Evaluation of heavy metal migration from plastic food packaging materials to aqueous simulants by ICP-MS

Význam tématu

Správné stanovení migrace těžkých kovů z plastových obalů do potravin je klíčové pro ochranu veřejného zdraví a splnění legislativních požadavků. Plastové materiály jsou v potravinářství široce využívány a mohou obsahovat toxické kovy, jejichž uvolňování ohrožuje kvalitu potravin a bezpečnost spotřebitelů. ICP-MS analýza umožňuje citlivé a multi­prvkové stanovení stopových koncentrací kovů v potravinových simulantech.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na kvantifikaci migrace 14 kovových prvků (Al, As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Ni, Pb, Sb, Zn) z tří typů plastových obalů (PS, PP, PE) do tří potravinových simulantů (demineralizovaná voda, 2% HNO₃, 3% kyselina octová). Hlavním cílem bylo porovnat vliv typu plastu, charakteru simulantu a doby kontaktu (1 h vs. 72 h) na uvolňování kovů.

Použitá metodika

Vzorky plastových obalů (0,5 g) byly vystaveny 40 mL simulantu při pokojové teplotě. Po expozici se vzorek ředil a přidával se interní standard (Sc, Y, Rh, Bi). Kalibrace byla realizována standardními roztoky do 50 ppb a 200 ppb, linearita r > 0,9999. Mezi vyhodnocované prvky patřily i toxické kovy As, Cd, Pb.

Použitá instrumentace

• ICP-MS Shimadzu ICPMS-2030 s mini-torch a AS-10 autosampler
• Heliová kolizní cely pro eliminaci interferencí
• Nebulizér 07UES, cyklónová komora, Ar jako nosné plyny
• Parametry: RF výkon 1,20 kW, plasma gas Ar 8,0 L/min, buňky He 6,0 mL/min

Hlavní výsledky a diskuse

Leaching kovů závisel na kyselosti simulantu i délce expozice:

• V 3% kyselině octové (simulant B) byly hodnoty migrace nejvyšší, zejména u PE fólie (Zn 685,5 µg/kg, Fe 142,5 µg/kg, Al 135,5 µg/kg).
• PS a PP kontejnery vykazovaly nižší uvolňování, hlavně Al a Zn.
• Toxické prvky As (0,06–0,48 µg/kg), Pb (0,19–3,27 µg/kg) a Cd (0,26 µg/kg u PE) se vyskytovaly, avšak pod limity EU 10/2011.
• Se zvyšující se dobou kontaktu ze 1 h na 72 h roste migrace významně pro všechny analyzované prvky.
• Spike recovery 87–116 % a RSD < 3 % potvrzují přesnost a opakovatelnost metody.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda ICP-MS nabízí:

• Vysokou citlivost a nízké meze detekce (LODs v ppt–sub ppb rozsahu).
• Rychlé a současné stanovení více kovů.
• Možnost rutinního QA/QC testování potravinových obalů a ověřování shody s legislativou.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření multi­prvkových analýz s automatizovanou přípravou vzorků a integrací chromatografie pro speciační analýzu kovů. Dále se uplatní vysokorozlišovací ICP-MS k rozlišení izobarických interferencí a rozvoji testů reálných potravinových matric.

Závěr

Vyvinutá metoda ICP-MS na přístroji Shimadzu ICPMS-2030 prokázala vysokou citlivost, přesnost a opakovatelnost při stanovení migrace 14 kovů z PS, PP a PE do potravinových simulantů. Migrace je nejintenzivnější v kyselém prostředí a závisí na délce kontaktu, materiálu obalu i povaze simulantu.

Reference

• Dong Z., Lu L., Liu Z., Tang Y., Wang J. Migration of Toxic Metals from Ceramic Food Packaging Materials into Acid Food Simulants. Mathematical Problems in Engineering, 2014, Article ID 759018.
• EU Commission Regulation No. 10/2011 on plastic materials and articles intended to come into contact with food (OJ L 12, 15.1.2011, p. 1).