FAAS och GFAAS
Omkring 80 % av alla tillgängliga uppgifter om spårämneskomposition i livsmedel är resultatet av FAAS-analyser efter förbehandling av proverna med antingen våtförbränning eller torrförbränning. FAAS är ett enkelt, robust och lättanvänt verktyg för analys av digester, och kalibrering kan vanligtvis utföras med hjälp av vattenbaserade standarder. Detektionsgränserna ligger i sub-ppm-området, vilket gör denna metod lämplig för ett stort antal grundämnen (inklusive Ca, Cu, Fe, Mg, Mn och Zn) i olika provmatriser. Observera att Na och K oftast bestäms med hjälp av flamemissionsspektroskopi snarare än absorption i ett AAS-system.
GFAAS ger en detektionsförmåga på sub-ppb-nivå med μL-stora provinjektioner i ett grafitrör som innehåller en plattform och som värms upp till höga temperaturer (t.ex. 2700 °C) för atomisering av provet. På 1990-talet antogs nästan allmänt de s.k. STPF-förhållanden (stabilized temperature platform furnace) som Slavin fastställde. STPF-förhållanden kräver användning av (1) plattformsatomisering, (2) matrismodifiering, (3) snabb uppvärmning (1500 °C s-1 eller mer), (4) pyrolytiskt belagda rör, (5) snabb digital elektronik, (6) integrerade absorptionsmätningar (toppområde), (7) argon (stoppflöde under atomiseringen), och (8) Zeeman- (eller Smith-Hieftje-) bakgrundskorrigering. Metoder som utvecklats med dessa kriterier i åtanke kommer att underlätta enkel kvantifiering med hjälp av vattenstandarder för att göra externa kalibreringskurvor, vilket i de flesta fall minimerar matrisinterferenseffekter och minskar behovet av att använda additionsmetoden. Analytiska nyckeltal av betydelse är bland annat känslighet/karakteristisk massa, detektionsgräns, noggrannhet och precision.
Fältet för spårämnesanalyser inom näringslära är ett av de mest intressanta områdena. Spårämnen fungerar som strukturella komponenter i enzymer, vitaminer, hormoner och proteinhaltiga vävnader. Spårämnet selen bidrar till försvarsmekanismen mot sjukdomar och miljörisker. Selen är det mest lovande spårämne som potentiellt är involverat i immunförsvaret. Krom är en kofaktor för flera enzymsystem och krävs för interaktion med insulinreceptorer. Följaktligen genomfördes forskning med FAAS för att bedöma Se- och Cr-innehållet i åtta livsmedelskategorier (spannmål, bönor, grönsaker, grönt, frukt, kryddor och kryddor, torkad frukt och ätbara blommor). Proverna våtaskades med en kombination av tre syror och proverna analyserades med FAAS vid 196 nm (Se) och 425 nm (Cr) med hjälp av en luft-acetylenlåga. Sammanlagt 190 prover analyserades och av undersökningen drogs slutsatsen att torkad frukt har den högsta Cr-halten (15-43,5 μg per 100 g) och att bönor har den högsta Se-halten (48,7-02,5 μg per 100 g). FAAS har också nyligen visat sig vara användbart vid övervakning av Pb i porslin, där för höga halter kan innebära en ökad risk för foster, barn och vuxna. Totalt 0,9 % av importerade keramiska serviser och 2,5 % av inhemska keramiska serviser, som utvärderades under två månader 1992, hade halter som översteg den tillåtna gränsen på 3 ppm för tallrikar, fat och bestick. I detta arbete användes Association of Official Analytical Chemists officiella metod 973.32. FAAS användes av forskare vid Behrend College (Erie, PA) för att utvärdera kokkärl av rostfritt stål som en betydande källa till Ni, Cr och Fe för intag. Intag av nickel är potentiellt farligt eftersom nickel är inblandat i hälsoproblem i samband med allergisk dermatit. Cr och Fe är däremot viktiga näringsämnen och rostfritt stål (vanligtvis 18 % Cr, 8 % Ni och 70-73 % Fe) kan utgöra en betydande källa. Vid provberedningen tillsattes 5 % ättiksyra (Fisher), både kallt och kokt, i varje kärl i 5 minuter. Därefter analyserades ättiksyran med FAAS och tillverkarens standardvillkor. Mätbara nivåer av alla tre grundämnena bestämdes och endast Ni var tillräckligt hög (0,0-0,1 mg Ni per dag) för att utgöra ett hot mot hälsan, vilket ledde till en rekommendation att Ni-känsliga patienter undviker kokkärl av rostfritt stål och att industrin övergår till en formulering som inte innehåller Ni.
Som framgår av de tidigare exemplen är FAAS en kraftfull teknik, men den ger kanske inte alltid den nödvändiga känsligheten för att bestämma spårämnen som förekommer i extremt låga koncentrationer. Detta blev uppenbart när Livsmedelsverket ville utveckla en metod för bestämning av Pb, Cd, Zn, Cu, Fe, Cr och Ni i torra livsmedel efter torrförbränning vid 450 °C. Eftersom man är medveten om att kontaminering med element som Pb, Cr och Ni är sannolik, var man noga med att syra tvätta alla plastföremål i samband med analyserna. FAAS valdes för Zn (213,9 nm luft-acetylen, oxiderande), Cu (324,7 nm luft-acetylen, oxiderande) och Fe (Fe 248,3 nm dikväveoxid-acetylen, oxiderande). På grund av de lägre koncentrationerna användes GFAAS för Pb, Cd, Cr och Ni. Förhållandena optimerades på grundval av användningen av lämplig resonanslinje, men ingen uppsättning instrumentella förhållanden visade sig vara acceptabel för alla fyra grundämnena. Bly analyserades med hjälp av plattformsatomisering medan Cd mättes i ett obelagt rör och Cr och Ni mättes i ett pyrolitiskt standardrör. Att inte använda STPF-förhållanden begränsade tyvärr metodens kapacitet och additionsmetoden krävdes av de flesta samarbetande laboratorier för att få någorlunda exakta resultat.
GFAAS fungerar som en utmärkt metod för direktbestämning av Pb i avgasade coladrycker. Nya rapporter visar dock att GFAAS-analyser av cola som spätts med en lösning av lantan för att minska klorider och andra matrisinterferenser krävde användning av additionsmetoden för att få exakta resultat. Om författarna hade utfört syreförgasning in situ och använt Pd eller Pd i kombination med magnesiumnitrat som matrismodifierare hade alla matrisinterferenseffekter kunnat avlägsnas. Det är troligt att det största problemet med bakgrunden berodde på socker (kol) som kunde ha avlägsnats under det termiska förbehandlingssteget med hjälp av syreförbränning – vilket skulle ha gjort det möjligt att använda vattenbaserade kalibreringsstandarder i stället för att använda tillsatsmetoden. Socker och sirap har analyserats direkt efter utspädning av ∼1 g socker per 10 ml 5 % salpetersyra och användning av syreförgasning i det termiska förbehandlingssteget. Instrumentella GFAAS-detektionsgränser (DL) var 10 pg, vilket motsvarar en metod DL på 0,9 ng g-1. Forskare använder ofta geniala metoder för att förbättra GFAAS-prestanda. Detta var fallet när man utvecklade en strategi för bestämning av La i livsmedels- och vattenprover. Problemet är att La har en stark affinitet för grafit, vilket leder till karbidbildning och minneseffekter. Även om grafen har förbättrats för att minska detta kan man genom att fodra röret med tantal- eller volframfolie eliminera fysisk kontakt med grafen och leda till ökad känslighet. Det volframklädda röret gav en detektionsgräns på 7,8 ng och en karakteristisk massa på 8,1 ng för La. Precisionen var bättre än 10 % RSD och den genomsnittliga noggrannheten var 90±10 %. GFAAS har använts av forskare vid den amerikanska livsmedels- och läkemedelsmyndigheten för att framgångsrikt bestämma Se i modersmjölks- och enteralformler. Metoden använder sig av provsmältning på en värmeplatta efter tillsats av magnesiumnitrat-nitronsyra. Efter upphettning avdunstas proverna till torrhet och placeras i en 500 °C muffel i 30 minuter för att slutföra askan. Allt Se omvandlas till Se4 + genom att askan löses upp i HCl (5:1) och lösningen hålls vid 60 °C i 20 minuter. Se4 + reducerades därefter till Se0 med askorbinsyra och samlades upp på ett membranfilter som smältes i salpetersyra med hjälp av mikrovågsrötning. Efter digestion och utspädning bestämdes Se med hjälp av GFAAS. Återvinningsintervallet för Se var 85-127 % och de analyserade referensmaterialen låg inom det certifierade intervallet för Se. Arbetet utfördes på ett kommersiellt system som endast var utrustat med en deuteriumbakgrundskorrigering. Mätningar av topphöjd och topparea gav båda korrekta resultat när man använde nickelnitrat för matrismodifiering. Slutligen har GFAAS visat sig vara användbart för bestämning av Cr och Mo i medicinska livsmedel. Både våt- och torraskning visade sig vara acceptabla och detektionsgränserna var 0,24 ng mL-1 för Cr och 0,67 ng mL-1 för Mo. Båda ämnena kunde bestämmas direkt från hyllan och ingen av dem krävde användning av en matrismodifierare. Optimala askningstemperaturer på 1650 och 1600 °C hittades för Mo respektive Cr. De idealiska förstoftemperaturerna var 2400 respektive 2650 °C, och alla analyserade standardreferensmaterial gav resultat inom det certifierade koncentrationsområdet.