Изображение на обложке

ОЦЕНКА АНАЛИТИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ С ПОЛНЫМ ВНЕШНИМ ОТРАЖЕНИЕМ ПРИ АНАЛИЗЕ НАПИТКОВ С МАТРИЦЕЙ САХАРОЗЫ

A. S. Maltsev, A. von Bohlen, R. A. Yusupov, S. A. Bakhteev

Аннотация


Многоэлементный анализ пищевой продукции, в т.ч. напитков, важен при оценке содержания полезных и токсичных для организма элементов. В данной работе рассмотрены основные проблемы и их решения при анализе сахаросодержащих напитков методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии с полным внешним отражением (TXRF). Органическая матрица сахарозы вызывает определенные сложности как при подготовке проб, так и при обработке данных измерений для TXRF. Рассмотрены наиболее распространенные для TXRF способы подготовки проб: прямой, заключающийся в анализе исходного образца, разбавление водой и кислотное разложение. Для оценки выполнения критерия тонкого слоя определены физические характеристики высушенных проб на подложках после применения каждого из способов подготовки и установлены значения поверхностной плотности. Полученные значения сравнили с теоретическими, исходя из расчета массовых коэффициентов поглощениядля матрицы C12H22O11, и установили, что для количественного определения легких (14 < Z < 20) элементов подходит способ кислотного разложения. При анализе образца без предварительной подготовки или после разбавления образца водой отмечено влияние эффектов поглощения, обусловленные несоответствием поверхностной плотности критерию тонкого слоя. Это несоответствие проб при прямом анализе подтвердили с помощью измерений с использованием способа, основанного на сканировании угла падения первичного излучения на образец, установив нарушение условий эффекта полного внешнего отражения. Для рассмотренных вариантов пробоподготовки рассчитаны пределы обнаружения, и сделан вывод о том, что при кислотном разложении возможна количественная идентификация микроэлементов Fe, Ni, Cu, Zn, Rb, Sr, Pb на уровне десятков мкг/л. Применение способа добавок, используемого для контроля правильности определения элементов, позволило заключить о возможности использования прямого способа анализа сахаросодержащих напитков для элементов c Z ≥ 24 в диапазонах концентраций 0.5-10 мг/л.

Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ, РФА ПВО, напитки, матричные эффекты, эффекты поглощения, сахароза, многоэлементный анализ, способ добавок

DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.009

Полный текст:

PDF (Russian)

Литература


REFERENCES

Stankovic I. Codex Alimentarius. Encyclopedia of Food and Health 1st edition. Academic Press. 2015, pp. 191-196. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384947-2.00180-X

De La Guardia M., Garrigues S. Handbook of mineral elements in food. John Wiley & Sons Inc. 2015. 803 p. https://doi.org/10.1002/9781118654316

WHO. Trace elements in human nutrition and health. World Health Organization. 1996, 361 p.

Nelms S.M. Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Handbook // Blackwell Publishing Ltd. 2005, 485 p. https://doi.org/10.1002/9781444305463

Klockenkämper R., von Bohlen A. Total-Reflection X-Ray Fluorescence Analysis and Related Methods: Second Edition. N.J.: John Wiley & Sons Inc. 2015. 519 p.

Dalipi R., Marguí E., Borgese L., Bilo F., Depero L. E. Analytical performance of benchtop total reflection X-ray fluorescence instrumentation for multielemental analysis of wine samples. Spectrochim. Acta - Part B, 2016, vol. 120, pp. 37–43. https://doi.org/10.1016/j.sab.2016.04.001

Dalipi R., Borgese L., Zacco A., Tsuji K., Sangiorgi E., Piro R., Bontempi E., Depero L. E. Determination of trace elements in Italian wines by means of total reflection X-ray fluorescence spectroscopy. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 2015, vol. 95, no. 13, pp. 1208–1218. https://doi.org/10.1080/03067319.2015.1036861

Carvalho M. L., Barreiros M. A., Costa M. M., Ramos M. T., Marques M. I. (). Study of heavy metals in Madeira wine by total reflection X-ray fluorescence analysis. X-Ray Spectrometry, 1996, vol. 25, no. 1, pp. 29–32. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4539(199601)25:1<29::AID-XRS134>3.0.CO;2-Z

Haswell S. J., Walmsley A. D. Multivariate data visualisation methods based on multi-elemental analysis of wines and coffees using total reflection X-ray fluorescence analysis. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 1998, vol. 13, no. 2, pp. 131–134. https://doi.org/10.1039/a705317g

Castiñeira M. M., Brandt R., von Bohlen A., Jakubowski N. Development of a procedure for the multi-element determination of trace elements in wine by ICP-MS. Fresenius Journal of Analytical Chemistry, 2001, vol. 370, no. 5, pp. 553–558. https://doi.org/10.1007/s002160100862

Gruber X., Kregsamer P., Wobrauschek P., Streli C. Total-reflection X-ray fluorescence analysis of Austrian wine. Spectrochim. Acta - Part B, 2006, vol. 61, no. 10-11, pp. 1214–1218. https://doi.org/10.1016/j.sab.2006.08.006

Anjos M., Lopes R., de Jesus E. F., Moreira S., Barroso R., Castro C. R. Trace elements determination in red and white wines using total-reflection X-ray fluorescence. Spectrochim. Acta - Part B, 2003, vol. 58, no. 12, pp. 2227–2232. https://doi.org/10.1016/j.sab.2003.07.004

Pessanha S., Carvalho M. L., Becker M., von Bohlen A. Quantitative determination on heavy metals in different stages of wine production by Total Reflection X-ray Fluorescence and Energy Dispersive X-ray Fluorescence: Comparison on two vineyards. Spectrochim. Acta - Part B, 2010, vol. 65, no. 6, pp. 504–507. https://doi.org/10.1016/j.sab.2010.04.003

Fernández-Ruiz R., von Bohlen A., Friedrich K. E. J., Redrejo M. J. Analysis of coke beverages by total-reflection X-ray fluorescence. Spectrochim. Acta - Part B 2018, vol. 145, pp. 99–106. https://doi.org/10.1016/j.sab.2018.04.013

Yap C.T., Gunawardena K.V.R. Analysis of trace elements in soft drinks using total reflection X-Ray fluorescence spectrometry. Int. J. Environ. Stud, 1989, vol. 32, no. 4, pp. 297-302. https://doi.org/10.1080/00207238908710470

Capote T., Marcó L., Alvarado J., Greaves, E. Determination of copper, iron and zinc in spirituous beverages by total reflection X-ray fluorescence spectrometry. Spectrochim. Acta - Part B, 1999, vol. 54, no. 10, pp. 1463–1468. https://doi.org/10.1016/s0584-8547(99)00082-8

Cunha e Silva R. M., Almeida E., Valencia E. P. E., Filho V. F. N. Determination of Fe, Cu and Zn in sugar-cane spirits commercialized in Southeastern Brazil by TXRF. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2004, vol. 260, no. 1, pp. 3–7. https://doi.org/10.1023/b:jrnc.0000027053.80091.7c

Martinez T., Lartigue J., Zarazua G., Avila-Perez P., Navarrete M., Tejeda S. Total reflection X-ray fluorescence analysis of trace-elements in candies marketed in Mexico. Spectrochim. Acta - Part B, 2010, vol. 65, no. 6, pp. 499–503. https://doi.org/10.1016/j.sab.2010.04.002

Ribeiro R. de O. R., Mársico E. T., de Jesus E. F. O., da Silva Carneiro C., Júnior C. A. C., de Almeida E., Filho V. F. do N. Determination of Trace Elements in Honey from Different Regions in Rio de Janeiro State (Brazil) by Total Reflection X-Ray Fluorescence. Journal of Food Science, 2014, vol. 79, no. 4, pp. 738–742. https://doi.org/10.1111/1750-3841.12363

Nečemer, M., Košir, I. J., Kump, P., Kropf, U., Jamnik, M., Bertoncelj, J., Ogrinc, N., Golob, T. Application of Total Reflection X-ray Spectrometry in Combination with Chemometric Methods for Determination of the Botanical Origin of Slovenian Honey. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2009, vol. 57, no. 10, pp. 4409–4414. https://doi.org/10.1021/jf900930b

Kropf U., Korošec M., Bertoncelj J., Ogrinc N., Nečemer M., Kump P., Golob T. Determination of the geographical origin of Slovenian black locust, lime and chestnut honey. Food Chemistry, 2010, vol. 121, no. 3, pp. 839–846. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.12.094

De Oliveira Resende Ribeiro R., Mársico E. T., da Silva Carneiro C., Simoes J. S., da Silva Ferreira M., de Jesus E. F. O., Almeida E., Junior C. A. C. Seasonal variation in trace and minor elements in Brazilian honey by total reflection X-ray fluorescence. Environmental Monitoring and Assessment, 2015, vol. 187, no. 3, pp. 96 https://doi.org/10.1007/s10661-015-4284-1

Vincevica-Gaile Z., Klavins M., Rudovica V., Viksna A. Research review trends of food analysis in Latvia: major and trace element content. Environmental Geochemistry and Health, 2013, vol. 35, no. 5, pp. 693–703. https://doi.org/10.1007/s10653-013-9549-4

Klockenkämper R., von Bohlen A. Determination of the critical thickness and the sensitivity for thin-film analysis by total reflection X-ray fluorescence spectrometry. Spectrochim. Acta - Part B, 1989, vol. 44, no. 5, pp. 461-469. https://doi.org/10.1016/0584-8547(89)80051-5

de Boer D.K.G. X-ray Standing Waves and the critical sample thickness for Total-reflection X-Ray Fluorescence analysis. Spectrochim. Acta - Part B, 1991, vol. 46, no. 10. pp. 1433–1436. https://doi.org/10.1016/0584-8547(91)80194-8

CXRO-Database (2019). Available at: http://henke.lbl.gov/optical_constants/ (accessed 14 October 2019).

Henke B.L., Gullikson E.M., Davis J.C. X-ray interactions: Photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E = 50-30, 000 eV, Z = 1-92. At. Data Nucl. Data Tables, 1993, vol. 54. no. 2. pp. 181-342. https://doi.org/10.1006/adnd.1993.1013

von Bohlen A. Total reflection X-ray fluorescence and grazing incidence X-ray spectrometry - Tools for micro- and surface analysis. A review. Spectrochim. Acta - Part B, 2009, vol. 64, no. 9, pp. 821–832. https://doi.org/10.1016/j.sab.2009.06.012




DOI: https://doi.org/10.15826/analitika.2019.23.4.009

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.