Хром

СТАЙЛАБ предлагает стандарты хрома и его химических форм для анализа их содержания в продуктах питания методами ИСП и ИСП-МС

Хром – это бело-голубой металл. Большинство его соединений ярко окрашено в оранжевый, красный, желтый, зеленый, серо-зеленый, лиловый и черный цвета. Он придает характерную окраску уваровитам (хромовым гранатам), фукситам, рубинам и некоторым другим минералам. Название «хром» происходит от греческого слова, означающего «краска» или «цвет». Это достаточно распространенный металл, который чаще всего встречается в виде соединений, в том числе, и с другими металлами, например, в виде хромистого железняка и магнохромита.

В XVIII веке на Урале обнаружили красно-оранжевый минерал, состоящий из призматических кристаллов. Он был описан как «сибирский красный свинец» или «красная свинцовая руда» и с 1770-х годов использовался для изготовления красной и желтой краски. Однако в 1797 году во Франции химик Луи Воклен выделил из него новое соединение, из которого годом позже получил чистый металл – хром. В XIX веке его соли применяли в качестве красителей и для дубления кож. В настоящее время, помимо этого, хром добавляют в стали и сплавы для повышения их прочности. Некоторые из сплавов хрома применяют в аэрокосмической промышленности. Этот металл используют для хромирования – формирования на изделиях износостойкого антикоррозионного покрытия. Соединения хрома применяют в качестве катализаторов при производстве углеводородов и для изготовления искусственных рубинов, которые используют в лазерах. Многие соли шестивалентного хрома входят в состав защитных пропиток для древесины.

Трехвалентный хром присутствует как в растениях, так и в организмах животных. Он участвует в обмене белков, углеводов и жиров. В норме дополнительно принимать хром в составе пищевых добавок не требуется, поскольку он присутствует во всех продуктах питания, в питьевой воде и вине, а также способен мигрировать в пищу из посуды. Ранее считалось, что нехватка хрома возникает в результате таких ситуаций, как необходимость в длительном внутривенном питании и выражается в снижении толерантности к глюкозе, потере веса и нарушениях сознания. Однако современные исследования опровергают это утверждение и ставят под сомнение необходимость хрома для живых организмов. В настоящее время в Евросоюзе приняты следующие нормы дневного потребления хрома: до 25 мкг/сутки для женщин и до 35 мкг/сутки для мужчин младше 50 лет. С возрастом потребность в хроме снижается; в период же беременности и лактации – возрастает.

В отличие от трехвалентного хрома, шестивалентный хром и его соединения токсичны, в частности, генотоксичны и канцерогенны. Чаще всего его воздействию подвергаются работники металлургических предприятий и заводов по производству красок. Хромпик – дихромат калия – иногда незаконно добавляют в молоко для его обеззараживания. Его используют в кожевенной промышленности, в качестве окислителя и для консервирования проб молока перед их лабораторным анализом. Раствор хромпика в серной кислоте применяют в лабораториях для очистки стекла от органических соединений. Хромовую кислоту используют для получения чистого хрома, в металлургии, в производстве сверхтвердых материалов, а также керамики и цветного стекла.

Механизм токсичности шестивалентного хрома обусловлен его сильными окислительными свойствами. Попав в организм, он восстанавливается до трехвалентного хрома, в процессе повреждая клеточные структуры, в том числе, ядерную и митохондриальную ДНК. Для отравления шестивалентным хромом характерны гемолиз, а также почечная и печеночная недостаточность. Соли хрома, в том числе, присутствующие в красках для одежды, являются аллергенами. У чувствительных людей контакт с такими тканями, а также цементом, красителями и инструментами, вызывает дерматиты и крапивницу. Аллергия к хрому, как и отравления им, чаще всего встречается у работников соответствующих предприятий.

Повышение использования и производства хрома привело к увеличению содержания соединений этого металла в пресной и морской воде, а также в почве. При этом возможно как преобразование шестивалентного хрома в малотоксичный трехвалентный, так и обратный процесс: окисление трехвалентного хрома до шестивалентного. В средах, бедных органикой, например, в песчаных почвах, шестивалентный хром может сохраняться до нескольких лет. Из почвы хром проникает в растения, причем наибольшие его концентрации при этом отмечали в корнях и проростках. У многих растений, в том числе, водорослей, избыток хрома вызывает нарушения фотосинтеза, снижение продуктивности и гибель. Однако некоторые растения, например, водяная ипомея, или водяной шпинат, накапливают значительные количества хрома в листьях без вреда для собственного организма. Водяную ипомею употребляют в пищу и в качестве кормового растения в Юго-Восточной Азии. Это означает, что таким путем хром может попадать в организм человека и животных, например, свиней.

Хром проявляет экотоксичность. Избыточные его количества опасны для многих водорослей, а также для беспозвоночных, обитающих как в воде, так и в почве. Это его свойство обуславливает необходимость контролировать содержание хрома в окружающей среде. В настоящее время рассматривается возможность использования биосенсоров для анализа экотоксичности хрома.

В Российской Федерации и странах Таможенного Союза максимально допустимые концентрации хрома в пищевых продуктах и воде указаны в ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», «Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» и в других регламентах. Согласно им, содержание хрома в мясных, мясорастительных, рыбных и овощных консервах и в продуктах переработки молока в хромированной таре не должно превышать 0,5 мг/кг, в питьевой воде – 0,05 мг/л (для Cr⁶⁺) и 0,5 мг/л (для Cr³⁺). В странах Евросоюза содержание хрома в пищевых продуктах и других изделиях также регулируют законодательно. С актуальными нормами можно ознакомиться на сайте compact24.com.

Стандарты SPEX CertiPrep для анализа хрома методами ИСП и ИСП-МС изготавливаются в соответствии с ISO 17034:2016 (аккредитация A2LA). Система контроля качества соответствует ISO 9001:2015 (аккредитация DQS). Их стабильность и точность концентрации гарантируется производителем.

Литература

1. John B. Vincent, Kristin R. Di Bona; Sharifa Love; Nicholas R. Rhodes; DeAna McAdory; Sarmistha Halder Sinha; Naomi Kern; Julia Kent; Jessyln Strickland; Austin Wilson; Janis Beaird; James Ramage; Jane F. Rasco. Chromium is not an essential trace element for mammals: effects of a "low-chromium" diet. Journal of Biological Inorganic Chemistry. March 2011, 16 (3): 381–390.
2. M. D., Cohen; Kargacin, B; Klein, CB; Costa, M. Mechanisms of chromium carcinogenicity and toxicity. Critical Reviews in Toxicology. 1993, 23 (3): 255–81.
3. Yang L, Xia B, Yang X, Ding H, Wu D, Zhang H, Jiang G, Liu J, Zhuang Z. Mitochondrial DNA hypomethylation in chrome plating workers. Toxicol Lett. 2016 Jan 22;243:1-6.
4. Basketter, David; Horev, L.; Slodovnik, D.; Merimes, S.; Trattner, A.; Ingber, A. (2000). "Investigation of the threshold for allergic reactivity to chromium". Contact Dermatitis. 44 (2): 70–74.
5. Helena Oliveira, Chromium as an Environmental Pollutant: Insights on Induced Plant Toxicity, Journal of Botany, vol. 2012, Article ID 375843, 8 pages, 2012.
6. Coelho C, Branco R, Natal-da-Luz T, Sousa JP, Morais PV. Evaluation of bacterial biosensors to determine chromate bioavailability and to assess ecotoxicity of soils. Chemosphere. 2015 Jun;128:62-9.