ธาตุอาหารและธาตุปนเปื้อนในพืชเป็นปัจจัยสำคัญที่สะท้อนทั้งคุณภาพทางโภชนาการและความปลอดภัยของผู้บริโภค การวิเคราะห์เชิงปริมาณด้วยเทคนิค ICP-OES จึงมีบทบาทอย่างยิ่งในการให้ข้อมูลที่ถูกต้องและเชื่อถือได้ บทความนี้นำเสนอแนวทางการวิเคราะห์ธาตุในพืชอย่างเป็นระบบ พร้อมผลการทดสอบที่แสดงถึงประสิทธิภาพของวิธีการและศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในงานวิจัยและอุตสาหกรรม
การวิเคราะห์ธาตุอาหารและธาตุปนเปื้อนในพืชมีความสำคัญต่อการประเมินคุณภาพและความปลอดภัยทางอาหาร งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการวิเคราะห์ปริมาณธาตุในข้าวโพดและใบบัวบกด้วยเทคนิค Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) โดยทำการเตรียมตัวอย่างด้วยวิธี Microwave digestion และสร้างกราฟมาตรฐานในช่วงความเข้มข้น 0–50 ppm ผลการศึกษาพบว่าความเป็นเชิงเส้นของกราฟมาตรฐานมีค่า R² มากกว่า 0.9990 สำหรับทุกธาตุที่วิเคราะห์ และค่าการกู้คืน (%Recovery) อยู่ในช่วง 80–105% แสดงให้เห็นถึงความถูกต้องและความแม่นยำของวิธีการที่พัฒนา นอกจากนี้ยังสามารถตรวจวัดธาตุอาหารหลัก ธาตุอาหารรอง และธาตุปนเปื้อน เช่น สารหนูและแคดเมียม ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ธาตุอาหารเป็นองค์ประกอบสำคัญที่พืชจำเป็นต้องใช้ในการเจริญเติบโตและพัฒนาการ โดยสามารถแบ่งออกเป็นธาตุที่ได้จากอากาศและน้ำ ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน และธาตุที่ได้จากดิน เช่น ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม กำมะถัน รวมถึงธาตุอาหารรองและจุลธาตุอื่น ๆ
การวิเคราะห์ปริมาณธาตุในพืชมีบทบาทสำคัญในการประเมินความอุดมสมบูรณ์ของดิน การจัดการธาตุอาหาร และการเฝ้าระวังการปนเปื้อนของโลหะหนัก เช่น สารหนูและแคดเมียม ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพของผู้บริโภค เทคนิค ICP-OES เป็นเทคนิคที่ได้รับความนิยมเนื่องจากสามารถวิเคราะห์ธาตุหลายชนิดได้พร้อมกัน ให้ผลรวดเร็ว และมีความแม่นยำสูง
ขั้นตอนการวิเคราะห์
1. ตัวอย่างและการเตรียมตัวอย่าง
ตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษาประกอบด้วยข้าวโพดและใบบัวบก โดยชั่งตัวอย่าง 0.5 กรัม ใส่ในภาชนะย่อย เติมกรดไนตริก 10 มิลลิลิตร และทิ้งไว้ 20 นาที ก่อนนำไปย่อยด้วยเครื่อง Microwave digestion จากนั้นปรับปริมาตรเป็น 50 มิลลิลิตรด้วยน้ำ DI
2. การเตรียมสารมาตรฐานและการสอบเทียบ
เตรียมสารมาตรฐานผสมของธาตุ B, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mo, P, S, Zn, As และ Cd ในช่วงความเข้มข้น 0–50 ppm โดยใช้ Yttrium เป็นสารมาตรฐานภายใน (ISTD) และสร้างกราฟมาตรฐานเพื่อใช้ในการคำนวณ
3. เครื่องมือและสภาวะการวิเคราะห์
ใช้เครื่อง ICP-OES รุ่น iCAP Pro X Duo โดยตั้งค่าพารามิเตอร์สำคัญ ได้แก่
-
- RF Power: 1150 W
- Nebulizer gas: 0.65 L/min
- Auxiliary gas: 0.5 L/min
- Coolant gas: 12.5 L/min
- Mode: Axial
- Pump speed: 45 rpm
- Exposure time: 15 s
4. การตรวจสอบความถูกต้องของวิธี
ทำการทดสอบความถูกต้องโดยใช้วิธี matrix spike ที่ความเข้มข้น 10 ppm และประเมินค่าการกู้คืน (%Recovery) และความเที่ยง (%RSD)
ผลการสร้างกราฟมาตรฐานของธาตุทั้งหมดให้ค่าความเป็นเชิงเส้นดีมาก โดยมีค่า R² มากกว่า 0.9990 แสดงถึงความน่าเชื่อถือของวิธีการสอบเทียบ ค่าขีดจำกัดการตรวจวัด (LOD) ของแต่ละธาตุอยู่ในระดับต่ำ (ppm ระดับ 10⁻³ ถึง 10⁻⁴) แสดงถึงความไวของเทคนิค ICP-OES ในการตรวจวัดธาตุปริมาณน้อย ผลการวิเคราะห์ตัวอย่างพบว่าข้าวโพดและใบบัวบกมีปริมาณธาตุอาหารหลักและรองแตกต่างกันตามชนิดของพืช โดยโพแทสเซียมและฟอสฟอรัสเป็นธาตุที่พบในปริมาณสูง ขณะที่ธาตุปนเปื้อน เช่น สารหนูและแคดเมียม พบในระดับต่ำกว่าขีดจำกัดการตรวจวัดในบางตัวอย่าง การทดสอบความถูกต้องของวิธีให้ค่าการกู้คืนอยู่ในช่วง 80–105% และมีค่าความเที่ยง (%RSD) อยู่ในระดับต่ำ แสดงถึงความแม่นยำและความน่าเชื่อถือของวิธีการวิเคราะห์
ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่าเทคนิค ICP-OES สามารถใช้ในการวิเคราะห์ธาตุในพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งในด้านความไว ความแม่นยำ และความสามารถในการวิเคราะห์หลายธาตุพร้อมกัน การเตรียมตัวอย่างด้วยวิธี Microwave digestion ช่วยให้การย่อยตัวอย่างสมบูรณ์และลดการสูญเสียธาตุค่าการกู้คืนที่อยู่ในช่วงยอมรับได้สะท้อนถึงความถูกต้องของวิธีการ ในขณะที่ค่าความเป็นเชิงเส้นของกราฟมาตรฐานยืนยันถึงความเหมาะสมของช่วงความเข้มข้นที่ใช้ในการวิเคราะห์ วิธีการวิเคราะห์ธาตุในข้าวโพดและใบบัวบกด้วยเทคนิค ICP-OES ที่พัฒนาขึ้นมีประสิทธิภาพสูง สามารถตรวจวัดธาตุอาหารและธาตุปนเปื้อนได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว โดยมีค่าความถูกต้องและความเที่ยงอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ จึงเหมาะสำหรับการประยุกต์ใช้ในงานวิเคราะห์ด้านสิ่งแวดล้อม อาหาร และการเกษตร
Application Note ฉบับเต็มอ่านได้ที่นี่ https://www.scispec.co.th/app/2023TH/AN23_ICPOES_Plant.pdf