Trace Elemental and Speciation Analysis in Food

Introduction to metal analysis in food

การตรวจสอบธาตและโลหะหนกปนเปอนปรมาณนอยในอาหาร รวมถงการหาสารในรปแบบตางๆ (speciation)ไดรบความสนใจทวโลก โดยโลหะเปนพษทปะปนอยในอาหารสามารถพบไดงายในโลกแหงความกาวหนาของอตสาหกรรมและเทคโนโลยทกาวหนาไปอยางรวดเรว เนองจากในภาคอตสาหกรรมมกใชโลหะหนกเปนสวนประกอบ ไดแก ปรอท ตะกว สงกะส โครเมยม แมงกานส และแคดเมยม เปนตน นอกจากโลหะปนเปอนแลวยงมแรธาตทจ าเปนตอรางกายทไมสามารถสรางเองได จ าเปนตองไดรบจากอาหารและน าดมทมาจากดน ในปจจบนมอาหารเสรมแรธาตทอาจมาในรปของเกลออนนทรยหลายชนดในหนงเมด หรอแยกเปนแรธาตแตละชนด ซงการรบประทานแรธาตในรปเกลออนนทรยจะกอใหเกดผลขางเคยง ดงน นการเลอกอาหารเสรมแรธาตควรเลอกในรปคลายคลงกบแรธาตในธรรมชาตใหมากทสด

ธาตบางธาตมท งในรปแบบทเปนสารอนนทรยและสารอนทรย โดยความเปนพษจะข นกบรปแบบของธาตน นๆ เชน สารหนแบงออกเปนอนทรยของสารหน (Organic arsenic compound) และสารประกอบอนนทรยของสารหน (Inorganicarsenic compound)

สวนใหญสารหนและสารประกอบของสารหนน นมความเปนพษรายแรง กอใหเกดอาการตอระบบรางกายของมนษยแทบทกระบบ เชน ระบบทางเดนอาหาร ระบบประสาท ระบบผวหนง ระบบหวใจ และระบบหลอดเลอดหากไดรบสารหนในปรมาณสงแบบเฉยบพลนสามารถท าใหเสยชวตได สารหนปนเปอนไดทวไปในสงแวดลอมเชน ในดน แหลงน า อาหาร ไดแก ขาว อาหารทะเล ยาลกกลอน บหร หรอสมนไพรทไมไดมาตรฐานสารประกอบอนนทรยของสารหนจะมความเปนพษมากกวาสารประกอบอนทรยของสารหน อะตอมของสารหนพบไดอย 2 Valencies คอ แบบ Trivalent หรอ As (III) ซงจะเรยกสารประกอบสารหนพวกน วาอารเซไนต(Arsenite) และ แบบ Pentavalent หรอ As (V) ซงจะเรยกสารประกอบสารหนพวกน วาอารเซเนต (Arsenate)สารประกอบของสารหนในรป As (III) มกจะพษมากกวาในรป As (V) จะเหนวาสารหนจดวาเปนสารแปลกปลอมในรางกาย ดงน นการตรวจระดบสารหนในรางกายสามารถใชเปนตวบงช ทางชวภาพในการท างานทตองสมผสกบสารหนได

อาหารเปนหนงในปจจยสทมความส าคญตอการด ารงชวตของมนษย การบรโภคอาหารทมประโยชน มคณคาทางโภชนาการครบถวนเปนสงทจ าเปน นอกจากน อาหารตองมความปลอดภย ปราศจากสารปนเปอนของสารทเปนอนตรายตอรางกาย ดงน นผประกอบการตองใหความส าคญตอกระบวนการผลตและการควบคมคณภาพผลตภณฑอาหารกอนสงไปยงผบรโภค การตรวจวเคราะหสารปนเปอนปรมาณนอยเปนข นตอนหนงของการควบคมคณภาพอาหาร ซงจ าเปนตองใชอปกรณเชงวเคราะหทมความละเอยดสง โดยธาตและโลหะปนเปอนปรมาณนอยในตวอยางจะถกตรวจวดดวยเทคนค atomic absorption spectroscopy (AAS) หรอ inductively coupled plasmaoptical emission spectroscopy (ICP-OES) หรอ inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) ส าหรบการศกษารปแบบของธาต มกจะใชเปนเทคนคคควบ (hyphenated technique) ซงจะเปนการน าเอาเทคนคการแยก และการตรวจวดรวมเขาดวยกน การใชเทคนคทางโครมาโตกราฟ (Chromatography) เชอมตอกบInductively coupled plasma - mass spectrometry (ICP-MS) ซงเปนเทคนคทมความไวและความถกตองแมนย าสง

Metal analysis in food - ICP-OESThermo Scientific iCAP™ 7000 plus series ICP-OES เปนเครองมอวเคราะหธาตไดหลายธาตพรอมกน (Simultaneous) โดยอาศยการวดการคายแสงของธาตเมอไดรบพลงงานความรอนจากพลาสมา ใหการทดสอบทรวดเรว และมความถกตองแมนย าสง เหมาะกบงานวเคราะหทหลากหลายท งโลหะทเปนพษ ในสงแวดลอม น าดม อาหาร และในอตสาหกรรมตางๆเครอง iCAP 7000 Plus Séries ICP-OES สามารถวดการคายแสงของธาตได 2 มมมอง คอตามแนวแกนพลาสมา(axial view) ซงเหมาะกบการหาปรมาณโลหะหนกปนเปอนปรมาณนอย และแนวต งฉากกบพลาสมา (radial view)เหมาะกบการหาปรมาณแรธาตในอาหาร การออกแบบของระบบแสง (optic) ทมขนาดเลกท าใหการวเคราะหท าไดอยางรวดเรวและประหยดแกส ในสวนของระบบตรวจวดชนด CID เชนเดยวกนกบในกลองดจตอลช นสง สามารถรบปรมาณแสงทเปลงจากธาตครอบคลมความยาวคลน 166 ถง 847 นาโนเมตร

Analysis of Elemental Contaminants in Beverages using the Thermo Scientific iCAP7200 ICP-OES

Robust Single Method Determination of Major and Trace Elements in Foodstuffs using the iCAP7400 ICP-OES

Ultra-Fast Agricultural Soil Analysis using the iCAP7600 ICPOES

Analysis of Trace Elements and Major Components in Wine with the iCAP7400 ICP-OES

Metal analysis in food – ICP-MSThermo Scientific™ iCAP™ RQ ICP-MS และ iCAP TQ ICP-MS เปนเครองมอประสทธภาพสงส าหรบวเคราะหหาปรมาณธาตท งในเชงปรมาณและเชงคณภาพ ทมความรวดเรวและมความเทยงตรงสง สามารถวเคราะหตวอยางไดในระดบต า (ppm ถง ppt) โดยอาศยการวเคราะหมวลตอประจ (m/z) สามารถเชอมตอกบเทคนคอนในลกษณะ Hyphenated Techniqueได เชน HPLC-ICPMS, GC-ICPMS ส าหรบงาน Speciation หรอ Laser ablation ICPMS, FFF-ICPMS

Total elemental analysis of food samples using the Thermo Scientific iCAPTQ ICP-MS with auto-dilution

Total elemental analysis of food samples for routine and research laboratories using the Thermo Scientific iCAP RQ ICP-MS

เครอง iCAP RQ ICP-MS แบบ Single Quadrupoleเหมาะส าหรบตรวจวดโลหะปนเปอนและแรธาตในอาหาร เครองดม ดวยโปรแกรมรองรบการตรวจวดระบบคณภาพ (Quality control) และโปรแกรม Reactionfinder ชวยเพมความสะดวกและความถกตองแกผใชงานในการหาสภาวะทเหมาะสมของเครองมอเครอง iCAP RQ ICP-MS สามารถเชอมตอกบเทคนคIon Chromatography (IC) ในการวเคราะหรปแบบของธาต (Speciation) ไดอยางมประสทธภาพ

Fully automated, intelligent, high-throughput elemental analysis of drinking waters using SQ-ICP-MS

เครอง iCAP TQ ICP-MS แบบ Triple Quadrupole เหมาะส าหรบการตรวจวดโลหะปนเปอนทมปรมาณต ามาก เชน สารหน (As) หรอ เซเรเนยม (Se) ในเมทรกซอาหารและเครองดม เนองจากสามารถก าจดตวรบกวน (Interference) ไดอยางมประสทธภาพดวยการเพม Quadrupole mass filter และการเลอกใชReactive gas เชน Oxygen และ Hydrogen ในการเพมความจ าเพาะ(Selectivity) โดยสามารถสลบโหมดการท างานหรอเปลยนชนดของแกสในCollision/Reaction Cell (CRC) ไดอยางรวดเรว และให Low detectionlimits ท งในโหมด SQ, TQ On mass หรอ TQ Mass shift

Qtegra™ Intelligent Scientific Data Solution™ Software

Speciationการศกษารปแบบทางเคมของธาต ไดแก สารหน (As) โบรเมท (Br) โครเมยม (Cr), ปรอท (Hg) และ เซลเนยม(Se) มกจะใชเทคนคคควบ (Hyphenated technique) อยางเทคนคการแยก และการตรวจวดรวมเขาดวยกน การใชเทคนคทางโครมาโตกราฟ (Chromatography) เชอมตอกบ Inductively coupled plasma -mass spectrometry (ICP-MS) นยมใชเปนเครองมอในการวเคราะหรปแบบของธาตไดอยางมประสทธภาพเนองจากใหผลทมความถกตอง เทยงตรง สะดวก และนาเชอถอ โดยเทคนคการแยกสารแบบโครมาโตกราฟน น จ าเปนอยางยงทตองใชระบบทปราศจากไอออนรบกวน เพอประสทธภาพในการวเคราะหธาตทมลกษณะเปนท งธาตบรสทธและอยในรปสารประกอบอนนทรย โดยเทคนคทางดานลขวดโครมาโตกราฟ (LiquidChromatography) ทถกน ามาใชจ าเปนตองปรบเปลยนวสดสวนทสมผสกบของเหลวใหปราศจากโลหะหรอแกวท งหมด ไมวาจะเปนในสวนของปม เขมดดจายสาร ระบบวาลว ระบบฉดสารอตโนมต มใชเพยงแคการเปลยนทอน าของเหลวเปนพลาสตกชนด PEEK เทาน น เพอใหระบบปราศจากการรบกวนของไอออน ซงจะสงผลใหมประสทธภาพในการแยกด รวดเรว และสามารถทวนซ าได เครอง Chromatography ในลกษณะน เรยกวา Ion Chromatography (IC) โดยเทคนค IC เมอเทยบกบ LC จะใหความจ าเพาะของปฏกรยาทมากกวา นอกจากน เทคนค IC สามารถแยกสารออกเปน Anion และ Cation ซงท าให Anion ทเปนเมทรกซรบกวนไมสามารถเขาส Mass spectrometer ได

Speciation of Bromine Compounds in Ozonated Drinking Water using Ion Chromatography and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

Speciation Applications Summary Ion Chromatography - Trace Elemental Species Separation and Detection

IC-ICP-MS speciation analysis of As in apple juice using the Thermo Scientific iCAP Q ICP-MS

Speciation analysis of Cr (III) and Cr (VI) in drinking waters using anion exchange chromatography coupled to the Thermo Scientific iCAP Q ICP-MS

Sample Preparationการเตรยมตวอยาง ถอวาเปนข นตอนทมความส าคญมากทสด เนองจากโอกาสทจะเกดความผดพลาดทอาจเกดจากการสมตวอยางทไมเปนเน อเดยวกน การปนเปอน การระเหยเปนไอ หรอการเปลยนรปแบบของธาตมสงมากกวาข นตอนอน ๆ การเตรยมตวอยางควรเลอกวธในการเตรยมตวอยางทมประสทธภาพ สามารถก าจดสารอนทรย และสามารถคงสภาพของธาตหรอรปฟอรมด งเดมของธาตไวได ซงโดยสวนใหญจะนยมใชกรดไนตรก (HNO3) เพราะไมท าใหเกดเกลอของโลหะทไมละลายน า และสามารถใชรวมกบกรดชนดอน เชนไฮโดรเจนเปอรออกไซด (H2O2) ไฮโดรคลอรก (HCl) เพอเพมความสามารถในการยอยสารอนทรย ซงการเลอกชนดของกรดจะข นกบเมทรกซของตวอยาง ส าหรบการเปลยนรปแบบของธาตอาจเกดข นไดเนองจากการเปลยนแปลงของคา electro-potential หรอ คา pH วธการสกดตวอยางทนยมใช ไดแก เทคนคการเตรยมแบบเปยกดวยกรด (Wet digestion) เทคนคการเปลยนตวอยางใหเปนเถา (Dry ashing) เทคนค Block digestion และเทคนค Microwave digestion ซงวธการสกดอาจไมสามารถใชไดครอบคลมในตวอยางทกเมทรกซ เชน หากมการใช trifluoroacetic acid (TFA)/alkaline solubilization ในการสกด รเอเจนตตวน จะมผลตอการเปลยนoxidation state ของสารหนอนนทรยทสกดออกมาได โดย As(V) ถกรดวซเปน As(III) ท งน เทคนคในการเตรยมตวอยางอาหารสามารถอางองไดจากวธมาตรฐาน อาท AOAC, ISO, APHA และ EPA นอกเหนอจากวธการยอยและเตรยมตวอยางอยางทเหมาะสมแลว ในการวเคราะหหาปรมาณโลหะหนกจ าเปนตองมการท าQuality Control เพอประกนนคณภาพของวธการวเคราะห ซงรวมถง Contamination Control, การท าMethod blank, การท า Spiked test การท าซ า และการใช CRM หรอ SRM ทเหมาะสมดวย

Thermo Scientific™ Block Heater

• ใชระบบทางเดนแสงค (Stockdale Double Beam)• สามารถเลอกใสหลอดก าเนดแสงไดสงสดถง 6 หลอด• burner ขนาด 5 cm สามารถใชไดกบท งเปลวไฟ Air-Acetylene และ Nitrous-Acetylene ไดโดยไมตองเปลยน

หว burner ท าใหสะดวกตอการวเคราะห• ระบบลอคประตหนา ปองกนอนตรายจากไฟบน Burner รวมถงระบบ Interlock ทดบไฟอยางทนทวงท• มระบบการตดสญญาณรบกวนท งแบบ Deuterium Background Correction และ Zeeman Background

Correction• เปลยนระบบการวเคราะหจากเทคนค Flame atomizer เปน Graphite atomizer ไดโดยอตโนมตจากซอฟแวร

โดยไมตองปรบเปลยนอปกรณของตวเครอง

PORTFOLIOELEMENTAL ANALYSIS

Thermo Scientific™ iCE3000 series Atomic Absorption SpectrometerAtomic absorption spectrometer (AAs) คอเครองมอวเคราะหธาตเชงคณภาพและเชงปรมาณ โดยอาศยการดดกลนแสงของอะตอมอสระของธาตเมอถกกระตนดวยพลงงานความรอนจากเปลวไฟ (Flame)หรอกระแสไฟฟา (Graphite Furnace) สามารถใชวเคราะหหาปรมาณโลหะไดมากถง 70 ธาต มความถกตอง แมนย า จ าเพาะเจาะจง และมความไวสง (sensitivity)

iCE3300 Flame AAs iCE3500 Flame AAs

Accurate analysis of low levels of mercury in fish by vapor generation atomic absorption spectrometry

Accurate analysis of low levels of mercury in fish by vapor generation atomic absorption spectrometry

Cadmium Determination in Crab Meat using Graphite Furnace Atomic Absorption Spectroscopy

YOUR

"SCIENTIFIC SPECIALIST"

www.scispec.co.th

thermo

scientific

FlashSmart เปนเครองมอวเคราะหธาตทเปนองคประกอบของสารอนทรย ไดแก C H N S และ O ในตวอยางท งของแขงและของเหลว โดยอาศยหลกการเผาไหมตวอยางภายใตบรรยากาศของฮเลยม ใหผลการวเคราะหทมความรวดเรว ถกตอง และแมนย า สามารถวเคราะหตวอยางตอเนองไดโดยการเพมเครองปอนตวอยางอตโนมต (Autosampler) เพอรองรบปรมาณตวอยางทมากข น ซอฟแวรในการควบคมเครองมอและการประมวลผลใชงานงาย รองรบการท างานในดานตางๆ เชน ปโตรเคม สงแวดลอม อาหาร อาหารสตว และเครองดม ตวเครองสามารถปรบเปลยนเพอใหตรงตามความตองการของผใชงาน

เครองมอส าหรบการวเคราะหพารามเตอรตางๆ ในตวอยาง อาท การหาปรมาณกรดอนทรยในผก ผลไม การหาปรมาณน าตาล แอลกอฮอล หรอการวเคราะหหาปรมาณ sulfite ในกระบวนการผลตไวน เปนตน ดวยระบบการจดการทชาญฉลาดของเครอง จงชวยลดข นตอนการจดล าดบการวเคราะหทหลากหลายพารามเตอรไดอยางงายดาย เพยงแคใสตวอยาง เลอกวธวเคราะห และสงใหเครองท างานใน 3 ข นตอนเทาน น

Organic Elemental Analysis (OEA)

Discrete Photometric Analyzer (DIA)

เครอง Discrete Photometric Analyzer ไดรบการรบรองดวยวธมาตรฐาน ISO15923-1 รวมท งสารมาตรฐานไดรบการรบรองจาก NIST ท าใหเครองรองรบการเขาระบบ ISO 17025 และสามารถสบยอนกลบตามหลกของระบบมาตรฐานไดทกกระบวนการ

• FlashSmart CHN• FlashSmart CHNS• FlashSmart CHN/O• FlashSmart CHNS/O• FlashSmart N/Protein• FlashSmart NC Soil