Preparação de Amostras de Alimentos Utilizando Homogeneização e Digestão Ácida Úmida Assistida por Micro-ondas para Determinação de Multielementos com ICP-MS

Resumo

O protocolo apresentado descreve a homogeneização das amostras com um misturador de laboratório, a digestão ácida de amostras de alimentos usando uma mistura de 68% em peso HNO₃ e 30% em peso de H₂O₂ via digestão ácida úmida assistida por micro-ondas e determinação multielemento realizada com espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado.

Resumo

A preparação da amostra é crucial para a determinação elementar, e várias técnicas estão disponíveis, uma das quais envolve homogeneização seguida de digestão ácida. É necessário um cuidado especial durante o manuseio da amostra na fase de preparação para eliminar ou minimizar a contaminação potencial e a perda do analito. A homogeneização é um processo que reduz simultaneamente o tamanho das partículas e distribui uniformemente os componentes da amostra. Após a homogeneização, a amostra passa por digestão ácida, na qual é digerida com ácidos e produtos químicos auxiliares a temperaturas elevadas, transformando as amostras sólidas em estado líquido. Nesse processo, os metais da amostra original reagem com ácidos formando sais solúveis em água. Amostras preparadas através de digestão ácida são adequadas para análise elementar usando técnicas como espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado, espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado, espectroscopia de absorção atômica, métodos eletroquímicos e outras técnicas analíticas. Este trabalho detalha a preparação de amostras de alimentos para determinação de múltiplos elementos usando espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado. O procedimento passo-a-passo envolve o processo de homogeneização usando um misturador do tamanho de um laboratório com lâminas cerâmicas, seguido de digestão ácida em vasos fechados usando digestão ácida úmida assistida por micro-ondas. Uma mistura de 5,0 mL de HNO₃ em peso 68% e 1,0 mL de H₂O₂ % em peso serve como reagente auxiliar. Este guia fornece uma explicação dos processos envolvidos em ambas as etapas.

Introdução

A análise elementar é um processo analítico para determinar a composição elementar de várias amostras. Ele pode ser usado para controlar a ingestão de metais no corpo humano (especialmente metais pesados¹), uma vez que suas altas concentrações podem causar problemas de saúde indesejados. Os metais pesados também são um dos principais contaminantes ambientais, portanto, o controle de sua presença no ambiente é necessário². Além disso, a análise elementar pode ser empregada para determinar a origem geográfica dos produtos alimentícios³ e para controlar a qualidade dos alimentos e dos recursos hídric....

Protocolo

1. Homogeneização da amostra

1. Usando uma faca de cerâmica limpa, corte manualmente as amostras de alimentos (brócolis, cogumelos, salsichas e macarrão) em pedaços menores para acelerar o processo de secagem. Preparar amostras suficientes para um mínimo de 6 repetições da digestão ácida (garantir que a massa mínima das amostras secas é de 1500 mg).
   OBS: O aumento da área superficial da amostra expõe uma porção maior da amostra ao ar ambiente aquecido, aumentando a taxa de evaporação da água.
2. Colocar a amostra num copo de vidro de 250 ml e secá-la a 105 °C até um peso constante utilizando um secador.
3. Retire o copo de vidr....

Discussão

Homogeneização
Para garantir resultados reprodutíveis na determinação elementar, é necessário homogeneizar as amostras antes da digestão ácida devido à sua estrutura e composição complexas e não homogêneas. A homogeneização visa eliminar a heterogeneidade constitucional e distributiva. A mistura da amostra minimiza a heterogeneidade distributiva, redistribuindo uniformemente os componentes por toda a amostra. Da mesma forma, ao reduzir o tamanho das partículas a um tamanho uniforme, a.......

Materiais

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ar gas	Messer	7440-37-1	Ar 5.0 gas (purity 99.999%).
AS-10 Autosampler system	Shimadzu		Autosampler connected to the ICP-MS, containing 68 ports for samples.
Automatic pipettes	Sartorius		200 µL, 1 mL, and 5 mL automatic pipettes.
Balance XSE104	Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA		Analytical balance scale with a maximum weighing mass of 120 g.
Ceramic knife			Ceramic knife used for cutting fresh food samples.
Dessicator			Glass desiccator with lumps of silica gel.
ETHOS LEAN	Milestone, Sorisole, Italy		Microwave system for wet acid digestion in closed 100 mL vessels made of TFM-PTFE.
Fume hood			Laboratory fume hood with adjustable air flow.
Glass beakers RASOTHERM	CarlRoth GmbH + Co.KG		50 mL, 250 mL glass beakers
Glass funnels			Small glass funnels fitting into the neck of volumetric flasks.
He gas	Messer	7440-59-7	He 5.0 gas (purity 99.999%).
Hydrogen peroxide	ThermoFisher Scientific	7722-84-1	Hxdrogen peroxide 100 volumes 30 wt.% solution. Laboratory reagent grade.
ICP multi-element standard solution VIII	Supelco	109492	100 mg/L ICP multi-element standard solution containing 24 elements (Al, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Se, Sr, Te, Tl, Zn) in 2 % dilute nitric acid.
ICPMS 2030	Shimadzu		Inductively coupled plasma mass spectrometry system for multi-element analysis of digested samples.
ICP-MS Tuning Solution A	CarlRoth GmbH + Co.KG		250 mL tuning solution containing 6 elements (Be, Bi, Ce, Co, In, Mn) in 1 % nitric acid.
KIMTECH Purple Nitrile gloves	Kimberly-Clark GmbH		Disposable Purple Nitrile gloves (S, M or L).
Laboratory coat	Any available supplier		/
Mixer B-400	BÜCHI Labortechnik AG, Flawil, Switzerland		Laboratory mixer with ceramic blades.
Nitric acid	ThermoFisher Scientific	7697-37-2	Nitric acid, trace analysis grade, 68 wt%, density 1.42, Primar Plus, For Trace Metal Analysis.
Plastic centrifuge tubes	Isolab		50 mL plastic centrifuge tubes with screw caps, single use.
Plastic syringes Injekt	B. Braun		2 pice, single use 20 mL syringes.
Plastic tubes for autosampler	Shimadzu	046-00147-04	Plastic tubes for autosampler, 15 mL capacity, 16 mm diameter, 100 mm length.
Plastic waste containers			Plastic containers for the removal of chemicals after the cleaning procedure of reaction vessels.
Protective googles			/
Samples (broccoli, sausage, noodles, zucchini, mushrooms)			Fresh samples, which were dried to a constant weight and homogenized during the procedure. The samples were purchased from a local shop.
Spatula			Plastic spatula.
Sterilizator Instrumentaria ST 01/02	Instrumentaria		Dryer with adjustable temperature.
Syringe filters	CHROMAFIL Xtra	729212	Syringe filters with polypropylene housing and polyamide hydrophilic membrane. Membrane diameter 25 mm, membrane pore size 0.2 µm.
Ultrapure water	ELGA Labwater, Veolia Water Technologies.		Ultrapure water with a resistivity of 18.2 MΩcm, obtained with laboratory water purification system.
Volumetric flasks			25 mL glass volumetric flasks.