تجزیه و تحلیل ایمنی غذایی غذاهای پروتئینی گیاهی و کشت سلولی با استفاده از ICP-MS
مقدمه
برای تأمین نیازهای انرژی بدن، مصرف کافی از کلان‌مغذی‌های ضروری - کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها و پروتئین - لازم است. پروتئین برای رشد، تکامل و ترمیم بافت‌های بدن مورد نیاز است و به ویژه برای ساخت یا حفظ ماهیچه‌ها و سلامت استخوان اهمیت دارد. گوشت، مرغ، ماهی، لبنیات و تخم مرغ منابع اصلی پروتئین هستند، در حالی که منابع گیاهی شامل سویا، لوبیا، مغزها، عدس، غلات، میوه‌جات و سبزیجات می‌باشند.
به دلایل اخلاقی، رژیمی، سلامتی یا اجتماعی، تعداد افرادی که در سراسر جهان رژیم گیاهخواری یا وگان را دنبال می‌کنند یا مصرف غذاهای حیوانی را کاهش می‌دهند، در حال افزایش است. نگرانی در مورد تأثیر دامداری صنعتی بر آب و هوا و منابع طبیعی ممکن است افراد بیشتری را متقاعد کند تا میزان گوشت را در رژیم غذایی خود محدود کنند (۱).
صنعت غذا و تقاضای رو به رشد برای جایگزین‌های گوشت
صنعت غذا از افزایش محبوبیت غذاهای بدون گوشت آگاه است و به طور فعال در حال بررسی فرآیندها و محصولاتی است که می تواند به پاسخگویی به این تقاضا کمک کند. این روند را می توان با مشاهده انتخاب روزافزون محصولات جایگزین پروتئین در قفسه های سوپرمارکت ها و منوی فست فودها و رستوران ها به خوبی درک کرد. برخی از شرکت های مواد غذایی در حال حاضر محصولاتی را می فروشند که با کشت بافت گوشتی از سلول های با منشاء حیوانی در یک بیوراکتور تولید می شوند.
برای اطمینان از ایمنی مصرف این پروتئین‌های غیر گوشتی یا محصولات پروتئینی کشت‌شده برای انسان، تولیدکنندگان باید با روش صحیح تولید (GMP) مطابقت داشته باشند. به طور معمول، دستورالعمل های GMP راهنمایی برای تولید، آزمایش و تضمین کیفیت مواد غذایی ارائه می دهد.
آنالیز ایمنی مواد غذایی
تجزیه و تحلیل ایمنی مواد غذایی شامل آزمایش مواد برای مواد شیمیایی مانند آلاینده های آلی (باقیمانده های سموم دفع آفات) و آلاینده های غیر آلی (فلزات سنگین) است که در مواد غذایی کنترل می شوند.
در ایالات متحده (ایالات متحده آمریکا)، سازمان غذا و دارو (FDA) طیف گسترده ای از مواد غذایی را تنظیم می کند و روش های تحلیلی را منتشر می کند که آزمایشگاه ها باید برای کمک به تضمین ایمنی مواد غذایی از آنها استفاده کنند. به عنوان مثال، راهنمای آنالیز عنصری (EAM) 4.7 FDA روشی جامع است که نحوه تعیین 12 عنصر در هضم شده‌های مواد غذایی (با استفاده از تجزیه اسیدی با کمک مایکروویو) توسط ICP-MS را شرح می‌دهد. EAM 4.7 همچنین مجموعه‌ای از آزمایش‌های کنترل کیفیت (QC) را برای اطمینان از اینکه تجزیه و تحلیل‌گران بتوانند عملکرد دستگاه و دقت داده‌ها را نشان دهند، ترسیم می‌کند (۲).
شرکت هایی که می خواهند گوشت های جایگزین مبتنی بر سلول را تولید، واردات یا صادرات کنند، ممکن است به تأییدیه نظارتی در هر بازار هدف نیاز داشته باشند. با این حال، به احتمال زیاد، آزمایش های تحلیلی موجود برای مواد غذایی، مانند EAM 4.7، را می توان در مورد هر محصول غذایی کشت سلولی جدید اعمال کرد.
تجزیه و تحلیل ICP-MS جایگزین های گوشت
این مطالعه استفاده از Agilent 7850 ICP-MS و نمونه‌گیر خودکار Agilent SPS 4 را برای تجزیه و تحلیل 30 عنصر در نمونه‌های مختلف جایگزین گوشت گیاهی و 29 عنصر در محلول‌های کشت سلولی شرح می‌دهد. بریلیوم در مجموعه آنالیز پروتئین گیاهی گنجانده شده بود، اما در مطالعه محیط کشت سلولی، آنالیت مورد نظر نبود.
روش تجزیه و تحلیل از یک مطالعه قبلی تجزیه و تحلیل مواد غذایی با استفاده از 7850 ICP-MS اقتباس شده است (۳). لیست عناصر شامل تمام 12 عنصر فلزات سنگین و کمیاب ذکر شده در EAM 4.7 بود: آرسنیک، کادمیوم، کروم، مس، سرب، منگنز، جیوه، مولیبدن، نیکل، سلنیوم، تالیوم و روی. علاوه بر این، عناصر کمیاب و اصلی زیر نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند: آلومینیوم، آنتیموان، باریم، بریلیوم، بور، کلسیم، کبالت، آهن، منیزیم، فسفر، پتاسیم، نقره، سدیم، استرانسیوم، گوگرد، قلع، تیتانیوم و وانادیم.
کیفیت داده های به دست آمده برای عناصر تجزیه و تحلیل شده از طریق اندازه گیری چهار ماده مرجع معتبر (CRM) مواد غذایی، یک بلانک روش غنی شده (FMB) و چهار قسمت تحلیلی غنی شده (FAP) از جایگزین های گوشت گیاهی ارزیابی شد. FAP به نمونه‌هایی اشاره دارد که قبل از آماده‌سازی نمونه، اسپایک می‌شوند. همچنین یک FMB از محیط سلولی مایع و FAP های محیط سلولی، محیط سلولی مصرف شده و محیط سلولی مصرف شده و تهویه شده در این مطالعه تهیه و تجزیه و تحلیل شد.
تنظیمات آزمایش
استانداردهای کالیبراسیون
استانداردهای کالیبراسیون در محلول 2 درصد اسید نیتریک (HNO3) و 0.5 درصد اسید کلریدریک (HCl) تهیه شدند. به طور معمول، HCl به نمونه‌هایی که برای تجزیه و تحلیل با استفاده از سیستم‌های Agilent ICP-MS آنالیز می‌شوند، اضافه می‌شود، زیرا این کار باعث می‌شود عناصر ناپایدار شیمیایی مانند جیوه در محلول باقی بمانند. هرگونه تداخل چنداتمی مبتنی بر Cl- که تشکیل می‌شود به راحتی با استفاده از حالت سل برخورد هلیوم (He) استاندارد کنترل می‌شود (۴).
استانداردهای کالیبراسیون از محلول‌های استاندارد Agilent شامل استاندارد کالیبراسیون محیطی، کد محصول 5183-4688 تهیه شدند. استانداردهای کالیبراسیون تک عنصره Agilent برای جیوه (کد محصول 5190-8485)، گوگرد (کد محصول 5190-8210)، فسفر (کد محصول 5190-8428)، بور (کد محصول 5190-8254)، تیتانیوم (کد محصول 5190-8545)، استرانسیوم (کد محصول 5190-8527) و قلع (کد محصول 5190-8543) استفاده شد.
کالیبراسیون برای اکثر عناصر کمیاب از 0.1 تا 25 ppb انجام شد. کالیبراسیون برای مس، روی و منگنز تا 250 ppb انجام شد. کالیبراسیون برای جیوه از 0.01 تا 2.5 ppb انجام شد. کالیبراسیون برای عناصر معدنی از 5 تا 25000 ppb انجام شد.
محلول استاندارد داخلی (ISTD) حاوی 2 ppm 6Li، Sc، Ge، Rh، Tb و Bi (کد محصول Agilent 5188-6525) در 1% HNO3 ، 0.5% HCl و 10% ایزوپروپانول (IPA) تهیه شد. طبق روش 4.7، IPA به ISTD اضافه شد تا سطح ثابتی از کربن در محلول‌های آنالیز شده تضمین شود. این رویکرد به جلوگیری از افزایش یونیزاسیون که می تواند بر حساسیت‌های As و Se تأثیر بگذارد، زمانی که سطوح متغیری از کربن باقیمانده پس از هضم مایکروویو در نمونه‌ها وجود دارد، کمک می‌کند. محلول ISTD به طور خودکار به صورت آنلاین با سرعت جریانی تقریباً 16 برابر کمتر از جریان نمونه اضافه شد.
مواد مرجع و نمونه ها
برای اعتبارسنجی روش از چهار ماده مرجع استاندارد (SRM) ماتریکس غذایی از موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST، گایترزبورگ، ایالات متحده) استفاده شد. این مواد مرجع شامل NIST 1577c کبد گاو، NIST 1947 بافت ماهی دریاچه میشیگان، NIST 1549a پودر شیر خشک کامل و NIST 1568b آرد برنج بود.
نمونه‌های جایگزین گوشت گیاهی (معادل‌های غیر گوشتی مرغ سوخاری، همبرگر گوشت گاو و گوشت چرخ کرده گاو) از یک سوپرمارکت در کارولینای شمالی، ایالات متحده آمریکا خریداری شدند.
مجموعه‌ای از نمونه‌های مایع محیط کشت سلولی از یک پروژه تحقیقاتی انجام شده در دانشگاه کالیفرنیا دیویس (۵) به دست آمد. فرمولاسیون محیط کشت سلولی از 40% محیط Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM)، 40% مخلوط مواد مغذی Ham’s F-10 و 20% سرم جنین گاوی (FBS) تشکیل شده بود.
آماده سازی استانداردها و نمونه ها
تمامی مواد مرجع استاندارد (SRM) و نمونه های غذایی جایگزین گوشت گیاهی بدون همگن سازی یا حذف رطوبت مطابق با روش تجزیه و تحلیل شرح داده شده در روش EAM 4.7 آماده شدند.
از سیستم تجزیه مایکروویو با در بسته MARS 6 ساخت شرکت CEM Corporation، ایالات متحده آمریکا استفاده شد. پس از وزن کردن دقیق نمونه ها (تقریباً 0.5 گرم غذا یا SRM) درون ظروف 75 میلی لیتری PFA Xpress، 8 میلی لیتر HNO3 و 1 میلی لیتر H2O2 به ظروف اضافه شد. نمونه های تکراری، مواد مرجع استاندارد (SRM) و نمونه های اسپایک شده (FAP) سپس به صورت دسته ای با استفاده از برنامه گرمایش نشان داده شده در جدول 1 هضم شدند. هر دسته هضم می تواند تا 40 ماتریس نمونه غذایی متنوع را در خود جای دهد، با استفاده از یک برنامه واحد برای همه انواع نمونه.
پس از هضم، 0.5 میلی لیتر HCl غلیظ به هضم شده‌ها اضافه شد، سپس آب بدون یون تا وزن نهایی 100 گرم اضافه شد.
نمونه های محیط کشت سلولی
هشت نمونه از مایع کشت سلولی فرموله شده برای کشت نمونه های جایگزین گوشت در دانشگاه کالیفرنیا دیویس نیز در این مطالعه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
- نمونه های 1 و 2: متعلق به دو دسته مختلف از فرمولاسیون محیط کشت سلولی استفاده نشده بودند که به مدت زمان متفاوتی در انکوباتور نگهداری شده بودند. در نتیجه، انتظار تفاوت کمی در ترکیب شیمیایی آنها وجود داشت. نمونه 1 محیط کشت تازه از بطری بود، در حالی که نمونه 2 پس از نگهداری به مدت 21 روز در انکوباتور آنالیز شد.
- نمونه های 3، 4 و 5: محیط کشت سلولی استفاده شده از همان دسته بودند که پس از استفاده از محیط برای رشد سلول های پیش ساز اولیه ماهیچه جوجه эмبریونیک به مدت 21 روز جمع آوری شدند. محیط کشت مصرف شده، محیط کشت سلولی باقیمانده پس از برداشت سلول ها است و بنابراین حاوی مواد مغذی استفاده نشده و متابولیت ها و محصولات زائد انباشته شده است. انتظار می رفت که نمونه های 3 تا 5 از نظر ترکیب، مشابه باشند، زیرا آنها "تکرارهای بیولوژیکی" بودند، یعنی محیطی که برای کشت سه کشت جداگانه از همان نوع سلول استفاده می شد. در نتیجه، هر گونه تفاوت در ترکیب شیمیایی بین سه نمونه باید به دلیل تغییرات متابولیکی بین کشت های تکرارشونده باشد.
نمونه‌های ۶، ۷ و ۸ از همان دسته محیط کشت نمونه‌های ۳، ۴ و ۵ بودند، اما به جای ۲۱ روز، پس از ۱۴ روز رشد سلول در محیط کشت جمع‌آوری شدند. نمونه‌های ۶، ۷ و ۸ نیز تکرارهای زیستی بودند، یعنی برای رشد سه کشت جداگانه از همان نوع سلول‌های جنینی مرغ که برای نمونه‌های ۳ تا ۵ استفاده می‌شد، به کار رفتند. به دلیل ارزشمند بودن محیط کشت سلولی، تنها ۱۵ میلی‌گرم از هر نمونه با ۱۵ میلی‌لیتر محلول ۲ درصد اسید نیتریک و ۰.۵ درصد اسید کلریدریک رقیق (و نه هضم) شد و سپس به طور مستقیم با ICP-MS آنالیز گردید. ترتیب آنالیز استانداردهای کالیبراسیون، نمونه‌ها و محلول‌های کنترل کیفیت در شکل ۱ نشان داده شده است. بلوک نمونه به طور مکرر با قرارگیری خودکار بلوک کنترل کیفیت دوره‌ای پس از هر ۱۰ نمونه، آنالیز شد.
دستگاه تجزیه و تحلیل (ICP-MS)
این مطالعه از دستگاه طیف سنج جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP-MS) مدل Agilent 7850 ، شامل سل برخورد ORS4 و سیستم رقت گیری آئروسل UHMI برای تجزیه و تحلیل استفاده کرد.
سیستم استاندارد معرفی نمونه ICP-MS شامل یک نبولایزر هم‌محور شیشه‌ای MicroMist، محفظه پاشش کوارتز با کنترل دما و مشعل کوارتز با تزریق‌کننده با قطر داخلی 2.5 میلی‌متر بود. از یک مخروط نمونه‌برداری مس با روکش نیکل به همراه یک مخروط اسکیمر نیکل استفاده شد.
بر اساس تجربه قبلی آزمایش هضم‌های مواد غذایی (۳)، حالت پیش‌فرض پلاسما HMI-4 انتخاب شد که ضریب رقت آئروسل چهار برابری را برای نمونه‌ها اعمال می‌کند (۶). هنگامی که UHMI انتخاب می‌شود، تنظیمات پلاسما به‌طور خودکار متناسب با سطوح ماتریس انواع نمونه‌های هدف تنظیم می‌شود، همانطور که توسط ردیف‌های سایه‌دار در جدول ۲ نشان داده شده است. سایر شرایط عملیاتی دستگاه به طور خودکار با استفاده از عملکرد تنظیم خودکار ICP-MS MassHunter بهینه شد.
تمام آنالیت‌ها در حالت هلیوم (He) (حالت He تقویت‌شده برای P، S، As و Se) اندازه‌گیری شدند. EAM 4.7 تصریح می‌کند که ICP-MS استفاده شده برای تجزیه و تحلیل مواد غذایی تحت نظارت FDA باید قادر به کار در حالت هلیوم با تفکیک انرژی جنبشی (KED) باشد. گازهای سلولی واکنش‌پذیر به دلیل خطر ایجاد تداخل‌های طیف جدید از طریق تشکیل یون‌های محصول واکنش، جایگزین قابل قبولی برای ICP-MS تک قطبی نیستند. کارکرد ORS4 در حالت He روش استاندارد استفاده شده در سیستم‌های Agilent ICP-MS است، زیرا می‌تواند به طور قابل اعتمادی تداخل‌های یون چنداتمی معمولی را بر روی همه آنالیت‌های رایج حذف کند (۴، ۷).
شرایط عملیاتی دستگاه در جدول ۲ آمده است.
نتایج و بحث
منحنی‌های کالیبراسیون نمونه در شکل ۲ نشان داده شده‌اند. نمودارهای مربوط به Na، Mg، Mn، Cu، As و Hg با ضرایب همبستگی 0.9999 یا بهتر، خطی بودن عالی را در کل محدوده کالیبره شده نشان می‌دهند.
"جدول 3، حد تشخیص دستگاهی (DL) نمونه‌بردار جرمی پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP-MS) مدل Agilent 7850 را که از کالیبراسیون‌های ICP-MS MassHunter محاسبه شده است، نشان می‌دهد. همچنین در جدول 3، حد تشخیص (LOD) و حد کمی‌سازی (LOQ) روش EAM که بر اساس سنجش‌های نمونه‌های خالی انتهای اجرا (n=10) (8) محاسبه شده، آورده شده است. داده‌ها برای 30 عنصر، از جمله 12 عنصر مورد نیاز EAM 4.7، با استفاده از گاز هلیوم (He) برای تمام آنالیت‌ها به دست آمد."
برای اطمینان از صحت و درستی روند کالیبراسیون و هضم نمونه، طبق روال کنترل کیفیت روش که در EAM 4.7 ذکر شده است، یک استاندارد CCV پنج بار در طول توالی تجزیه و تحلیل مورد بررسی قرار گرفت. بازیابی اکثر عناصر آزمایش‌شده مطابق با معیار پذیرش EAM یعنی ± 10% غلظت واقعی CCV بود (نتایج نمایش داده نشد).برای تایید فرآیند هضم نمونه و دقت روش تجزیه و تحلیل، دو مجموعه از چهار نمونه مرجع استاندارد NIST (SRM) به صورت تکراری با استفاده از ICP-MS مدل 7850 آنالیز شدند. همانطور که در جدول 4 نشان داده شده است، میانگین غلظت ها با غلظت های تایید شده مطابقت خوبی داشتند و الزامات معیارهای QC روش EAM سازمان غذا و دارو (FDA) یعنی 80-120 درصد را برآورده کردند. از آنجایی که همه مواد مرجع استاندارد برای همه عناصر دارای تاییدیه نیستند، سلول های خالی نشان دهنده عدم وجود مقدار تایید شده یا مرجع هستند.
اثرات ماتریسی و بازیابی اسپایک
برای بررسی تداخل های غیرطیفی (اثرات ماتریسی)، یک نمونه خالی با غلظت 1 میکروگرم بر کیلوگرم برای اکثر عناصر کمیاب، 50 میکروگرم بر کیلوگرم برای آلومینیوم، آهن، مس، روی و 4000 میکروگرم بر کیلوگرم برای عناصر اصلی مانند پتاسیم، فسفر و گوگرد، اسپایک شد. این نمونه خالی (FMB) به طور مکرر در طول کل اجرای تجزیه و تحلیل مورد بررسی قرار گرفت. همانطور که در جدول 5 نشان داده شده است، همه بازیابی‌ها در محدوده قابل قبول بازیابی درصد روش EAM 4.7 یعنی 90-110% قرار داشتند.
برای بررسی دقت روش ICP-MS مدل 7850 برای تجزیه و تحلیل فرآورده‌های غذایی گیاهی (جایگزین گوشت)، یک آزمایش بازیابی اسپایک (FAP) انجام شد. هر نمونه با تمام عناصر در غلظت 1 یا 50 میکروگرم بر کیلوگرم اسپایک شد و با استفاده از ICP-MS مدل 7850 اندازه‌گیری شد. برای نمونه‌هایی که به طور طبیعی دارای غلظت عنصری کمتر از 1 میکروگرم بر کیلوگرم بودند، یک اسپایک 1 میکروگرم بر کیلوگرم گزارش شد. برای نمونه‌هایی با غلظت‌های طبیعی بالاتر، نتایج اسپایک 50 یا 4000 میکروگرم بر کیلوگرم گزارش شد.
بازیابی برای همه عناصر در نمونه های غذایی فرآوری شده با گوشت گاو گیاهی غنی شده، مطابق با معیارهای QC روش EAM 4.7 یعنی ± 20 ٪ بود، همانطور که در جدول 5 نشان داده شده است.
نتایج کمی برای نمونه های غذای پروتئینی گیاهی
نتایج کمی برای سه نمونه غذای جایگزین گوشت گیاهی در جدول 6 ارائه شده است. علاوه بر 12 عنصر مشخص شده در EAM 4.7، داده هایی برای عناصر Be، B، Na، Mg، Al، P، S، K، Ca، Ti، V، Fe، Co، Sr، Ag، Sn، Sb و Ba نیز ارائه شده است.
نتایج کمی و بازیابی اسپایک برای نمونه‌های مبتنی بر سلول
جدول‌های 7، 8 و 9 به ترتیب شامل اطلاعات مربوط به نمونه خالی روش، نتایج کمی برای محیط کشت سلولی مایع، محیط کشت مصرف شده و محیط کشت مصرف شده و احیا شده، و داده‌های بازیابی اسپایک (FMB و FAP) هستند.
از آنجایی که نمونه‌ها از دسته‌های مختلف محیط کشت سلولی بودند، تفاوت‌هایی در غلظت برخی عناصر اندازه‌گیری شده در همان انواع نمونه (جدول‌های 8 و 9) مشاهده شد. سرم جنین گاوی (FBS) موجود در محیط کشت، منبع احتمالی این تغییرات است (به عنوان مثال، غلظت بالای Pb در نمونه 3)، زیرا این ماده یک محصول پیچیده، عمدتاً تعریف نشده و متغیر است که برای کشت سلولی عملکرد خوبی دارد. تحقیقات در حال انجام است تا روشی مقرون به صرفه برای جایگزینی FBS با اجزای گیاهی برای کشت سلولی گوشت کشت‌دهی پیدا شود.
برای بررسی تداخل های غیرطیفی (اثرات ماتریسی)، دو نمونه خالی (FMB) با اسپایک کردن نمونه خالی در 10، 1000 یا 4000 ppb تهیه شد. از اسپایک‌های سطح 1000 ppb برای Na، Mg، Ca و Fe و اسپایک‌های 4000 ppb برای P، S و K استفاده شد. برای سایر عناصر کمیاب از اسپایک سطح پایین استفاده شد. این نمونه‌های خالی (FMB) به طور مکرر در طول کل اجرای نمونه مورد بررسی قرار گرفتند. همانطور که در جدول 7 نشان داده شده است، همه بازیابی‌ها در محدوده قابل قبول بازیابی درصد روش EAM 4.7 یعنی 90-110% قرار داشتند.
برای بررسی دقت روش ICP-MS مدل 7850 برای تجزیه و تحلیل محیط کشت سلولی مایع، یک آزمایش بازیابی اسپایک (FAP) انجام شد. هشت نمونه محیط کشت با عناصر کمیاب در غلظت 10 ppb و عناصر اصلی در غلظت 1000 ppb اسپایک شدند. بازیابی برای همه عناصر در نمونه های محیط کشت سلولی مطابق با معیارهای QC روش EAM 4.7 یعنی ± 20 ٪ بود، همانطور که در جداول 7 تا 9 نشان داده شده است.
بازیابی ISTD (%)
توالی تجزیه و تحلیلی که در شکل 1 نشان داده شده است به طور مکرر به مدت 48 ساعت آنالیز شد. همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، تمام نمودارهای بازیابی ISTD در محدوده ±20% قرار داشتند و در طول اجرا هیچ خطای استاندار داخلی رخ نداد، که با معیارهای مشخص شده در EAM 4.7 مطابقت دارد. نتایج نشان دهنده استحکام پلاسمای ICP-MS مدل 7850 و تحمل بالای ماتریسی سیستم با UHMI در طول اجراهای طولانی است.
قابلیت IntelliQuant
هنگامی که یک تحلیلگر با استفاده از روش از پیش تنظیم شده ICP-MS MassHunter، یک روش کمی را توسعه می دهد، یک اکتساب IntelliQuant Quick Scan در مرحله تنظیم حالت He از پیش تعریف شده است. برای IntelliQuant به هیچ تنظیمات خاص یا کالیبراسیون جداگانه ای نیاز نیست، بنابراین تحلیل را ساده می کند. IntelliQuant به طور خودکار داده های طیف جرمی کامل را در هر نمونه فقط با دو ثانیه زمان اندازه گیری اضافی به دست می آورد، و به تحلیلگر اجازه می دهد تا به سرعت ببیند کدام عناصر در نمونه ها وجود دارند. از آنجایی که داده های IntelliQuant در حالت برخورد سلولی He به دست می آیند، آنالیت ها از تداخل یون های چنداتمی رایج عاری هستند و کیفیت داده ها را تضمین می کنند.
در این مطالعه، داده های IntelliQuant برای هر نمونه غذای گیاهی و نمونه مرجع استاندارد (SRM) با ICP-MS مدل 7850 که در حالت He کار می کرد، به دست آمد. همانطور که در شکل 4 برای نمونه "گوشت چرخ کرده" گیاهی نشان داده شده است، این داده ها را می توان در نمای نقشه حرارتی جدول تناوبی نمایش داد. نقشه حرارتی با شدت رنگ، غلظت تقریبی تا 78 عنصر در هر نمونه را نشان می دهد، به طوری که رنگ تیره نشان دهنده غلظت بالاتر یک عنصر است.
داده های IntelliQuant روشی سریع و ساده برای به دست آوردن نمای کلی از محتوای عنصری یک نمونه و شناسایی وجود هر عنصر غیرمنتظره است. شکل 4 نشان می دهد که نمونه "گوشت چرخ کرده" گیاهی حاوی غلظت نسبتا بالایی از روبیدیم (Rb) است. روبیدیم به عنوان بخشی از مطالعه کمی کالیبره نشده بود، بنابراین از ویژگی الگوی ایزوتوپ طبیعی IntelliQuant برای بررسی طیف Quick Scan برای تأیید هویت آن استفاده شد. شکل 5 مطابقت خوبی را با الگوی ایزوتوپ طبیعی برای Rb نشان می دهد که وجود آن را در نمونه تأیید می کند.
نتیجه گیری
دستگاه ICP-MS مدل Agilent 7850 برای آنالیز ۳۰ عنصر در طیف وسیعی از غذاهای پروتئینی گیاهی و ۲۹ عنصر در انواع محیط کشت سلولی مورد استفاده قرار گرفت. این آنالیز مطابق با روش EAM 4.7 سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) برای مواد غذایی و محصولات مرتبط و شامل ۱۲ عنصر مشخص شده در این روش انجام شد. تمامی نمونه‌های غذایی با استفاده از یک روش هضم مایکروویو در یک دسته آماده شدند، در حالی که نمونه‌های محیط کشت سلولی به سادگی قبل از تجزیه و تحلیل رقیق شدند.
روش ICP-MS مدل 7850 بر اساس یک دسته آنالیز غذای EAM 4.7 قبلی تعریف شد و دستگاه به صورت خودکار تنظیم شد که در زمان توسعه صرفه‌جویی شد. همه عناصر با استفاده از یک حالت جذب داده واحد اندازه‌گیری شدند، با راه‌اندازی سل برخورد ORS4 در حالت He-KED، حذف مؤثر تداخلات یون‌های چنداتمی تضمین شد. همچنین، به عنوان بخشی از روش کمی با استفاده از حالت He-KED، داده‌های IntelliQuant برای هر نمونه به دست آمد.
داده‌های IntelliQuant برای نمونه «گوشت چرخ کرده» گیاهی به صورت یک نقشه حرارتی از جدول تناوبی نمایش داده شد که محدوده تقریبی غلظت برای هر یک از عناصر اندازه‌گیری شده را نشان می‌داد. الگوی ایزوتوپی IntelliQuant برای تأیید هویت عناصر کالیبره نشده مانند روبیدیم در نمونه «گوشت چرخ کرده» گیاهی استفاده شد.
دقت روش کمی با تجزیه و تحلیل چهار نمونه مرجع استاندارد (SRM) مبتنی بر غذا و انجام آزمایش بازیابی اسپایک از نمونه «گوشت گاو» گیاهی ارزیابی شد. بازیابی عالی برای هر دو تست، به ترتیب ±۱۰% و ±۲۰% مطابق با معیارهای QC روش EAM 4.7 حاصل شد. دستگاه ICP-MS مدل 7850 از الزامات حد تشخیص اسمی مشخص شده در روش EAM فراتر رفت. همچنین، با استفاده از فناوری رقت آئروسل UHMI، مدل 7850 طی یک اجرای بازیابی ISTD ۴۸ ساعته ثبات عالی از خود نشان داد که نشان دهنده استحکام روش است.
همچنین از همین روش ICP-MS مدل 7850 برای تجزیه و تحلیل نمونه‌های مختلف محیط کشت سلولی مایع و نمونه‌های اسپایک شده استفاده شد. برای هشت نمونه، داده‌های بازیابی اسپایک خوبی به دست آمد، که نشان‌دهنده مناسب بودن این روش برای حمایت از توسعه محصولات گوشت کشت‌یافته - یک بازار در حال رشد در صنعت غذا - است.
