Microplastics Characterization in Carbonated Beverages and Apple Juice by Laser Direct Infrared

Význam tématu

Vzhledem k širokému používání plastových obalů v potravinářském průmyslu hrozí znečištění nápojů mikroplasty, které mohou mít vliv na lidské zdraví i životní prostředí. Mikroplasty vznikají při výrobě, plnění a skladování nápojů v různých typech obalů, a jejich přesná detekce v komplexních matricích je zásadní pro zajištění kvality a splnění regulatorních požadavků.

Cíle a přehled studie / článku

Tato práce demonstruje využití systému Agilent 8700 Laser Direct Infrared (LDIR) pro rychlou a plně automatizovanou detekci a charakterizaci mikroplastů v sycených nápojích a jablečném džusu. Studie zahrnuje analýzu vzorků balených v PET lahvích, hliníkových plechovkách, skleněných lahvích a kartonech, přičemž se omezila příprava vzorků na přímou filtraci.

Použitá metodika a instrumentace

Všechny vzorky byly vakuově filtrovány přes hliníkem potažené polyesterové filtry o velikosti pórů 0,8 μm. Jablečné džusy byly nejprve přefiltrovány přes 5 μm polykarbonátový filtr kvůli vysokému obsahu subvizibilních částic. Filtry byly analyzovány na Agilent 8700 LDIR s automatizovanou metodou Particle Analysis v softwaru Agilent Clarity. Systém používá Quantum Cascade Laser pro rychlé skenování oblasti ~16 mm a sběr spekter v rozsahu 1 800–975 cm⁻¹. Identifikace polymerů probíhala pomocí vestavěné knihovny Microplastics Starter a hodnocení Hit Quality Index (HQI). Kontrolu kvality zajišťovaly procedurální blanky filtrováním ultrapure vody pod stejnými podmínkami.

Hlavní výsledky a diskuse

Ve všech třech typech sycených nápojů byly detekovány mikroplasty s HQI > 0,85. Počty částic na vzorek (300 mL rPET, 250 mL plechovka, 330 mL sklo) se pohybovaly mezi 39 a 384, přičemž nejčastěji identifikované polymery byly PVC a PET. Skleněný obal vykázal neočekávaně vysoký výskyt mikroplastů, pravděpodobně z materiálu uzávěru. V jablečných džusech vzorkovaných z kartonu a PET lahve bylo nalezeno 66 respektive 21 mikroplastů; dominantními polymery byly PE u kartonu a PET u plastové lahve.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaná analýza přímo na filtru významně zkracuje dobu přípravy i analýzy a minimalizuje riziko kontaminace. Metoda poskytuje kvantitativní i kvalitativní údaje o polymerovém složení, velikosti a počtu částic s minimálními zásahy obsluhy. Díky vysoké reprodukovatelnosti a robustní QC je vhodná pro rutinní monitoring kvality potravinářských a nápojových produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozšíření metody na jiné potravinářské matrice (např. oleje, mléčné výrobky) a doplnění spektrálních knihoven o nové polymery zvýší citlivost a spolehlivost detekce. Integrace výsledků s datovými platformami umožní sledování trendů kontaminace. Vzhledem k rostoucím regulatorním požadavkům bude tato technologie klíčová pro standardizované metody stanovení mikroplastů.

Závěr

Systém Agilent 8700 LDIR představuje rychlou, spolehlivou a plně automatizovanou platformu pro charakterizaci mikroplastů v nápojích. Přímá analýza na filtru a robustní kontrola kvality zajišťují přesné a reprodukovatelné výsledky, které lze efektivně využít v průmyslových i výzkumných laboratořích.

Reference

• Samandra S.; Mescall O. J.; Plaisted K.; Symons B.; Xie S.; Ellis A. V.; Clarke B. O. Assessing Exposure of the Australian population to Microplastics through Bottled Water Consumption. Sci. Total Environ. 2022, 837, 155329.
• Gambino I.; Bagordo F.; Grassi T.; Panico A.; De Donno A. Occurrence of Microplastics in Tap and Bottled Water: Current Knowledge. Int. J. Environ. Res. Public Health 2022, 19(9), 5283.
• Schymanski D.; Goldbeck C.; Humpf H. U.; Fürst P. Analysis of Microplastics in Water by Micro-Raman Spectroscopy: Release of Plastic Particles from Different Packaging into Mineral Water. Water Res. 2018, 129, 154–162.
• Wang Y.; Wang Y. Assessing Microplastic Contamination in Soda Beverages: A Multi-City, Multi-Container Laser Direct Infrared Spectroscopy Study. Heliyon 2024, 10(12), e32805.
• Chen Y.; Xu H.; Luo Y.; Ding Y.; Huang J.; Wu H.; Han J.; Du L.; Kang A.; Jia M.; Xiong W.; Yang Z. Plastic Bottles for Chilled Carbonated Beverages as a Source of Microplastics and Nanoplastics. Water Res. 2023, 242, 120243.
• Primpke S.; et al. Reference Database Design for the Automated Analysis of Microplastic Samples Based on Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy. Anal. Bioanal. Chem. 2018, 410, 5131–5141.
• De Frond H.; Rubinovitz R.; Rochman C. M. μATR-FTIR Spectral Libraries of Plastic Particles (FLOPP and FLOPP-e) for the Analysis of Microplastics. Anal. Chem. 2021, 93(48), 15878–15885.