Simplified sulfite determination in foods and beverages using ion chromatography

Význam tématu

V potravinářství a nápojovém průmyslu slouží sulfitové konzervanty k prodloužení trvanlivosti, potlačení růstu mikroorganismů, zlepšení barvy a antioxidaci. Současně je však prokázána souvislost mezi příjmem sulfitů a hypersenzitivitou či alergickými reakcemi. Od 10 mg/kg celkového SO₂ musí být obsah na etiketě deklarován, což vyžaduje spolehlivé analytické metody.

Cíle a přehled studie / článku

Článek představuje optimalizované metody stanovení celkového sulfitu v potravinách a nápojích pomocí iontové chromatografie (IC). Srovnává dvě konfigurace detekce (amperometrickou a konduktometrickou), popisuje stabilizaci a extrakci sulfitu, automatizaci analýzy a dosažené analytické parametry.

Použitá metodika a instrumentace

• Stabilizace sulfitu: formaldehyd + NaOH (pH 10,2) zajišťuje uvolnění a ochranu sulfitu před oxidací.
• Příprava vzorku: 1 g homogenátu + 29 g stabilizačního roztoku, promíchání, částečná filtrace, vyplnění zkumavky bez vzduchové mezery.
• Amperometrická metoda: přístroj 930 Compact IC Flex Oven/Deg, 889 IC Sample Center Cool, IC Amperometric Detector s Wall-Jet buňkou (Ag/AgCl referenční, Au pracovní elektroda), kolona Metrosep Carb 2 -150/4.0, eluent 300 mM NaOH/300 mM acetát sodný, injekce 3 µL, MDL 0,2 mg/kg.
• Patentovaný postup čištění elektrod (potential sweep, EP3786628A1) mezi analýzami zamezuje ručnímu čištění a udržuje stabilní citlivost.
• Konduktometrická metoda: 930 Compact IC Flex Oven/SeS/PP/Deg, 858 IC Sample Processor s inline ultrafiltrací, Conductivity Detector, kolona Metrosep A Supp 10 -100/4.0, eluent 5 mM Na₂CO₃/5 mM NaHCO₃/5 µM HClO₄, MDL 0,5 mg/kg.

Hlavní výsledky a diskuse

• Amperometrie: recovery 98,9–103,8 % u hořčice, česneku, vín, výborná opakovatelnost (RSD <2 %), MDL 0,2 mg/kg, stabilita elektrody po týdnech.
• Konduktometrie: čisté kapalné vzorky (vína, piva) bez náročné přípravy, separace sulfitu od ostatních aniontů a organických kyselin, RSD <1 %, MDL 0,5 mg/kg.
• Srovnání metod: amperometrie vhodná pro komplexní matice a nízké koncentrace; konduktometrie pro rychlé vyšetření běžných nápojů.

Přínosy a praktické využití metody

• Obě IC metody splňují legislativní požadavky na detekční limity a deklaraci sulfitů.
• Rychlá analýza (cca 10 min. pro amperometrii), automatizace a patentované čištění elektrody minimalizují zásahy obsluhy.
• Aplikovatelné v QA/QC laboratořích potravinářství, nápojové výroby i akademickém výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metod pro simultánní stanovení vázaných sulfitů a nových matrix.
• Integrace s automatickými vzorkovači a online monitoringem výrobních linek.
• Další miniaturizace a kombinace s hmotnostní detekcí pro zlepšení selektivity.

Závěr

Iontová chromatografie s amperometrickou i konduktometrickou detekcí nabízí rychlé, spolehlivé a citlivé stanovení celkového sulfitu v potravinách a nápojích. Amperometrie dosahuje MDL 0,2 mg/kg a vysoké stability díky patentovanému čištění elektrod, zatímco konduktometrie poskytuje jednoduché řešení pro kapalné vzorky s MDL 0,5 mg/kg. Obě metody usnadňují plnění legislativních požadavků a zvyšují provozní efektivitu laboratoře.

Reference

1. Carocho M, Barreiro M, Morales P, et al. Adding molecules to food, pros and cons: A review on synthetic and natural food additives. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 2014;13:377–399. DOI:10.1111/1541-4337.12065
2. Taylor S, Higle N, Bush R. Sulfites in foods: Uses, analytical methods, residues, fate, exposure assessment, metabolism, toxicity, and hypersensitivity. Advances in Food Research 1986;30:1–76. DOI:10.1016/S0065-2628(08)60347-X
3. EFSA – European Food Safety Authority. Scientific Opinion on the re-evaluation of sulfur dioxide (E 220)… EFSA Journal 2016;14:4438. DOI:10.2903/j.efsa.2016.4438
4. FAO/WHO Codex Alimentarius—General Standard for Food Additives (GSFA)—Codex Standard 192–1995; FAO: Rome, 2019.
5. Wedzicha B. Chemistry of sulphiting agents in food. Food Additives & Contaminants 1992;9:449–459. DOI:10.1080/02652039209374097
6. Scotter M, Castle L. Chemical interactions between additives in foodstuffs: A review. Food Additives & Contaminants 2004;21:93–124. DOI:10.1080/02652030310001636912
7. Wedzicha B, Goddard S. State of sulfur dioxide at high concentration and low water activity. Food Chemistry 1991;40:119–136. DOI:10.1016/0308-8146(91)90096-7
8. Gould GW. The use of other chemical preservatives: Sulfite and nitrite. In: The microbiological safety and quality of foods. Aspen Publishers; 2000:200–213.
9. Wedzicha B. Chemistry of sulphiting agents in food. Food Additives & Contaminants 1992;9:449–459. DOI:10.1080/02652039209374097
10. Wedzicha B. Sulphur dioxide in foods: Chemical interactions. Nutrition Bulletin 1984;9:155–164. DOI:10.1111/j.1467-3010.1984.tb01350.x
11. García-Alonso B, Peña-Egido M, García-Moreno C. S-sulfonate determination and formation in meat products. J Agric Food Chem 2001;49:423–429. DOI:10.1021/jf0002847
12. JECFA. Evaluation of certain food additives: Fifty-first report. WHO; Geneva, 1999.
13. Regulation (EU) 1169/2011. Official Journal of the European Union, 2018.
14. USDA FSIS Directive 7230.1 Rev.2; Washington, DC, 2018.
15. FDA. A food labelling guide—Guidance for industry; College Park, MD, 2013.
16. EFSA NDA Panel. Scientific Opinion on allergenic foods for labelling. EFSA Journal 2014;12:3894. DOI:10.2903/j.efsa.2014.3894
17. Regulation (EC) 1333/2008. Official Journal of the European Union, 2020.
18. Regulation (EU) 1129/2011. Official Journal of the European Union, 2013.
19. Regulation (EC) 853/2004. Official Journal of the European Union, 2021.
20. D’Amore T, Di Taranto A, Berardi G, et al. Sulfites in meat: A comprehensive review. Compr Rev Food Sci Food Saf 2020;19:2701–2720. DOI:10.1111/1541-4337.12607
21. Monier-Williams. The determination of sulphur dioxide in foods. Analyst 1927;52:343–344. DOI:10.1039/AN9275200343
22. Lin J, Zhu Y, Cheng W, et al. Determination of free and total sulfite in Red Globe grape by IC. Food Sci Technol Res 2014;20:1079–1085. DOI:10.3136/fstr.20.1079
23. Liao B, Sram J, Files D. Determination of free sulfites in dried fruits by IC. J AOAC Int 2013;96:1103–1108. DOI:10.5740/jaoacint.11-053
24. AOAC Official Method 990.31. Sulfites in foods and beverages; AOAC Int; 1995.
25. Chen L, De Borba B, Rohrer J. Determination of total sulfite in foods: Application Note 54; Thermo Fisher; 2016.
26. Naigeon E, Rastetter M, Klemm M, et al. Automated free sulfite analysis in wine: App Note 71451; Thermo Fisher; 2014.
27. Lanciki A, Espinosa MA. Simplified total sulphite determination via IC. The Column 2020;16:12–16.
28. Kim H, Conca R, Richardson M. SO₂ in grapes: Comparison of Monier-Williams and IC methods. J AOAC 1990;73:983–989. DOI:10.1093/jaoac/73.6.983
29. Kim H, Chu V, Conca R, et al. Sulfite in foods by IC with electrochemical detection: collaborative study. J AOAC 1990;73:216–222. DOI:10.1093/jaoac/f73.2.216