Determination of Toxic Elements in Durian and Jackfruit Using an Agilent Automated ICP-MS System According to China GB 5009.268

Význam tématu

Analýza toxických prvků (Pb, Cd, Hg, As) v tropickém ovoci, konkrétně v durianu a jackfruite, je kritická z hlediska veřejného zdraví a obchodní výměny. Přísné limity pro těžké kovy v Číně a vysoký objem exportu z jihovýchodní Asie vyžadují spolehlivé, citlivé a rychlé analytické postupy, které zajistí soulad s legislativou a minimalizují zdržení zásilek.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo vyvinout a ověřit metodiku pro kvantifikaci As, Cd, Hg a Pb v dužině durianu a jackfruitu podle čínské normy GB 5009.268 pomocí Agilent 7900 ICP‑MS včetně plně automatizovaného workflow (ADS2, AVS, SPS 4). Studie hodnotila linearitu kalibrací, limity kvantifikace, přesnost (recovery), opakovatelnost a stabilitu provozu při vysokém throughputu.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika – shrnutí postupu:

• Odběr: náhodné vzorkování z exportních kontejnerů, pouze jedlá část, homogenizace.
• Příprava vzorku: ~0,5 g vzorku v PTFE‑TFM nádobě; přidání 10 µL Au (1 000 mg/L) pro stabilizaci Hg, 50 µL HCl, 2 mL koncentrované HNO3; předběžné působení 0,5–1 h; mikrovlnné rozkládání (Multiwave 5001) s rampou 20 min, 195 °C, 20 min udržení; doplnění na 25 mL a filtrace.
• Kalibrace: automaticky připravená 7bodová kalibrace ADS2 (0,05–10 µg/L) s 1/x váženou regresí; interní standardy přidávány online (6Li, Sc, Ge, Rh, In, Tb, Lu, Bi).
• Provoz měření: As v KED (He) režimu pro potlačení 40Ar35Cl+; ostatní prvky ve no‑gas a He režimech; jednotný LOQ 5 µg/kg.

Použitá instrumentace:

• Agilent 7900 ICP‑MS se systémem ORS4 (He kolizní mod), MicroMist nebulizér, teplotně řízená křemenná sprchová komora, jednovrstvá křemenná láhev (injektor 2,5 mm), niklem pokovené sampling a skimmer kužely.
• SPS 4 autosampler pro automatický odběr vzorků.
• AVS (Advanced Valve System) pro automatické přepínání, online přidávání interních standardů a řízené proplachování (bublinková injekce argonu pro oddělení vzorku a rinse řešení).
• ADS2 (Advanced Dilution System) pro automatickou přípravu víceúrovňových kalibrací až z jednoho koncentrátu, a pro reaktivní auto‑ředění vzorků.
• Mikrovlnná digesce: Anton Paar Multiwave 5001.

Hlavní výsledky a diskuse

• Lineární kalibrace: 7bodové křivky 0,05–10 µg/L vykázaly R² ≥ 0,995 pro všechny analytické signály; zpětně vypočtené koncentrace v rozmezí 90–110 % teoretické hodnoty.
• Stabilita: interní standardy během sekvence >70 vzorků zůstaly v přijímaném rozsahu ±20 %, bez detekovatelného carry‑over mezi vzorky.
• Přesnost (recovery): při unified LOQ 5 µg/kg byly recovery pro As, Cd, Hg a Pb obecně v rozmezí přibližně 71–115 % v závislosti na matici a úrovni spike; průměrné hodnoty ukázaly mírné rozdíly mezi durianem (např. Hg ~75,9 % průměr) a jackfruitem (vyšší průměry např. Cd ~107 %), avšak všechny výsledky splňovaly kritéria GB/T 27417‑2017 a AOAC Appendix F.
• Preciznost: opakovatelnost (RSDr) se pohybovala mezi 3–8 % (průměr cca 5,5 %); reprodukovatelnost (RSDR) mezi 5–9 % (průměr cca 7,5 %), tedy konzistentně pod 10 %.
• Citlivost: sjednocený LOQ 5 µg/kg pro všechny cílové prvky poskytuje dostatečnou citlivost pro splnění limitů GB 2762‑2025 (Pb 0,1 mg/kg; Cd 0,05 mg/kg; Hg 0,01 mg/kg*; As 0,5 mg/kg* — u prvků bez specifikace se použila nejnižší hodnota z kategorií potravin).

Přínosy a praktické využití metody

• Plná automatizace (ADS2 + AVS + SPS 4) snižuje manuální zásahy, riziko kontaminace a chyb obsluhy, zvyšuje throughput (přibližně 1,5 minuty na vzorek) a zkracuje dobu zpracování šarží exportního ovoce.
• ADS2 umožňuje rychlou přípravu multibodových kalibrací z jednoho zásobního roztoku a automatické ředění překonzervovaných vzorků, čímž se eliminuje potřeba opakovaných manuálních ředění.
• AVS minimalizuje dobu oplachu a carry‑over, což je důležité při sekvenčním měření velkého počtu vzorků s rozdílnými matricemi.
• Metoda je vhodná pro akreditovaná laboratorní pracoviště zaměřená na exportní kontrolu potravin, QA/QC a regulační monitorování s požadavkem na nízké LOQ a vysokou spolehlivost.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření automatizovaného workflow pro širší škálu potravinových matic a dalších kontaminantů (více prvků, vzorky s vysokým TDS) díky schopnosti 7900 UHMI zvládat až 25 % TDS.
• Integrace s laboratorními LIMS a automatickými předzpracovacími linkami pro zrychlení zpracování velkých exportních šarží a udržení stoprocentní sledovatelnosti dat.
• Využití pokročilých režimů ORS a módu kolize/reakce pro potlačení dalších polyatomických interferencí při analýze složitých matric.
• Další validace napříč geograficky odlišnými vzorky a rozšíření na screeningový monitoring v dodavatelském řetězci (farm–export–dovozce).

Závěr

Automatizované řešení založené na Agilent 7900 ICP‑MS doplněné ADS2, AVS a SPS 4 poskytuje validovanou, citlivou a reprodukovatelnou metodu pro stanovení As, Cd, Hg a Pb v durianu a jackfruite v souladu s čínskou normou GB 5009.268. Metoda splňuje požadavky na linearitu, přesnost a preciznost, nabízí vysokou průchodnost a robustnost při rutinním monitoringu kvality exportního ovoce a usnadňuje dodržování přísných limitů stanovených v GB 2762‑2025.

Reference

1. National Health Commission of the People9s Republic of China, State Administration for Market Regulation. GB 5009.268-2025: National Food Safety Standard—Determination of Multi-elements in Foods. Beijing, China, 2025.
2. Standardization Administration of the People9s Republic of China. GB/T 27417-2017: Conformity assessment—Guidance on validation and verification of chemical analytical methods. Standards Press of China; 2017.
3. Kumaraswamy S., Selvi S. V. Assessment of Nutritional Value and Potential Metal Toxicity in Fruit of Artocarpus Altilis (Parkinson) Fosberg (Seedless) in India. International Research Journal of Plant Science 2020, 11(1), 1–8.
4. Chinese Agricultural Information Institute. China Agricultural Outlook on Dairy, Meat and Fruit, 2020–2029. Beijing, China, 2020.
5. National Health Commission of the People9s Republic of China; State Administration for Market Regulation. GB 2762-2025: National Food Safety Standard—Maximum Levels of Contaminants in Foods. Beijing, China, 2025.
6. Agilent Technologies. Agilent 7900 ICP-MS: Powerful, Flexible, Single‑Quadrupole ICP‑MS. Brochure, publication 5991-3719EN.
7. Nelson J., O'Neill E., Block D., Heckle S. Determination of Heavy Metals and Trace Elements in Alternative Meats Per EAM 4.7 Method for ICP‑MS. Agilent Technologies application note, publication 5994-5181EN.
8. Agilent Technologies. Capabilities and Operation of the Advanced Dilution System 2. Technical overview, publication 5994-7211EN.
9. AOAC INTERNATIONAL. Appendix F: Guidelines for Standard Method Performance Requirements. In G. W. Latimer Jr. (Ed.), Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL (22nd ed.), Oxford University Press, 2023.