب‌های مغزی و اختلالات گوارشی، ادراری ،تناسلی و ایمنی می‌شود. کادمیوم نیز از جمله فلزاتی می‌باشد که به طور وسیع در محیط پراکنده است، منبع اصلی این فلز ترکیبات صنعتی و کودهای فسفاته می‌باشد. مسمومیت حاد کادمیوم عمدتاً ازطریق تنفس ایجاد می‌شود (Cui et al., 2005). استنشاق گازهای آلوده علائمی از جمله تب، تهوع، استفراغ، سردرد، سرفه، نفس تنگی، تحریکات حلقی‌بینی ایجاد می‌نماید، عمده مسمومیت کادمیوم روی کلیه‌ها است هرچند روی شش‌ها تجمع یافته (تومور ریه) و تغییرات اسکلتی در محل تجمع ایجاد می‌کند (Groten and Bladeren, 1994; Gala-Gorchev 1991). شیر و فرآورده‌های آن ممکن است تحت شرایط خاصی از طریق آلودگی آب و غذای دام ها با آلاینده‌های محیطی همچون کارخانه‌های ذوب فلزات و سیمان، پساب فاضلاب ها، مواد زائد صنعتی، به سرب و کادمیوم آلوده گردد. این فلزات سنگین در شیر تجمع یافته و براحتی وارد بدن انسان می‌گردند (شاکریان و کریم، 1383). شیر و فرآورده‌های آن در بسیاری از نقاط جهان بخش مهمی از رژیم غذایی انسان را تشکیل می‌دهند و مصرف این فرآورده‌ها در تمامی گروه‌های سنی می‌باشد بر این اساس اندازه‌گیری فلزات سنگین مهمی همچون سرب و کادمیوم در برخی فرآورده‌های تخمیری شیر همچون ماست و پنیر در منقطه صنعتی اصفهان ضروری به نظر می‌رسد، بنابراین نتایج این تحقیق می‌تواند انگیزه‌ای را برای انجام تحقیقات بعدی در این زمینه ایجاد نماید.
مواد و روش‌ها
جمع‌آوری نمونه‌ها
در این بررسی تعداد 12 نمونه پنیر فراپالایش (UF) و 12 نمونه ماست تولیدی در کارخانه‌های پگاه اصفهان و گلپایگان در سال 1391 و در طی 3 ماه جمع‌آوری و جهت اندازه‌گیری فلزات سنگین و ویژگی‌های شیمیایی به آزمایشگاه منتقل شد. اندازه‌گیری سرب و کادمیوم پنیرUF و ماست ابتدا مقدار 2 گرم پنیر و 5 گرم ماست، به مدت 12 ساعت در گرمخانه 90 درجه سلسیوس قرار داده شد تا رطوبت آن گرفته شد. در مرحله بعد، ظروف پس از انتقال یافتن به کپسول روی شعله حرارت داده شد و سپس در کوره الکتریکی 250 درجه سلسیوس قرار گرفتند و در هر ساعت 50 درجه سلسیوس به حرارت کوره افزوده شد تا درجه حرارت به 550 درجه سلسیوس برسد. در این مرحله ظروف از کوره خارج گردیده و به مدت 6 ساعت در محیط قرار داده شد. در آخرین مرحله و پس از سرد شدن ظروف، خاکستر حاصله از نمونه‌ها در محلول اسید نیتریک 25 درصد حل گردیده و محلول حاصله به ارلن 250 میلی‌لیتر منتقل گردید سپس محلول‌های استاندارد سرب و کادمیوم بر اساس روش مرجع تهیه گردیدند (EFSA, 2010).
مرحله استخراج
در یک قیف به محلول آماده شده از نمونه، 5 میلی‌لیتر اسیدسیتریک10% بعنوان تامپون و در ازاء هر 10 میلی‌لیتر محلول یک قطره بروموکروزول گرین (Bromocresol green)1 % الکلی اضافه گردید وpH محلول با استفاده از محلول غلیظ و رقیق آمونیاک 4% روی 4/5 =pH تنظیم گردید. سپس 5 میلی‌لیتر محلول آمونیوم پیرولیدین دی‌تیوکربوکسیلیک اسید (Pyrolidine-1- dithiocarboxylic acid ammonium salt)(ساخت شرکت مرک آلمان) 2% به مخلوط اضافه گردید و ظروف حاوی مخلوط به مدت 10 تا 15 دقیقه تکان داده شد تا فلزات سرب و کادمیوم با محلول فوق بصورت کمپلکس در آیند سپس 5 تا 10 میلی لیتر محلول بوتیل استات نرمال (ساخت شرکت مرک آلمان) به محتوای ظروف اضافه و مجدداً محلول‌ها به مدت یک دقیقه در قیف جداکننده تکان داده شدند. در این مرحله فاز آبی دور ریخته شده و فاز آلی حاوی کمپلکس سرب و کادمیوم مورد آزمایش قرار گرفت.
رسم منحنی کالیبراسیون
در این مرحله فاز آلی حاوی کمپلکس سرب و کادمیوم در سال‌های مخصوص دستگاه جذب اتمی ریخته شده و سپس دستگاه بطور اتوماتیک ازبلانک و استانداردها برداشته و منحنی مربوطه رسم گردید. پس از رسم منحنی کالیبراسیون نمونه‌ها بصورت اتوماتیک توسط دستگاه برداشته شده و با استفاده از منحنی میزان آنها بر حسب میکروگرم در گرم محاسبه گردید. در این مطالعه از دستگاه جذب اتمیمدل واریان Varian AA 240 FS و کوره گرافیکی GTA120 مدل Varian ساخت کشور استرالیااستفاده شد.
جدول 1- شرایط دستگاه جذب اتمی مورد استفاده مدل واریان جهت اندازه‌گیری سرب وکادمیوم در نمونه‌ها
|
شرایط دستگاه |
سرب |
کادمیوم |
|
طول موج (نانو متر) |
3/283 |
8/228 |
|
سیستم اتمیزه نمودن (Atomization system) |
پلات فورم |
پلات فورم |
|
دمای خاکستر نمونه ها (درجه سلسیوس) |
800 |
700 |
|
حجم تزریق شده (میکرولیتر) |
10 |
10 |
|
|
|
|
برای اطمینان از دقت (Precision) آزمایش، هر نمونه شامل ماست و پنیر در سه نوبت مورد آزمایش قرار گرفت و آنگاه میانگین مقادیر، مشخص گردید و برای اطمینان از صحت (Accuracy) آزمایش، درصد بازیافت (Recovery rate)به‌صورت زیر اندازه‌گیری شد. ابتدا غلظت‌های 100، 200 و 300 میکروگرم در لیتر استانداردهای سرب و کادمیوم در مقادیر 1، 2 و3 میلی‌لیتر به 10 میلی‌لیتر ماست و پنیری که مقدار سرب و کادمیوم آن توسط آزمایشگاه مرجع مشخص شده بود، اضافه گردید و مجدداً اندازه‌گیری مقدار این فلزات انجام شد، در نهایت درصد بازیافت برای سرب و کادمیوم در نمونه‌ها به ترتیب برابر با 1 ± 8/97 درصد و 5/1 ± 4/98 درصد برآورد گردید.
حد تشخیص دستگاه (Detection of limit)،با استفاده از دستور العمل IUPAC که توسط لانگ و واینفوردنر ابداع شده بود اندازه‌گیری گردید، به این صورت که از استانداردهای مختلف سرب و کادمیوم در حد 1، 2، 4، 8، 10،15، 20 و 30 پیکوگرم استفاده شد. هر استاندارد در 3 نوبت به دستگاه تزریق گردید و این عمل 5 مرتبه تکرار شد. در نهایت حد تشخیص دستگاه برای فلز سرب برابر با 4 پیکوگرم و برای فلز کادمیوم برابر 5/0 پیکوگرم به دست آمد (Shakerian and Karim2004; Long and Winefordner, 1983). در نهایت کلیه داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS (version 17) و آزمون آماریt مستقل، داده‌ها تجزیه و تحلیل آماری شدند.
یافته‌ها
یافته‌های حاصل از این بررسی در جداول شماره‌های 2 و 3 نشان داده شده است.
جدول2- مقایسه میانگین غلظت کادمیوم در ماست و پنیر UF پگاه گلپایگان و اصفهان
|
نوع محصول |
تعداد |
میانگین (ppb) |
انحراف معیار (ppb) |
حداقل (ppb) |
حداکثر (ppb) |
|
ماست گلپایگان ماست اصفهان پنیر گلپایگان پنیر اصفهان |
6 6 6 6 |
84/16 03/19 *67/37 **79/53 |
08/8 23/1 58/22 29/19 |
87/6 3/18 57/15 70/18 |
72/25 47/21 73/72 48/70 |
* و **با توجه به F مشاهده شده در 05/0p ≤ اختلاف آماری معنی‌دار بین دو مکان (گلپایگان و اصفهان) از لحاظ غلظت فلز کادمیوم در پنیر وجود دارد.
جدول3- مقایسه میانگین غلظت سرب در ماست و پنیر پگاه گلپایگان و اصفهان
|
نوع محصول |
تعداد |
میانگین (ppb) |
انحراف معیار (ppb) |
حداقل (ppb) |
حداکثر (ppb) |
|
ماست گلپایگان ماست اصفهان پنیر گلپایگان پنیر اصفهان |
6 6 6 6 |
65/61 96/54 *94/141 **38/105 |
62/19 21/35 44/63 09/59 |
75/35 4/23 3/48 63 |
3/89 101 25/238 5/194 |
* و ** با توجه به F مشاهده شده در 05/0p ≤ اختلاف آماری معنی‌دار بین دو مکان (گلپایگان و اصفهان) از لحاظ غلظت فلزسرب در پنیر وجود دارد.
بحث و نتیجه‌گیری
فلزات سنگین موجود در محیط زیست یک خطره بالقوه برای موجودات زنده به شمار می‌آیند. انسان و حیوانات همواره در معرض آلودگی به فلزات سنگین غیرضروری می‌باشند. فلزاتی مانند سرب و کادمیوم ممکن است از منابع مختلفی، دام‌ها را آلوده ساخته و وارد شیر و فرآورده‌های تخمیری شیر از جمله ماست و پنیر گردند. بررسی‌های مختلفی در دنیا در این خصوص انجام شده است به طوری که عبدالخالق و همکاران (2012) میزان سرب، کادمیوم، مس و آهن در شیر گاو و سایر فرآورده‌های شیر را در سواحل غربی فلسطین بررسی و گزارش کردند. میانگین کادمیوم در ماست در نشان‌های تجاری مختلف μg/kg 5/57 بود که در مقایسه با بررسی حاضر بیشتر است و در ضمن میزان کادمیوم در پنیرμg/kg 3/30 بوده است که در مقایسه با این تحقیق حاضر کمتر است. میانگین سرب در ماست در نشان‌های تجاری مختلفμg/kg 300 بوده است که در مقایسه با تحقیق حاضر بیشتر می‌باشد. همچنینEnb (2009) در مصر ترکیبات شیمیایی و میزان فلزات در شیر گاو و بوفالو در طول فرآیندهای فرآورده‌های شیر بررسی کردند. میزان کادمیوم در ماست حاصل از شیر بوفالوmg/kg 09/0 و شیر گاو mg/kg 059/0 و میزان سرب در ماست بوفالو mg/kg 06/0 و در ماست گاو mg/kg 039/0 بوده است. در بررسی یازباسی و همکاران (2003) مقادیر سرب، کادمیوم، آهن، مس و روی را در پنیر Kasar در ترکیه طی 12 ماه مورد ارزیابی قراردادند. گستره غلظت سرب μg/kg 422-10 و گستره غلظت کادمیوم μg/kg 3/8- 3/0 بوده که در مقایسه با تحقیق حاضر میزان سرب بیشتر بوده است. در ایران صادقی‌زاده و همکاران (1386) میزان آلودگی پنیرهای آب نمکی شهرستان یزد به فلزات سنگین مورد بررسی قرار دادند. میزان سرب پنیر در کارخانه‌هایC, B, A به ترتیب برابر با 94 /11، 76/ 18وppb61/43 و میزان کادمیوم پنیر در کارخانه‌هایC, B, A به ترتیب برابر 353/0، 265/0 وppb 285/0 بوده است که در مقایسه با مطالعه حاضر میزان آن کمتر است. در بررسی توسط گوگوآسا (2006) میزان فلزات سنگین در پنیر حاصل از شیر گوسفند از 3 منطقه در رومانی مورد بررسی قرار گرفت. طبق این گزارش میانگین غلظت کادمیوم mg/kg 003/0- 001/ 0 و میانگین غلظت سرب mg/kg 314/0- 193/0 بوده است. ماگدا و همکاران (2008) در عربستان صعودی میزان فلزات سرب و کادمیوم در پنیر را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که میانگین سرب و کادمیوم بر حسب mg/kg به ترتیب 47/0 و 14/0 بوده است. همچنین ایار و همکاران (2009) میزان فلزات سرب، کادمیوم در شیر و فرآورده‌های آن در ترکیه بررسی کردند. میزان سرب در پنیر Kasar mg/kg0/1، پنیر سفید mg/kg 92/0، پنیرmg/kg Ayran 136/0، پنیرmg/kg Tulum 610/0، بوده است. میزان کادمیوم در پنیر Kaşar mg/kg 029/0، پنیر سفید mg/kg 012/0، در پنیر Ayran برابر با mg/kg 039/0، در پنیر Tulum برابر با g/kg 051/0 بوده است. از طرف دیگر میزان سرب در ماست mg/kg 093/0 و میزان کادمیوم mg/kg 009/0 گزارش شده است. در بررسی استارسکا و همکاران (2011) میزان سرب و کادمیوم در شیر و فرآورده‌های آن (پنیر کوتاگ، پنیر رسیده، کره، ماست و دوغ) در لهستان مورد بررسی قرار گرفت و میانگین غلظت سرب در شیر mg/kg 008/0 و سایر فرآورده‌های شیر mg/kg 017/0، و میانگین غلظت کادمیوم در شیر mg/kg 001/0 و در سایر فرآورده‌های شیر mg/kg002/0 گزارش گردید.
تجزیه و تحلیل آماری داده‌های مورد بررسی حاضر نشانگر آن است که بین غلظت کادمیوم موجود در ماست‌های پگاه اصفهان و گلپایگان اختلاف آماری معنی‌داری مشاهده نشده است (جدول شماره 3) ولی بین میزان غلظت کادمیوم موجود در پنیرهایUF پگاه اصفهان و گلپایگان اختلاف معنی‌داری مشاهده شده است (جدول شماره 2) که احتمالاً به دلیل تفاوت در استفاده از کودهای فسفاته، نوع شیر مصرفی (میزان آلوده بودن به کادمیوم)، آلوده بودن مواد اولیه تجهیزات دامداری‌ها به کادمیوم است. همچنین بین غلظت سرب موجود در ماست‌های پگاه اصفهان و گلپایگان اختلاف معنی‌داری مشاهده نشده است. بین غلظت سرب موجود در پنیرهای UF پگاه اصفهان و گلپایگان اختلاف معنی‌داری مشاهده شده است، احتمالاً به علت نمک و ظروف بستهبندی و سایر لوازم وتجهیزات در طی فرآیند تولید باشد. که نیاز به بررسی جامع‌تری می‌باشد. به‌طورکلی علل تفاوت در میزان سرب و کادمیوم در فرآورده‌های شیر تخمیری بسیار متعدد می‌باشد از جمله نزدیک بودن گاوداری‌ها به مناطق صنعتی، کارخانه ذوب فلزات، کارخانه سیمان، معادن زغال سنگ، محیط اطراف نگه‌داری دامداری‌ها، مصرف بی‌رویه کودهای فسفاته، آلودگی آب و غذای دام‌ها، نزدیکی دامداری‌ها به فاضلاب‌های کارخانه‌های مختلف و نحوه تولید و نوع بستهبندی در کارخانه‌های شیر می‌باشد. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که غلظت‌های سرب و کادمیوم در نمونه‌های مورد بررسی در کارخانه‌های پگاه اصفهان و گلپایگان کمتر از حد مجاز استانداردهای بین‌المللی است.
)