JoVE Journal > Chemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Türkçe

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Chemistry

ICP-MS ile Çok Elementli Tayin için Homojenizasyon ve Mikrodalga Destekli Islak Asitle Parçalama Kullanılarak Gıda Numunelerinin Hazırlanması

Published: December 22, 2023
doi:
10.3791/65624
, ,
1Faculty of Chemistry and Chemical Engineering,University of Maribor

Summary

Sunulan protokol, bir laboratuvar karıştırıcısı ile numune homojenizasyonunu, mikrodalga destekli ıslak asit sindirimi yoluyla ağırlıkça %68HNO3 ve ağırlıkça %30H2O2karışımı kullanılarak gıda numunelerinin asitle parçalanmasını ve endüktif olarak eşleştirilmiş plazma kütle spektrometrisi ile gerçekleştirilen çok elementli tayini açıklar. 

Abstract

Numune hazırlama, element tayini için çok önemlidir ve biri homojenizasyonu ve ardından asitle parçalamayı içeren çeşitli teknikler mevcuttur. Potansiyel kontaminasyonu ve analit kaybını ortadan kaldırmak veya en aza indirmek için hazırlama aşamasında numune kullanımı sırasında özel dikkat gösterilmelidir. Homojenizasyon, aynı anda partikül boyutunu küçülten ve numune bileşenlerini eşit olarak dağıtan bir prosestir. Homojenizasyonun ardından numune, asitler ve yardımcı kimyasallarla yüksek sıcaklıklarda sindirilerek katı numuneleri sıvı hale dönüştürdüğü asitle parçalamaya tabi tutulur. Bu işlemde, orijinal numunedeki metaller asitlerle reaksiyona girerek suda çözünür tuzlar oluşturur. Asitle parçalama yoluyla hazırlanan numuneler, endüktif olarak eşleştirilmiş plazma kütle spektrometrisi, endüktif olarak eşleştirilmiş plazma optik emisyon spektroskopisi, atomik absorpsiyon spektroskopisi, elektrokimyasal yöntemler ve diğer analitik teknikler gibi teknikler kullanılarak element analizi için uygundur. Bu çalışma, endüktif olarak eşleştirilmiş plazma kütle spektrometrisi kullanılarak çok elemanlı tayin için gıda numunelerinin hazırlanmasını detaylandırmaktadır. Adım adım prosedür, seramik bıçaklı laboratuvar boyutunda bir karıştırıcı kullanılarak homojenizasyon işlemini ve ardından mikrodalga destekli ıslak asitle parçalama kullanılarak kapalı kaplarda asitle parçalamayı içerir. 5.0 mL ağırlıkça% 68HNO3 ve 1.0 mL ağırlıkça% 30H2O2karışımı yardımcı bir reaktif görevi görür. Bu kılavuz, her iki aşamada yer alan süreçlerin bir açıklamasını sağlar.

Introduction

Element analizi, çeşitli numunelerin element bileşimini belirlemek için analitik bir işlemdir. Metallerin (özellikle ağır metaller1) insan vücuduna alımını kontrol etmek için kullanılabilir, çünkü yüksek konsantrasyonları istenmeyen sağlık sorunlarına neden olabilir. Ağır metaller aynı zamanda ana çevresel kirleticilerden biridir, bu nedenle çevredeki varlıklarının kontrolü gereklidir2. Ayrıca, gıda ürünlerinin coğrafi kökeninibelirlemek 3 ve gıda ve su kaynaklarının kalitesini kontrol etmekiçin element analizi yapılabilir 4. Ayrıca, topraklardaki mikro ve makro besin maddelerinin belirlenmesi 5 ve minerallerinve çökeltilerin kimyasal bileşimini inceleyerek tarih boyunca jeolojik süreçler hakkında bilgi edinmekiçin kullanılır 6. Daha fazla metal rejenerasyonu7 için elektrikli ve elektronik atıklarda nadir metallerin varlığını belirlemek, ilaç tedavilerininbaşarısını değerlendirmek 8 ve metal implantların temel bileşimini doğrulamakiçin 9 çalışmalar yapılmıştır.

Endüktif olarak eşleştirilmiş plazma kütle spektrometrisi (ICP-MS) ve endüktif olarak eşleştirilmiş plazma optik emisyon spektroskopisi (ICP-OES), çeşitli numunelerin element analizi için yaygın olarak kullanılan tekniklerdir10. ng/L kadar düşük tespit limitleri (LOD) ve miktar belirleme limitleri (LOQ) ile birden fazla elementin aynı anda belirlenmesine izin verirler. Genel olarak, ICP-MS, ICP-OES12’ye kıyasla daha düşük LOD değerlerine11 ve daha geniş bir doğrusal konsantrasyon aralığına sahiptir. Elementel bileşimi belirlemeye yönelik diğer teknikler, mikrodalga kaynaklı plazma optik emisyon spektrometrisi13 ve alevli atomik absorpsiyon spektroskopisi, elektrotermal atomik absorpsiyon spektroskopisi2, soğuk buhar atomik absorpsiyon spektroskopisi ve hidrit üretimi atomik absorpsiyon spektroskopisi14 dahil olmak üzere çeşitli atomik absorpsiyon spektroskopisi (AAS) varyantlarıdır. Ayrıca, düşük LOD ve LOQ ile element tayini, özellikle anodik sıyırma voltametrisi15,16 ile farklı elektroanalitik yöntemlerle mümkündür. Tabii ki, numunelerin temel bileşimini belirlemek için başka yöntemler de vardır, ancak bunlar yukarıda belirtilen yöntemler kadar sık kullanılmazlar.

Katı numunelerin doğrudan elementel tayini, lazer kaynaklı kırılma spektroskopisi ve X-ışını floresansı17 kullanılarak mümkündür. Bununla birlikte, ICP-MS, ICP-OES ve AAS ile element tayini için katı numunelerin sıvı hale dönüştürülmesi gerekir. Bu amaçla, asit sindirimi asitler ve yardımcı reaktifler (çoğu durumdaH2O2) kullanılarak gerçekleştirilir. Asitle parçalama, yüksek sıcaklık ve basınçta gerçekleştirilir, numunenin organik kısmı gaz halindeki ürünlere dönüştürülür ve metal elementler suda çözünür tuzlara dönüştürülür, böylece çözelti içinde çözülür18.

Açık damar sindirimi ve kapalı kap sindirimi olmak üzere iki ana asit sindirimi türü vardır. Açık kap çürütme uygun maliyetlidir14 ancak atmosferik basınçta asitlerin kaynama sıcaklığına denk gelen maksimum çürütme sıcaklığı gibi sınırlamaları vardır. Numune, sıcak plakalar, ısıtma blokları, su banyoları, kum banyoları2 ve mikrodalgalar19 ile ısıtılabilir. Numuneyi bu şekilde ısıtarak, üretilen ısının çoğu çevreye20 kaybolur ve bu da sindirim süresiniuzatır 14. Açık kap çürütmesinin diğer dezavantajları arasında daha fazla kimyasal tüketim, çevredeki ortamdan daha fazla kontaminasyon olasılığı ve uçucu bileşenlerin oluşumu ve bunların reaksiyon karışımındanbuharlaşması nedeniyle olası analit kaybı yer alır 21.

Kapalı kap sistemleri, açık kap sistemlerine göre organik ve inorganik numunelerin çürütülmesi için daha uygundur. Kapalı kap sistemleri, numuneleri ısıtmak için iletim ısıtma ve mikrodalgalar gibi çeşitli enerji kaynakları kullanır22. Mikrodalgaları kullanan çürütme yöntemleri arasında mikrodalga kaynaklı yanma23, tek reaksiyon odası sistemleri24 ve yaygın olarak kullanılan mikrodalga destekli ıslak asitle parçalama (MAWD)25,26 bulunur. MAWD, cihazın çalışma koşullarına bağlı olarak 220 °C ile 260 °C arasında değişen daha yüksek çalışma sıcaklıklarında ve 200 bar’a kadar maksimum basınçlarda sindirime izin verir27.

MAWD’nin verimliliği ve oranı, numunelerin kimyasal bileşimi, maksimum sıcaklık, sıcaklık gradyanı, reaksiyon kabındaki basınç, eklenen asitlerin miktarı ve kullanılan asitlerin konsantrasyonu dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlıdır28. MAWD’de, açık kap sistemlerindeki daha uzun süreli çürütmelere kıyasla yüksek reaksiyon koşulları nedeniyle birkaç dakika içinde tam asit çürütmesi sağlanabilir. Mevcut yeşil kimya yönergelerine uygun olan MAWD’de daha düşük hacimler ve asit konsantrasyonları gereklidir29. MAWD’de, asitle parçalamayı gerçekleştirmek için açık kap çürütmeye kıyasla daha az miktarda örneğe ihtiyaç duyulur, genellikle 500 mg’a kadar örnek yeterlidir 30,31,32. Daha büyük numune miktarları sindirilebilir, ancak daha büyük miktarda kimyasal gerektirirler.

MAWD cihazı reaksiyon koşullarını otomatik olarak kontrol ettiğinden ve kişi ısıtma sırasında kimyasallarla doğrudan temas etmediğinden, MAWD’nin çalıştırılması açık kap çürütmelerinden daha güvenlidir. Bununla birlikte, kişi, vücutla temas etmelerini ve zarar vermelerini önlemek için reaksiyon kaplarına kimyasallar eklerken her zaman dikkatli davranmalıdır. Asitle sindirim sırasında içlerinde basınç oluştuğu için reaksiyon kaplarının da yavaşça açılması gerekir.

Asitle sindirim, element tayini için numune hazırlamak için yararlı bir teknik olsa da, bunu yapan kişi olası sınırlamalarının farkında olmalıdır. Asitle parçalama, özellikle karmaşık matrislere sahip olanlar ve yüksek oranda reaktif olan veya patlayıcı reaksiyona girebilen numuneler olmak üzere tüm numuneler için uygun olmayabilir. Bu nedenle, çözelti içinde istenen tüm elementleri çözen tam sindirim için uygun kimyasalları ve reaksiyon koşullarını seçmek üzere numune bileşimi her zaman değerlendirilmelidir. Kullanıcının dikkate alması ve ele alması gereken diğer endişeler, numune hazırlamanın her adımında safsızlıklar ve analit kaybıdır. Asit sindirimi her zaman belirli kurallara göre veya protokoller kullanılarak yapılmalıdır.

Aşağıda açıklanan protokol, gıda numunelerinin laboratuvar boyutunda bir karıştırıcıda homojenizasyonu, karıştırıcının bileşenlerinin temizlenmesi için bir prosedür, numunenin uygun şekilde tartılması, kimyasalların eklenmesi, MAWD ile asitle parçalamanın gerçekleştirilmesi, çürütme tamamlandıktan sonra reaksiyon kaplarının temizlenmesi, numunelerin element tayini için hazırlanması ve ICP-MS ile kantitatif çok elementli bir tayin gerçekleştirilmesi için talimatlar sağlar. Aşağıda verilen talimatlar izlenerek, element tayinine uygun bir numune hazırlanabilmeli ve sindirilmiş numunelerin ölçümleri yapılabilmelidir.

Protocol

1. Numune homojenizasyonu Kurutma işlemini hızlandırmak için temiz bir seramik bıçak kullanarak gıda numunelerini (brokoli, mantar, sosis ve erişte) manuel olarak daha küçük parçalara ayırın. Asit sindiriminin en az 6 kopyası için yeterli numune hazırlayın (kurutulmuş numunelerin minimum kütlesinin 1500 mg olduğundan emin olun).NOT: Numunenin yüzey alanının arttırılması, numunenin daha büyük bir bölümünü ısıtılmış çevre havasına maruz bırakarak suyun…

Representative Results

HomojenizasyonTüm numuneler, nemi ortadan kaldırmak için laboratuvar kurutucusu ile sabit bir kütleye kurutuldu. Numunenin bir desikatöre aktarılması, çevredeki ortamdan nemi bağlamadan oda sıcaklığına soğumasını sağladı. Gıda numuneleri daha sonra ince bir toz elde etmek için laboratuvar karıştırıcısı kullanılarak homojenize edildi. Elde edilen homojenize partiküller boyut olarak tekdüze ve eşit olarak dağılmıştı, bu da asit sindirimi için kullanılan alt numunele…

Discussion

Homojenizasyon
Element tayininde tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için, karmaşık ve homojen olmayan yapıları ve bileşimleri nedeniyle asitle parçalamadan önce numunelerin homojenize edilmesi gerekir. Homojenleştirme, yapısal ve dağılımsal heterojenliği ortadan kaldırmayı amaçlar. Numunenin karıştırılması, bileşenleri numune boyunca eşit olarak yeniden dağıtarak dağılım heterojenliğini en aza indirir. Benzer şekilde, parçacık boyutunun tek tip bir boyuta indirilmesi…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Yazarlar, Slovenya Araştırma Ajansı’nın mali desteğini kabul etmektedir (Hibe No. P2-0414, P2-0118, J1-2470, NK-0001 ve J1-4416).

Materials

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.
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Catenza, K. F., Donkor, K. K. Determination of heavy metals in cannabinoid-based food products using microwave-assisted digestion and ICP-MS. Food Analytical Methods. 15, 2537-2546 (2022).
  2. Güven, D. E., Akinci, G. Comparison of acid digestion techniques to determine heavy metals in sediment and soil samples. Gazi University Journal of Science. 24, 29-34 (2011).
  3. Soós, &. #. 1. 9. 3. ;., Bódi, &. #. 2. 0. 1. ;., Várallyay, S., Molnár, S., Kovács, B. Microwave-assisted sample preparation of hungarian raw propolis in quartz vessels and element analysis by ICP-OES and ICP-MS for geographical identification. Talanta. 233, 122613 (2021).
  4. De Oliveira, A. F., Da Silva, C. S., Bianchi, S. R., Nogueira, A. R. A. The use of diluted formic acid in sample preparation for macro- and microelements determination in foodstuff samples using ICP-OES. Journal of Food Composition and Analysis. 66, 7-12 (2018).
  5. Moor, C., Lymberopoulou, T., Dietrich, V. J. Determination of heavy metals in soils, sediments and geological materials by ICP-AES and ICP-MS. Microchimica Acta. 136 (3), 123-128 (2001).
  6. Kuznetsova, O. V., Burmii, Z. P., Orlova, T. V., Sevastyanov, V. S., Timerbaev, A. R. Quantification of the diagenesis-designating metals in sediments by ICP-MS: Comparison of different sample preparation methods. Talanta. 200, 468-471 (2019).
  7. Buechler, D. T., et al. Comprehensive elemental analysis of consumer electronic devices: Rare earth, precious, and critical elements. Waste Management. 103, 67-75 (2020).
  8. Riisom, M., Gammelgaard, B., Lambert, I. H., Stürup, S. Development and validation of an ICP-MS method for quantification of total carbon and platinum in cell samples and comparison of open-vessel and microwave-assisted acid digestion methods. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 158, 144-150 (2018).
  9. Stricker, A., et al. Impurities in commercial titanium dental implants – a mass and optical emission spectrometry elemental analysis. Dental Materials. 38 (8), 1395-1403 (2022).
  10. Bressy, F. C., Brito, G. B., Barbosa, I. S., Teixeira, L. S. G., Korn, M. G. A. Determination of trace element concentrations in tomato samples at different stages of maturation by ICP-OES and ICP-MS following microwave-assisted digestion. Microchemical Journal. 109, 145-149 (2013).
  11. Lachas, H., et al. Determination of 17 trace elements in coal and ash reference materials by ICP-MS applied to milligram sample sizes. Analyst. 124 (2), 177-184 (1999).
  12. Meermann, B., Nischwitz, V. ICP-MS for the analysis at the nanoscale-a tutorial review. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 33 (9), 1432-1468 (2018).
  13. Lemos, M. S., Dantas, K. G. F. Evaluation of the use of diluted formic acid in sample preparation for elemental determination in crustacean samples by mip oes. Biological Trace Element Research. 201 (7), 3513-3519 (2022).
  14. Mohammed, E., Mohammed, T., Mohammed, A. Optimization of acid digestion for the determination of hg, as, se, sb, pb and cd in fish muscle tissue. MethodsX. 4, 513-523 (2017).
  15. Sobhanardakani, S., Tayebi, L., Farmany, A., Cheraghi, M. Analysis of trace elements (cu, cd, and zn) in the muscle, gill, and liver tissues of some fish species using anodic stripping voltammetry. Environmental Monitoring and Assessment. 184 (11), 6607-6611 (2012).
  16. Ostapczuk, P., Valenta, P., Rützel, H., Nürnberg, H. Application of differential pulse anodic stripping voltammetry to the determination of heavy metals in environmental samples. Science of The Total Environment. 60, 1-16 (1987).
  17. Gamela, R. R., Costa, V. C., Sperança, M. A., Pereira-Filho, E. R. Laser-induced breakdown spectroscopy (libs) and wavelength dispersive x-ray fluorescence (wdxrf) data fusion to predict the concentration of k, mg and p in bean seed samples. Food Research International. 132, 109037 (2020).
  18. Hu, Z., Qi, L., Holland, H. D., Turekian, K. K. . Treatise on geochemistry (second edition). , 87-109 (2014).
  19. Ojeda, C. B., Rojas, F. S., Worsfold, P., Poole, C., Townshend, A., Miró, M. . Encyclopedia of analytical science (third edition). , 85-97 (2019).
  20. Bizzi, C. A., Nóbrega, J. A., Barin, J. S., Flores, &. #. 2. 0. 1. ;. M. d. M. . Microwave-assisted sample preparation for trace element analysis. , 179-204 (2014).
  21. Twyman, R. M., Worsfold, P., Townshend, A., Poole, C. . Encyclopedia of analytical science (second edition). , 146-153 (2005).
  22. Traversa, L. C., et al. Closed-vessel conductively heated digestion system for the elemental analysis of agricultural materials by high-resolution continuum source flame atomic absorption spectrometry (hr-cs faas). Analytical Letters. 56 (15), 2443-2456 (2023).
  23. Rondan, F. S. Determination of se and te in coal at ultra-trace levels by ICP-MS after microwave-induced combustion. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 34 (5), 998-1004 (2019).
  24. Muller, E. I., et al. Microwave-assisted wet digestion with H2O2 at high temperature and pressure using single reaction chamber for elemental determination in milk powder by ICP-OES and ICP-MS. Talanta. 156 – 157, 232-238 (2016).
  25. Pardinho, R. B., et al. Determination of toxic elements in yerba mate by ICP-MS after diluted acid digestion under O2 pressure. Food Chemistry. 263, 37-41 (2018).
  26. Barela, P. S., et al. Microwave-assisted digestion using diluted nitric acid for further trace elements determination in biodiesel by sf-ICP-MS. Fuel. 204, 85-90 (2017).
  27. Müller, E. I., Mesko, M. F., Moraes, D. P., Korn, M. D. G. A., Flores, &. #. 2. 0. 1. ;. M. M., Flores, &. #. 2. 0. 1. ;. M. d. M. . Microwave-assisted sample preparation for trace element analysis. , 99-142 (2014).
  28. Das, S., Ting, Y. -. P. Evaluation of wet digestion methods for quantification of metal content in electronic scrap material. Resources. 6 (4), 64 (2017).
  29. Nóbrega, J. A., et al. Microwave-assisted digestion of organic samples: How simple can it become. Talanta. 98, 272-276 (2012).
  30. Bizzi, C. A., et al. Evaluation of oxygen pressurized microwave-assisted digestion of botanical materials using diluted nitric acid. Talanta. 83 (5), 1324-1328 (2011).
  31. Da Silva, I. J. S., Lavorante, A. F., Paim, A. P. S., Da Silva, M. J. Microwave-assisted digestion employing diluted nitric acid for mineral determination in rice by ICP-OES. Food Chemistry. 319, 126435 (2020).
  32. Bizzi, C. A., Flores, E. M. M., Barin, J. S., Garcia, E. E., Nóbrega, J. A. Understanding the process of microwave-assisted digestion combining diluted nitric acid and oxygen as auxiliary reagent. Microchemical Journal. 99 (2), 193-196 (2011).
  33. Le Gresley, A., Ampem, G., De Mars, S., Grootveld, M., Naughton, D. P. 34;Real-world" evaluation of lipid oxidation products and trace metals in french fries from two chain fast-food restaurants. Frontiers in Nutrition. 8, 620952 (2021).
  34. Kutscher, D., Cui, J., Cojocariu, C. Key steps to create a sample preparation strategy for inductively coupled plasma (ICP) or ICP-mass spectrometry (ICP-MS) analysis. Spectroscopy. 37 (1), 38-42 (2022).
  35. Mccurdy, E., Proper, W. Improving ICP-MS analysis of samples containing high levels of total dissolved solids. Spectroscopy. 29 (11), 14 (2014).
  36. . Membrane filtration: How to choose the appropriate filter material for every sample Available from: https://www.cytivalifesciences.com/en/us/solutions/lab-filtration/knowledge-center/membrane-filtration-choosing-the-correct-type-of-filter (2023)
  37. May, T. W., Wiedmeyer, R. H. A table of polyatomic interferences in ICP-MS. Atomic Spectroscopy-Norwalk Connecticut. 19, 150-155 (1998).
  38. Taleuzzaman, M. Limit of blank (lob), limit of detection (lod), and limit of quantification (loq). Organic & Medicinal Chemistry International Journal. 7 (5), 127-131 (2018).
  39. Willner, J., et al. A versatile approach for the preparation of matrix-matched standards for la-ICP-MS analysis – standard addition by the spraying of liquid standards. Talanta. 256, 124305 (2023).
  40. Green, J. M. Peer reviewed: A practical guide to analytical method validation. Analytical Chemistry. 68 (9), 305A-309A (1996).
  41. Xu, J., et al. A critical view on spike recovery for accuracy evaluation of analytical method for medicinal herbs. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 62, 210-215 (2012).
  42. Massart, D. L., et al. . Handbook of chemometrics and qualimetrics: Part a. , (1998).
  43. UNOO. . Guidance for the validation of analytical methodology and calibration of equipment used for testing of illicit drugs in seized materials and biological specimens: A commitment to quality and continuous improvement. , (2009).
  44. Berben, G., et al. Guidelines for sample preparation procedures in GMO analysis. Publications Office of the European Union. EUR27021, JRC94042 (2014).
  45. Lacorte, S., Bono-Blay, F., Cortina-Puig, M., Pawliszyn, J. . Comprehensive sampling and sample preparation. , 65-84 (2012).
  46. Kaur, G. J., Orsat, V., Singh, A. An overview of different homogenizers, their working mechanisms and impact on processing of fruits and vegetables. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 63 (14), 2004-2017 (2021).
  47. Baudelaire, E. D., Bhandari, B., Bansal, N., Zhang, M., Schuck, P. . Handbook of food powders. , 132-149 (2013).
  48. Jung, H., Lee, Y. J., Yoon, W. B. Effect of moisture content on the grinding process and powder properties in food: A review. Processes. 6 (6), 69 (2018).
  49. Krejčová, A., Pouzar, M., Černohorský, T., Pešková, K. The cryogenic grinding as the important homogenization step in analysis of inconsistent food samples. Food Chemistry. 109 (4), 848-854 (2008).
  50. Balasubramanian, S., Gupta, M. K., Singh, K. Cryogenics and its application with reference to spice grinding: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 52, 781-794 (2012).
  51. Potočnik, D., Jagodic Hudobivnik, M., Mazej, D., Ogrinc, N. Optimization of the sample preparation method for determination of multi-elemental composition in fruit samples by ICP-MS analysis. Measurement: Sensors. 18, 100292 (2021).
  52. DINEN ISO. . Theory of sample preparation using acid digestion, pressure digestion and microwave digestion (microwave decomposition). , (1972).
  53. Bizzi, C. A., Barin, J. S., Oliveira, J. S., Cravotto, G., Flores, E. M. Microwave-assisted oxidation of organic matter using diluted hno 3 under o 2 pressure: Rationalization of the temperature gradient effect for acid regeneration. Journal of the Brazilian Chemical Society. 28, 1673-1681 (2017).
  54. Castro, J. T., et al. A critical evaluation of digestion procedures for coffee samples using diluted nitric acid in closed vessels for inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Talanta. 78 (4), 1378-1382 (2009).
  55. Ju, T., Han, S., Meng, Y., Song, M., Jiang, J. Occurrences and patterns of major elements in coal fly ash under multi-acid system during microwave digestion processes. Journal of Cleaner Production. 359, 131950 (2022).
  56. Matusiewicz, H. . Comprehensive analytical chemistry. 41, 193-233 (2003).
  57. Sheng, P. P., Etsell, T. H. Recovery of gold from computer circuit board scrap using aqua regia. Waste Management & Research. 25 (4), 380-383 (2007).
  58. Sucharova, J., Suchara, I. Determination of 36 elements in plant reference materials with different si contents by inductively coupled plasma mass spectrometry: Comparison of microwave digestions assisted by three types of digestion mixtures. Analytica Chimica Acta. 576, 163-176 (2006).
  59. Santos, H. M., et al. Microwave-assisted digestion using diluted HNO3 and H2O2 for macro and microelements determination in guarana samples by ICP-OES. Food Chemistry. 273, 159-165 (2019).
  60. Usepa, E. Method 3052: Microwave assisted acid digestion of siliceous and organically based matrices. United States Environmental Protection Agency, Washington, DC USA. , (1996).
  61. Elemental analysis manual, 4.7 inductively coupled plasma-mass spectrometric determination of arsenic, cadmium, chromium, lead, mercury, and other elements in food using microwave assisted digestion. Available from: https://s27415.pcdn.co/wp-content/uploads/2020/01/64ER20-7/Heavy_Metals/1-FDA-EAM-4.7-Inductively-Coupled-Plasma-MS-Determination-of-Arsenic-Cadmium-Chromium-Lead-Mercury-etc.pdf (2015)
  62. Leme, A. B. P., Bianchi, S. R., Carneiro, R. L., Nogueira, A. R. A. Optimization of sample preparation in the determination of minerals and trace elements in honey by ICP-MS. Food Analytical Methods. 7 (5), 1009-1015 (2014).
  63. Vanhoe, H., Goossens, J., Moens, L., Dams, R. Spectral interferences encountered in the analysis of biological materials by inductively coupled plasma mass spectrometry. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 9, 177-185 (1994).
  64. Loula, M., Kaňa, A., Mestek, O. Non-spectral interferences in single-particle ICP-MS analysis: An underestimated phenomenon. Talanta. 202, 565-571 (2019).
  65. Muller, C. C. Feasibility of nut digestion using single reaction chamber for further trace element determination by ICP-OES. Microchemical Journal. 116, 255-260 (2014).
  66. Muller, A. L. H., Oliveira, J. S. S., Mello, P. A., Muller, E. I., Flores, E. M. M. Study and determination of elemental impurities by ICP-MS in active pharmaceutical ingredients using single reaction chamber digestion in compliance with usp requirements. Talanta. 136, 161-169 (2015).
  67. Duarte, F. A., et al. Microwave-induced combustion in disposable vessels: A novel perspective for sample digestion. Analytical Chemistry. 92 (12), 8058-8063 (2020).
  68. Novaes, C. G., et al. A review of multivariate designs applied to the optimization of methods based on inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). Microchemical Journal. 128, 331-346 (2016).
  69. Damak, F., Asano, M., Baba, K., Ksibi, M., Tamura, K. Comparison of sample preparation methods for multielements analysis of olive oil by ICP-MS. Methods and Protocols. 2 (3), 72 (2019).
  70. Thomas, R. . Practical guide to ICP-MS: A tutorial for beginners. , (2013).
  71. Yamada, N. Kinetic energy discrimination in collision/reaction cell ICP-MS: Theoretical review of principles and limitations. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 110, 31-44 (2015).
  72. The 30-minute guide to ICP-MS. Perkin Elmer, Shelton CT Available from: https://resources.perkinelmer.com/corporate/cmsresources/images/44-74849tch_icpmsthirtyminuteguide.pdf (2001)
  73. Gonzálvez, A., Armenta, S., Pastor, A., De La Guardia, M. Searching the most appropriate sample pretreatment for the elemental analysis of wines by inductively coupled plasma-based techniques. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 56 (13), 4943-4954 (2008).
  74. Lum, T. -. S., Leung, K. . S. -. Y. Strategies to overcome spectral interference in ICP-MS detection. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. 31 (5), 1078-1088 (2016).
  75. Agatemor, C., Beauchemin, D. Matrix effects in inductively coupled plasma mass spectrometry: A review. Analytica Chimica Acta. 706 (1), 66-83 (2011).
  76. Melaku, S., Dams, R., Moens, L. Determination of trace elements in agricultural soil samples by inductively coupled plasma-mass spectrometry: Microwave acid digestion versus aqua regia extraction. Analytica Chimica Acta. 543 (1), 117-123 (2005).

Tags

Food Sample PreparationHomogenizationMicrowave-assisted Wet Acid DigestionMulti-element DeterminationICP-MSICP-OESAtomic Absorption SpectroscopyIon ChromatographyX-ray Photoelectron SpectroscopyTOF-SIMSSample ThroughputSample ContaminationSample HandlingParticle Size ReductionSample DissolutionWater-soluble Salts

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Rantaša, M., Majer, D., Finšgar, M. Preparation of Food Samples Using Homogenization and Microwave-Assisted Wet Acid Digestion for Multi-Element Determination with ICP-MS. J. Vis. Exp. (202), e65624, doi:10.3791/65624 (2023).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image