Porovnání metod úpravy vzorků pro stanovení makroprvků v mléce technikou ICP-OES

139 POROVNÁNÍ METOD ÚPRAVY VZORKŮ PRO STANOVENÍ MAKROPRVKŮ V MLÉCE TECHNIKOU ICP-OES A COMPARISON OF SAMPLE PREPARATION METHODS FOR THE DETERMINATION OF MACROELEMENTS IN MILK BY ICP- OES Jakub Křikala, Pa el Di iš, Ja omí Pořízka Abs ac : The aim o his me hodological s udy was o compa e se e al commonly used me hods such as slu y dispe sion, alkaline solubilisa ion, we ashing, d y ashing and mic owa e assis ed ashing o sample p e- ea men be o e ICP-OES analysis. A e e ence ma e ial ERM® – BD150 wi h ce i ied alues o moni o ed mac o elemen s (Ca, K. Mg, Na and P) was used as a model milk ma ix o sample p epa a ion. The mois u e con en o he ce i ica e e e ence ma e ial was de e mined by Ka l-Fishe i a ion and he alue ound o be 11,5 ± 2,3 %. The mos co esponding eco e ies o Ca (94,9 ± 7,0 %) and Mg (113,7 ± 5,5 %) we e achie ed using T i on X-100 agen which p omo es he solubilisa ion o milk ma ix du ing sonica ion. The mos ele an esul s o ce i ied alues o ano he mac o elemen s we e achie ed using we ashing o K, Na and P de e mina ion (92,1 ± 3,0 %, 105,9 ± 6,5 % and 102,7 ± 1,2 % espec i ely). The ashing me hods p esen good accu acy so hey appea o be sui able o ou ine sample p epa a ion be o e analysis, bu u he op imiza ion o sample p e ea men in combina ion wi h ins umen ope a ing pa ame e s o Ca and K de e mina ion in milk is necessa y. Keywo ds: P e- ea men me hods, mac o elemen s, ashing, milk, Ka l-Fishe i a ion, ICP- OES ÚVOD Mine ální lá ky, zejména mak oelemen y, zas upují lidském o ganismu důleži ou oli, neboť jsou nedílnou součás í celé řady me abolických p ocesů a eakcí na buněčné ú o ni. Obsah hla ních mak oelemen ů lidském ěle činí asi 0,01 % ělesné áhy, přičemž zejména u dě í a dospí ajících se dopo učená denní dá ka ápníku, d aslíku a sodíku pohybuje ozmezí 1,3 – 4,7 g k ůli jejich sp á nému ý inu a ůs u kos e ní sous a y (Zambe lin, e al., 2012). V om o případě se mléko a mléčné ý obky je í jako hodný zd oj mak op ků jakož o i dalších důleži ých nu ien ů. Při echnologickém zp aco ání sy o ého mléka šak může li em dílčích p ocesů, např. s anda dizace obsahu uku nebo ul a il ace, dojí ke snížení obsahu mak oelemen ů, udíž je důleži é moni o o a jejich obsah nejen během ý obního p ocesu, ale i e inálních p oduk ech p o zajiš ění dekla o ané nu iční hodno y. Vzhledem k omu, že mléko je pomě ně kompliko aná ma ice obsahující k omě ody a p ků celou řadů dalších chemických lá ek, je při jeho analýze běžnými ins umen álními me odami k i ickým k okem hodná úp a a zo ku (Bylund, e al.,2003). Mezi adiční mine alizační me ody pa ří ozklad na suché ces ě, jehož účinnos je šak o li něna celou řadou ak o ů, např. eplo ou a dobou ozkladu či použi ím hodného činidla p o ozpuš ění popele. Rozklady na mok é ces ě a za použi í mik o ln (MW) jsou pak založeny na oxidačních eakcích za z ýšené eplo y a laku při použi í koncen o aných kyselin či jejich směsí s oxidačními činidly (Khan,e al. 2014; Mo eno-To es, e .al 2000). V li e a uře je ak éž hojně disku o áno yuži í ůzných o ganických su ak an ů (např. EDTA, TMAH či T i on X-100) kombinaci se sonikací za účelem lepší solubilizace zo ku či analýza dispe ze přip a ené p os ým naředěním či okyselením ma ice. Při ěch o me odách je šak nu né před analýzou ICP-OES pře il o a přip a ené zo ky, aby nedošlo k zanesení či ucpání zmlžo ače při o bě ae osolu (Sola-La añaga, e al., 2009). DOI: h ps://doi.o g/10.15414/2020.9788055221687 140 MATERIÁL A METODY Všechny zo ky byly přip a eny z e e enčního ma e iálu ERM® – BD150 (Geel, Belgie) s ce i iko anými hodno ami analyzo aných mak op ků. Re e enční ma e iál p o příp a u zo ků byl ážen na analy ických ahách En is (Sa o ius, Ús í n/L, ČR). Při expe imen ech a příp a ě kalib ační kři ky byla použí aná ul ačis á deionizo aná oda z jedno ky Pu elab® Classic (ELGA, High Wycombe, UK). Z chemikálií byly použi y 67% (w/w) HNO3 Analpu e®, 96% (w/w) H2SO4 p.a. (ANALYTICA®, P aha, ČR), 25% (w/w) TMAH odný oz ok, T i onTM X-100, Me hanol Ch omasol ® (Sigma, Da ms ad , Německo) a 30% H2O2 (VWR, Radno , USA). P o kalib aci byly použi y ce i iko ané e e enční ma e iály AN9091MN As asol® (ANALYTICA®, P aha, ČR) při s ano ení Ca, K, Mg, Na a Ce ipu ® ICP s anda d (Me ck, Da ms ad , Německo) při s ano ení P. Vzo ky byly měřeny na přís oji ICP-OES Ul ima 2 (HORIBA), Kjó o, Japonsko), jehož p aco ní nas a ení je u edeno abulce 1, a ýsledky byly zp aco ány p og amu MS Excel (Mic oso , Redmon , USA). Obsah lhkos i e e enčním ma e iálu byl s ano en pomocí Ka l-Fishe o y i ace na přís oji Ti ino (Me ohm, He isau, Š ýca sko) na základě o nice (1):   x b m mww w0   , (1) kde w je lhkos e e enčního ma e iálu [%], w a wb jsou obsahy ody me anolickém ex ak u zo ku [%], espek i e slepém pokusu [%]. Hodno a m0 je hmo nos od áženého e e enčního ma e iálu s 20 ml me hanolu a mx značí na ážku e e enčního ma e iálu. Při měření lhkos i byl pře il o aný zo ek me anolického ex ak u pipe o án přímo do i ační cely i á o u. Při příp a ě zo ků byla ždy na ážka cca 30 mg (± 0,1 mg) e e enčního ma e iálu doplněna deionizo anou odou do 50 ml. Při příp a ě dispe ze byla na ážka nejp e ekons i uo ána 1 ml deionizo ané ody a zo ek byl po naředění 5 min soni iko án ul az uko é lázni. V případě okyselené dispe ze pak byla přidána konc. HNO3 do inální koncen ace 1 mol/l. Před analýzou ICP-OES pak byly zo ky dispe ze pře il o ány přes mik o il o pó o is os i 0,45 µm. Při použi í o ganických činidel byl k ekons i uo anénu ma e iálu přidán T i on X-100 pomě u ku na ážce 1:1 [µl:mg], popř. TMAH pomě u 1:0,3 [µl:mg] a zo ek byl po naředění opě k á ce soni iko án; případě použi í činidla TMAH po 30- i minu o ém záhře u při 80 °C. Při mok ém ozkladu bylo k na ážce přidáno 10 ml konc. HNO3, zo ek byl zahří án e odní lázni při 100 °C po dobu 30 minu a po é doplněn do 50 ml. Při ozkladu na suché ces ě byla na ážka 2 hodiny žíhána elek ické peci při 500 °C a popílek byl následně ozpuš ěn 1M HNO3. Mik o lnný ozklad spočí al mine alizaci na ážky za z ýšené eplo y a laku působením 8 ml směsi HNO3:H2O2 = 3:1 5- i k oko ém p og amu (2 min. 250W – 2 min. 0W – 2 min. 250W – 5 min. 500W – 5 min. 0W) a naředění do 50 ml. DOI: h ps://doi.o g/10.15414/2020.9788055221687 141 Tabulka 1 P aco ní nas a ení přís oje ICP-OES Příkon gene á o u [W] 1 250 Pe is al ická pumpa [o ./min] 16 P ů ok na zmlžo ači [ml/min] 0,82 Tlak na zmlžo ači [ba ] 3,01 Kon igu ace hla ice adiální Čis o a p aco ního a gonu [%] 99,996 P ů ok plazmo ého plynu [l/min] 13,50 P ů ok s ínícího plynu [l/min] 0,70 P ů ok pomocného plynu [l/min] 0,25 Vlno é délky [nm] Ca: 393,366 (II) K: 766,490 (I) Mg: 285,213 (I) Na: 588,995 (I) P: 214,915 (I) VÝSLEDKY A DISKUSE Cílem é o p áce bylo po o nání účinnos i u edených me od úp a y zo ku při s ano ení obsahu mak op ků mléčné ma ici echnikou ICP-OES. Ka l-Fishe o ou i ací byla s ano ena lhkos ce i iko aného e e enčního ma e iálu 11,5 ± 2,3 %, udíž eške é dosažené ýsledky byly z aženy na obsah sušiny e zo ku. V abulce 2 je pak u eden přehled ý ěžnos í s ano o aných mak op ků při ůzných me odách úp a y zo ku. Každý analy byl ždy p oměřen 10 nezá islých epliká ech, přičemž nejis o a měření je yjádřena jako kon idenční in e al na hladině spolehli os i 95 %. Tabulka 2 Přehled ý ěžnos i mak op ků z e e enčního ma e iálu při ůzných me odách úp a y zo ku [%] Analy Dispe ze (H2O/HNO3) Činidla (T i on/TMAH) Mok á ces a Suchá ces a MW ozklad Ca 87,1 ± 4,7/ 84,8 ± 2,1 94,9 ± 7,0/ 86,9 ± 7,1 84,03 ± 1,3 86,5 ± 2,3 82,5 ± 8,7 K 85,9 ± 5,8/ 86,3 ± 1,2 65,7 ± 6,1/ 87,8 ± 11,1 92,1 ± 3,0 78,2 ± 5,2 92,1 ± 8,9 Mg 118,7 ± 5,1/ 118,5 ± 3,4 113,7 ± 5,5/ 159,1 ± 11,2 121,3 ± 5,5 118,2 ± 8,8 116,2 ± 9,0 Na 102,0 ± 5,8/ 96,9 ± 5,1 77,5 ± 2,7/ 108,2 ± 10,8 105,9 ± 6,5 107,8 ± 4,0 87,0 ± 8,1 P 101,8 ± 4,4/ 75,9 ± 1,4 96,2 ± 2,0/ 99,7 ± 6,2 102,7 ± 1,2 102,8 ± 2,5 103,4 ± 9,1 Z ýsledků je pa né, že nej ě ší přesnos a opako a elnos (CI95% < 6,5 %) byla dosažena při analýze p os é dispe ze a zo ků ozložených na mok é ces ě. Přímá analýza naředěného zo ku se sice z hlediska příp a y je í jako nej hodnější me oda p o s ano ení Mg, Na a P, a šak při měření s ano ení Ca a K může om o případě dojí ke z á ám analy u důsledku od il o aní micel z oz oku či jejich odsepa o ání mlžné komoře. Po okyselení dispe ze sice byla expe imen álně zjiš ěna nejlepší opako a elnos , a šak došlo ke značnému poklesu ý ěžnos i os o u, neboť působením HNO3 došlo k ys ážení bílko in, zejména kaseinu, e k e ém je ázán u či ý podíl pří omných mak op ků, zejména Ca a P (Zambe lin, e al., 2012). Nej ě ší odchylky od ce i iko aných hodno mak op ků e e enčním ma e iálu, DOI: h ps://doi.o g/10.15414/2020.9788055221687 142 přede ším při s ano ení K, Na a Mg, byly zjiš ěny při ozkladu zo ku pomocí činidla TMAH p a děpodobně k ůli jeho čis o ě, což je disku o áno li e a uře (Ribei o, e al., 2003). Z g a ického znázo nění na ob ázku 1 je pa né, že při s ano ení mak op ků mléce echnikou ICP-OES nejsou mezi yb anými me odami úp a y zo ku s a is icky ýznamné ozdíly, yjma s ano ení os o u při přímé analýze okyselené dispe ze a d aslíku se sodíkem při použi í činidla T i on X-100. Vý azně z ýšená ý ěžnos ( íce než 110 %) při šech p o edených expe imen ech byla zjiš ěna při s ano ení Mg, p o o budou om o případě hodné další es y s odlišným nas a ení přís oje ICP-OES, např. snížení laku na zmlžo ači či příkonu do plazmo ého ýboje z dů odu nižší hodno y ionizačního po enciálu. Vý aznější odchylky jedno li ých ý ěžnos í mak op ků od ce i iko aných hodno e e enčním ma e iálu mohou bý aké důsledkem nižší na ážky při expe imen ech, neboť konk é ně u e e enčního ma e iálu ERM® – BD150 je p o příp a u zo ků při dopo učena hmo nos minimálně 200 mg při s ano ení mak op ků. Ob ázek 1 Po o nání účinnos i yb aných me od úp a y zo ku (AD = dispe ze s 1M HNO3, X-100 = T i on X-100, WA = ozklad na mok é ces ě, DA = ozklad na suché ces ě) ZÁVĚR V é o pilo ní p áci byla po o ná ána účinnos me od úp a y zo ku při analýze mak op ků mléce echnikou ICP-OES. Přímá analýza dispe ze přip a ené p os ým ředěním je sice z časo ého a ekonomického hlediska nejméně ná očná, a šak h ozí zde iziko ucpání zmlžo ače. Z hlediska opako a elnos i se nejlépe je í mine alizační me ody, zejména na mok é a suché ces ě, nicméně y o pos upy jsou p o změnu časo ě a ekonomicky ná očnější. Při ýbě u hodné me ody p o příp a u zo ku je edy řeba z áži celou řadu ak o ů a na základě dos upného yba ení a požada ků nají op imální pomě mezi účinnos í, opako a elnos í a ná očnos í expe imen u. DOI: h ps://doi.o g/10.15414/2020.9788055221687 143 LITERATURA Bylund., G., 2003. Dai y p ocessing handbook. Khan, N., Ch. Ji Yeon, N. Eun Yeong, H. In Min, H. Gi um, K. Mu ad Ali, P. Kyung Su, Su K. Kyong, 2014. De e mina ion o Mine al Elemen s in Milk P oduc s by Induc i ely Coupled Plasma-Op ical Emission Spec ome y. Analy ical Le e s, 47(9), 1606-1613. Mo eno-To es R., M. Na a o, M. D. Ruóz-Lípez, R. A acho, C. López, 2000. A Mine aliza ion P ocedu e o De e mining Magnesium in Milk. LWT - Food Science and Technology, 33(5), 397-400. ISSN 00236438. Ribei o A. S., A. L. Mo e o, M. A. Z. A uda, S. Cado e, 2003. Analysis o Powde ed Co ee and Milk by ICP OES a e Sample T ea men wi h Te ame hylammonium Hyd oxide. Mic ochimica Ac a, 141(3-4), 149-155. ISSN 00263672. Sola-La añaga C., I. Na a o-Blasco, 2009. Op imiza ion o a slu y dispe sion me hod o mine als and ace elemen s analysis in in an o mulae by ICP OES and FAAS. Food Chemis y, 115(3), 1048-1055. ISSN 03088146. Zambe lin Š., N. An unac, J. Ha anek, D. Sama žija, 2012. Mine al elemen s in milk and dai y p oduc s. Mljeka s o, 62(2), 11-125. Kon ak ní ad esa: Ing. Jakub Křikala, Vysoké učení echnické B ně, Fakul a chemická, Ús a chemie po a in a bio echnologií; Pu kyňo a 464/118, 612 00 B no; Email: Jakub.K ikala@ u .cz doc. Ing. Pa el Di iš, Ph.D., Vysoké učení echnické B ně, Fakul a chemická, Ús a chemie po a in a bio echnologií; Pu kyňo a 464/118, 612 00 B no; Email: di is@ ch. u .cz Ing. Ja omí Pořízka, Ph.D., Vysoké učení echnické B ně, Fakul a chemická, Ús a chemie po a in a bio echnologií; Pu kyňo a 464/118, 612 00 B no; Email: po izka@ ch. u .cz DOI: h ps://doi.o g/10.15414/2020.9788055221687 Vedecký ýbo kon e encie: p o . Ing. No be Lukáč, PhD., SPU Ni a p o . Ing. Joze Golian, D ., SPU Ni a p o . Ing. Má ia Angelo ičo á, CSc., SPU Ni a p o . MVD . Joze Bí eš, D Sc., ŠVPS SR B a isla a p o . d hab. inż. Lesław Juszczak FFT, UR K akow, PL D . hab. inž. Agnieszka Filipiak-Flo kiewicz, FFT, UR K ako , PL p o . Ing. Alžbe a Ja ošo á, CSc., MU B no, ČR doc. MVD . Bohusla a T emlo á, CSc., VFU B no, ČR p o . MVD . Lenka Vo lo á, Ph.D., VFU B no, ČR doc. Ing. Lenka Kouřimská, Ph.D., ČZU P aha p o . Ing. Ján Šajbido , D Sc., STU B a isla a p o . Ing. Pe e Šimko, D Sc., STU B a isla a p o . Ing. Ľubomí Valík, PhD., STU B a isla a doc. RND . Pe e Siekel, CSc., VÚP B a isla a doc. Ing. Roman Labuda, PhD., Uni e si y o Ve e ina y Medicine Vienna, Rakúsko p o . Tadeusz T ziszka, Ph.D., D.Sc. W ocla Uni e si y, PR p o . D . I ina Che nukha, Russian Mea Resea ch Ins i u e, Moscow doc. MVD . Sla omí Ma cinčák, PhD., UVLF Košice p o . MVD . Joze Nagy, PhD., UVLF Košice doc. MVD . Jose Kameník,CSc., VFU B no, ČR p o . Ing. S anisla K áčma , D Sc., VŠOH B no, ČR doc. Ing. Aleš Rajchl, Ph.D., VŠCHT P aha, ČR doc. Ing. Helena Čížko á, Ph.D., VŠCHT P aha, ČR doc. Ing. Pa el Di iš, Ph.D., VUT B no, ČR doc. Ing. Libo Če enka, Ph.D., Uni e zi a Pa dubice, ČR doc. MVD . Jan Ba doň, Ph.D., SVÚ Olomouc, ČR p o . Ing. Dana Tančino á, PhD., SPU Ni a Recenzen i: doc. Ing. Ma ina Fikselo á, PhD.. p o . Ing. Joze Golian, D . p o . Ing. Ma cela Capca o á, PhD. doc. Ing. And ea Mendelo á, PhD., Vyda a eľ: Slo enská poľnohospodá ska uni e zi a Ni e, ydanie: p é, ok ydania: 2020 Sch álila ek o ka Slo enskej poľnohospodá skej uni e zi y Ni e, dňa 18. 5. 2020. ako online zbo ník p ác z edeckej kon e encie. Nep ešlo edakčnou úp a ou o Vyda a eľs e SPU Ni e. Za odbo nú a jazyko ú úp a u zodpo edajú au o i. ISBN 978-80-552-2168-7 This wo k is published unde he license o he C ea i e Commons A ibu ion 4.0 In e na ional Public License (CC BY 4.0). h ps://c ea i ecommons.o g/licenses/by/4.0/legalcode DOI: h ps://doi.o g/10.15414/2020.9788055221687