Speciated Arsenic Analysis in Wine Using HPLC-ICP-QQQ

Význam tématu

Arsen je vysoce toxický prvek, jehož karcinogenní účinky závisí na chemické formě. Speciace arsenu umožňuje přesné stanovení rizik spojených s konzumací vína a zajišťuje dodržení mezinárodních limitů stanovených regulačními orgány.

Cíle a přehled studie

Cílem této aplikace bylo rozšířit metodu FDA Elemental Analysis Manual §4.10, původně určenou pro ovocné džusy, na analýzu vína. Studie zahrnovala mezi laboratořní validaci metody včetně dlouhodobé stability a vyhodnocení pěti komerčních vín s různým obsahem alkoholu.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky vín byly pětinásobně ředěny deionizovanou vodou, filtrovány membránou 0,45 μm a kalibrace probíhala v ethanolu 3 % s koncentracemi 0,1–40 μg/kg pro As(III), As(V), DMA a MMA. Použita byla chromatografie na iontově výměnné kolóně Hamilton PRP-X100 při pH 8,25 a proudění 1,0 mL/min.

• LC: Agilent 1260 Infinity s binárním pumpou, autosamplerem a vakuačním degaserem
• ICP-QQQ: Agilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS s RF výkonem 1550 W, heliovým buňkovým plynem cca 2 mL/min

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosáhla LOQ pro DMA 1,3 μg/kg, MMA 1,2 μg/kg a sumu anorganického arsenu 1,4 μg/kg, což je pod hranicí obav FDA (10 μg/L). Mezi laboratořní validace pěti vín ukázala návratnost 91–107 % a stabilita signálu byla zachována po dobu 96 h bez pře­kalibrace. Další analýza pěti tržních vzorků potvrdila, že i přestože u čtyř vzorků převyšoval obsah iAs akční limit FDA pro džusy, celkový As byl pod limity Kanady (100 μg/L) a Evropy (200 μg/L). Spike recovery testy pro DMA, MMA a iAs se pohybovaly v rozmezí 93–119 %, což splňuje kritéria FDA ±20 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí vysokou citlivost, selektivitu a robustnost pro rutinní kontrolu kvality vín. Umožňuje zvládnout matrice s různým obsahem alkoholu a zajistit spolehlivé výsledky pro regulační i výzkumné účely.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k akceleraci analýzy využitím ultrarychlých kolón, rozšíření na jiné potravinářské matrice, integra­ci automatizovaných přípravných systémů a využití umělé inteligence pro prediktivní vyhodnocení dat.

Závěr

Rozšíření metody FDA EAM §4.10 o víno s použitím HPLC-ICP-QQQ prokázalo vysokou přesnost, citlivost a stabilitu. Studie potvrdila spolehlivost stanovení čtyř hlavních forem arsenu a umožnila plnit požadavky mezinárodních norem.

Reference

• Conklin SD, Kubachka K, Shockey N. Elemental Analysis Manual for Food and Related Products, 4.10 HPLC-ICP-MS As Species in Fruit Juice, FDA, 2013.
• Tanabe CK, Hopfer H, Ebeler SE, Nelson J, Conklin SD, Kubachka KM, Wilson RA. Matrix Extension and Multilaboratory Validation of Arsenic Speciation Method EAM §4.10 to Include Wine. J Agric Food Chem, 2017;65(20):4193–4199.
• Tanabe CK, Ebeler SE, Nelson J. Fast Analysis of Arsenic Species in Wines using LC-ICP-QQQ. Agilent publication 5991-8454EN, 2017.
• US EPA. National Primary Drinking Water Regulations. Title 40, Part 141, 2014.
• Bertoldi D, Larcher R, Bertamini M, Otto S, Concheri G, Nicolini G. J Agric Food Chem, 2011;59:7224–7236.
• Aguilar MV, Martinez MC, Masoud TA, Lebensm-Unters-Forsch, 1987;185:185–187.
• Vintners Quality Alliance Ontario. Wine Standards, 1999.
• International Organisation of Vine and Wine. Compendium of International Methods of Analysis, 2011.
• US FDA. Guidance for Industry Arsenic in Apple Juice: Action Level, 2013.