xác định pb và cd trong thực phẩm AAS

Xác định Chì Cadmium sản phẩm thực phẩm quang phổ hấp thụ nguyên tử lò Graphit (GFAAS) C Blake B Bourqui Trung tâm nghiên cứu Nestle , phòng bảo đảm chất lượng phận đảm bảo an toàn P.O Box 44, 1000 Lausanne 26, Switzerland TĨM TẮT Hai kỹ thuật tro hóa - ướt mẫu để làm khống hóa sản phẩm thực phẩm nguyên liệu thô đánh giá cách sử dụng tro hóa mẫu áp suất cao phá mẫu vi sóng ống Teflon, gắn với chén thạch anh Độ xác độ xác tương đối việc xác định Chì Cadmium thu phân tích loạt mẫu tham khảo thực phẩm chứng nhận phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử lò graphit (GFAAS ) Phương pháp tro hóa áp suất cao ưu tiên nhờ có lượng mẫu cao hơn, lựa chọn 14 21 ống , tùy thuộc vào block gia nhiệt sử dụng Các giới hạn định lượng cho Chì Cadmium GFAAS với hiệu chỉnh Zeeman cải thiện ống graphit có đầu nút đèn phóng điện khơng điện cực thay vị trí đèn Cathode rỗng Một chất điều chỉnh đơn (magie nitrat amoni đihiđro photphat) tìm thấy phù hợp để xác định Chì Cadmium Các giới hạn việc phát lặp lại Chì Cadmium gần với giá trị đề xuất nhóm nghiên cứu TC 275 Châu Âu phương pháp phân tích kim loại nặng GIỚI THIỆU Sự tiếp xúc với Chì Cadmium nói chung mối lo ngại sức khoẻ cộng đồng Hàm lượng chì sản phẩm thực phẩm giảm dần việc loại bỏ dần lon hàn chì việc sử dụng xăng khơng chì (11) Tuy nhiên, mức độ Cadmium môi trường dường gia tăng Burgatsacaze et al (12) gần xem xét vai trò Cadmium chuỗi thức ăn Các tổ chức quốc tế khác ví dụ Codex Alimentarius, Liên minh Châu Âu (EU) (1,2) tranh luận xem xét hàm lượng Chì Cadmium tối đa nguyên liệu sản phẩm thực phẩm Các tiêu chuẩn tương lai xác định giới hạn nồng độ kim loại, đặc biệt chì thấp Điều dự kiến nhân tố quan trọng thương mại quốc tế , nghĩa nhà xuất ngũ cốc phải ngày chứng nhận lơ hàng ngũ cốc tuân thủ yêu cầu quy định hàm lượng kim loại độc hại (9) Kĩ thuật thường phòng thí nghiệm Nestle sử dụng để xác định Chì Cadmium quang phổ hấp thụ nguyên tử lò graphit (GFAAS) Hướng dẫn phòng thí nghiệm (LI) xuất vào năm 1989 thực nhiều phòng thí nghiệm khu vực Các LI phương pháp cơng bố cẩm nang phân tích thực phẩm Đức (3) ISO (4-7) Định luật EU việc xác định kim loại độc hại đặt tiêu chí hiệu suất phương pháp nghiêm ngặt (1,2), dựa tiêu chí mơ tả ISO 3535-1993 Vì vậy, LI phải cập nhật để đáp ứng tiêu chuẩn tương lai Trong vài năm qua, số phát triển cơng cụ góp phần cung cấp kết khả thi giới hạn phát cao cho việc xác định vết Chì Cadmium GFAAS Chúng gồm (a) đèn phóng điện khơng điện cực cải tiến đèn catot rỗng để tăng sản lượng ánh sáng (b) ống graphit nóng nằm ngang có nắp đậy cho độ nhạy cao ( c) cải tiến kỹ thuật chuẩn bị mẫu tro hóa - ướt, ví dụ phá mẫu vi sóng áp suất tro hóa cao Các khía cạnh đánh giá nghiên cứu THỰC NGHIỆM Thiết bị đo đạc Chuẩn bị mẫu Hệ thống HPA-S High Pressure AsherTM (Perkin-Elmer/Paar) trang bị khối gia nhiệt thép không gỉ cho 14 21 ống ống khoáng hoá Suprasil ( 15 ml) Hệ thống phá mẫu vi sóng , MLS 1200 Mega (Milestone ), có hệ thống kiểm soát nhiệt độ Các ống chịu áp suất cao (HPV 80) trang bị lớp lót thạch anh QS50 có nắp Các ống khống khử nhiễm trước sử dụng, chúng khử nhiễm hệ thống khử nhiễm axit Nitric (Trabold Ltd, Berne, Switzerland ) Thiết bị hấp thụ nguyên tử Phổ kế hấp thụ nguyên tử Perkin-Elmer Model 4100 ZL sử dụng, trang bị với lò graphite nóng nằm ngang hiệu chỉnh Zeeman, lấy mẫu tự động AS-70, hệ thống làm mát mạch kín, hệ thống hút khí, hệ thống hai đèn phóng điện khơng điện cực cung cấp lượn g Nung nóng ống pyrolyzed graphite với tích hợp, ống pyrolyzed graphite đầu nút nung nóng sử dụng Thuốc thử Tất dung dịch chuẩn bị bình định mức polypropylene , sử dụng nước cất, chuẩn bị với hệ thống Barnstead Nanopure Axit Nitric: Suprapure (Merck) Hydro Peroxit: cấp phân tích (30%), (Merck) Dung dịch đặc Chì Cadmium,1 g / L (Spex) Dung dịch làm việc Chì Cadmium pha lỗng từ dung dịch Cadmium Chì đặc với 10% (v/v) axit Nitric Chất nền: trộn từ amoni dihydrogen phosphate (NH4H2PO4) magiê nitrat [Mg(NO3)x.6H20] dung dịch axit nitric 10% Các thuốc thử có phẩm chất Suprapure (Merck) Những mẫu vật tham khảo Một loạt mẫu vật tham khảo đề cập đến Chì Cadmium đánh giá thành phần sử dụng để đánh giá phương pháp Những sản phẩm thu từ IRMM, NIST, IAEA,và NRCC Các mẫu vật tham khảo Nestec (ngũ cốc với sữa) có hàm lượng chì cadmium biết sử dụng Chuẩn bị mẫu Tất mẫu cân thực tủ laminar dòng loại 100 (Skan Model EVZ 180) Tủ lắp đặt phòng khơng khí (chất lượng khơng khí 1000 lớp) áp suất khơng khí tủ cao mơi trường với lọc khí vào Các mẫu tro hóa - ướt hai phương pháp sau: Nhồi áp suất cao ( High Pressure Ashing) Cân lần 300 mg mẫu vào ống Suprasil 15 ml làm Thêm vào gấp hai lần ml axit nitric đậm đặc Niêm phong ống băng Teflon, phủ kín, sau tro hóa - ướt HPA-S Các mức nhiệt độ sử dụng biểu diễn Hình Dung dịch axit pha loãng với 10ml nước.Pha loãng thêm để tạo dung dịch axit nitric 10% (m/v), cần đưa phạm vi hiệu chuẩ n Hình Chương trình nhiệt HPA-S Phá mẫu vi sóng Cân lần 300 mg mẫu chén thạch anh Milestone QS5 với 3ml axit nitric đậm đăc gấp hai lần Sau đưa chén vào ống Teflon Milestone HPV 80 1ml hydrogen perioxide (30%) 4ml nước thêm vào ống Teflon, bên ngồi chén Ống vi sóng đóng lại nắp ống đặt vào rotor nung nóng lò vi sóng theo chương trình nhiệt độ thể Hình Hình Chương trình Milestone MLS Khối quay lấy khỏi lò vi sóng để làm nguội nhiệt độ phòng Các ống mở cẩn thận tủ hút Các chén thạch anh lấy cách bọc nhung teflon Bức thành bên chén thạch anh rửa nước khử ion hóa đưa lên đến vạch mức 10ml với nước Thực theo yêu cầu pha loãng 10%(m/v) với dung dịch axit nitric Tất pha loãng pha bình định mức polypropylene GFASS phương pháp xác định hàm lượng Chì Cadmium Tham số vận hành GFAAS để xác định Chì Cadmium liệt kê bảng I-II Ống pyrolyzed graphite đun nóng dùng để xác định Chì vs Cadmium Tham số GFASS hiệu chuẩn theo phương pháp tiêu chuẩn với khoảng trống tiêu chuẩn nồng độ Tất phân tích thực ba lần Trong phân tích hàng loạt , phần hàm lượng tiêu chuẩn QC tiêm vào mẩu phân tích để xác định lại hiệu chuẩn độ dố c KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Phương pháp phát triển lò Graphite Tối ưu chất điều chỉnh Hiện tại, LI yêu cầu Chì phải sử dụng amoni dihydrogenphotpho làm chất Còn Cadmium sử dụng chất Palladium Mục đích sửa đổi để ổn định yếu tố chu trình lò graphite giúp tăng nhiệt độ phân tử Điều cho phép tách yếu tố khỏi nhiễu tốt Tuy nhiên, LI sử dụng hai chất bổ sung khác cần có ống graphite riêng biệt cho phần tử Để đơn giản hóa bước này, hỗn hợp chất đánh giá để xác định hai phần tử Hỗn hợp chất (Magnesium nitrate and Ammonium dihydrogen phosphate) công bố số ấn phẩm tỷ lệ khác Trong việc nghiên cứu tạ i, vài nồng độ hỗn hợp chất đánh giá: Magnesium nitrate 0.06% and ammonium dihydrogen phosphate 0.5% Magnesium nitrate 0.6% and ammonium dihydrogen phosphate 0.5% Magnesium nitrate 0.10% and ammonium dihydrogen phosphate 1.3% Magnesium nitrate 0.20% and ammonium dihydrogen phosphate 2.0% BẢNG I Các thông số dụng cụ để xác định Pb Thời gian nung/ Chương trình nhiệt Tham số Khí khơ Khí khơ o Nhiệt độ ( C) 100 130 Thời gian biến đổi (s) 20 Char 750 10 Xử lý 1600 Làm 2300 Thời gian giữ (s) 20 60 25 Dòng khí Argon (mL/min) 250 250 250 250 Chiều dài bước sóng: 283.3 nm Tốc độ pipet 100% Đèn : phóng điện khơng điện cực Nhiệt độ phun 20oC Chiều rộng Nồng độkhe: 0.7 nm Thời gian đọc: 5s Phép đo tín hiệu: diện tích peak Ống than chì: than chì Pyrolytic, end-capped (ống than chì có đầu nắp) Hiệu chuẩn Tiêu chuẩn I.D Kết luận Thể tích Pha lỗng thể tích Điều chỉnh (μg/L) (μL) (μL) (μL) Hiệu chuẩn Nền 20 Std STD 1.0 18 Std STD 2.5 15 Std STD 5.0 10 10 Std STD 7.5 15 5 Std STD 10.0 20 Reslope Tiêu chuẩn STD 15 5 Loại hiệu chuẩn: Linear Lưu ý: Phạm vi hiệu chỉnh tăng lên 20 μg / L; nồng độ cao hơn, thu đường chuẩn hiệu chuẩn phi tuyến tính Kết tốt thu mặt tỉ lệ đỉnh cao với hỗn hợp magnesium nitrate 0.6% 0,5% amoni dihydrogen phosphat; không cụ thể phần cao so với điều chỉnh lần Điều chỉnh lần cho tốt kết Các điều chỉnh lần cho thấy, nguồn gốc không cụ thể cao khơng đánh giá thêm Đối với chương trình nhiệt GFAAS, nhiệt độ cuối phun nhiệt độ phân tử thơng qua liệt kê cho Chì Cadmium Bảng I II Đối với chì, nhiệt độ nguyên tử quan trọng hình dạng đỉnh thay đổi đáng kể phạm vi từ 1400 oC đến 1600oC Nhiệt độ cần tối ưu hố cẩn thận BẢNG II Các thơng số dụng cụ để xác định Cd Thời gian nung/ Chương trình nhiệt độ Tham số Khí khơ Khí khơ Char Xử lý Làm o Nhiệt độ ( C) 100 130 600 1400 2300 Thời gian biến đổi (s) 20 15 Thời gian giữ (s) 20 60 20 Dòng khí Argon (mL/min) 250 250 250 250 Chiều dài bước sóng: 228.8 nm Nhiệt độ phun 20 oC Đèn : Catot rỗng Tốc độ pipet 100% Chiều rộng khe: 0.5 nm Thời gian đọc: 5s Phép đo tín hiệu: diện tích đỉnh Ống than chì: than chì Pyrolytic, có giới hạn Hiệu chuẩn Tiêu chuẩn I.D Kết luận Thể tích Pha lỗng thể tích Điều chỉnh (μg/L) (μL) (μL) (μL) Hiệu chuẩn 20 Std STD 0.5 18 Std STD 1.0 16 Std STD 2.0 12 Std STD 3.0 12 Std STD 5.0 Reslope Tiêu chuẩn STD 3.0 Loại hiệu chuẩn: Linear 20 12 Ảnh hưởng có giới hạn ống than chì đèn Khó khăn việc xác định độ dẫn GFAAS nhận đủ độ nhạy Việc sử dụng ống graphite có đầu nút thay cho ống than chì tiêu chuẩn dẫn đến tăng tín hiệu đáng kể (1,5 lần) Ngồi ra, việc sử dụng đèn phóng điện khơng điện cực thay cho đèn catot rỗng làm tăng tín hiệu cường độ ánh sáng tăng lên Kết hợp hiệu ống có giới hạn đèn xả khơng điện cực (EDL) thay cho ống than chì tiêu chuẩn đèn catot rỗng (HCL) làm tăng độ nhạy lên lần Hình minh họa khác biệt độ dốc hiệu chuẩn cho Chì Tuy nhiên, cải tiến lớn cải tiến tính lặp lại phép đo chì nồng độ thấp 2,0 ng / ml Đối với cadmium, ống có đầu nút sử dụng với đèn catot rỗng Một số cải tiến độ nhạy thu đèn phóng điện khơng điện cực thay cho nguồn ánh sáng đèn catot rỗng Đánh giá kỹ thuật ngâm cao áp kỹ thuật tiêu hủy vi sóng Một loạt kỹ thuật khác mô tả tài liệu (10) mẫu thức ăn nguyên liệu thô chuẩn bị trước xác định chì cadmium GFAAS Đối với nghiên cứu này, đánh giá hiệu hai kỹ thuật chuẩn bị mẫu cho mẫu tham khảo khác có hàm lượng chì cadmium chứng nhận : Máy ép cao áp (HPA-S) với ống Suprasil 15 mL 2.Phân hủy lò vi sóng (MDS) với ống Teflon có lắp chén thạch anh Biểu đồ So sánh điều kiện GFAAS khác đường hiệu chỉnh Hệ thống HPA-S Kỹ thuật HPA-S thu hồi tốt Chì Cadmium cho nhiều mẫu tham khảo khác hai loại ngũ cốc cho trẻ sơ sinh (sản phẩm tham khảo Nestec; MET) ( bảng V VI) Độ lặp lại kết thu tốt nằm gần phạm vi giá trị chứng thực Hệ thống phá mẫu vi sóng (Microwave Digestion System) (MDS) Nhược điểm hệ thống đòi hỏi lượng axit Nitric lớn (5-6 ml) thể tích cuối dung dịch chất phân tích thường cao (khoảng 25 50 ml) Điều dẫn đến giảm độ nhạy hệ số pha lỗng lớn Vì vậy, việc sử dụng chén thạch anh chia độ Milestone QS 50 phù hợp với bên ống Teflon 3ml axit Nitric dùng, phần lớn tiêu thụ lúc ngâm mẫu ướt Thể tích cuối dung dịch phân tích sau pha lỗng với nước 10 ml Như vậy, tăng lượng đáng kể độ nhạy cách giảm tồn thể tích Độ xác kết thu MDS nghiên cứu nhìn chung tương tự kỹ thuật HPA-S, giá trị thường đạt giá trị tham chiếu xác cho Chì ( bảng III - VI) Việc mở hệ thống ống - thạch anh MDS dẫn đến thiệt hại đơn vị phá mẫu khơng làm lạnh đủ sau hồn thành việc ngâm ướt Độ lặp lại kết giống phương pháp ( xem bảng III-VI VII) Tổng quan độ lệch chuẩn tương đối ( %RSD) Chì Cadmium biểu diễn bảng VII Giá trị RSD 25% nồng độ Pb va Cd < 100μg/kg nhỏ 10% nồng độ Cadmium >100μg/kg Nó chấp nhận cho việc xác định hàm lượng vết Chì Cadmium Giới hạn việc phát định lượng Một khía cạnh phương pháp đánh giá hiệu suất phép tính tốn giới hạn phát giới hạn định lượng Các giới hạn phát dựa lặp lặp lại giải pháp trống tính tốn để được: Cadmium = μg/kg Chì = μg/kg Giới hạn định lượng cho nguyên tố dựa việc phân tích mẫu vật tham khảo chứng nhận sử dụng thiết bị nêu là: Cadmium = 10 μg/kg Chì = 15 μg/kg TỔNG KẾT Hai mẫu dùng kỹ thuật tro hóa - ướt tro hóa áp suất cao phá mẫu vi sóng với ống Teflon trang bị với chén thạch anh, đánh giá Sự tương đồng xác thu từ hai phương pháp xác định cho Chì Cadmiun phân tích loạt mẫu nguyên vật liệu tham khảo chứng nhận Phương pháp HPA-S ưu tiên thông lượng mẫu cao (14 21 ống tùy thuộc vào lò nung sử dụng) Giới hạn kết định lượng Chì GFAAS dẫn đến cải tiến hai yếu tố, LI cách sử dụng ống graphite có đầu nút đèn phóng điện khơng điện cực thay cho đèn cathode rỗng Giới hạn việc định lượng Cadmiun cải tiến nhờ việc sử dụng ống có đầu nút Hơn nữa, việc cải tiến độ nhạy thu đ/v Cadmium cách dùng đèn phóng điện khơng điện cực nguồn chiếu sáng Chất đơn (magnesium nitrate (Mg(NO3)2 ammonium dihydrogen phosphate ( NH4H2PO4)) phù hợp với việc xác định Chì Cadmium Các giới hạn việc phát lặp lại Chì Cadmium gần với giá trị đề xuất nhóm nghiên cứu Châu Âu phương pháp kim loại nặng BẢNG III Chì: So sánh kết cho mẫu chuẩn bị HPA-S tiêu hủy vi sóng Mẫu đối chứng Chì (μg/kg) HPA-S MLS Chì Chì (μg/kg) (μg/kg) 326 ± 13 444 ± Bắp bò 380 ± 240 NIST 8414 n=6 n=6 Bánh mì Nâu 187 ± 14 199 ± 39 194 ± 10 BCR 191 n=6 n=6 BẢNG IV Cám Ngô 140 ± 34 136 ± 146 ± So sánh kết cho mẫu chuẩn bịn=9 HPA-S tiêu hủy vin=6 sóng NISTCadmium: 8344 Sản phẩm Thịt Cá Vực NRCC, DOLT-2 Sản phẩm Sữa bột IAEA, A11 Bột sữa khơng béo Bắp bò NIST 1549 NIST 8414 Sữa bột tách kem Bánh mì Nâu BCR 150 BCR 191 Bột mì Cám Ngơ BCR 189 NIST Bột trứng nguyên chất 8344 NIST 8415 Cá Vực NRCC, DOLT-2 220 ± Tham khảo 54 ± 25 Chì (μg/kg) 19 ± 0.3 13 ± 11 1000 ± 40 28.4 ± 14 379 ± 12 61 ± 12 12 ± 20,800 ± 500 243 ± HPA-S n=6 57 ±Chì 14 (μg/kg) n=6 14±±0.6 21.5 n=6 n=6 1022 28±± 30 n=3 n=6 387 ± 20 9± n=6 66 n=9 ± n=6 20,247 ± 938 167 ± MLS n=9 Chì 55 ± (μg/kg) n=3 11 ± 15.0 ± 0.6 n=6 n=9 30 ± 910 ± 13 n=6 n=6 388 ± 58 11 ± n=6 n=6 55 ± n=6 27,700 ± 560 n=6 n=9 Sữa bột tách kem BCR 150 22 ± 14 20 ± n=6 21 ± n=6 Tổng số ăn kiêng NIST 1548 28 ± 28 ± n=6 24 ± n=6 Bột ván sữa IAEA, 155 16 ± 3.5 16 ± n=3 18 ± n=6 Bột mì BCR 189 71 ± 74 ± n=6 58 ± 11 n=3 BẢNG VII BẢNG V Phạm vi giá trị độ lặp lại (% RSD) từ mẫu tham khảo khác BẢNG VI Chì: So sánhChì kết cho ngũ Chì cốc Cadmium: kết cho ngũ cốc Phạm vi Cadmium So sánh cácCadmium trẻ sơ sinh chuẩn bị HPA-S sơ sinh chuẩn bị HPA-S Chì Cadmium RSD (%) RSD (%)và RSDtrẻ (%) RSD (%) tiêu hủy vi sóng MLS HPA-S HPA-S tiêu hủy bằngMLS (μg/kg) vi sóng 10 - 99 - 25 100 - 1000+ Sản phẩm Tham khảo 1.5 - 20 Chì (μg/kg) 4-9 HPA-S MLS 0.5 - 15 Chì Chì (μg/kg) (μg/kg) Ngũ cốc cho trẻ sơ sinh Met - 277 ± 52 251 ± n=6 256 ± 13 n=10 Ngũ cốc cho trẻ sơ sinh Met - 826 ± 52 791 ± 21 n=6 858 ± 32 n=3 - 19 - 25 Sản phẩm Tham khảo Chì (μg/kg) HPA-S Chì (μg/kg) MLS Chì (μg/kg) Ngũ cốc cho trẻ sơ sinh Met - 127 ± 22 127 ± n=6 133 ± n=6 ... nước Thực theo yêu cầu pha loãng 10%(m/v) với dung dịch axit nitric Tất pha loãng pha bình định mức polypropylene GFASS phương pháp xác định hàm lượng Chì Cadmium Tham số vận hành GFAAS để xác định. .. hỗn hợp chất đánh giá để xác định hai phần tử Hỗn hợp chất (Magnesium nitrate and Ammonium dihydrogen phosphate) công bố số ấn phẩm tỷ lệ khác Trong việc nghiên cứu tạ i, vài nồng độ hỗn hợp chất... bảng VII Giá trị RSD 25% nồng độ Pb va Cd < 100μg/kg nhỏ 10% nồng độ Cadmium >100μg/kg Nó chấp nhận cho việc xác định hàm lượng vết Chì Cadmium Giới hạn việc phát định lượng Một khía cạnh phương