Les chercheurs développent une méthode efficace et plus sensible pour tester les aliments contenant des métaux lourds et l'eau

Découvrir si les aliments et l'eau que nous consommons sont exempts de métaux toxiques et cancérigènes peut désormais être beaucoup plus rapide et plus simple.

Des chercheurs de l'Université de Johannesburg ont développé une méthode efficace et plus sensible pour tester les niveaux dangereux de métaux lourds, comme l'arsenic, le cadmium et le chrome dans les légumes et l'eau. La méthode peut également être utilisée pour tester d'autres aliments. Il est possible de tester plusieurs métaux en même temps et une automatisation peut être ajoutée.

La méthode peut être utilisée pour tester d'autres aliments. L'instrumentation utilisée est facilement disponible dans les laboratoires des pays en développement.

Est-ce sûr?

Des chercheurs de l'Université de Johannesburg ont développé une méthode plus rapide et plus économique pour identifier directement les métaux lourds toxiques et cancérigènes dans les légumes et l'eau potable.

Les métaux traces comme le plomb (Pb), l'arsenic (As), le cadmium (Cd) et le thallium (Tl) sont toxiques même à de très faibles concentrations (niveaux). Les composés hexavalents de l'arsenic, du cadmium et du chrome sont également reconnus comme cancérigènes par le Centre international de recherche sur le cancer (IARC) et le US National Toxicology Program (NTP).

Combinant des techniques établies avec précision, la méthode permet de tester simultanément plusieurs métaux traces.

«L'étude fournit une méthode simple, rapide et sensible pour les laboratoires aux ressources limitées. Les résultats de la recherche peuvent également améliorer la qualité des aliments pour les consommateurs», déclare l'auteur principal, le professeur Philiswa Nomngongo. Elle est titulaire de la chaire SARChI: Nanotechnology for Water à l'Université de Johannesburg.

« Cette étude fournit des données qui peuvent être utilisées comme référence lors de la mise en place ou de la révision des lignes directrices pour les niveaux maximaux admissibles dans les légumes communs et l'eau appétente », ajoute-t-elle.

« La méthode est respectueuse de l'environnement et conforme aux principes de la chimie analytique verte. Elle n'introduit pas de pollution secondaire. »

Nouvelle combinaison de techniques

Des études antérieures utilisaient des méthodes similaires, mais pour l'analyse des polluants organiques, explique le Dr Luthando Nyaba, co-auteur de l'étude, également à l'Université de Johannesburg.

«C'est la première fois qu'un adsorbant à base d'argile est combiné à une méthode d'extraction du point de trouble pour l'analyse simultanée des métaux traces dans les légumes et de l'eau savoureuse», dit-il.

Dans cette méthode, nous convertissons des échantillons de légumes solides sous forme liquide. Cela permet d'analyser directement les métaux traces avec un instrument d'analyse approprié. Une analyse directe et simultanée signifie que plus d'échantillons de légumes peuvent être analysés en même temps, et plus rapidement qu'auparavant, « 

Luthando Nyaba, Co-auteur de l'étude, Université de Johannesburg

La méthode utilise l'extraction du point de trouble assistée par ultrasons et l'extraction en phase micro-solide dispersive pour préconcentrer les échantillons de légumes et d'eau. Les échantillons sont ensuite directement analysés par spectrométrie d'émission optique à plasma à couplage inductif.

L'équipement utilisé pour la recherche a quelques années, dit Nomngongo. Cependant, si « on achète des légumes à 8 heures du matin, on a les résultats d'analyse à 1 heure de l'après-midi », ajoute-t-elle.

La chimie comme les applications mobiles

Pour identifier les métaux traces dans les aliments et l'eau, des techniques de chimie analytique sont nécessaires. Celles-ci évoluent au fil du temps tout comme les applications sur les téléphones mobiles, dit-il.

«Les développeurs d'une application pour téléphone peuvent corriger les bogues logiciels sans réécrire complètement l'application. Ils ajoutent des correctifs à une nouvelle version et les utilisateurs téléchargent la nouvelle version pour en bénéficier.

«Les chimistes analytiques sont comme des développeurs de logiciels, mettant à jour une méthode existante pour la rendre conforme aux nouveaux principes de chimie analytique. Dans ce cas, l'un de nos objectifs était de réduire considérablement les quantités de solvants dangereux traditionnellement utilisés dans les tests de métaux traces, « ajoute Nyaba.

Difficile à détecter

Partout dans le monde, des traces de métaux indésirables apparaissent dans les légumes et l'eau potable. Ces métaux font partie des nombreux polluants qui affectent gravement la santé humaine. La surveillance des métaux présents dans les aliments et les boissons peut vraiment remettre en question un laboratoire.

Premièrement, les laboratoires ne peuvent souvent pas mesurer directement certains métaux traces dans les aliments, car ils se produisent à des «doses trop faibles»: l'équipement n'est pas conçu pour détecter des concentrations aussi faibles. Cela signifie que des méthodes sophistiquées et des équipements coûteux sont nécessaires pour détecter la présence de certains métaux traces.

Deuxièmement, les légumes sont intrinsèquement très complexes à analyser avec précision pour les éléments chimiques. Cela crée des procédures longues et chronophages pour préparer les échantillons en vue des tests de métaux.

Ensemble, cela signifie que la surveillance des traces de métaux dans les produits agricoles est généralement lente, coûteuse et ne peut être effectuée que par des scientifiques hautement qualifiés. Pour les pays en développement, la surveillance peut être inaccessible à cause de cela.

Plus qu'une bonne chose

Pour rester en bonne santé, les humains doivent manger des légumes et boire de l'eau. Les légumes de haute qualité contiennent de nombreux micronutriments, y compris des métaux traces dont le corps a besoin pour bien fonctionner.

Mais des doses trop élevées de certains métaux peuvent rendre les gens malades, même si des problèmes de santé tels que le cancer peuvent prendre des années à se manifester. D'autres sont si toxiques que de très faibles quantités peuvent rendre les gens extrêmement malades en quelques jours ou semaines.

<< Nous devons manger des aliments contenant des traces de métaux, tels que le cuivre, le zinc et le fer. Mais d'autres sont toxiques: le plomb, l'arsenic, le cadmium, le mercure, entre autres. D'une part, les légumes constituent un élément vital de la nutrition humaine. Sur de l'autre, ce sont de bons accumulateurs de métaux lourds », explique Nomngongo.

«Connaître le niveau de contamination métallique des légumes que nous mangeons et de l'eau que nous buvons peut faire une différence pour la santé et la qualité de vie», ajoute-t-elle.

Des métaux partout

Les métaux indésirables affectent les cultures vivrières et l'eau potable dans le monde entier. La pollution par les métaux lourds provenant de l'urbanisation, des usines, des mines et d'autres industries se transforme en sources d'eau potable et d'irrigation dans l'agriculture. Certains engrais agricoles, y compris les boues d'épuration recyclées, affectent également les cultures vivrières.

Beaucoup de ces métaux s'accumulent dans le corps humain, chez les animaux, les plantes et l'environnement. Cela signifie que les métaux ne peuvent pas être éliminés et que les problèmes qui en résultent ne peuvent être que gérés, pas guéris.

L'Organisation mondiale de la santé (OMS) et les gouvernements nationaux publient des directives sur l'eau potable et d'autres normes, qui montrent quels niveaux de métaux dans les aliments et l'eau sont susceptibles d'affecter la santé humaine.

Et le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) de l'OMS et le National Toxicology Program (NTP) des États-Unis publient des listes de cancérogènes humains connus et probables.

Prochaines étapes

Localement, les résultats de la recherche peuvent aider à améliorer la qualité de vie des communautés qui dépendent des sources d'eau étudiées, dit Nomngongo.

« Les résultats peuvent également aider le gouvernement sud-africain et les agences de protection de l'environnement à définir, revoir et appliquer les réglementations sur la qualité de l'eau », ajoute-t-elle.