Evaluation of heavy metal migration from different types of plastic food packaging materials into aqueous simulants using ICP-MS

Význam tématu

Plastové obaly významně ovlivňují kvalitu potravin a představují riziko přenosu těžkých kovů do potravinových produktů. Kontaminace kovovými prvky jako Pb, Cd nebo As může ohrozit zdraví spotřebitelů. Regulace EU klade přísné limity pro migraci kovů a vyžaduje spolehlivé analytické postupy s nízkými detekčními limity.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem studie bylo:

• Vyvinout a ověřit metodu ICP-MS pro stanovení migrace 14 kovových prvků z různých plastových obalů do vodných simulantů.
• Porovnat migrační chování PS a PP kontejnerů a PE fólie do tří typů simulantů (destilovaná voda, 2 % HNO₃, 3 % kyselina octová).
• Vyhodnotit vliv expoziční doby (1 h vs. 72 h) na množství uvolněných prvků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byla použita spektrometrie ICP-MS Shimadzu ICPMS-2030 s mini-torch hořákem a automatickým vzorkovačem AS-10. K potlačení polyatomových interferencí sloužil héliový kolizní článek. Interní standardy (Sc, Y, Rh, Bi) byly doplňovány online. Hlavní parametry:

• Výkon plazmy: 1,20 kW
• Průtoky plynů: Ar plazma 8,0 L/min, Ar pomocný 1,10 L/min, Ar dopravní 0,70 L/min, He kolizní 6,0 mL/min
• Teplota komory: 5 °C
• Detekce 14 prvků v módu On/Off článku podle vlastností prvku

Hlavní výsledky a diskuse

Analytická metoda dosáhla korelačních koeficientů nad 0,9999 pro všechny prvky a LOQ v řádu 0,004 až 0,84 µg/L. Spike recovery se pohybovala mezi 87 % až 116 % s RSD pod 3 %.
Ve 3 % kyselině octové (simulant B) po 72 h byla nejvyšší migrace:

• PE fólie: Zn (685,5 µg/kg), Fe (142,5 µg/kg), Al (135,5 µg/kg)
• PS a PP kontejnery: Al, Zn a Cu v desítkách µg/kg

Toxické prvky As a Pb se pohybovaly v rozmezí 0,06–0,48 µg/kg (As) a 0,19–3,27 µg/kg (Pb). Cd byl detekován pouze u PE fólie (0,26 µg/kg), Co a Li nebyly zjištěny. Migrace se významně zvýšila se zvýšením doby kontaktu z 1 h na 72 h.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje:

• Rychlé a současné stanovení více kovových prvků s vysokou citlivostí.
• Splnění požadavků legislativy EU na migraci kovů z obalů.
• Podporu laboratorní kontroly kvality a certifikaci materiálů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rostoucí poptávka po monitorování nových materiálů a nanokompozitů v obalovém průmyslu. Další rozvoj by mohl zahrnovat:

• Vyšší automatizaci vzorkování a online sledování migrace v reálném čase.
• Integraci s jinými technikami (ICP-MS/MS, HPLC-ICP-MS) pro speciační analýzu kovů.
• Rozšíření testů na simulanty odpovídající tukům a lipidům.

Závěr

Vyvinutá metoda ICP-MS pro stanovení migrace 14 kovových prvků z plastových obalů prokázala vysokou přesnost, nízké detekční meze a opakovatelnost. Migrace kovů se lišila podle typu materiálu a simulantu, nejvyšší uvolňování bylo pozorováno u PE fólie do kyseliny octové. Kontrola migračních parametrů je zásadní pro zajištění bezpečnosti potravin.

Reference

1. Zhanhua Dong, Lixin Lu, Zhigang Liu, Yali Tang, Jun Wang, Migration of Toxic Metals from Ceramic Food Packaging Materials into Acid Food Simulants, Mathematical Problems in Engineering, 2014, Article ID 759018.
2. Commission Regulation (EU) No 1935/2004 & No 10/2011 on plastic materials and articles intended to come into contact with food.