Esposizione alimentare a elementi potenzialmente dannosi nelle piante commestibili in Polonia e dinamiche di rischio per la salute legate alla loro differenziazione geochimica - Guangdong BoldFrontier Technologies Co.,Ltd

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8521 (2023) Citare questo articolo

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Sono state studiate le differenze nei valori di rischio per la salute calcolati per i consumatori di elementi potenzialmente dannosi (PHE) presenti nelle piante commestibili. Sulla base di una ricerca bibliografica completa, i più alti contenuti di PHE nelle piante sono stati identificati nelle regioni meridionali e occidentali della Polonia, che hanno rivelato anche il più alto arricchimento geochimico con Zn, Pb, Cu, As, Cd e Tl. I valori di rischio non cancerogeno inaccettabile (HQ) più elevati per il contenuto medio di PHE in Polonia sono stati rilevati per Pb: bambini piccoli (2,80), bambini in età prescolare (1,80) e bambini in età scolare (1,45) e per Cd per i bambini piccoli (1,42). . I valori di rischio cancerogeno (CR) inaccettabile più elevati per il contenuto medio di As sono stati osservati negli adulti (5,9 × 10–5). I più alti valori di rischio non cancerogeno per i consumatori sono stati segnalati nelle province di Slesia, Bassa Slesia, Lublino, Piccola Polonia e Opole, indicando l’impatto della variabilità geochimica sui valori di rischio.

Le piante terrestri commestibili hanno sempre rappresentato una parte importante della dieta umana, poiché forniscono energia e sostanze nutritive per una vita equilibrata1. L'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) raccomanda che verdura, frutta, legumi, noci e cereali integrali costituiscano i componenti principali del pasto e che i primi due dovrebbero essere consumati almeno nella quantità di 400 g al giorno2. Secondo le linee guida Healthy Eating Plate3 ogni pasto dovrebbe comprendere il 30% di verdure, il 25% di cereali integrali, il 25% di proteine sane e il 20% di frutta. Dal 2020 l'Istituto Nazionale di Sanità Pubblica (PZH) in Polonia raccomanda che frutta e verdura costituiscano la metà e i prodotti a base di cereali un quarto di ogni pasto quotidiano4.

Frutta e verdura sono un'ottima fonte di minerali, acidi grassi necessari e fibre, ma anche una fonte unica di vitamine (C, E, K e folati)5. Allo stesso tempo, il loro potere calorifico, il contenuto di grassi saturi e di sodio sono bassi e non contengono colesterolo6. Il valore energetico delle verdure varia da 8,4 a 74 kcal per 100 g, con un valore medio di sole 26 kcal per 100 g7. Ciò è particolarmente importante considerando che il sovrappeso e l’obesità rappresentano gravi problemi di salute pubblica in tutto il mondo8. I nutrienti forniti dai cereali includono carboidrati/amido (energia), proteine, fibre e un’ampia varietà di vitamine e minerali, comprese le vitamine del gruppo B (folati, tiamina, riboflavina, niacina), vitamina E, ferro, zinco, magnesio e fosforo9,10. L'alto contenuto di fibre nei cereali integrali supporta anche il funzionamento del sistema digestivo e può prevenire la stitichezza11,12,13. Il consumo di frutta e verdura, nonché di cereali, è fortemente associato a un ridotto rischio di malattie cardiovascolari, cancro, diabete, morbo di Alzheimer, cataratta, malattia diverticolare e compromissione delle funzioni corporee correlata all'età14,15,16,17,18 .

Gli Elementi Potenzialmente Nocivi (PHE) sono ampiamente presenti e dispersi nell'ambiente. Il loro accumulo nelle piante è particolarmente importante perché le sostanze nutritive potrebbero traslocare dalle piante nella catena alimentare e infine accumularsi nell'uomo19. A causa dell’elevata importanza nutrizionale delle piante commestibili e del loro ruolo chiave nella dieta, l’aumento del contenuto di PHE potrebbe rappresentare un rischio significativo per la salute dei consumatori. La maggior parte dei PHE che entrano nel corpo umano attraverso il percorso di consumo provengono da prodotti vegetali coltivati nel suolo, che come risultato di fattori geogenici o antropogenici, possono rappresentare una minaccia per la loro migrazione verso piante commestibili a causa della maggiore concentrazione o mobilità19. La maggior parte delle ricerche ha indagato il funzionamento degli elementi negli organismi viventi, ma prove crescenti suggeriscono che le interazioni tra loro sono più complesse di quanto si pensasse inizialmente20. Ciò è dovuto alle possibili interazioni sinergiche e/o antagoniste tra loro, ma anche alle complesse reazioni metaboliche che avvengono negli organismi viventi e alle interazioni con il microbioma umano21,22,23. Poiché la salute diventa sempre più importante per la società, la ricerca alimentare correlata sempre più strettamente alla medicina preventiva sta guadagnando popolarità19,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33.

65 years old). As no statistical data were available for toddlers (1–3 years old), pre-schoolers (4–6 years old), and adolescents (13–18 years old) for Poland, recommended intake values described in the section above were used in the case of these subpopulations. Additionally, the recommended intake values of consumption for school-aged children (7–12 years old) and adults (> 18 years old) were also used in our study. It should be also added that in our investigations potatoes were excluded from the total consumption of vegetables due to their nutritional properties according to Healthy Eating Plate3. Moreover, in Poland potato is the basic vegetable consumed and there is the detailed characteristic of their consumption available./p> Pb > Cu > Ni > Cd > Hg > As > Co. For vegetables, fruits, and cereals, the concentration of elements was in the following decreasing orders, respectively: Zn > Cu > Pb > Cd > Ni > Hg > As > Co, Zn > Cu > Ni > Pb > Cd > Co, and Pb > Cd > Hg./p> pre-schoolers > school-aged children > adults > adolescents > boys > girls > women 56–65 > women 36–55 > men 56–65 > retirees > men 18–35 > men 36–55 > women 18–35 for Cd > Pb > Cu > As > Hg > Zn > Ni > Co. The highest risk was 4.44 for mean and 19.74 for P95 Cd concentrations for toddlers. In the following provinces, acceptable risk was also exceeded: Lower Silesia for Pb, Lublin for Cd, Cu, Pb, Zn, Lesser Poland for As, Cd, Co, Cu, Hg, Pb, Opole for Hg, Pb, and Northern Poland for Pb. Risk values were the lowest in the Northern Poland, where the highest risk and only exceedance (0.295) was observed for toddlers for P95 of the Pb contents and following decreasing order for investigated PHEs contributing to the overall risk was found: Pb > Cd > Cu > Zn > Co > Ni. In most of studied provinces, the decreasing order of risk values for Pb was as follows: toddlers > pre-schoolers > school-aged children > adolescents and adults > boys and girls > other investigated subpopulations. Only in Northern Poland risks for boys and girls exceeded those of adolescents and adults./p> leaf > fruit > inflorescence./p> men 36–55 > women 36–55 > men 18–35, toddlers > school-aged children > retirees > pre-schoolers > adolescents > boys > girls > men 56–65 > women 56–65. In the Silesia Province, the CR risk was exceeded for adults, toddlers, and school-aged for mean As contents, as well as for P95 As contents for all subpopulations with the following decreasing order: adults > toddlers > school-aged children > pre-schoolers > adolescents > women 36–55 > retirees > men 36–55 > men 18–35 > women 18–35 > boys > girls > women 56–65 > men 56–65./p> 1, indicating no risk to consumers from Pb content./p> 1 was observed only for children. Other research studies also pointed out that the higher environmental pollution is, the higher PHE content in edible plants is and so is the risk from consumption102,103,104. It is most visible in the study of Cai et al.105, where an area polluted by a large Cu-smelter in central China was compared against a reference non-polluted area. The contents of Cd, Cu, Pb, and As in edible plants were significantly higher in the polluted area, and HQ was higher in the affected than in the reference area, ranging from 237% for Pb to 2747% for Cd. We note that this study considered not only edible plants, but also fish and drinking water, however crop intake was a source of 78% of hazardous elements. Similarly, in the study of Yang et al.99, contaminations of vegetables and the health risk were both significantly lower for the reference site than for the polluted area./p>