Rogerta Dalipi,一个劳拉·Borgese一个伊娃Margui,b埃Sangiorgic和劳拉e . Depero一个
一个INSTM &化学技术实验室、机械和工业工程系,布雷西亚大学通过Branze 38岁的意大利布雷西亚,25123
b赫罗纳大学化学系,校园Montilivi 17071赫罗纳,西班牙
c史Zooprofilattico Sperimentale德拉伦巴蒂大区e戴尔'Emilia罗马通过安东尼奥·比安奇7/9,意大利布雷西亚,25124
介绍
元素分析在食品行业需要越来越多;从营养的角度来看,安全和质量的目的。食品是我们最重要的主要来源(Ca, Cl, C, H, Mg, N, O, P、K, Na, S), minor-trace (F,我、铁、硅、锌)和ultra-trace (Cr、Co、铜、锰、钼、镍、硒、V)基本要素。然而,不必要的和/或潜在的有毒微量元素,像,像,Cd,汞、铅、某人和你,也会污染食物,进入食物链从环境中,处理和存储。
光谱技术质量电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp - aes)通常选择的元素测定的食品,由于其multi-elemental功能和低检测的局限性。这些技术需要一些额外的样品处理的总破坏有机矩阵:主要酸性消化,特别是对于固体样品。这是一个关键的步骤,涉及使用危险试剂。此外,分析物的挥发损失是常见的,过程本身是非常耗时的。使用其他方法,包括x射线荧光光谱仪光谱法,直接分析固体食物样品增加了在过去的几年里。在光谱仪技术,全反射x射线荧光(TXRF)者优先,有更高的灵敏度和检测极限在纳克级别。
TXRF的基本原则和分析功能
TXRF变异的能量色散x射线荧光光谱法(EDXRF)。它不同于荧光主要在实验设置几何。需要一个角度低于0.1°TXRF为了获得反射器反射的光束,而不是传统的45°角,如图1所示。
图1所示。仪器设置常规光谱仪(左)和TXRF(右)。
TXRF主要用于化学微和跟踪分析。为这些目的,少量,主要解决方案和悬浮液,是沉积在光学平面反射镜,即石英玻璃,蒸发干燥。之后,残留光谱仪配备能量色散测量探测器定位几毫米以上反射器表面。大部分的入射电子束辐射反射,因此,降低光谱背景。这样,荧光产额很高和吸收的影响最小化。这些特性允许更好的检测限制(107到10-12年g)相比传统而已。基体效应可以忽略不计,如果薄膜需求满足,即样本比临界厚度更薄。
几个商用TXRF光谱仪。主要生产企业有力量(S2 Picofox, S4 t星),Rigaku (Nanohunter) GNR (TX 2000)和ATI (Wobistrax)。最近TXRF光谱仪是台式仪器配备低功耗、气冷式x光管。
在接下来的几个部分分析TXRF方法分析固体食物样品。在所有情况下,台式系统已使用(力量S2 Picofox TXRF光谱仪)。表1显示了仪器设置和测量参数。
表1。TXRF光谱仪的仪器参数。
S2 PICOFOX TXRF台式光谱仪 |
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阳极 |
莫 |
W |
x光管 |
气冷式金属陶瓷 |
气冷式金属陶瓷 |
最大功率 |
40 W |
50 W |
光学 |
多层单色仪(17.5 keV) |
多层单色仪(35 keV) |
探测器 |
硅漂移探测器,面积:30毫米2应用:139.43 eV (Mn Ka) |
硅漂移探测器,面积:10毫米2应用:146.72 eV (Mn Ka) |
过滤器 |
莫10.00µm |
倪50.00µm |
样改变 |
手动版单样本 |
与磁带自动版本多达25样品 |
大气 |
空气 |
空气 |
电压 |
50 kV |
50 kV |
当前的 |
750年µA |
1000年µA |
生活的时间 |
600年代 |
2000年代 |
TXRF在食品分析中的应用
第一篇论文的元素分析食品通过TXRF可以追溯到1989年。出版物的数量在这个领域增加了在过去的十年。今天,TXRF食品分析正在成为一个强大的工具,特别是在一个整体的方法。饮料、饮料、蔬菜、水果、香草、香料、谷物、动物衍生品和膳食补充剂作为食品样品分析了TXRF安全和质量的目的。图2显示了这一趋势相关的出版物TXRF食品和百分比的分析领域的应用。在本文中,我们将关注一些TXRF的例子分析,海鲜,蔬菜和蜂蜜,考虑开发的样品制备程序和方法获得准确、可靠的结果。更多细节可以在文献中找到。1 - 3
图2。相关的出版物数量TXRF食品分析领域的应用(源ISI网络的知识)。
海鲜分析
众所周知,双壳类可能会积累大量的金属,因此他们被广泛用作生物指标,但他们也分析了食品安全的目的。这里我们展示不同商业蛤物种从葡萄牙市场的分析测定的元素高中毫克公斤1范围(高于5 - 10毫克公斤1),比较两种不同的样品制备程序。1为此,软组织冷冻乾,粒度小于100µm。传统的微波消化与HNO的混合物3+ H2O2和样品悬挂在分散剂溶液相比治疗TXRF样本分析。不同数量(20、50和100毫克)和分散剂解决方案(Triton超纯水和0.1%®x - 114)悬浮液的制备进行了测试。对量化,Y是作为内部标准。所有的测试进行了使用参考材料GBW08571贻贝肌肉组织。测量与W进行激励。
发现固体生物样品分析的最佳条件是100毫克的样本和1毫升的超纯水为分散剂的代理。比较酸消化和悬浮显示类似的结果。商业分析的结果从不同位置通过TXRF食用蛤如图3所示。如我们所见,也获得了类似的浓度的所有位置,除了老铁在土耳其和意大利蛤。测量浓度水平同意文献数据。
图3。小元素测定研究了食用蛤从不同的地方。
蜂蜜的分析
干食品样品中元素测定一直是一个具有挑战性的分析任务人员由于基体效应。在所有这类食品,蜂蜜是研究最多的,对环境和食品安全的原因。在这项工作中,我们展示一种快速而简单的分析方法为multi-elemental分析不同的蜂蜜样品通过TXRF系统配备一个莫阳极x射线管。2为此,45蜂蜜样品用不同的植物和地理起源。每个样品溶液制备混合约0.5克的蜂蜜和10毫升的超纯水。1毫升的每个样品溶液的体积增加了Ga和彻底的单一化,准备标本TXRF分析最终Ga浓度为0.5 mg L1。三个复制准备存放10µL标本在每个石英玻璃试样容器和干。
我们的数据与文献中报道的协议类似的研究和不同的光谱技术,如原子吸收光谱法和icp。所有这些数据一起使用了最优化的调查。被认为是单一植物起源蜂蜜样品。主成分分析(PCA)允许一个明确的分化根据植物起源(图4),K,锰、锌和P主要贡献。这些结果清楚地表明,TXRF提供结果与其他技术。
图4。PCA TXRF散点图和其他光谱技术数据发现在文献中有不同的植物和地理起源。
植物食品分析
蔬菜是人类饮食的根本重要性,主要从环境中接受基本的和潜在的有毒元素。这些元素转移到人类直接通过饮食,或间接通过牛奶和肉类动物喂食了蔬菜。在这个工作我们证明TXRF允许lyophilised蔬菜的准确和精确的分析,用一个简单和快速的样品制备过程。六个认证参考资料提供的国家标准与技术研究所(NIST)选择:SRM 1515(苹果树叶),SRM 1547(桃叶),1570 SRM(菠菜叶子),SRM 1572(柑橘叶),SRM 1567 1568(面粉)和SRM(米粉)。固体样品被暂停20毫克的粉准备1毫升的分散剂解决方案(超纯水或1% Triton x - 100)。镓与最终的浓度作为内部标准添加10毫克L1。副本准备每个样本和10µL siliconised石英反射器和干沉积。测量进行了两种低功耗台式TXRF系统配备莫和W x光管。3
1570 SRM的典型原始光谱图5所示。莫和W激励之间的主要区别是在测量能源(凯文)范围和产生的背景。莫TXRF系统有更好的灵敏度和检测局限性低W系统相比,有一些例外。事实上,W系统更适合高的决心Z元素,如Cd和Hg,不能确定与其他系统。
图5。TXRF原始光谱分析SRM 1570样本获得使用莫(红色光谱)和W(绿谱)作为激励源。
结果总结在图6中并与认证的价值。最值的协议。不同的光Z元素,如K和Ca是由于空气中的吸收效果进行测量时(而不是在真空条件下)。此外,由于有限的W TXRF系统的灵敏度,元素在非常低浓度不能确定。
图6。比较结果的密苏里州和W TXRF系统和认证的价值。误差线代表重复的标准差。
结论和未来的观点
在这项工作中,我们展示了低功耗的适用性,台式TXRF电器仪表配备莫和W x光管multi-elemental不同食品样品的分析。TXRF提供了一个快速、简单的方法来执行筛选和可靠的食物样本定量分析复杂的矩阵。TXRF可能成功地用于食品安全、可追溯性和质量控制。此外,TXRF有优于其他光谱技术,如可能得到同时multi-elemental信息,执行所需的低数量的样本分析和可能得到定量的结果没有外部校准。TXRF仍然是有限的使用由于缺乏公认的标准方法,和克服这将需要一个重要的共同努力制定指导方针,用于实验程序。预计未来改善TXRF设备和样品预处理为低成本提供进一步的方法程序和在线分析。
引用
- e . Margui a . De法蒂玛品牌m . De Lurdes Prisal, m·伊达尔戈Queralt和马丁卡瓦略,“全反射x射线光谱法(TXRF)微量元素评估在食用蛤”,达成。Spectrosc。68、1241 (2014)。doi:https://doi.org/10.1366/13 - 07364
- l . Borgese f . Bilo r . Dalipi大肠波特米和L.E. Depero,“全反射x射线荧光作为粮食筛选工具”,Spectrochim。学报B原子。范围。113年,1 (2015)。doi:https://doi.org/10.1016/j.sab.2015.08.001
- r . Dalipi e . Margui l . Borgese和L.E. Depero,“多元分析植物食品的低功率全反射x射线荧光(TXRF)光谱法”,食品化学。218、348 (2017)。doi:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.09.022
