روش های اندازه گیری آرسنیک در آب و مواد غذایی (قسمت دوم)

در قسمت اول این مقاله به بررسی خواص فیزیکوشیمیایی، تاثیرات نامطلوب آرسنیک در مواد غذایی و اثرات آن بر سلامت انسان پرداختیم. همچنین حدود مجاز تعیین شده در استانداردها برای آرسنیک در مواد غذایی متفاوت مورد بررسی قرارگرفت. در ادامه این مطلب به روش های آماده سازی نمونه و اندازه گیری آرسنیک در مواد غذایی خواهیم پرداخت.

برخی روش های اندازه گیری آرسنیک در آب

۱ اندازه گیری مقدار کل آرسنیک با دستگاه جذب اتمی بصورت هیدرید

طبق روش استاندارد ملی ۲-۱۹۱۵۵ برای تعیین آرسنیک، یون های آرسنیک توسط سدیم تتراهیدروبورات به آرسنیک تری هیدرید گازی  AsH3 احیاء می شوند و توسط یک گاز بی اثر (ترجیحا گاز آرگون) به سل کوآرتزی منتقل و در آنجا پس از تجزیه حرارتی، آرسنیک به صورت اتمی در می آید و می توان جذب نور توسط اتم های آرسنیک را در دستگاه جذب اتمی در طول موج ۷/ ۱۹۳ نانومتر اندازه گیری نمود. این روش برای اندازه گیری آرسنیک در نمونه های آب آشامیدنی، آب سطحی، آب زیر زمینی آب باران کاربرد دارد و به طور معمول برای آب دریا کاربرد ندارد و قادر به اندازه گیری ترکیبات آلی آرسنیک نمی باشد.

گستره خطی این روش بین ۵/ ۰ میکروگرم بر لیتر تا ۲۰ میکروگرم بر لیتر می باشد که برای نمونه ای غلیظ باید رقیق سازی صورت گیرد. حساسیت روش به شرایط کاری انتخاب شده بستگی دارد. در این روش فلزات واسطه، فلزات با قدرت احیا بالا و فلزاتی که به راحتی توسط سدیم تتراهیدروبورات احیا می شوند می توانند ایجاد مزاحمت نمایند. این عناصر عمدتا شامل آهن، نیکل، سرب، کروم و مس می باشند. البته این مزاحمت ها برای نمونه آب های طبیعی ناچیز می باشد. در این روش برای اندازه گیری نمونه های حاوی مقدار قابل توجه ای از آرسنیک آلی یا مواد جامد یک مرحله هضم اضافی طبق روش استاندارد ۱- ۵۶۶۷ ISO ضروری می باشد.

۲ اندازه گیری مقدار کل آرسنیک با نقره دی اتیل دی تیو کاربامات به روش اسپکتروفتومتری

طبق روش استاندارد ملی ۲۸۵۶ یون های آرسنیک به وسیله روی در محلول هیدروکلریک اسید به آرسین (آرسنیک هیدرید AsH3 ) تبدیل می شود. سپس هیدرید آرسنیک تولید شده با نقره دی اتیل دی تیوکاربامات در محلول پیریدین واکنش داده و تولید ترکیبی با رنگ قرمز متمایل به ارغوانی حاصل از ذرات کلوئیدی نقره می نماید که شدت رنگ این محلول بستگی به غلظت آرسنیک دارد. تعیین غلظت آرسنیک با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر و اندازه گیری جذب در طول موج ۵۴۰ نانومتر انجام می پذیرد. گستره خطی این روش بین ۱ میکروگرم بر لیتر تا ۲۰ میکروگرم بر لیتر می باشد.

۳ تعیین مقدار آرسنیک در آب به روش یدومتری

همانطور که در پیش ذکر گردید آرسنیک ۵ ظرفیتی گونه غالب و موجود در آب می باشد اما از طرف دیگر آرسنیک سه ظرفیتی در آب های زیر زمینی آلوده به طور معمول وجود دارد و حساسیت زیادی نیز نسبت به اکسید شدن دارد. لذا برای اندازه گیری آن، نمونه را باید مستقیما از منبع اصلی تهیه کرد. در این روش آرسنیک سه ظرفیتی را می توان در محیط سدیم هیدروژن کربنات توسط ید به آرسنیک پنج ظرفیتی تبدیل کرد. این روش برای نمونه هایی قابل انجام می باشد که مقدار آرسنیک سه ظرفیتی آن ها از ۳/ ۰ میلی گرم در لیتر بیشتر باشند.

چون در روش یدومتری H2S و سولفیدها در واکنش دخالت می کنند، باید آن ها را تعیین مقدار نمود و از مقدار کل آرسنیک کل کم کرد. برای اطلاعات بیشتر درمورد این روش می توانید به کتاب آنالیز آب تالیف دبلیو فرسینیوس که توسط احمد تقوایی ترجمه و تلخیص شده است مراجعه بفرمایید.

۴ روش ولتامتری/ پلاروگرافی

ولتامتری یک روش الکتروشیمیایی اندازه گیری و شناسایی است. این روش بر اساس مقدار جریان ایجاد شده به دلیل اکسایش/کاهش نمونه در داخل ظرف حاوی محلول مورد سنجش می باشد. در روش ولتامتری/پلاروگرافی با اعمال پتانسیل در یک محدوده مشخص بر روی مجموعه الکترودها (سیستم سه الکترودی)، مقدار جریان عبوری از این الکترودها را اندازه گیری می کنند. میزان جریان ایجاد شده به غلظت نمونه وابسته است.

روش ولتامتری عریان سازی دارای دو مرحله است که در مرحله اول یون های فلزی در اثر اعمال یک پتانسیل ثابت، احیاء شده و در داخل الکترود کار حل شده و باقی می مانند. در مرحله دوم که مرحله اندازه گیری می باشد، با جارو کردن پتانسیل در جهت آندی یا کاتدی یون های فلزی احیا شده بر روی سطح الکترود کار اکسید شده و از آن جدا می گردند.

در اثر فرآیندهای اکسایش و کاهش هر یون جریان ایجاد می شود که جریان حاصل به صورت پیک ظاهر می شود. محل پیک، ارتفاع و سطح زیر پیک به ترتیب به نوع و غلظت یون مورد سنجش وابسته می باشند. روش ولتامتری عریان سازی بسیار حساس بوده و برای اندازه گیری برخی فلزات سنگین تا حد نانوگرم بر کیلوگرم قابل استفاده می باشد الکترود مورد مصرف برای اندازه گیری آرسنیک از نوع الکترود دیسک چرخان طلا می باشد.

روش های اندازه گیری آرسنیک در آب و مواد غذایی (قسمت دوم)

روشهای آماده سازی و اندازه گیری آرسنیک در مواد غذایی جامد (چون نشاسته، گندم و برنج)

از جمله دقیق ترین روش ها، برای تعیین غلظت آرسنیک در مواد غذایی استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی می باشد که می تواند غلظت این عناصر را در حد میلی گرم بر گیلوگرم (ppm) و میکروگرم بر کیلوگرم (ppb) اندازه گیری نماید ولی آنچه که حائز اهمیت است نحوه آماده سازی نمونه ها، هضم آنها و استخراج این فلزات از مواد غذایی می باشد.

انواع روش های آماده سازی و هضم نمونه های جامد جهت اندازه گیری آرسنیک در مواد غذایی:

روش اول: آماده سازی و هضم نمونه با روش خاکسترسازی خشک

یکی از متداولترین روش های هضم نمونه و استخراج آرسنیک از آن، روش خاکسترگیری با بکار گیری کوره الکتریکی است. طبق روش استاندارد ملی شماره ۱۶۷۲۲ در این روش نمونه مورد آزمون با افزایش تدریجی دما (تا از هدر رفت نمونه تا حد امکان جلوگیری شود) تا ۴۲۵ درجه سانتیگراد در داخل کوره الکتریکی تبدیل به خاکستر شده پس از حل شدن در اسید هیدروکلریدریک رقیق شده و سپس در حضور عامل های احیا کننده به هیدرید تبدیل شده و به دستگاه جدب اتمی تزریق می شود که با انداز ه گیری جذب آن در طول موج ۷/ ۱۹۳ نانومتر تعیین غظت می شود.

از آنجائیکه آرسنیک در دماهای بالا ناپایدار است و در این روش نیز نمونه تحت حرارت بالا قرار می گیرد احتمال از بین رفتن مقداری از نمونه وجود دارد، که در نتیجه این احتمال وجود دارد که غلظت گزارش شده این عنصر پائین تر از مقدار واقعی موجود در نمونه به دست آید.

روش دوم: آماده سازی و هضم نمونه به روش اسیدی مرطوب

طبق روش استاندارد ملی شماره ۴۹۲۶ روش دیگری که برای هضم نمونه و استخراج آرسنیک بکار می رود روش هضم اسیدی مرطوب می باشد که در این حالت نمونه در حضور اسید های غلیظ نیتریک و کلریدریک تحت حرارت هضم می شود که در اینجا نیز چون کنترلی بر روی فشار و دما اعمال نمی گردد و بطورکلی سیستم واکنش یک سیستم باز است، لذا احتمال هدر رفتن نمونه آرسنیک در نتیجه تبخیر وجود دارد.

در این روش در داخل ارلن مایر ۲۵۰ میلی لیتری مقدار ۵ گرم نمونه هموژن شده با ترازوی دقیق وزن گردیده و با اسید نیتریک ۶۵ ٪ و آب اکسیژنه به مدت ۲ تا ۳ ساعت بر روی هیتر برقی حرارت داده می شود بطوریکه محلولی شفاف بدست آید. سپس اسید آن تبخیر گردیده و با آب دیونیزه رقیق سازی شده و با بکار گیری سیستم تولید هیدرید در دستگاه جذب اتمی فلز آرسنیک را می توان در طول موج ۷/ ۱۹۳ نانومتر تعیین مقدار نمود.

روش سوم: آماده سازی و هضم نمونه به روش هضم اسیدی با بکارگیری دستگاه مایکروویو ( Microwave)

طبق روش استاندارد جهانی AOAC 986.15:2007 که در کشورهای اروپایی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، روش دیگری که برای هضم و استخراج آرسنیک پیشنهاد می گردد هضم اسیدی نمونه تحت شرایط بسته و کنترل شده دما و فشار با استفاده از سیستم مایکروویو می باشد که در این روش چون نمونه در شرایط دمایی و فشار کنترل شده هضم می شود در نتیجه حرارت باعث از بین رفتن و کاهش کاذب میزان فلزات موجود در ماده غذایی نمی گردد و نتایج بدست آمده با این روش نسبت به دو روش قبلی از تکرار پذیری و صحت بالاتری برخوردار است.

در این روش مقدار ۵/ ۰ گرم  از نمونه هموژن شده در داخل Vessel های مخصوص دستگاه مایکروویو وزن گردیده، پس از افزودن اسید نیتریک و اسید کلریدریک داخل دستگاه مایکروویو قرار می گیرد و با تنظیم دما و فشار عمل هضم نمونه انجام می پذیرد. پس از هضم و سرد شدن، اسید نمونه تبخیر شده و با آب دیونیزه رقیق سازی شده  و با بکار گیری سیستم تولید هیدرید HGAAS در دستگاه جذب اتمی فلز آرسنیک (طول موج ۷/ ۱۹۳  نانومتر) تعیین مقدار می گردد. این روش در سازمان ملی استاندارد ایران در مرحله تدوین استاندارد می باشد تا به عنوان یک روش ملی استاندارد در ایران معرفی گردد.

منابع و مراجع:

۱-استاندارد ملی ایران ۴۹۲۶ – ۱۳۸۷ – نشاسته و فرآورده های آن – مقدار فلزات سنگین اندازه گیری آرسنیک به کمک بیناب سنجی ربایش اتمی

۲- استاندارد ملی ایران ۲۸۵۶ – ۱۳۹۰ – روش عمومی برای اندازه گیری آرسنیک-روش نورسنجی نقره دی اتیل دی تیوکاربامات

۳- استاندارد ملی ایران ۱۶۷۲۲ – ۱۳۹۱ – مواد غذایی-اندازه گیری عناصر کم مقدار – اندازه گیری آرسنیک کل با روش طیف سنجی جذب اتمی تولید هیدرید (HGAAS)  پس از خاکستر سازی خشک

۴- استاندارد ملی ایران ۲- ۱۹۱۵۵ – ۱۳۹۰ – کیفیت آب -تعیین مقدار آرسنیک و آنتیموان -قسمت ۲- روش جذب اتمی همراه با تولید هیدرید

 

علیرضا اکبرزاده
کارشناس ارشد شیمی تجزیه

سارا فارسی زاده
کارشناس ارشد شیمی تجزیه

ارسال پاسخ

Please enter your comment!
Please enter your name here