Anwendung von UV-Vis-spektrophotometrischen Bleitestverfahren in der Lebensmittelindustrie

Lebensmittel, Getränke und Nahrungsergänzungsmittel können durch bleihaltige Böden, bleihaltiges Wasser oder bleihaltige Konserven verunreinigt werden.
Bildquelle: Unsplash User Ali Inay

Im April 2014 hat die Stadt Flint, Michigan, ihre Wasserquelle gewechselt. Nachdem sie 50 Jahre lang aufbereitetes Wasser aus Detroit bezogen hatte, entschied sich die Stadtverwaltung für die Umstellung auf Wasser aus dem Flint River, was zu jährlichen Einsparungen von etwa 5 Millionen Dollar führen sollte. Die wahren Kosten der Umstellung werden erst jetzt deutlich: Nach Beschwerden von Anwohnern über den Geschmack, den Geruch und das Aussehen des neuen Wassers wurden bei Tests erstaunlich hohe Bleikonzentrationen in der Wasserversorgung festgestellt, die auf die korrosiven Elemente des Flusswassers zurückzuführen sind, die das marode Wasserverteilungssystem der Stadt zerstören. Bei den Tests wurde eine durchschnittliche Bleikonzentration von 2.000 ppb festgestellt, wobei einige Proben einen Wert von 13.200 pb erreichten, "200 bis 1.300 Mal höher als der von der Weltgesundheitsorganisation festgelegte Wert von 10ppb", so The Guardian.1

Der Grenzwert der Umweltschutzbehörde für gefährliche Abfälle liegt bei 5.000 ppb. Als Gouverneur Rick Snyder im Januar dieses Jahres den Notstand ausrief, waren bereits 10 Menschen an der Legionärskrankheit gestorben und bis zu 10.000 Menschen hatten andere medizinische Probleme, die durch das verseuchte Wasser verursacht wurden.2

Während sich die Stadt mit den Auswirkungen und langfristigen Folgen ihrer Wasserkrise auseinandersetzt, hat sich die öffentliche Besorgnis über verbleites Wasser in den gesamten Vereinigten Staaten verbreitet. In der Zeitschrift Builder heißt es: "Unglaublich, dass schätzungsweise drei bis sechs Millionen Meilen Bleirohre in den USA immer noch Wasser führen, und die meisten von ihnen sind anfällig für Gefahren wie die in Flint."3 Trinkwasser ist jedoch nicht die einzige potenzielle Quelle für Bleiverunreinigungen in Konsumgütern; Lebensmittel, Getränke und Nahrungsergänzungsmittel können durch den Anbau in verbleitem Boden, durch bleihaltige Konserven oder durch die Aufnahme von verbleitem Wasser unzulässige Bleikonzentrationen aufweisen.4 Bleiexposition kann zu einer Reihe von schwerwiegenden und zerstörerischen gesundheitlichen Auswirkungen führen, darunter neurologische Schäden und Schäden des Nervensystems, Anämie, Nierenversagen, erhöhtes Risiko einer Fehlgeburt und sogar Tod. Daher ist es unerlässlich, dass die Lebensmittelindustrie strenge, laufende Bleitests durchführt, um die Sicherheit ihrer Produkte zu gewährleisten.

Die kolorimetrische USP-Bleitestmethode kann aufgrund der Kondensationsbildung während des Probenaufschlusses nicht auf Erdalkalielemente angewendet werden. Bildquelle: Unsplash-Benutzer Neslihan Gunaydin

Aktuelle Blei-Testmethoden

Die derzeit am weitesten verbreiteten und zuverlässigsten Methoden zur Bleiprüfung sind die induktiv gekoppelte Plasmamassenspektroskopie (ICP-MS) und die Graphitrohr-Atomabsorptionsspektroskopie (GFAAS).5 Leider sind diese Methoden für viele Hersteller von Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln oft unerschwinglich; ein ICP-MS-Gerät kann beispielsweise in der Anschaffung bis zu 750.000 Dollar und im Betrieb über 1000 Dollar pro Tag kosten. GFAAS-Instrumente sind zwar erheblich preiswerter, erfordern aber eine makellose Betriebsumgebung, wodurch im Laufe der Zeit potenziell erhebliche Betriebskosten entstehen.6 Obwohl in den letzten zehn Jahren neuere Methoden entwickelt wurden, sind sie in der Regel in ihrem Anwendungsbereich begrenzt, und die von der US Pharmacopeia (USP) empfohlene kolorimetrische Methode kann zeitaufwändig, ungenau und umweltschädlich sein und ist nicht in der Lage, alle Arten von Proben zu analysieren.7 Um den Bedarf an schnelleren, vielseitigeren und kostengünstigeren Bleitests zu decken, haben sich die Forscher kürzlich der UV-Vis-Spektrophotometrie zugewandt.

Die UV-Vis-Spektralphotometrie erweitert den Zugang zu zuverlässigen, genauen Bleitests und hilft Herstellern von Verbrauchsgütern, die Sicherheit ihrer Produkte zu gewährleisten. Bildquelle: Kai Jerke

Eine UV-Vis-spektrophotometrische Methode zur Untersuchung von Blei

Die UV-Vis-Spektrophotometrie ist bekannt für ihre Fähigkeit zur genauen Analyse der Wasserqualität, zum schnellen Nachweis von Verunreinigungen und zur Quantifizierung kritischer Elemente, die häufig in unserer Wasserversorgung vorkommen. UV-Vis-Geräte können aber auch zur Messung von Blei in Verbrauchsgütern eingesetzt werden, die während des Produktionsprozesses mit Blei in Berührung gekommen sein könnten. Wie in Pharmaceutical Technology ausführlich beschrieben, hat die Forschung unter der Leitung von Qingyong Lang, leitender analytischer Chemiker bei Nutritional Laboratories International in Missoula, MT, zur Entwicklung einer UV-Vis-spektrophotometrischen Bleitestmethode geführt, die viele der Probleme löst, die mit traditionellen und neu entwickelten Testverfahren verbunden sind.8 Die Vorteile der UV-Vis-Methode sind

• Kann selbst Spuren von Blei unter 1 ppb messen.
• Anwendbar auf alle organischen und anorganischen Proben, einschließlich Erdalkalielemente.
• Zuverlässig und genau, validiert durch Standardadditionsmethode und ICP-MS.
• Erfordert keine umfangreiche Vorbereitung der Testumgebung.

Für die meisten Proben ermöglicht die UV-Vis-spektrophotometrische Methode schnelle Ergebnisse. Die Forscher stellen fest, dass die Prüfung von "komplizierten Nahrungsergänzungsmitteln, die entweder bestimmte Verbindungen mit hohem Molekulargewicht oder eine Mischung aus organischen und mineralischen Bestandteilen enthalten können" zwar bis zu zwei Stunden dauern kann, die UV-Vis-Methode aber immer noch einen erheblichen Zeitvorteil gegenüber der USP-Methode bietet, die bis zu mehreren Tagen dauern kann. Die Vielseitigkeit der Methode bedeutet, dass die Bleiprüfung an praktisch jedem Material durchgeführt werden kann, einschließlich "pharmazeutischen, landwirtschaftlichen, Lebensmitteln und rohen Nahrungsergänzungsmitteln", was eine breite Anwendung ermöglicht und die Möglichkeit bietet, die gesamte Produktpalette eines Herstellers während des gesamten Produktionsprozesses zu prüfen.

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