SVILUPPO DI UN METODO IC-ICP/MS PER LA SPECIAZIONE DI ...
SVILUPPO DI UN METODO IC-ICP/MS PER LA SPECIAZIONE DI ... SVILUPPO DI UN METODO IC-ICP/MS PER LA SPECIAZIONE DI ...
SVILUPPO DI UN METODO IC-ICP/MS PER LA SPECIAZIONE DI ARSENICO IN ORGANISMI MARINI Maria Careri a , Sergio Ghidini b , Monica Maffini a , Alessandro Mangia a , Claudio Mucchino a a Dip. di Chim. Gen. ed Inorg., Chim. Analitica, Chim. Fis., Università di Parma, v.le G.P. Usberti 17/A, 43100 Parma. b Dip. di Produzioni Animali, Biotecnologie Veterinarie, Qualità e Sicurezza degli Alimenti, Università di Parma, via del Taglio 8, 43100 Parma. La speciazione dell’arsenico, in particolare la discriminazione tra le forme inorganiche e quelle organiche, in organismi marini costituisce un problema analitico di notevole importanza, poiché i limiti imposti dalla vigente legislazione e determinati come arsenico totale sono elevati [1] e quindi possono esporre il consumatore ad un certo margine di rischio, essendo basati sull’assunzione che la maggior parte dell’arsenico sia in realtà in forme organiche, inattive dal punto di vista tossicologico. Numerosi sono i metodi proposti in letteratura [2-4] basati sui meccanismi separativi di ripartizione, coppia ionica o scambio ionico ma nessuno di questi è stato ottimizzato per l’utilizzo in maniera estensiva dell’ ICP- MS come detector. Infatti quando si utilizza questa tecnica si deve porre particolare attenzione alla scelta della fase mobile che non deve dare origine a interferenze di tipo spettrale e non spettrale e soprattutto deve essere compatibile con il sistema di introduzione che non deve occludersi in caso di tempi di analisi prolungati. Per questi motivi sono da evitare fasi mobili contenenti una percentuale elevata di solventi organici, tamponi e soluzioni saline non volatili. Scopo del presente lavoro è stato lo sviluppo di un metodo robusto basato sull’impiego della cromatografia ionica abbinata alla tecnica ICP-MS (IC-ICP-MS) per la determinazione simultanea di specie organiche ed inorganiche dell’arsenico in organismi marini. In una prima fase, è stato studiato il comportamento cromatografico di diverse specie di arsenico, organiche ed inorganiche, utilizzando colonne di tipo anionico. Operando con la colonna AS19 (Dionex) contenente una fase stazionaria idrossido-selettiva ed una soluzione di idrossido di tetrametil ammonio (TMAOH) come fase mobile in gradiente di concentrazione tra 10 e 50 mM, è stata ottenuta una eccellente separazione tra specie inorganiche ed organiche dell’arsenico, con una coeluizione di arsenobetaina e arsenocolina. Per risolvere il problema della coeluizione di queste ultime specie è stata introdotta, in serie, una colonna di tipo cationico (CG11, Dionex). In queste condizioni si sono separate tutte le specie in esame (arsenobetaina, acido dimetil-arsenico, arsenico III, arsenocolina, arsenico V), per la prima volta con eccellente risoluzione, utilizzando esclusivamente il meccanismo di scambio ionico e un gradiente di concentrazione in TMAOH. La separazione completa è stata ottenuta in circa 18 minuti. In una seconda fase lo sviluppo del metodo è proseguito con la determinazione di alcuni parametri di qualità del metodo secondo le linee guida Eurachem, quali il limite di rivelazione e quantificazione e la linearità: per tutte le specie considerate LOD e LOQ sono risultati dell’ordine di qualche ppb e sono congruenti con i limiti, espressi come arsenico totale, previsti dalle normative vigenti [5]; per quanto riguarda la linearità, questa risulta assicurata per almeno 3 ordini di grandezza. Infine l’attenzione è stata concentrata sulle procedure di estrazione delle varie specie dal campione. In questo caso oltre ad assicurare la completezza del processo, è necessario verificare che le varie specie non si interconvertano tra di loro durante il tempo che intercorre tra il trattamento del campione e l’analisi. Sono stati quindi pianificati una serie di
<strong>SVILUPPO</strong> <strong>DI</strong> <strong>UN</strong> <strong>METODO</strong> <strong>IC</strong>-<strong>IC</strong>P/<strong>MS</strong> <strong>PER</strong> <strong>LA</strong> <strong>SPECIAZIONE</strong> <strong>DI</strong> ARSEN<strong>IC</strong>O IN<br />
ORGANISMI MARINI<br />
Maria Careri a , Sergio Ghidini b , Monica Maffini a , Alessandro Mangia a , Claudio Mucchino a<br />
a Dip. di Chim. Gen. ed Inorg., Chim. Analitica, Chim. Fis., Università di Parma, v.le G.P.<br />
Usberti 17/A, 43100 Parma.<br />
b Dip. di Produzioni Animali, Biotecnologie Veterinarie,<br />
Qualità e Sicurezza degli Alimenti, Università di Parma, via del Taglio 8, 43100 Parma.<br />
La speciazione dell’arsenico, in particolare la discriminazione tra le forme inorganiche e<br />
quelle organiche, in organismi marini costituisce un problema analitico di notevole<br />
importanza, poiché i limiti imposti dalla vigente legislazione e determinati come arsenico<br />
totale sono elevati [1] e quindi possono esporre il consumatore ad un certo margine di rischio,<br />
essendo basati sull’assunzione che la maggior parte dell’arsenico sia in realtà in forme<br />
organiche, inattive dal punto di vista tossicologico. Numerosi sono i metodi proposti in<br />
letteratura [2-4] basati sui meccanismi separativi di ripartizione, coppia ionica o scambio<br />
ionico ma nessuno di questi è stato ottimizzato per l’utilizzo in maniera estensiva dell’ <strong>IC</strong>P-<br />
<strong>MS</strong> come detector. Infatti quando si utilizza questa tecnica si deve porre particolare attenzione<br />
alla scelta della fase mobile che non deve dare origine a interferenze di tipo spettrale e non<br />
spettrale e soprattutto deve essere compatibile con il sistema di introduzione che non deve<br />
occludersi in caso di tempi di analisi prolungati. Per questi motivi sono da evitare fasi mobili<br />
contenenti una percentuale elevata di solventi organici, tamponi e soluzioni saline non<br />
volatili.<br />
Scopo del presente lavoro è stato lo sviluppo di un metodo robusto basato sull’impiego della<br />
cromatografia ionica abbinata alla tecnica <strong>IC</strong>P-<strong>MS</strong> (<strong>IC</strong>-<strong>IC</strong>P-<strong>MS</strong>) per la determinazione<br />
simultanea di specie organiche ed inorganiche dell’arsenico in organismi marini.<br />
In una prima fase, è stato studiato il comportamento cromatografico di diverse specie di<br />
arsenico, organiche ed inorganiche, utilizzando colonne di tipo anionico. Operando con la<br />
colonna AS19 (Dionex) contenente una fase stazionaria idrossido-selettiva ed una soluzione<br />
di idrossido di tetrametil ammonio (TMAOH) come fase mobile in gradiente di<br />
concentrazione tra 10 e 50 mM, è stata ottenuta una eccellente separazione tra specie<br />
inorganiche ed organiche dell’arsenico, con una coeluizione di arsenobetaina e arsenocolina.<br />
Per risolvere il problema della coeluizione di queste ultime specie è stata introdotta, in serie,<br />
una colonna di tipo cationico (CG11, Dionex). In queste condizioni si sono separate tutte le<br />
specie in esame (arsenobetaina, acido dimetil-arsenico, arsenico III, arsenocolina, arsenico<br />
V), per la prima volta con eccellente risoluzione, utilizzando esclusivamente il meccanismo di<br />
scambio ionico e un gradiente di concentrazione in TMAOH. La separazione completa è stata<br />
ottenuta in circa 18 minuti.<br />
In una seconda fase lo sviluppo del metodo è proseguito con la determinazione di alcuni<br />
parametri di qualità del metodo secondo le linee guida Eurachem, quali il limite di rivelazione<br />
e quantificazione e la linearità: per tutte le specie considerate LOD e LOQ sono risultati<br />
dell’ordine di qualche ppb e sono congruenti con i limiti, espressi come arsenico totale,<br />
previsti dalle normative vigenti [5]; per quanto riguarda la linearità, questa risulta assicurata<br />
per almeno 3 ordini di grandezza.<br />
Infine l’attenzione è stata concentrata sulle procedure di estrazione delle varie specie dal<br />
campione. In questo caso oltre ad assicurare la completezza del processo, è necessario<br />
verificare che le varie specie non si interconvertano tra di loro durante il tempo che intercorre<br />
tra il trattamento del campione e l’analisi. Sono stati quindi pianificati una serie di
esperimenti per confrontare due diverse procedure di estrazione con una miscela di acqua e<br />
metanolo che utilizzano rispettivamente la sonicazione a 60°C e il trattamento in microonde<br />
con temperatura controllata (60°C) per 20 min. I campioni utilizzati sono stati alici (Engraulis<br />
encrasicholus), pannocchie (Squilla mantis) e cozze (Mytilus galloprovincialis). Al fine di<br />
verificare l’efficacia globale del processo di estrazione i risultati della determinazione <strong>IC</strong>-<br />
<strong>IC</strong>P-<strong>MS</strong> ottenuti applicando i due protocolli di estrazione sono stati confrontati con quelli<br />
derivanti da un trattamento di mineralizzazione acida (HNO 3 /H 2 O 2 ) assistita da microonde e<br />
determinazione <strong>IC</strong>P-<strong>MS</strong> della quantità di arsenico totale proveniente da analoghi campioni.<br />
Per tutte le matrici la somma delle quantità delle varie specie estratte è risultata compresa tra<br />
il 93% e il 98% dell’arsenico totale, dimostrando la validità di entrambi i processi di<br />
estrazione.<br />
Il metodo proposto è risultato quindi adeguato all’ analisi di speciazione dell’arsenico in<br />
organismi marini ed ha dimostrato una notevole robustezza grazie alle fasi mobili adottate<br />
nella separazione cromatografia che sono altamente compatibili con la rivelazione mediante<br />
<strong>IC</strong>P-<strong>MS</strong>.<br />
[1] Decreto Ministeriale 6 Novembre 2003, n. 367. Regolamento concernente la fissazione di standard di qualità<br />
nell'ambiente acquatico per le sostanze pericolose, ai sensi dell'articolo 3, comma 4, del decreto legislativo 11<br />
maggio 1999, n. 152 (GU n. 5 del 8-1-2004)<br />
[2] C. Soros, E.T. Bodo, P.Fodor, R. Morabito, Anal. Bioanal. Chem., 377 (2003) 25-31<br />
[3] L.S.Milstein, A. Essader, C. Murrel, E.D. Pellizzari, R.A. Fernando, J.H. Raymer, O. Akinbo, J. Agric.Food<br />
Chem 51 (2003) 4180-4184<br />
[4] I. Ipolyi, P.Fodor, Anal. Chimica Acta 413 (2000) 13-23<br />
[5] Decreto Legislativo 30 Dicembre 1992 n. 531.
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