По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, чай — самый популярный напиток в мире после воды, ежедневно люди на всей планете выпивают около 3,7 миллиарда чашек этого травяного настоя. Словом, вопрос качества сырья для производства напитка сегодня особенно актуален. Именно поэтому исследователи СПбГУ и их коллеги из Индии разработали быстрый и безопасный способ поиска загрязнителей чая и воды, который легко автоматизируется, а значит, подходит для внедрения на пищевых производствах.

Чем же может быть опасен обыкновенный чай? Дело в том, что чайный куст, как и любые растения, вбирает в себя питательные вещества из почвы, в которой, особенно в загрязненных районах, нередко содержатся токсичные соединения — полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Они же могут попасть из окружающей среды и в воду, если она не прошла достаточно качественную очистку.

ПАУ — это группа опасных веществ, которые образуются при неполном сгорании органического топлива: угля, нефти, древесины. Слишком низкая концентрация делает ПАУ «невидимыми» для многих методов анализа. При этом способность канцерогенов накапливаться в организме при регулярном употреблении «загрязненного» напитка может повышать риски развития злокачественных опухолей, астмы, гормональных и других нарушений.

База нового метода — использование природных глубоких эвтектических растворителей на основе тимола и карвона. Они содержатся в таких ароматных растениях, как тимьян, укроп, душица, кориандр, мандарин и апельсин. Эти вещества, в отличие от многих других растворителей, не опасны для химиков, не повышают риски профессиональных заболеваний, а также не требуют специальных условий для утилизации.

Одно из ключевых свойств тимола и карвона — способность становиться жидкими при достаточно невысокой температуре (около 50 °С и около 25 °С соответственно) и «вытягивать» из воды опасные молекулы ПАУ. Данные особенности сделали природные растворители удачными кандидатами для использования в рамках метода пробоподготовки RDSE (Rotating Disk Sorptive Extraction) — вращающейся дисковой сорбционной экстракции (извлечения загрязнителей).

Что важно, новый способ позволяет заменить трудоемкую ручную работу по пробоподготовке, а значит, сделать анализ в два раза быстрее и адаптировать его для внедрения на производстве.

Высокая чувствительность системы, работающей по новой методике, позволяет обнаружить в воде несколько миллионных долей грамма вредных веществ на литр. Этот показатель соответствует жестким требованиям по контролю за качеством пищевых продуктов. К тому же природные растворители тимол и карвон стоят значительно дешевле их токсичных аналогов для проведения подобных исследований, что также делает производство с их применением более выгодным.

В ближайших планах ученых — разработка аналогичных автоматизированных и роботизированных систем анализа и для других продуктов: мяса, молока, натуральных масел, растительного сырья.

Ведь перспективы для внедрения подобных решений довольно большие: один только рынок производства чая в России в 2024 году составил ₽ 100 млрд, а в мире $ 39,5 млрд — с ожиданиями достичь $ 69,2 млрд к 2034 году. Если же говорить про продажи минеральных и питьевых вод, то в России в 2025 году они составили ₽ 13,6 млрд, а в мире в 2024 году — около $ 350 млрд.