⚗️ Pierwiastki śladowe w żywności — mineralizacja ciśnieniowa próbek do oznaczania metali

Chemia żywności PN-EN 13805

Przegląd

STATUS (stan na 02.11.2026). PN-EN 13805:2014-11 — wersja angielska, tytuł polski „Artykuły żywnościowe — Oznaczanie pierwiastków śladowych — Mineralizacja ciśnieniowa”, opublikowana 28.11.2014, wprowadza EN 13805:2014 [IDT]; zastąpiła PN-EN 13805:2003 (wersję polską); karta PKN bez adnotacji o wycofaniu (odczyt 02.11.2026). EN 13805:2014 zastąpiła EN 13805:2002; zmiany według przedmowy: przebudowa części rozdziałów, nowe punkty o aparaturze z ogrzewaniem konwencjonalnym, z ogrzewaniem mikrofalowym i o autoklawie mikrofalowym (5.2.2–5.2.4), zmieniony punkt o dodawaniu kwasu (6.3.2), całkowicie nowe przykłady mineralizacji (6.4), uzupełniona bibliografia i redakcja całości. Opis opiera się na podglądzie EN 13805:2014 (iTeh, SIST EN 13805:2015: rozdz. 1–5 i 6.1–6.3.3).

ZAKRES I ZASADA (rozdz. 1 i 3). Metoda mineralizacji ciśnieniowej żywności przeznaczonej do oznaczania pierwiastków. Zbadano ją międzylaboratoryjnie w połączeniu z atomową spektrometrią absorpcyjną (płomieniową, elektrotermiczną, wodorkową, zimnych par) i ICP-MS; można ją łączyć z innymi technikami, np. ICP-OES, woltamperometrią albo fluorescencją atomową. Mineralizacja fizykochemiczna ma rozłożyć materiał próbki i dać roztwór pomiarowy z oznaczanymi pierwiastkami; stosuje się ją wtedy, gdy pomiar zwalidowano w połączeniu z tą mineralizacją. Wynik odnosi się do całkowitej zawartości pierwiastka, zależnie od użytych odczynników i procedury pomiarowej. Próbkę homogenizuje się bez wprowadzania zanieczyszczeń, a następnie mineralizuje kwasem azotowym (czasem z dodatkiem innych kwasów) w wysokiej temperaturze i pod ciśnieniem, w zamkniętym naczyniu, z ogrzewaniem konwencjonalnym albo mikrofalowym. Ogólne wymagania oznaczania pierwiastków w żywności podaje EN 13804 (powołanie normatywne).

ODCZYNNIKI (rozdz. 4). Zawartość pierwiastków śladowych w odczynnikach i wodzie ma być na tyle mała, by nie wpływała na wynik; kwas azotowy i solny o niewystarczającej czystości oczyszcza się destylacją poniżej temperatury wrzenia. Kwas azotowy — ułamek masowy co najmniej 65 %, gęstość około 1,4 g/ml; rozcieńczony kwas azotowy — co najmniej (1 + 9); kwas solny — co najmniej 30 %, około 1,15 g/ml; kwas fluorowodorowy — co najmniej 40 %, około 1,14 g/ml; nadtlenek wodoru — co najmniej 30 %, około 1,11 g/ml.

APARATURA (rozdz. 5). Wszystko, co styka się z próbką, myje się rozcieńczonym kwasem azotowym i wodą; naczynia można czyścić parami gorącego kwasu w aparacie do tego przeznaczonym. Naczynia ciśnieniowe muszą być handlowo dostępne, sprawdzone pod względem bezpieczeństwa, z kwasoodpornymi wkładami z materiałów o małym ryzyku zanieczyszczenia, wytrzymywać co najmniej 180 °C i mieć zabezpieczenia (np. płytki bezpieczeństwa, osłonę ciśnieniową, sterowanie mocą). Przy ogrzewaniu konwencjonalnym stosuje się wkłady z PTFE, szkła kwarcowego, FEP albo PFA. Układy mikrofalowe muszą mieć pomiar temperatury (wewnętrzny albo zewnętrzny; czujnik podczerwieni tylko wtedy, gdy producent potwierdzi, że wskazanie odpowiada temperaturze roztworu) — bez niego układu nie wolno używać; wkłady z PTFE, PFA, TFM albo kwarcu. W autoklawie mikrofalowym naczynia zamyka się ciśnieniem wstępnym co najmniej 40 bar. Powyżej 230 °C korzystne jest szkło kwarcowe; do oznaczania rtęci i pierwiastków łatwo adsorbujących się na szorstkich powierzchniach (np. antymonu) zaleca się kwarc. Ponadto: łaźnia ultradźwiękowa z ogrzewaniem i aparat do destylacji kwasów poniżej temperatury wrzenia z kwarcu albo fluoropolimerów.

PRZEBIEG (rozdz. 6.1–6.3.3). Zanieczyszczenie na każdym etapie ma być jak najmniejsze; próbki przygotowuje się jak w gospodarstwie domowym, a przy oznaczaniu chromu i niklu nie używa się sprzętu ze stali nierdzewnej. Masę próbki dobiera się do pojemności naczynia i dopuszczalnego wzrostu ciśnienia, nie odbiegając od danych producenta: z próbek bogatych w węgiel (tłuszcze, produkty bogate w węglowodany) zwykle najwyżej 200 mg świeżej masy (z dokładnością 1 mg), przy mniejszej zawartości węgla do 3 g świeżej masy albo 4 ml cieczy; zmieniając masę, zachowuje się stosunek masy próbki do objętości kwasu. Do proszku (około 200 mg) dodaje się 1 ml wody; do materiałów tłustych — nie. Z próbek zawierających alkohol usuwa się go przed dodaniem kwasu łagodnym ogrzewaniem, np. w łaźni ultradźwiękowej w 60 °C. Zwykle wystarczają 3 ml kwasu azotowego (układy mikrofalowe wymagają zwykle więcej); można dodać od 0,5 ml do 1 ml nadtlenku wodoru, który zapobiega przywieraniu próbki do ścianek, poprawia mieszanie i zmniejsza ilość tlenków azotu. Próbka ma być przykryta kwasem przed zamknięciem naczynia; zaleca się reakcję wstępną w temperaturze pokojowej w otwartym, luźno przykrytym naczyniu (próbki reaktywne — przez noc). Przy oznaczaniu cyny, antymonu i żelaza dodaje się co najmniej 0,5 ml kwasu solnego — dopiero po zakończeniu reakcji z kwasem azotowym — i natychmiast zamyka naczynie. Żywność z krzemianami albo ditlenkiem tytanu może wymagać kwasu fluorowodorowego — wtedy tylko wkłady z fluoroplastów, bo kwarc ulega nieodwracalnemu uszkodzeniu. Mineralizuje się w temperaturze co najmniej 180 °C; w układach mikrofalowych ogrzewa się powoli, przy zmniejszonej mocy. Wymaganą temperaturę — a więc stopień rozkładu — ustala się według dalszej procedury pomiarowej: wyższa temperatura daje mniej węgla resztkowego w roztworze i mniejsze zakłócenia tła w ET-AAS i ICP-OES.

DRUGIE ŹRÓDŁO. Metoda FDA z podręcznika analizy pierwiastków (EAM 4.7, wersja 1.3 z kwietnia 2025) łączy mikrofalowe roztwarzanie kwasem azotowym z oznaczaniem ICP-MS m.in. arsenu, kadmu, chromu, ołowiu i rtęci w żywności; wymaga mineralizatora z regulacją temperatury do co najmniej 200 °C, a naczynia otwiera po ostudzeniu poniżej 50 °C.

PRZEPISY. Najwyższe dopuszczalne poziomy ołowiu, kadmu, rtęci, arsenu i cyny nieorganicznej w żywności ustala rozporządzenie (UE) 2023/915 (zał. I sekcja 3 „Metale i inne pierwiastki”), które uchyliło rozporządzenie (WE) nr 1881/2006; wartości zależą od rodzaju żywności.

CZEGO TU NIE PODAJEMY. Czasu mineralizacji, chłodzenia i dalszego postępowania z roztworem, kontroli jakości oraz przykładowych programów mineralizacji (6.3.4–6.4) — tych punktów nie ma w podglądzie normy. Nie podajemy też warunków oznaczania ICP-MS ani granic oznaczalności — norma ich nie obejmuje.

Zasada metody

Zhomogenizowaną bez zanieczyszczeń próbkę żywności roztwarza się kwasem azotowym — czasem z dodatkiem nadtlenku wodoru, kwasu solnego albo fluorowodorowego — w zamkniętym naczyniu ciśnieniowym, w temperaturze co najmniej 180 °C, z ogrzewaniem konwencjonalnym albo mikrofalowym. Materia organiczna ulega rozkładowi, a oznaczane pierwiastki przechodzą do roztworu pomiarowego.

Roztwór bada się techniką zwalidowaną razem z tą mineralizacją — w badaniu międzylaboratoryjnym były to AAS płomieniowa, elektrotermiczna, wodorkowa i zimnych par oraz ICP-MS. Wynik odnosi się do całkowitej zawartości pierwiastka.

Zastosowania

• Żywność — przygotowanie roztworu do oznaczania pierwiastków, w tym metali (rozdz. 1)
• Połączenie z AAS płomieniową, elektrotermiczną, wodorkową i zimnych par oraz z ICP-MS — zbadane międzylaboratoryjnie; ICP-OES, woltamperometria, fluorescencja atomowa — możliwe (rozdz. 1)
• Oznaczanie cyny, antymonu i żelaza — mineralizacja z dodatkiem kwasu solnego; żywność z krzemianami albo ditlenkiem tytanu — z kwasem fluorowodorowym (6.3.2)
• Sprawdzanie zgodności z najwyższymi dopuszczalnymi poziomami ołowiu, kadmu, rtęci, arsenu i cyny w rozporządzeniu (UE) 2023/915 — po oznaczeniu zwalidowaną techniką pomiarową

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 13805:2014-11

Tytuł (PL)

Artykuły żywnościowe — Oznaczanie pierwiastków śladowych — Mineralizacja ciśnieniowa

Title (EN)

Foodstuffs — Determination of trace elements — Pressure digestion

Procedura krok po kroku

1. Przygotowanie próbki

   Homogenizacja bez zanieczyszczeń; przy Cr i Ni bez sprzętu ze stali nierdzewnej; zgodnie z EN 13804 (6.2).

2. Odważka

   Masa dobrana do naczynia i dopuszczalnego ciśnienia: próbki bogate w węgiel zwykle do 200 mg (dokładność 1 mg), uboższe do 3 g albo 4 ml; proszek z 1 ml wody; alkohol usunięty w 60 °C (6.3.1).

3. Dodanie kwasu i reakcja wstępna

   Zwykle 3 ml kwasu azotowego, ewentualnie od 0,5 ml do 1 ml H₂O₂; próbka całkowicie przykryta kwasem; reakcja wstępna w otwartym, luźno przykrytym naczyniu, dla próbek reaktywnych przez noc (6.3.2).

4. Dodatki dla wybranych pierwiastków

   Sn, Sb, Fe — co najmniej 0,5 ml HCl po zakończeniu reakcji z kwasem azotowym i natychmiastowe zamknięcie naczynia; krzemiany, TiO₂ — HF tylko we wkładach z fluoroplastów (6.3.2).

5. Mineralizacja

   W temperaturze co najmniej 180 °C; w układzie mikrofalowym powolne ogrzewanie przy zmniejszonej mocy; temperaturę dobiera się do procedury pomiarowej (6.3.3).

6. Roztwór pomiarowy

   Dalsze postępowanie i oznaczenie według normy zwalidowanej z tą mineralizacją (rozdz. 3; szczegóły 6.3.4–6.4 poza podglądem).

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Kwasu nadchlorowego nie wolno używać do mineralizacji ciśnieniowej, nawet w małych ilościach; mineralizacja materiałów bogatych w węgiel (celuloza, węglowodany, tłuszcze, oleje) może prowadzić do wybuchu (6.1, 6.3.2)
• Alkohol trzeba odparować przed dodaniem kwasu azotowego — z nim reaguje gwałtownie z opóźnieniem (6.1, 6.3.1)
• Próbka niezanurzona w kwasie może miejscowo przegrzać naczynie w układzie mikrofalowym aż do jego pęknięcia (ostrzeżenie w 6.3.2)
• Uwaga na tlenki azotu; przed użyciem aparatu przeczytać instrukcję i zasady bezpieczeństwa producenta, a przy kwasie fluorowodorowym stosować odpowiednie wytyczne bezpieczeństwa (6.1, 6.3.2)

Najczęstsze pytania