הכנת דגימות מזון באמצעות הומוגניזציה ועיכול חומצה רטובה בסיוע מיקרוגל לקביעת רב-אלמנטים עם ICP-MS

Summary

הפרוטוקול המוצג מתאר הומוגניזציה של דגימות עם מערבל מעבדה, עיכול חומצה של דגימות מזון באמצעות תערובת של 68 wt% HNO₃ ו- 30 wt% H₂O₂ באמצעות עיכול חומצה רטובה בסיוע מיקרוגל, וקביעה מרובת אלמנטים המבוצעת עם ספקטרומטריית מסות פלזמה מצומדת אינדוקטיבית.

Abstract

הכנת הדגימה חיונית לקביעת יסודות, וקיימות טכניקות שונות, שאחת מהן כוללת הומוגניזציה ואחריה עיכול חומצה. טיפול מיוחד נדרש במהלך הטיפול בדגימה בשלב ההכנה כדי למנוע או למזער זיהום פוטנציאלי ולנתח אובדן. הומוגניזציה היא תהליך שמקטין בו זמנית את גודל החלקיקים ומפיץ באופן אחיד את רכיבי הדגימה. לאחר הומוגניזציה, הדגימה עוברת עיכול חומצי, שבו היא מתעכלת עם חומצות וכימיקלים עזר בטמפרטורות גבוהות, והופכת דגימות מוצקות למצב נוזלי. בתהליך זה, מתכות במדגם המקורי מגיבות עם חומצות ליצירת מלחים מסיסים במים. דגימות שהוכנו באמצעות עיכול חומצה מתאימות לאנליזה יסודית באמצעות טכניקות כגון ספקטרומטריית מסה פלזמה מצומדת אינדוקטיבית, ספקטרוסקופיית פליטה אופטית פלזמה מצומדת אינדוקטיבית, ספקטרוסקופיית בליעה אטומית, שיטות אלקטרוכימיות וטכניקות אנליטיות אחרות. עבודה זו מפרטת את הכנת דגימות המזון לקביעה רב-אלמנטית באמצעות ספקטרומטריית מסות פלזמה מצומדת אינדוקטיבית. התהליך שלב אחר שלב כולל את תהליך ההומוגניזציה באמצעות מיקסר בגודל מעבדה עם להבים קרמיים, ואחריו עיכול חומצה בכלי סגור באמצעות עיכול חומצה רטובה בסיוע מיקרוגל. תערובת של 5.0 מ"ל של 68 wt% HNO₃ ו 1.0 מ"ל של 30 wt% H₂O₂ משמש מגיב עזר. מדריך זה מספק הסבר על התהליכים המעורבים בשני השלבים.

Introduction

ניתוח אלמנטלי הוא תהליך אנליטי לקביעת הרכב היסוד של דגימות שונות. ניתן להשתמש בו כדי לשלוט בצריכת מתכות לגוף האדם (במיוחד מתכות כבדות¹) מכיוון שהריכוזים הגבוהים שלהן עלולים לגרום לבעיות בריאותיות לא רצויות. מתכות כבדות הן גם אחד המזהמים הסביבתיים העיקריים, ולכן יש צורך בבקרה על נוכחותן בסביבה². יתר על כן, ניתוח יסודי יכול לשמש כדי לקבוע את המקור הגיאוגרפי של מוצרי מזון³ ולשלוט על איכות משאבי המזון והמים⁴. בנוסף, הוא משמש לקביעת מיקרונוטריאנטים ומקרונוטריאנטים בקרקעות⁵ ולקבלת תובנות על תהליכים גיאולוגיים לאורך ההיסטוריה על ידי בחינת ההרכב הכימי של מינ....

Protocol

1. הומוגניזציה לדוגמה

1. בעזרת סכין קרמית נקייה, חתכו ידנית את דגימות המזון (ברוקולי, פטריות, נקניקיות ואטריות) לחתיכות קטנות יותר כדי לזרז את תהליך הייבוש. להכין מספיק דגימות עבור מינימום של 6 עותקים משוכפלים של עיכול חומצה (להבטיח כי המסה המינימלית של דגימות יבשות הוא 1500 מ"ג).
   ?.......

Discussion

הומוגניזציה
כדי להבטיח תוצאות ניתנות לשחזור בקביעת יסוד, יש צורך הומוגניזציה של דגימות לפני עיכול חומצה בשל המבנה המורכב והלא הומוגני שלהם והרכבם. הומוגניזציה נועדה לחסל את ההטרוגניות החוקתית והחלוקתית. ערבוב המדגם ממזער את ההטרוגניות החלוקתית על ידי חלוקה מחדש של רכיבים באו?.......

Materials

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.