Elemental Analysis with Mercury Speciation in Honey Using LC-ICP-MS

Význam tématu

Med je přírodní produkt bohatý na minerály a stopové prvky, z nichž některé (Cu, Sn, Zn) podporují normální metabolismus, zatímco jiné (As, Cd, Pb, Hg) představují toxické riziko. Zejména rtuti, a to jak v anorganické formě, tak jako methylrtuť, je třeba pečlivě monitorovat v souladu s předpisy FSSAI a doporučeními WHO.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo:

• simultánně kvantifikovat esenciální a toxické prvky (As, Cd, Cu, Hg, Pb, Sn, Zn) v medu pomocí ICP-MS,
• provést speciační analýzu rtuti (inorganická Hg vs. CH₃Hg) pomocí hyphenovaného LC-ICP-MS,
• ověřit metodu prostřednictvím spikování vzorků a stanovit detekční a kvantifikační limity podle směrnic AOAC a FSSAI.

Použitá instrumentace

• ICP-MS: Shimadzu ICPMS-2030 s autosamplerem AS-10 a kolizním systémem s heliem, mini-plynovou tryskou pro nízkou spotřebu argonu, LabSolutions TRM software pro centralizovanou kontrolu a vyhodnocení.
• IEC-HPLC: Shimadzu LC-20Ai inertní systém, kolona Synergi Hydro RP (150 × 4,6 mm, 4 µm), mobilní fáze 0,1 % L-cystein (pH 2,5), 1,2 mL/min, 25 °C.

Metodika

Analýza prvků:

• Příprava vzorku: ~0,5 g medu, předtrávení HNO₃/H₂O₂, mikrovlnná digesce (10 min do 120 °C/3 min; 10 min do 200 °C/15 min), doplnění na objem 50 mL, triplikáty.
• Standardy: NIST-srovnatelné stopy, sedmistupňová kalibrace (As 0,55–22 µg/L, Cd 0,75–30 µg/L, … Zn 25–1000 µg/L).
• Podmínky ICP-MS: RF 1,2 kW, plazma 8 L/min, pomocný plyn 1,1 L/min, nosič 0,7 L/min, kolikruhová komora chlazená.
• Kvantifikace: kalibrační křivka, interní standardy Bi, Ce, Ge, Sc, stanovení IDL/LOQ pomocí 10násobného měření blanku.

Speciační analýza rtuti:

• Příprava: 0,5 g medu do 10 mL objemu, doplnění mobilní fází, 60 °C/2 h, filtr 0,45 µm, 6 replikátů.
• Kalibrace: 0,1–10 µg/L pro oba analyty (STD1–STD7).
• Podmínky LC-ICP-MS: injekce 100 µL, doba běhu 5 min, chromatograf a ICP-MS jako výše.
• Spikování pro recovery: 0,2 a 0,5 µg/L, šest replikát.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza prvků:

• Korelační koeficienty kalibrací > 0,999.
• IDL (µg/L): As 0,02; Cd 0,003; Cu 0,04; Hg 0,02; Pb 0,22; Sn 0,17; Zn 0,08.
• LOQ v medu (µg/g): As 0,11; Cd 0,15; Cu 3; Hg 0,1; Pb 0,25; Sn 2,5; Zn 5; u všech prvků koncentrace pod LOQ.
• Recovery (10/20 % MPL): 90–120 % s RSD < 3 %.

Speciační analýza rtuti:

• Dobrá separace organické/inorganické formy do 5 min.
• Korelační koeficienty > 0,999.
• IDL (µg/L): inorg. Hg 0,025; CH₃Hg 0,016.
• LOQ v medu 4 µg/kg pro obě formy; recovery 94–109 % s RSD < 5 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlé, citlivé a spolehlivé monitorování esenciálních a toxických prvků v potravinových matricích. Hyphenace LC a ICP-MS zkracuje dobu analýzy, zachovává nízké meze detekce a podporuje požadavky QA/QC v průmyslu potravin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné směry vývoje:

• Rozšíření speciační analýzy i na další toxické formy prvků a matrice (voda, půda, potraviny).
• Integrace vysoko­rozlišovacích technik (HR-ICP-MS), mikro­digesčních systémů a dálší automatizace.
• Využití umělé inteligence pro vyhodnocení komplexních dat a prediktivní modelování kontaminace.

Závěr

Validovaná metoda LC-ICP-MS na přístrojích Shimadzu (ICPMS-2030 + LC-20Ai) poskytuje rychlou a spolehlivou kvantifikaci a speciační analýzu rtuti i dalších prvků v medu v souladu s předpisy FSSAI a AOAC.

Reference

• World Health Organization, Mercury and Health, WHO fact sheet, 2017
• FSSAI, Food Safety and Standards (Contaminants, Toxins and Residues) Regulations, 2011
• FSSAI, Food Safety and Standards (Contaminants, Toxins and Residues) Regulations, 2006
• Briscoe M., Determination of Heavy Metals in Food by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry: First Action 2015.01, J. AOAC Int. 2015, 98 (4), 1113–1120