Če si v lekarni ali v povsem običajni živilski trgovini nekoliko natančneje ogledamo deklaracije prehranskih dopolnil, šamponov, krem za dojenčke, sončnih krem in mask za obraz, lahko ugotovimo, da jih kar precej vsebuje cinkove ione. Najpogostejše spojine, v katerih se cink nahaja v takšnih izdelkih so: cinkov oksid, cinkov glukonat in cinkov pirition. Cinkov oksid je amfoterni
drugim tudi v sončnih kremah. V kombinaciji z drugimi sestavinami ne draži kože pri pH med 4,2–
5. Dodatek cinkovega oksida tovrstnim izdelkom izboljša učinkovitost za zdravljenje neželenih kožnih patologij, kot so: luskavica, ekcem, srbečica, akne, izpuščaji in podobna vnetna stanja kože [6].
V sončnih kremah cinkov oksid deluje kot ultravijolični (UV) filter. Svetloba se v kremo absorbira, kar pomeni, da svetloba vzbuja elektrone v višja energijska stanja. Pri vrnitvi elektronov v prvotno stanje pa se energija odda v neškodljivi obliki toplote ali infrardečega (IR) sevanja.
Posebnost cinkovega oksida je v tem, da deluje hkrati kot UV absorber in blokator. Med takšne spojine sodi tudi titanov dioksid. Kreme, ki puščajo na koži belo sled, vsebujejo fizikalne UV filtre, saj vidimo, kako sipljejo svetlobo. Transparentne kreme pa ponavadi vsebujejo organske UV filtre ali pa nanodelce cinkovega ali titanovega oksida. Ti delci so tako majhni, da ne sipljejo svetlobe, tako da na koži ne puščajo madežev. Takšne kreme so manj lepljive in se lažje razmažejo [7].
V šamponih po navadi cinka ne najdemo v obliki oksida, pač pa kot cinkov pirition. Cinkov pirition je znan kot učinkovito sredstvo proti prhljaju. Ima terapevtsko lastnost zaviranja rasti gliv, ki povzročajo prhljaj. Kljub desetletjem uspešnega zdravljenja prhljaja, je zelo malo raziskav o mehanizmu delovanja cinkovega piritiona. Cinkov pirition naj bi omogočal bakrovim ionom vstopanje v celice preko intracelularnih membran. Bakrovi ioni so zaslužni za uničenje beljakovin, ki vsebujejo železo in žveplo, ki pa so bistvene za metabolizem glivic. Težava, ki se lahko pojavi, je alergijska reakcija na cinkov pirition, vendar so takšni primeri redki [8, 9].
Cink kot prehranski dodatek najpogosteje najdemo v obliki šumečih tablet, kapsul in sirupa.
Najpogosteje ga najdemo kot cinkov glukonat, citrat, sulfat, acetat ali oksid. Uporaba takšnih prehranskih dopolnil je priporočljiva, če je v naši običajni prehrani premalo cinka. Še posebej je to pomembno v prehrani otrok in nosečnic, saj je pomanjkanje cinka lahko kritično za razvoj. Problem pri omenjenih cinkovih spojinah sta slaba topnost v vodi in absorpcija. Študije absorpcije cinkovega citrata, glukonata in oksida kažejo, da je absorpcija citrata in glukonata približno enaka, medtem ko je absorpcija oksida znatno nižja [11]. Finančno je bolj ugodno izbrati prehransko nadomestilo cinka v obliki citrata, saj kilogram stane približno 60 % manj kot če je ta v obliki glukonata. V cinkovem citratu je delež cinka večji kot v cinkovem glukonatu. Pri izbiri cinkovih prehranskih dopolnil je oblika cinka enako, če ne bolj pomembna, kot delež cinka [10, 11].
2 NAMEN MAGISTRSKEGA DELA
Namen raziskovalnega dela je bil določiti vsebnost cinka v različnih prehranskih dopolnilih in izdelkih za osebno nego. Izvedba ni bila preprosta, saj je v teh izdelkih prisotnih precej spojin, zaradi katerih nekatere metode niso bile primerne. Zanimalo me je tudi, če se bo izkazalo, da izdelki resnično vsebujejo toliko cinka, kolikor piše na embalaži.
Glavni cilj mojega raziskovalnega dela je bila čimbolj natančna kvantitativna določitev cinka. Ker izdelki poleg cinkovih spojin vsebujejo še precej drugih spojin, sem pričakoval, da za vsak izdelek vsaka metoda ne bo enako uspešna. Pričakoval sem, da bosta najbolj natančni metodi za določanje koncentracije cinka v razklopljenih vzorcih ICP-MS in AAS. Za kompleksometrično titracijo z EDTA sem pričakoval dobre rezultate le pri tistih izdelkih, ki poleg cinkovih spojin ne vsebujejo še drugih kovinskih spojin. EDTA in ditizon namreč tvorita komplekse ne le s cinkovimi, ampak tudi z mnogimi drugimi ioni. Pri vseh izdelkih sem preveril, kakšna je njihova topnost. Pri izdelkih, za katere sem ugotovil, da so topni v vodi, sem kompleksometrično titracijo z EDTA izvedel še brez predhodnega razklopa vzorca in primerjal natančnost analize z razklopljenimi vzorci. Cilj pedagoškega dela raziskave je predstavitev kemije cinka na enostavnih reakcijah cinka.
Pri tem sem upošteval principe zelene kemije ter stopnjo znanja, ki jo učenci potrebujejo za razumevanje gradiva. Najbolj primerna se mi zdi določitev cinka z indikatorskim ditizonovim papirjem. Izvedba je preprosta in dokaj nezahtevna glede razumevanja ter ne vsebuje škodljivih ali nevarnih snovi. Pedagoški del raziskave je korak naprej za poučevanje kemije cinka in njegovih značilnih reakcij v osnovni šoli, za katere vemo, da nimajo prostora v učnem načrtu.
3 EKSPERIMENTALNI DEL
Pri izdelavi magistrskega dela sem uporabil različne kvantitativne in kvalitativne eksperimentalne metode. Kvantitativne eksperimentalne metode so: kompleksometrična titracija z EDTA, metoda induktivno sklopljene plazme z masnim spektrometrom (ICP-MS), metoda plamenske atomske absorpcijske spektrometrije (AAS) ter termogravimetrična (TG) in PXRD analiza. V večini primerov je bilo potrebno vzorce pred analizo razklopiti. Trdna vzorca sem pred analizami homogeniziral v ahatni terilnici. EDTA titracije obeh prehranskih dopolnil in šampona sem izvedel brez predhodnega razklopa. Za ICP-MS in AAS sem vse vzorce predhodno razklopil. Kvalitativne eksperimentalne metode, ki so del pedagoškega dela, pa so reakcija z ditizonom, hidroksidom in sulfidom.
Slika 1: Homogenizacija trdnega vzorca v ahatni terilnici.