Revista >> Octombrie - Noiembrie 2014 [Nr. 169] >> Cercetare & Invatamant superior

Cercetările INCDTIM Cluj-Napoca în domeniul spectrometriei de masă de rapoarte izotopice, sprijin pentru mediul economic și creșterea calității vieții

INCDTIM

27 Octombrie 2014

Cercetările în domeniul spectrometriei de masă şi cromatografiei reprezintă preocupări de tradiţie în Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Izotopice şi Moleculare Cluj-Napoca. O ramură a acestei discipline, iniţiată şi dezvoltată pentru prima dată la noi în ţară în INCDTIM Cluj-Napoca, o constituie Spectrometria de Masă de Rapoarte Izotopice (IRMS – Isotopic Ratio Mass Spetrometry), tehnică ce permite măsurarea rapoartelor izotopice ale aşa numitelor “bioelemente” (2H/1H; 13C/12C; 15N/14N şi 18O/16O) la abundențe naturale.

Principalele aplicaţii ale spectrometriei de masă de rapoarte izotopice dezvoltate în cadrul departamentului dedicat sunt legate de siguranţa şi securitatea alimentară, pe de o parte, iar, pe de altă parte, există cercetări care vizează ştiinţele mediului.

Aplicații pentru siguranţa şi securitatea alimentară
Aplicabilitatea tehnicii IRMS în acest domeniu este dată de faptul că fiecare plantă păstrează în “memorie” amprenta locului în care ea a crescut şi s-a dezvoltat, fapt ce se reflectă în rapoartele izotopice specifice ale bioelementelor ce intră în compoziţia plantei respective. Condiţiile geografice şi meteorologice, altitudinea, distanţa faţă de mare sau ocean, anul de producţie, apa folosită pentru irigaţii, tipul de sol sunt principalii factori care influenţează valorile rapoartelor izotopice ale plantelor. Astfel, datorită “amprentei izotopice” a organismelor vegetale este posibilă diferenţierea aceloraşi produse în funcţie de zona din care provin, de la plante, fructe şi legume până la produsele finale: sucuri, miere, vin, etc.

În cadrul INCDTIM Cluj-Napoca acest domeniu a fost dezvoltat cu succes, în prezent putând fi autentificate diferite produse (vin, băuturi spirtoase, bere, sucuri de fructe, miere, lapte şi produse lactate, ape minerale).

Dezvoltarea şi validarea continuă de metode izotopice noi, în vederea extinderii acestora pe noi tipuri de matrici alimentare, s-au efectuat şi continuă în cadrul unor proiecte de cercetare atât naţionale, cât şi internaţionale. De asemenea, în cadrul proiectelor au fost consolidate sau dezvoltate baze de date complexe conţinând valori izotopice ale unor probe autentice, reprezentative, ce sunt folosite ca şi referinţă atunci când se certifică autenticitatea unui produs. În prezent Laboratorul de Spectrometrie de Masă, Cromatografie şi Fizica Ionilor din cadrul INCDTIM este acreditat RENAR conform ISO 17025:2005 pentru încercările: “Determinarea rapoartelor izotopice 18O/16O din: apă, vin şi sucuri de fructe” şi “Determinarea rapoartelor izotopice 13C/12C din etanolul din băuturi alcoolice (spirtoase, vin, bere)”. Excelența analitică a fost demonstrată prin participarea continuă la acţiuni de intercomparare, organizate de foruri europene recunoscute în domeniu (IAEA – Intaernational Atomic Energy Agency, Viena, respectiv Eurofins Scientific). În prezent laboratorul este agreat de Ministerul Agriculturii ca fiind laborator oficial de control al vinurilor. Toate aceste rezultate au deschis calea unor colaborări continue cu mediul economic, în acest fel recunoscându-se potenţialul aplicativ al cercetărilor Institutului.

În mod concret, colaborările sunt legate, pe de o parte, de detectarea adulterării sau a etichetării “greşite” a unor produse, iar, pe de altă parte, există un interes crescut din partea producătorilor pentru amprentarea izotopică a anumitor mărci proprii în vederea protejării acestora şi prevenirii fraudelor. Identificarea adulterării mătricilor alimentare se poate realiza prin determinarea:
a) apei exogene din vinuri, sucuri de fructe, lapte;
b) determinarea naturii etanolului din vin, băuturi spirtoase şi a berii în ceea ce priveşte originea acestuia – plante C3 (struguri, mere, pere, prune, sfeclă de zahăr, cereale altele decât porumbul etc.) sau plante C4 (porumb, trestie de zahăr etc.);
c) zahărului exogen din sucuri de fructe şi miere;
d) originea apelor minerale.

În ceea ce priveşte amprentarea izotopică a produselor în vederea protejării unei anumite mărci, aceasta se efectuează cu success la nivelul întregii Uniuni Europene ca şi metoda de identificare a unor produse ce provin dintr-o anumită zonă (ex. Mozzarella di Bufala din Italia, Roquefort din Franţa).

Aplicații pentru mediu şi ecologie
Cele mai importante gaze producătoare de efect de seră, bioxidul de carbon şi metanul, duc la modificări ale compoziţiei atmosferei cu implicări majore asupra schimbărilor climatice. Studiul dinamicii de schimb a acestor gaze între atmosferă şi unele ecosisteme terestre se poate efectua cu succes utilizând compoziţia lor izotopică. Rezultatele astfel obţinute ne ajută la cuantificarea surselor şi consumatorilor de CO2 şi CH4 dintr-o anumită zonă.

Hidrologia izotopică este o altă ramură cu tradiţie în INCDTIM. Managementul eficient al resurselor de apă şi creşterea cererii de consum pentru apă potabilă sunt de importanţă majoră în contextual actual. Pentru ţara noastră, un interes major îl reprezintă cazul particular al fluviului Dunărea, unde o monitorizare transfrontalieră în ceea ce priveşte controlul poluării este de importanță europeană. Şi în acest caz rapoartele izotopilor stabili ai apei reprezintă un instrument util în evaluarea contribuţiilor relative ale debitelor derivate din surse unice: precipitaţii, ape subterane şi de suprafaţă. Tehnicile izotopice pot fi utilizate pentru trasarea schimbărilor pe termen lung în marile bazine hidrologice (modificări hidrologice cauzate de schimbarea destinaţiei terenurilor, lipsa apei, defrişări, schimbări climatice). Principalele tematici sunt reprezentate de:
• Studiul şi îmbunătăţirea managementului resurselor de apă potabilă folosind tehnici izotopice hidrologice;
• Determinarea, utilizând aceste tehnici, a ariei de reîncărcare a Dunării şi tributariilor;
• Creşterea cooperări transfrontaliere între ţările care au resurse comune de apă.