Quantitative Analysis of Chromium and Arsenic Species in Food and Food Packaging using LC-ICPMS

Význam tématu

Speciace kovů, jako jsou chrom a arsen, je klíčová pro posouzení jejich toxicologického rizika v potravinách a obalových materiálech. Zatímco celkový obsah prvku poskytuje hrubý údaj, určení konkrétních chemických forem (např. Cr(VI) vs. Cr(III), As(III) vs. As(V) a organické deriváty) umožňuje přesnější odhad expozice a zdravotních dopadů.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout a validovat vysoce citlivou a selektivní metodu založenou na spojení kapalinové chromatografie (LC) a hmotnostní spektrometrie se vzduchovým plazmatem (ICP-MS) pro kvantifikaci a speciaci chromu a arsenu v potravinách a materiálech obalů. Studie demonstruje aplikaci metody na různé matrixy: potravinářské obaly a rýži.

Použitá metodika a instrumentace

Pro stanovení speciace byl použit systém Shimadzu ICPMS-2030 spojený s Prominence Inert LC:

• ICPMS-2030: RF generátor 1,2 kW, plazmový plyn (Ar) 8 l/min, nebulizér koaxiální, proud kolizního plynu (He) 6 ml/min.
• Prominence Inert LC: eluce iont-párovou chromatografií pro arsen (mob. fáze s butansulfonátem sodným, tetramethylamoniovým hydroxidem a malonovou kyselinou, pH 3) a izokratickou režim pro chrom (30 mM dusičnan amonný, pH 7,1).
• Kolony: Shiseido Capcell Pak C18 MG S5 (As-speciace) a Hamilton PRP-X100 (Cr-speciace).
• Vzorkovací objem: 20–495 μL; teplota komory 4–5 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje lineárních kalibračních závislostí (r > 0,9999) v rozsahu nízkých ppt pro všechny sledované formy. Pro Cr(III) a Cr(VI) byla stanovena detekční hranice pod 10 ng/L a pro As(III), As(V) a DMAA pod 5 ng/L. Vzorky obalových materiálů splňují limity EU (max. 100 mg/kg součet Pb, Cd, Hg, Cr(VI)). U rýže bylo popsáno dobré rozlišení forem arsenu do 5 minut chromatografie a dosaženy recovery 95–105 % na CRM vzorcích; výsledky se shodují s certifikovanými hodnotami (RSD < 3 %).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé a spolehlivé rutinní kontroly potravin a obalů v souladu s legislativou EU.
• Možnost simultánního stanovení několika toxických forem prvků.
• Jednotná softwarová platforma pro řízení celého měření a vyhodnocení dat.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další toxické prvky (např. kysličník hafnia, organo-sloučeniny kadmia).
• Online monitorování výrobních procesů a integrované QC systémy.
• Vývoj miniaturizovaných a přenosných forem LC-ICPMS pro terénní analýzy.

Závěr

Spojení LC a ICP-MS nabízí vysoce citlivou a selektivní platformu pro speciaci chromu a arsenu v potravinách i obalových materiálech. Metoda splňuje legislativní limity a poskytuje spolehlivé výsledky pro rutinní i výzkumné aplikace.

Reference

1. Oppermann U., Schram J., Knoop J., Frankowski M., Szopa S. Quantitative Analysis of Chromium and Arsenic Species in Food and Food Packaging using LC-ICPMS. Shimadzu Europa GmbH, 2017.
2. Evropská unie, Verordnung über die Vermeidung und Verwertung von Verpackungsabfällen (Verpackungsverordnung – VerpackV), 2014.
3. COMMISSION REGULATION (EU) 2015/1006 ze dne 25. června 2015, amending Regulation (EC) No 1881/2006 as regards maximum levels of inorganic arsenic in foodstuffs.
4. Lab Manager. Gluten-free diet may increase risk of arsenic & mercury exposure, 2017.