Stanovenie vybraných stopových prvkov vo vzorkách kávy metódou ICP-MS

• Thesis title in thesis language (Slovak): Stanovenie vybraných stopových prvkov vo vzorkách kávy metódou ICP-MS
• Thesis title in Czech: Stanovení vybraných stopových prvků ve vzorcích kávy metodou ICP-MS
• Thesis title in English: Determination of selected elements in coffee samples using ICP-MS method
• Key words: Indukčně vázané plazma, hmotnostní spektrometrie, mineralizace na mokré cestě, káva, stopové prvky, mangan, měď, zinek, železo
• English key words: Inductively coupled plasma, mass spectrometry, wet mineralization, coffee, trace metals, manganese, copper, zinc, iron
• Academic year of topic announcement: 2021/2022
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: slovenština
• Department: Department of Analytical Chemistry (31-230)
• Supervisor: RNDr. Jakub Hraníček, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 02.12.2021
• Date of assignment: 02.12.2021
• Date of electronic submission: 17.05.2022
• Date of proceeded defence: 13.06.2022
• Opponents: RNDr. Václav Červený, Ph.D.

Preliminary scope of work

Bakalářská práce se zabývá stanovením vybraných stopových prvků (mangan, železo, měď, zinek) ve vzorcích mleté a instantní kávy. Byly analyzovány čtyři vzorky mleté kávy a jeden vzorek instantní kávy. Vzorky byly rozloženy mikrovlnným rozkladným zařízením a analyzovány metodou hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem z hlediska prvkového obsahu. Kromě stanovení celkového množství vybraných prvků ve všech vzorcích kávy byly pro jeden vzorek mleté kávy uskutečněny dva dodatečné experimenty, kterých cílem bylo sledování vlivu doby louhování kávy ve vroucí vodě a vlivu teploty vody při louhování na prvkový obsah výluhů.
Obsah stopových prvků v analyzovaných vzorcích vykazuje poměrně široké rozmezí koncentrací. Koncentrace kovů představují následující rozmezí koncentrací: mangan 7,58 – 34,4 µg/g, měď 0,21 – 13,6 µg/g, zinek 1,58 – 5,35 µg/g a železo 12,2 – 55,8 µg/g. Obecně nejmenší obsah prvků byl pozorován v případě instantní kávy, která díky tomu není vhodný zdroj stopových prvků pro člověka.
Jeden vzorek mleté kávy byl podroben dvou extrakčním experimentům ve vodě. Získané výsledky pro oba experimenty ukazují, že množství prvků v mleté kávě převyšuje vyextrahované množství ve výluzích. Sledováním vlivu doby louhování bylo zjištěno, že se zvyšující dobou louhování roste i množství vyextrahovaného prvku, čímž se řídí všechny analyzovány prvky kromě zinku.
Sledována byla i závislost teploty vody použité při louhování kávy, zatím co doba extrakce byla zvolena na 5 minut. S rostoucí teplotou dochází k postupnému snižování koncentrace prvků. Pozorovanou závislostí se neřídí mangan, přičemž jeho koncentrace začíná klesat až od teploty vody, která dosahuje 70 °C.

Preliminary scope of work in English

The main aim of this thesis is focused on the determination of selected elements (manganese, copper, zinc, iron) in trace levels in selected samples of grained and instant coffee. Four samples of grained coffee and one sample of instant coffee were taken for analysis. Firstly, all samples were digested in a microwave digestion system and then analysed by inductively coupled plasma mass spectrometry to determine the concentration of selected elements. Except this, one sample of grained coffee was taken for two additional experiments. The aim of these experiments was to investigate the influence of the extraction time and temperature of water used for extractions, on the element concentrations in liquid phases.
The content of trace elements in the analysed samples shows relatively wide range of values (7.58 – 34.4, 0.21 – 13.6, 1.58 – 5.35 and 12.2 – 55.8 µg/g for manganese, copper, zinc and iron, respectively). Generally, the lowest concentrations of all elements were detected in sample of instant coffee, which cannot be regarded as a valuable source of trace elements for humans.
The first additional experiment shows that the concentrations of elements in grained coffee is much higher than in its extractions. With increasing time of extraction, the concentration of elements increased as well (except of zinc).
The effect of the temperature of water used for extraction was also observed. Time of extraction was constant and given as 5 minutes. With the increasing temperature the concentration of elements decreases. This fact does not suit the manganese well. Manganese concentration is decreasing until the temperature of water 70 °C.