FAAS a GFAAS

Odhaduje se, že 80 % všech v současnosti dostupných údajů o složení stopových prvků v potravinách je výsledkem analýz FAAS po předběžné úpravě vzorku buď mokrým, nebo suchým popílkem. FAAS je jednoduchý, robustní a snadno použitelný nástroj pro analýzu digescí a kalibraci lze obvykle provést pomocí vodných standardů. Mez detekce se pohybuje v rozmezí pod ppm, takže tato metoda je vhodná pro širokou škálu prvků (včetně Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Zn) v různých matricích vzorků. Vezměte prosím na vědomí, že Na a K se nejčastěji stanovují pomocí plamenové emisní spektroskopie spíše než pomocí absorpce v systému AAS.

GFAAS poskytuje možnost detekce pod pb při vstřikování vzorku o velikosti μl do grafitové trubice obsahující platformu, která je odporově zahřívána na vysoké teploty (např. 2700 °C) pro atomizaci vzorku. V 90. letech 20. století byly téměř všeobecně přijaty takzvané podmínky STPF (stabilized temperature platform furnace) stanovené Slavinem. Podmínky STPF vyžadují použití (1) plošinové atomizace, (2) modifikace matrice, (3) rychlého ohřevu (1500 °C s-1 nebo více), (4) pyrolyticky potažených trubic, (5) rychlé digitální elektroniky, (6) integrovaného měření absorbance (plochy píku), (7) argonu (stop-flow během atomizace) a (8) Zeemanovy (nebo Smith-Hieftjeho) korekce pozadí. Metody vyvinuté s ohledem na tato kritéria usnadní přímou kvantifikaci s použitím vodných standardů pro vytvoření externích kalibračních křivek, což ve většině případů minimalizuje interferenční účinky matrice a snižuje potřebu použití metody přídavků. Mezi důležité analytické údaje patří citlivost/charakteristická hmotnost, detekční limit, přesnost a preciznost.

Oblast analýz stopových prvků ve výživě je jednou z nejzajímavějších oblastí. Stopové prvky slouží jako strukturní složky enzymů, vitaminů, hormonů a tkání obsahujících bílkoviny. Stopový prvek selen pomáhá v obranném mechanismu proti nemocem a rizikům životního prostředí. Selen je nejslibnější stopový prvek potenciálně zapojený do imunitních reakcí. Chrom je kofaktorem několika enzymových systémů a je nezbytný pro interakci s inzulinovými receptory. Následně byl proveden výzkum pomocí FAAS k posouzení obsahu Se a Cr v osmi kategoriích potravin (obiloviny, fazole, zelenina, zelenina, ovoce, koření a koření, sušené ovoce a jedlé květy). Vzorky byly popeleny za mokra kombinací tří kyselin a vzorky byly analyzovány pomocí FAAS při vlnové délce 196 nm (Se) a 425 nm (Cr) za použití plamene vzduch-acetylen. Celkem bylo analyzováno 190 vzorků a ze studie vyplynulo, že sušené ovoce má nejvyšší obsah Cr (15-43,5 μg na 100 g) a že fazole mají nejvyšší obsah Se (48,7-02,5 μg na 100 g). FAAS se také nedávno ukázala jako užitečná při monitorování Pb v jídelním nádobí, kde nadlimitní hodnoty mohou představovat zvýšené riziko pro plod, děti a dospělé. Celkem 0,9 % dováženého keramického nádobí a 2,5 % domácího keramického nádobí, hodnoceného v průběhu dvou měsíců v roce 1992, mělo obsahy přesahující povolený limit 3 ppm pro talíře, talířky a příbory. Při této práci byla použita oficiální metoda 973.32 Asociace oficiálních analytických chemiků. FAAS použili vědci z Behrend College (Erie, PA) k vyhodnocení nerezového nádobí jako významného zdroje Ni, Cr a Fe pro požití. Požití niklu je potenciálně nebezpečné, protože Ni je spojován se zdravotními problémy souvisejícími s alergickou dermatitidou. Naopak Cr a Fe jsou základní živiny a nerezová ocel (obvykle 18 % Cr, 8 % Ni a 70-73 % Fe) může být jejich významným zdrojem. Příprava vzorků zahrnovala přidání 5% kyseliny octové (Fisher), a to jak studené, tak vařené, do každé nádoby po dobu 5 min. Poté byla kyselina octová analyzována pomocí FAAS a standardních podmínek výrobce. Byly stanoveny měřitelné hodnoty všech tří prvků, přičemž pouze Ni byl dostatečně vysoký (0,0-0,1 mg Ni za den), aby představoval zdravotní hrozbu, což vedlo k doporučení, aby se pacienti citliví na Ni vyhýbali nádobí z nerezové oceli a aby průmysl přešel na složení bez Ni.

Jak dokazují předchozí příklady, FAAS je výkonná technika, ale nemusí vždy poskytovat potřebnou citlivost pro stanovení stopových prvků přítomných v extrémně nízkých koncentracích. To se ukázalo, když se Švédský národní úřad pro potraviny rozhodl vyvinout metodu pro stanovení Pb, Cd, Zn, Cu, Fe, Cr a Ni v suchých potravinách po suchém zpopelnění při teplotě 450 °C. Vzhledem k tomu, že je pravděpodobná kontaminace prvky, jako je Pb, Cr a Ni, byla věnována pozornost tomu, aby se veškeré plastové nádobí spojené s analýzami umylo kyselinou. FAAS byla zvolena pro Zn (213,9 nm vzduch-acetylen, oxidace), Cu (324,7 nm vzduch-acetylen, oxidace) a Fe (Fe 248,3 nm oxid dusný-acetylen, oxidace). Pro Pb, Cd, Cr a Ni byla vzhledem k nižším koncentracím použita GFAAS. Podmínky byly optimalizovány na základě použití vhodné rezonanční linie, ale žádná sada instrumentálních podmínek se neukázala jako přijatelná pro všechny čtyři prvky. Olovo bylo analyzováno pomocí plošné atomizace, zatímco Cd byl měřen v nepotažené trubici a Cr a Ni byly měřeny ve standardní pyrolitické trubici. Bohužel nepoužití podmínek STPF omezilo možnosti metody a metoda přídavků byla vyžadována většinou spolupracujících laboratoří k získání přiměřeně přesných výsledků.

GFAAS slouží jako vynikající metoda pro přímé stanovení Pb v odplyněných kolových nápojích. Nedávné zprávy však naznačují, že analýzy koly zředěné roztokem lanthanu pro snížení chloridů a jiných matricových interferencí pomocí GFAAS vyžadovaly k získání přesných výsledků použití metody přídavků. Pokud by autoři provedli zpopelnění kyslíkem in situ a použili Pd nebo Pd v kombinaci s dusičnanem hořečnatým jako modifikátorem matrice, mohly být všechny interferenční účinky matrice odstraněny. Je pravděpodobné, že největší problém s pozadím byl způsoben cukrem (uhlíkem), který mohl být odstraněn během kroku tepelné předúpravy pomocí kyslíkového popílku – což by umožnilo použít vodné kalibrační standardy namísto metody přídavků. Cukry a sirupy byly analyzovány přímo po zředění ∼1 g cukru na 10 ml 5% kyseliny dusičné a za použití kyslíkového popílku v kroku tepelné předúpravy. Přístrojové detekční limity (DL) GFAAS byly 10 pg, což odpovídá DL metody 0,9 ng g-1. Výzkumníci často používají důmyslné přístupy ke zlepšení výkonu GFAAS. Tak tomu bylo i při vývoji strategie pro stanovení La ve vzorcích potravin a vody. Problém spočívá v tom, že La má silnou afinitu ke grafitu, což vede k tvorbě karbidů a paměťovým efektům. Ačkoli byl grafit vylepšen, aby se tento jev snížil, obložení trubice tantalovou nebo wolframovou fólií může eliminovat fyzický kontakt s grafitem a vést ke zvýšení citlivosti. Trubice s wolframovou výstelkou poskytla detekční limit 7,8 ng a charakteristickou hmotnost 8,1 ng pro La. Přesnost byla lepší než 10 % RSD a průměrná přesnost byla 90 ± 10 %. GFAAS použili výzkumní pracovníci amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv k úspěšnému stanovení Se v kojenecké a enterální výživě. Metoda využívá rozkladu vzorku na horké desce po přidání dusičnanu hořečnatého a kyseliny dusičné. Po zahřátí byly digestáty odpařeny do sucha a umístěny do mufly o teplotě 500 °C na 30 minut k úplnému zpopelnění. Veškerý Se se převede na Se4+ rozpuštěním popela v HCl (5:1) a udržováním roztoku při 60 °C po dobu 20 min. Se4 + byl následně redukován na Se0 pomocí kyseliny askorbové a zachycen na membránový filtr, který byl rozkládán v kyselině dusičné pomocí mikrovlnného rozkladu. Po rozkladu a zředění byl Se stanoven pomocí GFAAS. Rozsah výtěžnosti pro Se byl 85-127 % a analyzované referenční materiály spadaly do certifikovaného rozsahu pro Se. Práce byla provedena na komerčním systému vybaveném pouze deuteriovou korekcí pozadí. Měření výšky i plochy píku poskytlo přesné výsledky při použití dusičnanu nikelnatého pro modifikaci matrice. Nakonec se GFAAS ukázala jako užitečná pro stanovení Cr a Mo v lékařských potravinách. Mokré i suché popelování se ukázalo jako přijatelné a detekční limity byly 0,24 ng ml-1 pro Cr a 0,67 ng ml-1 pro Mo. Oba prvky bylo možné stanovit přímo z regálu a žádný z nich nevyžadoval použití modifikátoru matrice. Pro Mo a Cr byly zjištěny optimální teploty popílku 1650 °C a 1600 °C. Ideální teploty rozprašování byly 2400, resp. 2650 °C a všechny analyzované standardní referenční materiály poskytly výsledky v certifikovaném koncentračním rozmezí

.