Snabbmetod för kadmiumbestämning i samband med falltalsmätning

Sammanfattning av slutrapport
Det finns ett stort intresse för att mäta kadmium halter i cerealia produkter, vilket har ökat markant under de senaste åren, då hälsoriskerna i en serie rapporter uppmärksammats. Tidigare har en snabbmetod för kadmium analys i jordextrakt utvecklats. Denna metod har nu utvecklas vidare för bestämning av kadmium i mjöl, baserat på en en speciell probe med guldelektrod och polersystem. En potential appliceras på elektroden, varvid metall elektropläteras, därefter strippas metallen ut genom att gradvis öka potentialen. Genom att mäta ström, får man ett topp där metallen oxideras. För att frisätta bundet kadmium tillsattes en komplexbindare (EDTA) samt chelaterande syror (citron-, oxal- samt vinsyra). pH sänktes därefter till 2.7 före analys. Sammanlagt 18 prover analyserades, där kadmiumhalten varierade från 0.011 – 0.172 mg/kg. Samtliga prover kunde predikteras väl med PLS-modellering, med RMSEP 0.019 mg/kg och RPD 3.56. Mätning på falltalslösning gav dålig precision.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Det finns ett allmänt stort intresse för att mäta kadmium halter i cerealia produkter, vilket har ökat markant under de senaste åren, då hälsoriskerna i en serie rapporter uppmärksammats. Uppskattningsvis 80% av kadmiumintaget kommer från vegetabilier, framför allt från cerealiaprodukter, där vete har en speciell position då det innehåller något högre koncentrationer kadmium jämfört med andra cerealier, samt är en viktig basföda och utgångsprodukt till många livsmedel. Mediumhalten av kadmium i vete varierar mellan 0.04 – 0.05 mg/kg, med stora individuella variationer mellan 0.01 – 0.10 mg/kg. Gränsvärdet ligger på 0.2 mg/kg, men kommer troligtvis att skärpas i framtiden.

Uppenbarligen bör det vara en mycket stor fördel att kunna mäta kadmium direkt vid leverans av cerealia, dels för att utesluta leveranser med för höga kadmiumhalter, men även för att kunna få en geografisk fördelning av kadmiumhalter i cerealia. I ett tidigare projekt har en elektrokemisk snabbmetod för kadmium analys i jordextrakt utvecklats. Elektrokemiska metoder erbjuder många fördelar, då de är enkla, kan göras mycket känsliga och snabba. Metoden baserade sig på anodisk stripping voltammetri, där metaller i lösning reduceras och elektropläteras på en elektrod och därefter strippas tillbaka till lösningen. Då detta innebär ett koncentrerings steg, kunde metoden göras mycket känslig, och kadmiumhalter ner till en koncentration av 0.1 uM kunde detekteras.

I detta nya projekt har denna metod utvecklats vidare för bestämning av kadmium i rent mjöl. En speciell probe, utrustad med en guldelektrod och ett polersystem utvecklades, och mätförfarandet börjar med att applicera en negativ potential på arbetselektroden, varvid i provet lösta metaller reduceras ut och elektropläteras på elektrodytan. Därefter strippas metallen ut genom att gradvis öka potentialen i positiv riktning. Genom att mäta ström mot spänning får man ett antal toppar i diagrammet där metaller oxideras.

För att optimera metoden utfördes initialt ett stort antal mätningar utfördes både på rena mjölprover samt falltalslösning. Kadmium är bundet till proteiner i provet och därför svåråtkomligt vid analys. För att frisätta metallen tillsattes en komplexbindare (EDTA) samt chelaterande syror (citron-, oxal- samt vinsyra), varefter pH sänktes till 2.7. För mätning på falltalsvätska erhölls dålig precision, vilket troligtvis beror på att detta förfarande är mer omständigt, förorenat med enzym samt utförs i glaskärl varvid metall förmodligen absorberas. Vidare kan noteras att mätning på rent mjöl är en mycket enkel metod. Detta medförde att mätningarna i fortsättningen enbart utfördes på rent mjöl.

För att minimera ospecifika signaler, börjar en analys med att bara under en kort tid applicera den negativa potentialen innan strippningen, då fås ett slutresultat utan metallsignal. Därefter upprepas proceduren, men nu med normal tid för elektropläteringen. Detta resultat subtraheras sedan från det första resultatet, skillnaden är då bara orsakad av mängd elektropläterad metall.

Då proverna är komplexa erhålls även komplicerade och ofta överlagrade strömspektra, utvärderingarna av dessa utfördes därför med en multivariat data analys metod, projektion till latent struktur, PLS.

Sammanlagt 18 prover av vetemjöl analyserades, med kadmiumhalter varierade från 0.011 – 0.172 mg/kg. De var även analyserade på en rad metaller, framför allt de viktigaste, kadmium, aluminium, koppar och järn. Samtliga prover kunde predikteras väl med PLS-modellering, och RMSEP var 0.019 mg/kg samt RPD var 3.56.

Det här projektet har visat på en användbar metod för bestämning av kadmiumkoncentrationer i mjöl. Den försöksuppställning som togs fram var visserligen en laboratorieuppställning, men med mycket enkel mätprobe och elektronik. Det bör dock även framhållas att trots allt har bara 18 prover analyserats, för att bli en etablerad metod bör ett mycket större antal prover undersökas.