Fast Analysis of Arsenic Species in Infant Rice Cereals using LC-ICP-QQQ

Význam tématu

Arsen (As) patří mezi nejtoxičtější prvky v potravinách, zejména v dětských rýžových výrobcích, a je klasifikován jako karcinogen třídy 1. Speciace As rozlišuje vysoce nebezpečné anorganické formy (As(III), As(V)) od méně toxických organických sloučenin (MMA, DMA). Rychlá a přesná analýza je klíčová pro ochranu veřejného zdraví a dodržování přísných regulačních limitů (např. 100 ppb pro iAs v kojeneckých rýžových cereáliích).

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout spolehlivou metodu pro rutinní stanovení anorganického As v kojeneckých rýžových kaších s dobou analýzy pod dvě minuty. Metoda má umožnit potravinářskému průmyslu splnění stávajících i budoucích limitů stanovených FDA a EU.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda je založena na HPLC-ICP-QQQ s následujícími kroky:

• Oxidace As(III) na As(V) přídavkem H₂O₂ během vzorkové přípravy, čímž se sjednotí speciation anorganického As.
• Aniontová výměnná chromatografie na kolóně Hamilton PRP-X100 (50×2,1 mm, 5 µm) s mobilní fází 40 mM (NH₄)₂CO₃ + 3 % methanolu, pH 9,0.
• Flow rate 0,5 mL/min, injekční objem 5 µL, teplota vzorku 4 °C.
• Detekce v Agilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS za použití O₂ jako reakčního plynu v CRC pro potlačení Cl interferencí.

Instrumentace

• Agilent 1260 HPLC
• Hamilton PRP-X100 kolóna
• Agilent 8800 (resp. novější 8900) ICP-QQQ
• Standardní vzorkovací systém: skleněný koncentric pumpička, křemenná komora, křemenná hořáková trubice, Ni rozhraní.

Hlavní výsledky a diskuse

• Všechny čtyři sledované As formy (As(V) po oxidaci, DMA, MMA, As(V) interní standard) byly baseline separovány za méně než 2 minuty, což představuje desetkrát rychlejší analýzu než metoda FDA 4.11.
• DET (LOD/LOQ) pro DMA, MMA a iAs v matici rýže byly kolem 8–13 ppb ekvivalentu vzorku.
• Validace na čtyřech standardních materiálech (NIST 1568b, NMIJ 7503a, NMIJ 7532a, JRC ERM-BC211) prokázala recovery 93–123 % a z-skóre v rámci regulačních požadavků.
• Analýza šesti komerčních kojeneckých rýžových cereálií ukázala, že ve dvou případech (vzorky C a D) obsah iAs překročil 100 ppb, čtyři ostatní vzorky vyhověly limitu.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zkrácení doby analýzy při zachování vysoké citlivosti a přesnosti.
• Možnost rutinního screeningu potravinového průmyslu pro zajištění souladu s FDA/EU limity.
• Univerzální použití pro speciation a celkové stanovení As v různých potravinových matricích (např. rýže, víno).

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další zrychlení analýzy prostřednictvím optimalizace mobilních fází a mikrochromatografických systémů.
• Automatizace a vysokoprodukční (high-throughput) platformy pro masový screening potravin.
• Rozšíření metodiky na další prvky s podobnými interferencemi ve ICP-MS.
• Integrace online vzorkové přípravy a pokročilých reakčních plynů pro eliminaci dalších spektrálních rušení.

Závěr

Popisovaná HPLC-ICP-QQQ metoda pro stanovení anorganického a organických forem As v kojeneckých rýžových produktech splňuje požadavky na rychlost, citlivost a přesnost. Díky validaci na certifikovaných referenčních materiálech a testování reálných vzorků představuje spolehlivý nástroj pro regulovanou potravinovou analytiku.

Reference

• R. Juskelis, W. Li, J. Nelson, J. C. Cappozzo, Arsenic Speciation in Rice Cereals for Infants, J. Agric. Food Chem., 2013, 61(45), 10670–10676.
• K. M. Kubachka et al., Arsenic Speciation in Rice and Rice Products Using HPLC-ICP-MS, FDA EAM 4.11 draft, 2012.
• B. P. Jackson, Fast ion chromatography-ICP-QQQ for arsenic speciation, J. Anal. At. Spectrom., 2015, 30, 1405–1407.
• P. J. Gray, C. K. Tanabe, S. E. Ebeler, J. Nelson, A fast and fit-for-purpose arsenic speciation method for wine and rice, J. Anal. At. Spectrom., 2017, 32, 1031–1034.