FAAS și GFAAS

Se estimează că 80% din toate datele disponibile în prezent privind compoziția alimentelor cu oligoelemente sunt rezultatul analizelor FAAS după o pretratare a probelor fie prin cenușare umedă, fie prin cenușare uscată. FAAS este un instrument simplu, robust și ușor de implementat pentru analiza digestărilor, iar calibrarea poate fi realizată în mod obișnuit folosind standarde apoase. Limitele de detecție se situează în intervalul subppm, ceea ce face ca această metodă să fie potrivită pentru o gamă largă de elemente (inclusiv Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, Zn) în diverse matrici de probe. Vă rugăm să rețineți că Na și K sunt cel mai adesea determinate folosind spectroscopia de emisie de flacără, mai degrabă decât absorbția pe un sistem AAS.

GFAAS oferă o capacitate de detecție subppb cu injecții de probe de mărimea μL într-un tub de grafit care conține o platformă și care este încălzit prin rezistivitate la temperaturi ridicate (de exemplu, 2700 °C) pentru atomizarea probei. În anii 1990, așa-numitele condiții STPF (stabilized temperature platform furnace) stabilite de Slavin au fost adoptate aproape universal. Condițiile STPF presupun utilizarea (1) atomizării platformei, (2) modificarea matricei, (3) încălzire rapidă (1500 °C s-1 sau mai mult), (4) tuburi acoperite pirolitic, (5) electronice digitale rapide, (6) măsurători integrate ale absorbției (zona de vârf), (7) argon (stop-flow în timpul atomizării) și (8) corecția de fond Zeeman (sau Smith-Hieftje). Metodele dezvoltate ținând cont de aceste criterii vor facilita o cuantificare simplă, utilizând standarde apoase pentru a realiza curbe de calibrare externe, în majoritatea cazurilor minimizând efectele de interferență ale matricei și reducând necesitatea utilizării metodei adițiilor. Cifrele analitice de importanță includ sensibilitatea/masa caracteristică, limita de detecție, acuratețea și precizia.

Domeniul analizelor de oligoelemente în nutriție este unul dintre cele mai interesante domenii. Oligoelementele servesc drept componente structurale ale enzimelor, vitaminelor, hormonilor și țesuturilor care conțin proteine. Oligoelementul seleniu ajută în mecanismul de apărare împotriva bolilor și a riscurilor de mediu. Seleniul este cel mai promițător oligoelement potențial implicat în răspunsurile imune. Cromul este un cofactor pentru mai multe sisteme enzimatice și este necesar pentru interacțiunea cu receptorul de insulină. În consecință, au fost efectuate cercetări folosind FAAS pentru a evalua conținutul de Se și Cr din opt categorii de alimente (cereale, fasole, legume, verdețuri, fructe, condimente și mirodenii, fructe uscate și flori comestibile). Probele au fost cenușărite pe cale umedă folosind o combinație de trei acizi, iar probele au fost analizate cu FAAS la 196 nm (Se) și 425 nm (Cr) folosind o flacără aer-acetilenă. Au fost analizate în total 190 de eșantioane și, în urma studiului, s-a concluzionat că fructele uscate au cel mai mare conținut de Cr (15-43,5 μg la 100 g) și că fasolea are cel mai mare conținut de Se (48,7-02,5 μg la 100 g). De asemenea, FAAS s-a dovedit recent util în monitorizarea Pb în veselă, unde nivelurile excesive pot oferi un risc crescut pentru fetuși, copii și adulți. Un total de 0,9% din vesela din ceramică importată și 2,5% din vesela din ceramică națională, evaluate pe parcursul a două luni în 1992, au avut niveluri care depășeau limita de 3 ppm permisă pentru farfurii, farfurii și tacâmuri. Această lucrare a implicat utilizarea metodei oficiale 973.32 a Asociației chimiștilor analiști oficiali. FAAS a fost utilizat de oamenii de știință de la Behrend College (Erie, PA) pentru a evalua ustensilele de gătit din oțel inoxidabil ca sursă semnificativă de Ni, Cr și Fe pentru ingestie. Ingestia de nichel este potențial periculoasă, deoarece Ni este implicat în probleme de sănătate legate de dermatita alergică. În schimb, Cr și Fe sunt nutrienți esențiali, iar oțelul inoxidabil (de obicei 18% Cr, 8% Ni și 70-73% Fe) poate reprezenta o sursă semnificativă. Pregătirea probelor a presupus adăugarea a 5% acid acetic (Fisher), atât la rece, cât și fiert, în fiecare recipient timp de 5 minute. Apoi, acidul acetic a fost analizat folosind FAAS și condițiile standard ale producătorilor. S-au determinat niveluri măsurabile ale tuturor celor trei elemente, doar Ni fiind suficient de ridicat (0,0-0,1 mg Ni pe zi) pentru a reprezenta o amenințare pentru sănătate, ceea ce a dus la recomandarea ca pacienții sensibili la Ni să evite vasele de gătit din oțel inoxidabil și ca industria să treacă la o formulă fără Ni.

După cum reiese din exemplele anterioare, FAAS este o tehnică puternică, dar este posibil ca aceasta să nu ofere întotdeauna sensibilitatea necesară pentru determinarea oligoelementelor prezente în concentrații extrem de scăzute. Acest lucru a devenit evident atunci când Administrația Națională Suedeză a Alimentelor și-a propus să dezvolte o metodă pentru determinarea Pb, Cd, Zn, Cu, Fe, Cr și Ni în produsele alimentare uscate după incinerarea uscată la 450 °C. Conștientizând că este probabilă contaminarea cu elemente precum Pb, Cr și Ni, s-a avut grijă să se spele cu acid toată vesela de plastic asociată cu analizele. FAAS a fost ales pentru Zn (213,9 nm aer-acetilenă, oxidant), Cu (324,7 nm aer-acetilenă, oxidant) și Fe (Fe 248,3 nm oxid de azot-acetilenă, oxidant). Din cauza concentrațiilor mai mici, s-a utilizat GFAAS pentru Pb, Cd, Cr și Ni. Condițiile au fost optimizate pe baza utilizării liniei de rezonanță corespunzătoare, dar niciun set de condiții instrumentale nu s-a dovedit a fi acceptabil pentru toate cele patru elemente. Plumbul a fost analizat cu ajutorul platformei de atomizare, în timp ce Cd a fost măsurat într-un tub neacoperit, iar Cr și Ni au fost măsurate într-un tub pirolitic standard. Din nefericire, neutilizarea condițiilor STPF a limitat capacitățile metodei, iar metoda adaosurilor a fost necesară de către majoritatea laboratoarelor colaboratoare pentru a obține rezultate rezonabil de precise.

GFAAS servește ca o metodă excelentă pentru determinarea directă a Pb în băuturile cola degazate. Cu toate acestea, rapoarte recente indică faptul că analizele GFAAS ale cola diluate cu o soluție de lantan pentru a reduce clorurile și alte interferențe de matrice au necesitat utilizarea metodei adaosurilor pentru a obține rezultate precise. Dacă autorii ar fi efectuat cenușarea cu oxigen in situ și ar fi utilizat Pd sau Pd combinat cu nitrat de magneziu ca modificator de matrice, toate efectele interferențelor de matrice ar fi putut fi eliminate. Este probabil ca cea mai mare problemă cu fondul să se fi datorat zahărului (carbon), care ar fi putut fi eliminat în timpul etapei de pretratare termică prin cenușare cu oxigen – ceea ce ar fi permis utilizarea standardelor de calibrare apoase, în loc să fie nevoie de metoda adaosurilor. Zaharurile și siropurile au fost analizate direct după diluarea a ∼1 g de zahăr la 10 ml de acid azotic 5% și utilizarea cenușării cu oxigen în etapa de pretratare termică. Limitele de detecție (DL) instrumentale GFAAS au fost de 10 pg, ceea ce corespunde unui DL al metodei de 0,9 ng g-1. Cercetătorii folosesc adesea abordări ingenioase pentru a îmbunătăți performanța GFAAS. Acesta a fost cazul la elaborarea unei strategii pentru determinarea La în probe de alimente și apă. Problema este că La are o afinitate puternică pentru grafit, ceea ce duce la formarea de carburi și la efecte de memorie. Deși grafitul a fost îmbunătățit pentru a reduce acest lucru, căptușirea tubului cu folie de tantal sau tungsten poate elimina contactul fizic cu grafitul și poate duce la o sensibilitate sporită. Tubul căptușit cu tungsten a oferit o limită de detecție de 7,8 ng și o masă caracteristică de 8,1 ng pentru La. Preciziile au fost mai bune de 10% RSD, iar acuratețea medie a fost de 90±10%. GFAAS a fost utilizat de cercetătorii de la US Food and Drug Administration pentru a determina cu succes Se în formulele pentru sugari și în formulele enterale. Metoda utilizează digestia probei pe o placă fierbinte după adăugarea de nitrat de magneziu-acid azotic. După încălzire, digesturile au fost evaporate până la uscare și plasate într-o mufă la 500 °C timp de 30 de minute pentru a finaliza cenușarea. Tot Se este transformat în Se4 + prin dizolvarea cenușii în HCl (5:1) și menținerea soluției la 60 °C timp de 20 de minute. Se4 + a fost redus ulterior la Se0 cu acid ascorbic și colectat pe un filtru cu membrană, care a fost digerat în acid azotic prin digestie cu microunde. După digestie și diluție, Se a fost determinat cu ajutorul GFAAS. Intervalul de recuperare pentru Se a fost de 85-127%, iar materialele de referință analizate s-au încadrat în intervalul certificat pentru Se. Lucrările au fost efectuate pe un sistem comercial echipat doar cu o corecție de fond cu deuteriu. Măsurătorile înălțimii vârfului și ale ariei vârfului au furnizat ambele rezultate precise atunci când s-a utilizat nitrat de nichel pentru modificarea matricei. În cele din urmă, GFAAS s-a dovedit a fi util pentru determinarea Cr și Mo în alimentele medicale. Atât cenușarea umedă, cât și cea uscată s-au dovedit acceptabile, iar limitele de detecție au fost de 0,24 ng mL-1 pentru Cr și 0,67 ng mL-1 pentru Mo. Ambele elemente au putut fi determinate direct de pe raft și niciunul dintre ele nu a necesitat utilizarea unui modificator de matrice. Au fost găsite temperaturi optime de incinerare de 1650 și 1600 °C pentru Mo și, respectiv, Cr. Temperaturile ideale de atomizare au fost de 2400 și, respectiv, 2650 °C, iar toate materialele de referință standard analizate au furnizat rezultate în intervalul de concentrație certificat.

.