Применение рентгенофлуоресцентного анализа для исследования химического состава чая и кофе

Abstract

The results of food analysis are the main sources of information about their respective quality. X-ray fluorescence analysis (XRF) makes a significant contribution to the study of the problems related to food. Tea is one of the main drinks consumed by the population of the Earth. The complex chemical composition of tea depends on many factors, including soil composition, growing conditions, tea variety, etc. Tea leaves and coffee beans contain most of the elements that are essential for the human health. Due to the specific aroma and positive influence on a person’s wellbeing, coffee and tea are among the favorite drinks in the world. Coffee contains a lot of P and Ca elements that help strengthen the human bones. The use of traditional chemical methods for determining the contents of individual elements in tea and coffee is associated with time-consuming and long-lasting chemical procedures. The procedures used at the preliminary stage such as concentration, extraction, and dilution are associated with additional errors. The current work presents a review of XRF application to the study of tea and coffee chemical compositions. The achievements in the development of X-ray equipment, in par ticular por table and micro XRF spectrometers, are noted. A special attention is paid to the ways of solving the sample preparation problem. As analytical chemistry develops, sample preparation becomes an increasingly impor tant stage of the analysis, which in most cases takes up more than half of the total analysis time. Examples of determining the content of basic and microelements are given. They were performed to assess the influence of natural factors on the accumulation of individual chemical elements by plants, to assess the quality of tea and coffee, to check the content of toxic elements and the authenticity of products as well as to verify their geographical origin. When analyzing the products under consideration using XRF, various methods were used to convert the experimental intensities into the contents of the elements. External standard procedure, standard background and the method of fundamental parameters were used. It was shown that researchers were faced with significant mutual influence of the elements. The estimates of interelement effects on the intensity of analytical lines for tea, coffee and some plants are presented.

Результаты анализа пищевых продуктов являются важным источником информации об их качестве. Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) вносит значительный вклад в изучение проблем, связанных с продуктами питания. Чай является одним из основных напитков, потребляемых населением Земли. Сложный химический состав чая зависит от многих факторов, в частности, от состава почвы, условий выращивания, сорта чая и др. В листьях чая и зёрнах кофе содержится большинство элементов, необходимых для здоровья человека. Из-за специфического аромата и положительного влияния на здоровье человека, кофе и чай являются одними из любимых напитков в мире. Применение традиционных химических методов для определения содержаний отдельных элементов в чае и кофе связано с трудоёмкими химическими процедурами обра­ботки исследуемых материалов: концентрирование, экстракция, разбавление, что приводит к дополнительным погрешностям. Представлен обзор текущего состояния проблемы применения РФА при исследовании химического состава чая и кофе. Отмечены достижения в разработке рентгеноспектральной аппаратуры, в частности портативных и микро-РФА спектрометров. Кратко рассмотрены способы подготовки проб. По мере развития аналитической химии подготовка проб становится этапом анализа, занимающим иногда более половины общего времени анализа. Приведены примеры определения содержаний основных и микроэлементов, выполненные для оценки влияния природных факторов на аккумуляцию растениями отдельных элементов; для оценки качества чая и кофе, проверки содержания токсичных элементов и подлинности продуктов, а так же их географического происхождения. При анализе рассматриваемых продуктов с помощью РФА использовались различные способы для преобразования экспериментальных интенсивностей в содержания определяемых элементов: внешнего стандарта; стандарта-фона и фундаментальных параметров. Отмечено, что исследователи сталкиваются со значительными взаимными влияниями элементов. Представлены оценки межэлементных воздействий на интенсивности аналитических линий для чая, кофе и некоторых растений.