Determinazione dell'arsenico inorganico in una vasta gamma di matrici alimentari mediante la generazione di idruro - spettrofotometria di assorbimento atomico.
1 settembre 2017
È dimostrata l'utilità di un metodo analitico per determinare arsenico inorganico in una vasta gamma di matrici alimentari. Il metodo consiste nell'estrazione selettiva di arsenico inorganico in cloroformio con una determinazione finale mediante spettrometria di assorbimento atomico per la generazione di idruro.
Lo scopo generale di questa metodologia analitica è determinare l'arsenico inorganico in una vasta gamma di campioni alimentari mediante un'estrazione selettiva e la rilevazione tramite spettroscopia di assorbimento atomico con generazione di idruri. Si tratta di un metodo orizzontale che consente la determinazione dell'arsenico inorganico, la specie di arsenico più tossica presente nei prodotti a base di frutta. Il principale vantaggio di questa tecnica è che lo strumento necessario non è costoso e sofisticato come per la HPLC-ICP-MS, e la selettività è migliore rispetto a quella della spettroscopia di assorbimento atomico con generazione diretta di idruri. A dimostrare questa procedura sarà Dinoraz Velez, uno dei coautori di questo articolo e ricercatore del nostro laboratorio. Per iniziare, pesare accuratamente da 0,5 a 1 grammo di campione liofilizzato in un tubo da centrifuga in polipropilene da 50 ml con tappo a vite. Aggiungere 4,1 ml di acqua deionizzata. Agitare il campione con uno shaker meccanico per circa cinque minuti finché il campione non sarà completamente bagnato. Aggiungere 18,4 ml di acido cloridrico concentrato. Agitare con uno shaker meccanico per 15 minuti, quindi lasciare riposare il campione per 12-15 ore. Per eseguire l'estrazione, aggiungere prima 2 ml di soluzione di bromuro di idrogeno e 1 ml di soluzione di acido solforico al campione idrolizzato. Agitare il campione per 30 secondi con uno shaker meccanico o manualmente. Successivamente, aggiungere 10 ml di cloroformio. Dopo aver agitato il campione per cinque minuti con uno shaker meccanico, centrifugare per cinque minuti a 800 × g. Dopo la centrifugazione, prelevare con una pipetta la fase di cloroformio e trasferirla in un altro tubo da centrifuga in polipropilene da 50 ml. Aggiungere ulteriori 10 ml di cloroformio alla fase acida residua e ripetere l'estrazione. Dopo l'estrazione, si dovrebbero aver raccolto circa 20 ml di cloroformio. Prestare attenzione a evitare contaminazioni incrociate dalla fase acida. Centrifugare le fasi di cloroformio combinate per cinque minuti a 800 × g. Rimuovere tutti i residui della fase acida presenti sul cloroformio con una pipetta da 1 ml. Successivamente, filtrare il cloroformio attraverso una membrana in PTFE idrofobica per rimuovere i residui solidi o della fase acida ancora presenti nella fase di cloroformio. Raccogliere la fase di cloroformio in un tubo da centrifuga in polipropilene da 50 ml. Questo passaggio è cruciale. Eventuali tracce di fase acida rimaste nella fase di cloroformio porterebbero a una sovrastima dei risultati di arsenico inorganico, poiché tutte le altre specie di arsenico nel campione sono presenti in questa fase acida. Per eseguire l'estrazione inversa, aggiungere 10 ml di acido cloridrico 1 M per ri-estrarre l'arsenico inorganico dalla fase di cloroformio, raccolta dopo il passaggio di filtrazione. Agitare il campione per cinque minuti con uno shaker meccanico. Centrifugare il campione per cinque minuti a 800 × g. Dopo la centrifugazione, trasferire con una pipetta la fase acida in un becher di vetro da 250 ml per la mineralizzazione. Ripetere l'estrazione inversa e combinare le fasi di HCl raccolte. Sospendere 20 grammi di nitrato di magnesio esaidrato e 2 grammi di ossido di magnesio in 100 ml di acqua deionizzata. Quindi, aggiungere 2,5 ml di questa sospensione al becher, agitando la sospensione durante l'aggiunta per evitare precipitazioni. Successivamente, aggiungere 10 ml di acido nitrico concentrato ed evaporare a secco in un bagno di sabbia, evitando schizzi. Coprire il becher con un vetrino da orologio o un oggetto simile. Quindi, posizionare il becher in una muffola a una temperatura iniziale non superiore a 150
Panoramica
Questo articolo presenta un metodo analitico per la determinazione dell'arsenico inorganico in diverse matrici alimentari. Il metodo utilizza un'estrazione selettiva nel cloroformio seguita da rilevamento mediante spettrometria di assorbimento atomico con generazione di idruri.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Chimica Analitica
- Sicurezza Alimentare
- Tossicologia
Background
- L'arsenico inorganico è un contaminante tossico presente nei prodotti alimentari.
- I metodi attuali per la rilevazione possono essere costosi e complessi.
- Questo studio si propone di fornire una tecnica analitica più accessibile.
- La spettroscopia di assorbimento atomico con generazione di idruri offre una selettività migliore.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo economico per la rilevazione dell'arsenico inorganico.
- Dimostrare l'efficacia delle tecniche di estrazione selettiva.
- Migliorare l'accuratezza delle misurazioni dell'arsenico in campioni alimentari.
Metodi Utilizzati
- Pesatura e preparazione di campioni alimentari liofilizzati.
- Idrolysi dei campioni con acido cloridrico.
- Estrazione selettiva mediante cloroformio.
- Rilevamento dell'arsenico inorganico mediante spettrometria di assorbimento atomico con generazione di idruri.
Risultati principali
- Il metodo estrae con successo l'arsenico inorganico dalle matrici alimentari.
- I risultati indicano una selettività migliore rispetto ai metodi tradizionali.
- La tecnica è riproducibile e affidabile per diversi tipi di alimenti.
- L'analisi dei costi mostra che è più accessibile per i test di routine.
Conclusioni
- Questo metodo fornisce un'alternativa valida per la rilevazione dell'arsenico negli alimenti.
- Bilancia costo ed efficienza, rendendolo adatto a un uso diffuso.
- Studi futuri potrebbero estenderne l'applicazione ad altri contaminanti.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Contenuto
Questo metodo analitico consente la rilevazione selettiva ed economica dell'arsenico inorganico in diverse matrici alimentari, supportando la valutazione del rischio per la sicurezza alimentare e il profilo dei contaminanti. Fornendo una quantificazione riproducibile con un basso limite di rilevazione, contribuisce alla generazione di dati affidabili sull'esposizione per la valutazione tossicologica. L'approccio offre un'alternativa pratica a strumentazioni più costose, facilitando un'adozione più ampia nei laboratori di analisi alimentari di routine.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi della speciazione dell'arsenico per chiarire i meccanismi tossicologici negli studi sulla sicurezza alimentare.
- Valore operativo: Supporta la verifica di ipotesi riguardo alla biodisponibilità dell'arsenico inorganico in diverse matrici alimentari.
Sviluppo di Screening e Saggi
- Valore scientifico: Fornisce un'estrazione e un rilevamento selettivi dell'arsenico inorganico, migliorando la specificità del saggio per lo screening dei contaminanti.
- Valore operativo: Fornisce risultati quantitativi riproducibili con un limite di quantificazione definito, consentendo prestazioni del saggio standardizzate.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Genera dati di esposizione pertinenti alle malattie quantificando l'arsenico inorganico negli alimenti, supportando la valutazione traslazionale del rischio.
- Valore operativo: Garantisce la continuità dalla scoperta alla validazione preclinica grazie a prestazioni costanti e riproducibili tra diversi laboratori.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel percorso di analisi della sicurezza alimentare, supportando le attività di identificazione del pericolo, valutazione dell'esposizione e caratterizzazione del rischio nella ricerca tossicologica e sulla sicurezza alimentare.
- Discovery Biology: Supporta la riduzione del rischio meccanicistica consentendo una quantificazione accurata delle specie di arsenico inorganico tossiche in matrici alimentari complesse.
- Screening: Migliora la prontezza del saggio attraverso un'estrazione selettiva e un rilevamento riproducibile, riducendo i falsi positivi derivanti da altre specie di arsenico.
- Analytics: Fornisce misurazioni quantitative mediante spettrometria di assorbimento atomico con generazione di idruri, permettendo il confronto tra laboratori e l'armonizzazione dei dati.
- Ricerca Translazionale: Collega i risultati analitici alla continuità preclinica fornendo dati di concentrazione pertinenti all'esposizione per la modellizzazione tossicologica.
- Riutilizzo Aziendale: Rappresenta una piattaforma scalabile ed economicamente vantaggiosa, adatta all'implementazione in numerosi siti di analisi alimentare e programmi di competenza.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Migliora la fiducia predittiva nei dati sulla speciazione dell'arsenico, riducendo l'ambiguità meccanicistica nelle valutazioni della sicurezza alimentare.
- Valore operativo: Offre standardizzazione, riproducibilità e ridotte esigenze di infrastruttura rispetto a tecniche accoppiate come HPLC-ICP-MS.
- Valore strategico: Permette una migliore priorizzazione basata sul rischio degli sforzi di monitoraggio della sicurezza alimentare attraverso una quantificazione affidabile degli inquinanti.
- Impatto sul portafoglio: Supporta decisioni di avanzamento adeguate al rischio nei programmi di sicurezza alimentare fornendo dati solidi sull'esposizione.
Considerazioni per l'Implementazione
- Richiede competenze nella preparazione del campione, nell'estrazione selettiva e nelle tecniche di generazione di idruri.
- Necessita di strumentazione di base, inclusi un sistema di generazione di idruri e uno spettrometro di assorbimento atomico.
- Richiede una standardizzazione condivisa tra i gruppi di lavoro dei protocolli di estrazione e riestrazione per garantire la riproducibilità.
- Comporta la necessità di adattamenti in base alle diverse matrici alimentari, a causa delle differenze nel contenuto di proteine e lipidi che influenzano l'efficienza di estrazione.
- I limiti pratici includono la necessità di una separazione accurata delle fasi per evitare il trascinamento della fase acida, che potrebbe portare a una sovrastima dei risultati.
