Determinacion de Sodio, Potasio y Calcio en Alimentos Digestion Por Horno y Determinación Por Aas

Sección Química de Alimentos y Nutrición

Emisión: DETERMINACION DE SODIO, POTASIO y CALCIO C ALCIO 24-11-2011 EN ALIMENTOS Versión: 2 Digestión por Horno Microonda y Determinación por Espectrofotometría de Actualización: Actualización: Absorción Atómica con llama. 09- 10-2015 Página 1 de 13 ME-711.02-209

1. OBJETIVO Determinar la concentración de sodio, potasio y calcio en muestras de alimentos. 2. CAMPO DE APLICACIÓN Y ALCANCE El método es aplicable a alimentos con bajo contenido en grasa (cereales, formulas infantiles, alimentos para mascotas) y matrices de alimentos con alto contenido de grasa (leche y productos derivados, aceites, productos cárnicos). Puede ser aplicado a otras matrices similares si se demuestra la aplicabilidad para la matriz de interés, a los niveles de concentración de interés. 3. FUNDAMENTO Se basa en la destrucción de la materia orgánica mediante la adición de ácido nítrico concentrado y digestión en horno microondas. Posteriormente, se efectúa la determinación de cada analito por Espectrofotometría de Absorción Atómica con llama. Mediante AAS es posible leer por longitud de onda primaria y longitud de onda secundaria. Por la sensibilidad que se alcanza, se ocupa longitud de onda primaria para muestras de baja concentración. En la longitud de onda secundaria es posible leer alta concentración de estos metales. 4. DOCUMENTOS DE REFERENCIAS AOAC Official Official Method 985.35. 985.35. AOAC Official Official Methods Methods of Análisis Análisis (2005). (2005). Cp. 50 AOAC Official Official Method 999.10. 999.10. AOAC Official Official Methods Methods of Análisis Análisis (2005). Cp. 9. Manual de Aplicaciones Millestone SK-12 Medium Pressure Rotor Rev 0/2011. EPA 258.1 Potassium (AA, Direct Aspiration). EPA 215.1 Calcium (AA, Direct Aspiration). EPA 273.1 Sodium (AA, Direct Aspiration) 5. TERMINOLOGÍA AAS: Espectrofotometría de absorción atómica (EAA). 6. REACTIVOS, INSUMOS Y EQUIPOS 6.1 REACTIVOS Solución estándar stock comercial de Sodio 1000 mg/L, certificada. DUEÑO DE PROCESO: Encargado Laboratorio Nutrientes Aditivos y Contaminantes

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CONTROLADA

Jefe Subdepartamento Alimentos y Nutrición


Emisión: DETERMINACION DE SODIO, POTASIO y CALCIO 24-11-2011 EN ALIMENTOS Versión: 2 Digestión por Horno Microonda y Determinación por Espectrofotometría de Actualización: Absorción Atómica con llama. 09-10-2015 Página 2 de 13 ME-711.02-209

Solución estándar stock comercial de Potasio, 1000 mg/L, certificada. Solución estándar stock comercial de Calcio, 1000 mg/L, certificada. Solución estándar stock comercial de multielementos de metales, 100 mg/L, certificada (opcional para la preparación de los estándares). Gases calidad AAS: Acetileno 99.99%, Óxido nitroso 99.99%. Agua grado reactivo desionizada, tipo I. Ácido nítrico (HNO3) 65% 14 N Suprapure. Ácido clorhídrico (HCl) 37%, p.a. Oxido de lantano (La 2O3). Cloruro de Cesio (CsCl ). Agua desionizada.

6.2

INSUMOS Insumos para digestión de alimentos en horno microondas (Dependerá de la marca del horno digestor.6.2.2 Matraz aforado 25, 50,100 y 1000 mL, Clase A. Pipeta aforada 5, 10, 20 y 50 mL, Clase A/AS. Probeta graduada de 100, 1000 y 2000 mL, Clase TD/EX. Micropipeta volumen variable de 20, 200,1000 y 5000 µL. Puntas para pipetas automáticas de 20, 200, 1000 y 5000 µL. Envase plástico transparente de 60 y 250 mL. Envase de vidrio ámbar de 1 L. Elementos de protección personal (EPP). Material de apoyo: espátula plástica, pisetas, baguetas, pinzas, vasos precipitados de 250 mL, bandejas, etc. Material usual de laboratorio: papel secante, lápices, etc.

6.3

EQUIPOS Balanza analítica de 0.1 mg. Horno digestor microondas para laboratorio (ej:Ethos 1 Millestone). Espectrofotómetro de Absorción Atómica (ej:Thermo M series).



Lámparas de cátodo hueco de Sodio (Na), Potasio (K) y Calcio (Ca) compatible con equipo EAA. Mufla con rango de temperatura 100-1000 ºC ± 10 ºC. Placa calefactora. Campana extractora de gases 7

DESCRIPCIÓN DE ACTIVIDADES

7.1

Muestreo/ Muestra No aplica

7.2 Preparación de reactivos. 7.2.1 Solución de cloruro de lantano (LaCl 3, 1% p/v): pesar 11,7 ± 0.1 g de La 2O3 y llevar a un matraz aforado de 1 L, agregar un poco de agua grado reactivo para disolver el polvo, agregar bajo campana lentamente 50 mL de HCl 37% (Precaución ¡Reacción exotérmica!). Agitar suavemente, hasta disolver todo el reactivo y luego aforar con agua grado reactivo. Estable 6 meses a temperatura ambiente. 7.2.2 Solución de cloruro de cesio CsCl, 10% (p/v), pesar 12,7 g de CsCl y transferir a matraz aforado de 100 mL diluir y aforar. La solución es estable a lo menos 6 meses después de su preparación. 7.2.3 Solución para eliminación de trazas en el proceso lavado de material (Solución de HNO 3 al 20%): En un contenedor de plástico para lavar material, agregar 1540 mL de HNO 3 65 %, luego verter 3460 mL de agua con una probeta, agitando lentamente (concentración final de HNO3 20%) *Nota: es posible utilizar alternativamente una solución de HNO 3 al 6,5% ó HNO3 al 10% para el lavado de material. 7.2.4 Solución de ácido nítrico 1 M: en un matraz de 1 L agregar unos 200 mL de agua grado reactivo, luego medir 71,5 mL de HNO 3 65% 14 N y agregar bajo campana lentamente al matraz (Precaución: ¡Reacción exotérmica!), aforar con agua grado reactivo y agitar. Almacenar en frasco de vidrio o plástico ámbar. Duración 6 meses a temperatura ambiente. 7.3 Preparación de curva de calibración. Para la elaboración de una curva de baja concentración de Na, K y Ca preparar a lo menos 3 soluciones de trabajo para curva de baja concentración ó de alta concentración del analito a determinar.



Tomar los volúmenes de las soluciones detalladas en la tabla 1 y 2, según analito a cuantificar, agitar y llevar a matraces de 100 mL. Aforar con HNO3 1M. Agitar para homogeneizar. Tabla 1: Volumen de soluciones para la elaboración de una curva de baja concentración de calcio.

Matra Estándar z Nº 1 2 3 4 5 6

Blanco 1 2 3 4 5

Volumen de solución estándar stock 100 mg/L 0 L 200 L 500 L 1000 L 1500 L 2000 L

Volumen de solución LaCl 1 % p/v 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL

Volumen de HNO3 1M

Ca [ ] mg/L

c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL

0.00 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00

Nota: La concentración final de LaCl 3 en el matraz es de 0,1%.

Tabla 2: Volumen de soluciones para la elaboración de una curva de baja concentración de Sodio y Potasio. Volumen de Volumen Volumen de Na K Matra Estándar solución de HNO3 1M [ ] mg/L [] z Nº estándar stock solución mg/L 100 mg/L CsCl 10 % p/v 1 Blanco 5 mL c.s.p 100 mL 0.00 0.00 0 L 2 1 5 mL c.s.p 100 mL 0.20 0.20 200 L 3 2 5 mL c.s.p 100 mL 0.50 0.50 500 L 4 3 5 mL c.s.p 100 mL 1.00 1.00 1000 L 5 4 5 mL c.s.p 100 mL 1.50 1.50 1500 L 6 5 5mL c.s.p 100 mL 2.00 2.00 2000 L Nota: La concentración final de CsCl en el matraz es de 0,5%



Las soluciones están listas para leer, el resto de la solución se puede llevar a un envase plástico, cerrar, etiquetar y almacenar. Estas soluciones son estables en refrigeración por 6 meses. Para la elaboración de una curva de alta concentración de Na, K y Ca se trabaja con una curva en línea de resonancia secundaria (Tabla 3 y Tabla 4) Nota: considerar los controles adecuados que permitan la adecuada determinación de metales, dada la reducción de sensibilidad y las interferencias espectrales que pudiesen darse en la determinación de los analitos con la línea secundaria de resonancia.

Preparar a lo menos 3 soluciones de trabajo entre 10 y 300 mg/L del analito a determinar. Tomar los volúmenes de las soluciones detalladas en la tabla 1 y 2, según analito a cuantificar, agitar y llevar a matraces de 100 mL. Aforar con HNO3 1M. Agitar para homogeneizar. Tabla 3: Volumen de soluciones para la elaboración de una curva de alta concentración de Calcio. Matra z

Estánda r Nº

Volumen de solución estándar stock 1000 mg/L

1 2 3 4 5 6 7

Blanco 1 2 3 4 5 6

0 mL 1 mL 2,5 mL 5 mL 10 mL 20 mL 30 mL

Volumen de solución LaCl3, 1% p/v 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL

Volumen de HNO3 1M

Ca [ ] mg/L

c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL

0.00 10 25 50 100 200 300

Nota: La concentración final de LaCl 3 en el matraz es de 0,1%.



Tabla 4: Volumen de soluciones para la elaboración de una curva de alta concentración de Sodio y Potasio. Matraz

Estándar Nº

1 2 3 4 5 6 7

Blanco 1 2 3 4 5 6

Volumen de solución estándar stock 1000 mg/L de Na y K 0 L 1 mL 2,5 mL 5 mL 10 mL 20 mL 30 mL

Volumen de solución CsCl 10 % p/v 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL 5 mL

Volumen de HNO3 1M

Na [ ] mg/L

K [ ] mg/L

c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL

0.00 10 25 50 100 200 300

0.00 10 25 50 100 200 300

Nota: La concentración final de CsCl en el matraz es de 0,5%. Las soluciones están listas para leer, el resto de la solución se puede llevar a un envase plástico, cerrar, etiquetar y almacenar. Estas soluciones son estables en refrigeración por 6 meses. 7.4 Preparación de controles. Preparar al menos dos soluciones para controlar las distintas porciones de la curva de calibración. Se sugiere preparar QCs a partir de un lote de estándares diferente de la curva de calibración, como se indica a continuación: Tabla 5: QC Curva de baja concentración de Na y K Volumen de Matraz solución estándar stock 100 mg/L (lote distinto al de curva) 1 200 L 2 1500 L

Volumen de solución CsCl 10 % p/v

Volumen de HNO3 1M

5 mL 5 mL

c.s.p 100 mL c.s.p 100 mL

Na K [ ] mg/L [ ] mg/L

0.20 1.50

0.20 1.50


Emisión: DETERMINACION DE SODIO, POTASIO y CALCIO 24-11-2011 EN ALIMENTOS Versión: 2 Digestión por Horno Microonda y Determinación por Espectrofotometría de Actualización: Absorción Atómica con llama. 09-10-2015 Página 7 de 13 ME-711.02-209 Tabla 6: QC Curva de baja concentración de Ca

Volumen de Matraz solución estándar stock 100 mg/L (lote distinto al de curva) 1 200 L 2 1500 L


Volumen de HNO3 1M

5 mL 5 mL


Na K [ ] mg/L [ ] mg/L

0.20 1.50

0.20 1.50

Tabla 7: QC Curva de alta concentración de Na y K Matraz

1 2

Volumen de solución estándar stock 1000 mg/L de Na y K (lote distinto al de curva) 1 mL 7,5 mL


Volumen de HNO3 1M

Na [ ] mg/L

K [ ] mg/L

5 mL 5 mL


10 75

10 75

Tabla 8: QC Curva de alta concentración de Ca Matraz

1 2

Volumen de solución estándar stock 1000 mg/L de Ca (lote distinto al de curva) 1 mL 7,5 mL

Volumen de solución LaCl 1 % p/v

Volumen de HNO3 1M

Ca [ ] mg/L

10 mL 10 mL


10 75



7.5 Preparación de la Muestra o etapas previas a realizar la medición 7.5.1 Previo a la preparación de la muestra, el material para digestión debe tratarse de la siguiente forma: • Lavar el vaso de teflón con agua y detergente. • Enjuagar con agua potable. • Lavar con agua desionizada. • Mantener el material con ácido nítrico 1M por al menos 30 minutos (También es posible usar HNO3 (ó HCl) al 10% ó al 20% y dejarlo por más tiempo). • Enjuagar con agua desionizada. • Dejar secar evitando la contaminación del vaso. El material de vidrio en general también debe prepararse lavando con agua destilada para luego sumergir el material por 8 horas en solución de HNO 3 20% v/v, luego enjuagar 3 veces con agua grado reactivo. Homogeneizar la muestra o un número necesario de submuestras utilizando molinillos o equipos de laboratorio necesarios. Usar para la digestión una porción analítica 0,3 a 5,0 g según anexo I. Añadir 8 mL (11,3 g) HNO3. Añada 2 mL de H2O2 de alta pureza, esperar 1 hora aproximadamente bajo campana para la eliminación de vapores tóxicos. Tape y coloque en el sistema de microondas. 7.5.2 Método microondas. Es posible usar cualquiera de estos dos métodos de digestión: Método 1 Rampa: 25 minutos hasta 200 °C. Mantención: 15 minutos a 200 ° C

Método 2 Rampa: 20 minutos hasta 180 °C. Rampa: 15 minutos hasta 180 °C.

Enfriar a <50 °C y retirar del horno microondas. Abrir los vasos bajo campana y dejar reposar hasta que los vapores pardos desaparezcan, en caso de haberlos. Transferir cuantitativamente la solución obtenida (aprox. 10 mL) a un matraz de 25mL lavando el vaso de digestión con agua desionizada. Según metal a leer, Agregar: a) para determinación de calcio: 2,5 mL de LaCl 3 1% (conc. final 0,1%). b) para determinación de Sodio y Potasio 1,25 mL de CsCl 10% (conc. final 0,5%) en el matraz y luego aforar con agua desionizada. La solución está lista para ser cuantificada.



N o t a :

Considerar el uso de curva de alta concentración o baja concentración según el contenido de metales en la muestra. Es posible diluir en otro matraz (ej 50 ml , 100 ml). Para eso se debe considerar el aumento en la adición de LaCl y/o CsCl en la proporción adecuada.

7.6 Análisis de la muestra o realización de la medición. Condiciones instrumentales. La medición con curva de baja concentración se realiza ajustando parámetros del equipos según se detalla en tabla 3. Tabla 9: parámetros AAS con curva de baja concentración.* E R D

T

T

A O N TI ) N

n( A

Na

R

589,0

R O C

0.2

Deuterio

E A

C %

75-100

A

J S

L

BI

U

U A G

Aire – C2H2

L F

T

IZ L P U

T L A

B EI T

L

CN

Ñ

(

P

N

E

A E

A R

OI E

D

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G

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S

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S

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A

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O

B L

R

H ni

A R

D

E )

U

A EI

-

S M

N O

JI

A

E D

NI M

O PI T

1,01,3

7,0-15

4

4

Continuo

1,01,3

7,0-15

4

4

Continuo

3,64,4

7,0-15

4

4

Continuo

Oxidante K

766,6

0,5

Deuterio

75-100

O

Oxidante

769,9 Ca

422,7

Aire – C2H2

0,2

75-100 Deuterio

Oxido Nitroso – C2H2 Reductor

* Nota: condiciones dadas para equipo de AAS Thermo M Series. Para otros equipos consultar el manual respectivo.

La medición con curva de alta concentración se realiza ajustando parámetros del equipo según se detalla en tabla 5. En este caso, considerar la reducción de la sensibilidad respecto a la línea de resonancia primaria para los analitos Sodio, Potasio y Calcio, descrita en tabla 4.

Emisión: DETERMINACION DE SODIO, POTASIO y CALCIO 24-11-2011 EN ALIMENTOS Versión: 2 Digestión por Horno Microonda y Determinación por Espectrofotometría de Actualización: Absorción Atómica con llama. 09-10-2015 Sección Química de Página 10 de ME-711.02-209 Alimentos y Nutrición 13 Tabla 10: reducción de la sensibilidad respecto a la línea de resonancia primaria según analito.* ANALITO *

REDUCCIÓN SENSIBILIDAD *

(nm)

Na

330,2

300 x

K

404,4

200 x

Ca

239,9

200 x

Tabla 11: parámetros AAS con curva de alta concentración. (1) E O TI

D

T

)

R O

N

N E E R R O C

Na

330,2

0.2

Deuterio

E A

C %

75100

A

J U A

BI

U

G

Aire – C2H2

L F

T

IZ M

T

L U B T

A

D G

E

E S O

E E T NI

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R T

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D

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S M

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JI m

L

T

A

A

E D

M

PI T

1,01,3

7,0-15

4

4

Continuo

1,01,3

7,0-15

4

4

Continuo

3,64,4

7,0-15

4

4

Continuo

Oxidante K

404.4

0,5

Deuterio

75100

Aire – C2H2 Oxidante

Ca

239,.9

0,2

Deuterio

75100

Oxido Nitroso – C2H2 Reductor

(1) Nota: condiciones dadas para equipo de AAS Thermo M Series. Para otros equipos consultar el manual respectivo.

Ajustada las condiciones de longitud de onda del AAS para el analito a determinar y de acuerdo a los parámetros descritos en tabla 3 y 5 según curva, realizar los ajustes necesarios del equipo (quemador y lámpara), siguiendo indicaciones de IT-711.00-078 (Instructivo de operación espectrofotómetro Thermo M series) o del equipo en uso. A continuación, ajustar el equipo con el control del blanco aspirando por el capilar del quemador y hacer autocero. Ajustar la sensibilidad con concentración de estándar referencial indicado en el manual del equipo para lograr la máxima sensibilidad.

Emisión: DETERMINACION DE SODIO, POTASIO y CALCIO 24-11-2011 EN ALIMENTOS Versión: 2 Digestión por Horno Microonda y Determinación por Espectrofotometría de Actualización: Absorción Atómica con llama. 09-10-2015 Sección Química de Página 11 de ME-711.02-209 Alimentos y Nutrición 13 Aspirar las soluciones estándares de la curva de calibración en orden creciente por el capilar del quemador y leer en AAS. Para realizar la calibración se deben usar a lo menos 3 estándares y un blanco. El coeficiente de correlación de la curva de regresión lineal debe ser > 0,99. Aceptar curva de calibración, aspirar un material de referencia control o una solución control del analito a analizar, verificar que se encuentra dentro del rango de aceptabilidad. Proceder a realizar la determinación de las muestras en el AAS. 7.7 Cálculo de Resultados. Las lecturas son obtenidas por interpolación desde la curva de calibración y se expresan en mg/L del analito correspondiente. Para calcular la concentración de metal presente en la muestra en mg/kg, aplicar la siguiente formula: mg/kg del analito = L x V x Fd P Donde, L: Lectura de la concentración en mg/L obtenida por la interpolación de la curva de calibración. Fd: Factor de dilución. En caso de no realizar ninguna dilución, es igual a 1. P: Peso de la muestra en gramos V: Volumen de aforo En caso de que el valor se encuentre fuera de rango de la curva de calibración, realice una dilución y registre el valor del factor de dilución (Fd) aplicado. 7.8 Aseguramiento de la calidad del ensayo. Ensayos de intercomparación, utilización de materiales de referencia certificados y patrones de referencia certificados, según disponibilidad. Muestra en duplicado. Repetir una muestra y corroborar CV con CV repetibilidad de Horwitz. Set de muestras

Nº de blancos

1-10 11-20 21-30

1 1 2

Nº de Material de referencia / Nº fortificados 1 1 2

Nº de duplicados 1 2 3

Emisión: DETERMINACION DE SODIO, POTASIO y CALCIO 24-11-2011 EN ALIMENTOS Versión: 2 Digestión por Horno Microonda y Determinación por Espectrofotometría de Actualización: Absorción Atómica con llama. 09-10-2015 Sección Química de Página 12 de ME-711.02-209 Alimentos y Nutrición 13 31-40 41-50 51-60

2 2 3

2 2 3

4 6 5

7.9 Expresión de los Resultados. 7.9.1 Los resultados obtenidos se expresan en muestras sólidas mg/kg o en muestras líquidas mg/L. 7.9.2 También es posible informar en mg/100g ó mg/L (se divide el resultado obtenido en 7.9.1 dividido por 10). Se expresan en mg/L del analito correspondiente.

8 CONTROL DE REGISTROS No Aplica 9

CONTROL DE CAMBIOS

VERSION

FECHA

PRINCIPALES PUNTOS MODIFICADOS

1 1

02-09-2015 02-09-2015

11 8

10

Se incluye anexo con pesos de muestra. Se eliminan registros transversales de sección

CUADRO DE RESPONSABILIDADES Ejecuta el método

Técnico de laboratorio Encargado de laboratorio 11

RESUMEN DE MODIFICACIONES

ANEXOS

Elabora el informe de resultados Encargado de laboratorio

Aprueba el informe de resultados Jefe de Subdepto. Alimentos y Nutrición

Emisión: DETERMINACION DE SODIO, POTASIO y CALCIO 24-11-2011 EN ALIMENTOS Versión: 2 Digestión por Horno Microonda y Determinación por Espectrofotometría de Actualización: Absorción Atómica con llama. 09-10-2015 Sección Química de Página 13 de ME-711.02-209 Alimentos y Nutrición 13 ANEXO I: Listado de pesos de muestra y fórmula de cálculo.

TIPO DE MUESTRA

PESO Aprox. (g o mL)

CEREAL

1,6

PAN BLANCO

1,8

ALGAS

0,3

PESCADOS Y MARISCOS FRESCOS

1,5

FRUTAS Y VERDURAS

5

BEBIDAS Y NECTAR

5

BARRAS DE CEREAL

1,4

GALLETAS SIN RELLENO

1,3

LACTEOS

6,5

SNACK

1,1

HORNEADOS DULCES

1,7

SALSAS

1,5

MANTEQUILLA

0,8

ATUN ENLATADO

0,7

Para otras matrices: Considerar que la liberación máxima de energía permitida para vasos de 90 ml es de: 600 psi para 3 kcal y de 800 psi para 6 kcal, según esto, obtener peso óptimo de muestra según: Gramos a pesar = E/(k/m) Dónde: E = máximo de energía en kcal k = energía de la muestra, en kcal m = cantidad de muestra que contiene k kcal, en gramos Ejemplo: Para una muestra que contiene 200 kcal/100g de alimento, y considerando 800 psi para 6 kcal en microondas. Gramos a pesar = 6/(200/100) = 3 gramos

Determinacion de Sodio, Potasio y Calcio en Alimentos Digestion Por Horno y Determinación Por Aas

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