Microplastics Characterization in Carbonated Beverages and Apple Juice by Laser Direct Infrared

Význam tématu

Šíření mikroplastů v potravinách a nápojích představuje rostoucí riziko pro lidské zdraví a životní prostředí. Obaly z plastů, skla, kovu nebo vícevrstvých kartonů mohou během výroby, distribuce či skladování uvolňovat drobné plastové částice do nápojů. S narůstajícím tlakem na kvalitu potravin a pitné vody je proto zásadní rozvíjet rychlé, spolehlivé a automatizované metody pro jejich detekci a kvantifikaci.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo ověřit možnosti systému Agilent 8700 LDIR pro rychlé a automatizované stanovení mikroplastů v perlivých nápojích a jablečném džusu. Analýza proběhla na vzorcích balených v různých obalech (plast, sklo, hliník, multilayer kartony) s minimální přípravou – přímou filtrací na hliníkem potažené filtrační membráně. Hlavní pozornost byla věnována detekci polymerních typů pomocí vestavěné knihovny mikroplastů v softwaru Agilent Clarity.

Použitá metodika

Pro zajištění integrity výsledků byla uplatněna přísná kontrola kvality:

• Degazace perlivých nápojů otevřením a ukládáním při pokojové teplotě po 8 hodin
• Přímá vakuová filtrace celého objemu vzorku (100–330 mL) na 0,8 µm hliníkem potažené polyesterové membráně
• Dvoustupňová filtrace jablečného džusu: prefiltrace na 5 µm polykarbonátové membráně, oplach a konečná filtrace na 0,8 µm membráně
• Použití mikroplast-volné ultrapure vody a procedurálních blanků (45 mL) k monitorování pozadí
• Nasazení dvoupolohového držáku pro sekvenční analýzu blanku i vzorku

Použitá instrumentace

• Agilent 8700 LDIR chemical imaging system s Quantum Cascade Laserem pro spektrální rozsah 1 800–975 cm⁻¹
• Dvě vysoce kvalitní viditelné kamery řízené softwarem Agilent Clarity
• Vestavěná metoda Particle Analysis a knihovna Microplastics Starter 2.1 v Agilent Clarity

Hlavní výsledky a diskuse

Všechny analyzované vzorky perlivých nápojů i jablečného džusu obsahovaly mikroplasty. Nejčastěji detekované polymery byly polyvinylchlorid (PVC) a polyethylentereftalát (PET), u jablečného džusu polyethylen (PE). Počet částic s vysokou kvalitativní shodou (HQI > 0,85) se pohyboval od 20 do 384 částic na vzorek, přičemž skleněný obal vykazoval nečekaně vysoký počet PVC, pravděpodobně díky materiálu víčka. Vzorky z kartonu obsahovaly především PE, plastové láhve zase PET.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizovaný LDIR přístup výrazně zkrátil dobu analýzy eliminací časově náročných vstupních kroků (trávení a separace), snížil riziko kontaminace díky přímé filtraci a umožnil vysokou průchodnost vzorků. Metoda přináší komplexní chemickou i morfologickou charakterizaci částic s minimálním zásahovým operátorem, což usnadňuje rutinní monitorování kvality potravin a nápojů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj se bude soustředit na rozšiřování spektrálních knihoven, automatizaci zpracování většího objemu vzorků, kvantitativní analýzu koncentrací i integraci výsledků do regulatorních rámců pro potravinářství. Technologie LDIR lze aplikovat i na další kapalné a pevné matrice v potravinářském i environmentálním sektoru.

Závěr

Agilent 8700 LDIR se osvědčil jako rychlý, spolehlivý a vysoce automatizovaný systém pro detekci a charakterizaci mikroplastů v perlivých nápojích a jablečném džusu. Přímá analýza na filtrách, robustní kontrola kvality a vestavěné analytické postupy usnadňují implementaci metody v rutinním provozu laboratoří.

Reference

• Samandra S., Mescall O. J., Plaisted K., Symons B., Xie S., Ellis A. V., Clarke B. O. Assessing Exposure of the Australian Population to Microplastics through Bottled Water Consumption. Science of the Total Environment, 2022, 837, 155329.
• Gambino I., Bagordo F., Grassi T., Panico A., De Donno A. Occurrence of Microplastics in Tap and Bottled Water: Current Knowledge. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2022, 19(9), 5283.
• Schymanski D., Goldbeck C., Humpf H. U., Fürst P. Analysis of Microplastics in Water by Micro-Raman Spectroscopy: Release of Plastic Particles from Different Packaging into Mineral Water. Water Research, 2018, 129, 54–62.
• Wang Y., Wang Y. Assessing Microplastic Contamination in Soda Beverages: A Multi-City, Multi-Container Laser Direct Infrared Spectroscopy Study. Heliyon, 2024, 10(12), e32805.
• Chen Y., Xu H., Luo Y., Ding Y., Huang J., Wu H., Han J., Du L., Kang A., Jia M., Xiong W., Yang Z. Plastic Bottles for Chilled Carbonated Beverages as a Source of Microplastics and Nanoplastics. Water Research, 2023, 242, 120243.
• Primpke S. et al. Reference Database Design for the Automated Analysis of Microplastic Samples Based on Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2018, 410, 5131–5141.
• De Frond H., Rubinovitz R., Rochman C. M. μATR-FTIR Spectral Libraries of Plastic Particles for the Analysis of Microplastics. Analytical Chemistry, 2021, 93(48), 15878–15885.