Screeningová analýza nebezpečných těžkých kovů v potravinách a potravinářských přídatných látkách

Přínosy pro uživatele

• Ve srovnání s konvenční technologií byla citlivost zlepšena díky vysokonapěťové rentgence a optimalizaci optického systému.
• Analytická průchodnost je vyšší, protože je možná kontinuální analýza až 48 vzorků.
• Screening nebezpečných prvků v potravinách a potravinářských přídatných látkách je možný při minimální přípravě vzorku, například pouhým vložením vzorku do vzorkovnice.

Úvod

Kontrola obsahu nebezpečných těžkých kovů v potravinách a potravinářských přídatných látkách je nezbytná pro ochranu lidského zdraví a bezpečnosti. Z tohoto důvodu byly v Japonsku zavedeny různé vnitrostátní zákony a předpisy (1-4), včetně dokumentů Standards and criteria for food additives, etc. a Japan’s Specifications and Standards for Food Additives.

Z hlediska citlivosti je hlavní analytickou technikou používanou při stanovení toxických těžkých kovů atomová absorpční spektrofotometrie. Nevýhodou této metody je však nutnost rozpouštění práškových a pevných vzorků v kyselinách, jako je kyselina dusičná nebo chlorovodíková, přičemž samotná analýza vyžaduje pokročilé technické postupy i značné praktické zkušenosti. Naproti tomu rentgenová fluorescenční spektrometrie nabízí vysokou provozní jednoduchost, protože umožňuje analýzu bez nutnosti rozpouštění vzorku.

Nový přístroj společnosti Shimadzu, ALTRACE, energiodisperzní rentgenový fluorescenční spektrometr (EDXRF) (obr. 1), umožňuje analýzu toxických těžkých kovů s vysokou citlivostí díky zvýšenému výkonu rentgenky a optimalizaci optického systému. Další významnou výhodou je možnost kontinuální analýzy až 48 vzorků, což výrazně přispívá ke zvýšení analytické průchodnosti.

Tato aplikační poznámka se zaměřuje na následující aplikace:

1. Analýza kadmia (Cd) v rýži
2. Analýza arsenu (As) a olova (Pb) v potravinářských přídatných látkách

Shimadzu: Screeningová analýza nebezpečných těžkých kovů v potravinách a potravinářských přídatných látkách: Obr. 1 ALTRACE

Kalibrační křivky

Kalibrační křivky pro kadmium (Cd), arsen (As) a olovo (Pb) byly připraveny ze standardních roztoků pro atomovou absorpční spektrofotometrii, upravených na čtyři koncentrační úrovně uvedené níže. Obr. 2 znázorňuje výsledné kalibrační křivky. Korekce vlivu tvaru vzorku a matrice byla provedena pomocí rozptýleného rentgenového záření. Dále byla aplikována dj korekce koexistujících prvků pro eliminaci spektrálního překryvu arsenu vlivem olova.

• Koncentrace standardních roztoků pro kalibrační křivky:
  0 (blank), 0,5, 1, 5 µg/g

Shimadzu: Screeningová analýza nebezpečných těžkých kovů v potravinách a potravinářských přídatných látkách: Obr. 2 Kalibrační křivky

Dolní mez detekce

Tabulka 1 uvádí dolní meze detekce jednotlivých prvků vypočtené z teoretické statistické variability kalibračních křivek.

Shimadzu: Screeningová analýza nebezpečných těžkých kovů v potravinách a potravinářských přídatných látkách: Tabulka 1 Dolní meze detekce; [μg/g]

1. Analýza kadmia v rýži

Vzorek

Bílá rýžová moučka, certifikovaný referenční materiál NMJ CRM 7502-a

Příprava vzorku

Vzorek byl umístěn do měřící cely vyložené polypropylenovou fólií (tloušťka 5 µm) a jednoduše slisován. Obr. 3 zobrazuje fotografii připraveného vzorku.

Shimadzu: Screeningová analýza nebezpečných těžkých kovů v potravinách a potravinářských přídatných látkách: Obr. 3 Snímek vzorku

Profil Cd

Obr. 4 zobrazuje profil emisní čáry Cd Kα. Pík je zřetelně detekovatelný i při stopovém obsahu kadmia (0,548 µg/g).

Shimadzu: Screeningová analýza nebezpečných těžkých kovů v potravinách a potravinářských přídatných látkách: Obr. 4 CdKα Profil

Výsledky testu opakovatelnosti

Tabulka 2 shrnuje výsledky testu opakovatelnosti (n = 10).

Tabulka 2 Výsledky testu opakovatelnosti:

• Prvek: Cd
• Standardní hodnota: 0,548 µg/g
• Průměrná hodnota: 0,532 µg/g
• Směrodatná odchylka: 0,050 µg/g
• Variační koeficient [%]: 9,4

2. Analýza arsenu a olova v potravinářských přídatných látkách

Vzorky

• Kyselina adipová
• Kyselina L(+)-askorbová (vitamin C)
• Kyselina citronová

Příprava vzorků

Vzorky byly umístěny do měřící cely vyložené polypropylenovou fólií (tloušťka 5 µm) a jednoduše slisovány. Vzhledem k větší velikosti zrn kyseliny citronové byl tento vzorek předem rozdrcen pomocí drtiče.

Výsledky kvantitativní analýzy

Tabulka 3 uvádí výsledky kvantitativní analýzy. Obsah arsenu i olova byl ve všech případech pod dolní mezí kvantifikace. Vzhledem k tomu, že dolní mez kvantifikace je výrazně nižší než 1 µg/g, lze konstatovat, že tato metoda je vhodná pro screeningovou analýzu organických vzorků uvedených v dokumentu Japan’s Specifications and Standards for Food Additives.

Shimadzu: Screeningová analýza nebezpečných těžkých kovů v potravinách a potravinářských přídatných látkách: Tabulka 3 Výsledky kvantitativní analýzy; [μg/g]*

*Symbol „<“ označuje, že výsledek je nižší než dolní mez kvantifikace. Dolní mez kvantifikace odpovídá teoretické hodnotě 10 σ.

Podmínky analýzy

Tabulka 4: Podmínky analýzy:

• Přístroj: ALTRACE
• Prvky: Cd, As, Pb
• Typ analýzy: kvantitativní analýza
• Analytická metoda: metoda kalibrační křivky
• Detektor: SDD
• Rentgenka: Rh terčík
• Napětí rentgenky: 
  • 50 kV (As, Pb)
  • 65 kV (Cd)
• Proud rentgenky: Auto (µA)
• Primární filtr: #1 (Cd), #5 (As, Pb)
• Atmosféra: vzduch
• Doba akumulace: 300 s
• Mrtvý čas: max. 40 %

Závěr

Analytická citlivost nového přístroje Shimadzu ALTRACE byla výrazně zvýšena kombinací vyššího výkonu rentgenky a optimalizace optického systému. Díky tomu je ALTRACE optimálním nástrojem pro screening nebezpečných prvků v potravinách a potravinářských přídatných látkách. Současně možnost rychlé analýzy velkého počtu vzorků významně přispívá ke zvýšení analytické průchodnosti laboratoře.