分析EDXRF基于牛奶的粉末的营养含量

食品行业使用许多分析程序评估了用额外营养成分制成的基于牛奶粉的营养含量，例如婴儿配方奶粉。在这些“强化”牛奶粉中，蛋白质，脂质，碳水化合物，维生素和矿物质是一些营养素。

使用能量分散性X射线荧光（EDXRF）在生产线附近调节牛奶粉末的元素组成。

要简化制造程序并减少周转时间，快速样本准备和测量时间至关重要。本文使用EDXRF：Na，Mg，P，Cl，K，Ca，Mn，Fe，Cu和Zn监视以下元素。

由于其较低的灵敏度，NA和MG对于EDXRF仍然具有挑战性。在这里，它显示了如何利用具有石墨烯窗口的硅漂移检测器（SDD）可以显着提高其检测效率。

Instrumentation

末端窗户X射线管Thermo Scientific™ ARL QUANT’X™ EDXRF Spectrometer在50瓦时进行校准，目标可以是RH或AG。使用主梁过滤器，使用直接激发几何形状检查了样品。共有九个过滤器可用于增强元素激发。

图片来源：Thermo Fisher科学 - 元素分析仪和相分析仪

All periodic table elements, from carbon (Z = 6) to Am (Z = 95), can be detected using a large-area SDD with a graphene window (less than 1 µm thick). Until recently, the standard SDD window was an 8 µm thick Be window, which prevented the detection of elements lighter than F (Z = 9).

样品制备

使用由硬化不锈钢构成的模具组，将每个样品中的6.0±0.1 g粉末粉碎成直径32 mm的沉淀物。使用Specac在英国进行的手动液压压力施加了大约四吨压力。在颗粒化之前，样品没有接地或干燥。干燥器用于存储颗粒。

最终的颗粒厚度> 5毫米。关于每个元素感兴趣的独特X射线的深度，可以认为这是无限厚的。因此，从双方检查了颗粒并被认为是真正的重复。

为此应用创建了36个基于牛奶的内部粉末标准。验证阶段需要使用其余23个标准，而校准阶段则需要使用13个标准。

Measurement Conditions

在三个激发设置下进行了10个元素的测量。表1显示了每个条件的实验数据。

表格1。Excitation conditions used in this application note. Source: Thermo Fisher Scientific-Elemental Analyzers and Phase Analyzers

健康）状况	电压 (kV)	铜rrent （嘛）	Filter	气氛	活着的时间 （S）	分析物	ROI标准化背景 （KEV）
低za	4	2.00（自动）	No Filter	氦	180	Na，mg
低ZB	8	2.00（自动）	C Thick	氦	60	P，S，K，CA	4。4- 6.0
中部ZB	20	2.00（自动）	Ag Medium	空气	180	Mn, Fe, Cu, Zn	13。8- 17.1

在氦气中测试较轻的元素，以防止空气吸收其低能X射线的独特性能。由于奶粉颗粒进入真空泵并影响油质质量的趋势，氦气分析比真空更可取。欧洲杯猜球平台

With 180 seconds each devoted to the two conditions, which focused on light and transitional aspects, the total measurement period was 420 seconds of “live time.”

根据所需的不确定性和可重复性的水平，可以缩短测量持续时间，特别是在靶向MN浓度接近检测极限的过渡元素的情况下。如果MN的确定不重要，则可以将这种情况的测量周期切为60秒。

校准

为了设置校准，总共使用了13个内部标准标准，这些标准先前已经采用了电感耦合等离子体光学发射光谱（ICP-OES）分析。标准标准是两次（颗粒的两侧），每个元素的浓度范围在表2中。

表2。元素浓度范围和校准统计。资料来源：Thermo Fisher科学元素分析仪和相分析仪

Element	浓范围 （ppm）	RMS （ppm）	r2
NA	1400-4920	157	0.979
毫克	358-1212	56	0.961
p	1670 - 5160	172	0.980
Cl	2950-5830	126	0.989
k	4290-11250	159	0.995
CA	2550 - 7570	231	0.985
Mn	0.3-13	0.4	0.994
铁	51-97	3.0	0.968
铜	3-8	0.3	0.966
Zn	34-95	1.9	0.989

To calculate net elemental peak intensities, spectral fitting is employed to account for background and spectral overlap.

在某些情况下，确定并使用峰强度与一部分分散光谱背景的一部分之比仅代替元素强度，以说明粉末中有机含量的变化带来的矩阵效应，并增强该基质效应。校准模型。

并非所有要素都适用于该比例，因为它并不总是有益的。对于K，CA，MN，FE，CU和Zn的元素，这种归一化是成功的。

各种元素的校准曲线显示在图1中。校准的均方根误差（RMSE）和相关系数（R²) for each element are also displayed in Table 2.

图1。用EDXRF获得的元素校准曲线。图片来源：Thermo Fisher科学元素分析仪和相分析仪

图2显示了具有低ZA激发条件的标准之一，其中包括1400 ppm Na和500 ppm mg（表1）。具有石墨烯窗口的SDD产生具有高统计量的元素峰，并且对Na和Mg具有非凡的敏感性。

图2。基于牛奶的粉末，含有1,400 ppm Na和500 ppm mg，使用条件“低ZA”获得，如表1所示（4 kV，无滤波器，180秒，直播时间）。图片来源：Thermo Fisher科学元素分析仪和相分析仪

结果，现在可以创建具有较低RMS值的校准曲线是可行的，而EDXRF以前无法实现。

验证

为了验证EDXRF技术，采用了先前经过ICP-OES分析的23个内部标准。每个标准进行了两个测量。图3将ICP-OES的结果与EDXRF数据（每个重复的平均值）进行了比较。

图3。与ICP-OES结果相比，用EDXRF分析的牛奶粉末标准标准。图片来源：Thermo Fisher科学元素分析仪和相分析仪

预测的标准误差（SEP），相关系数（R²), slope, intercept, standard deviations (SD) of the slope and intercept, and confidence intervals (CI) are only a few of the statistical metrics that are pertinent for all elements and are shown in Table 3.

Table 3.验证统计。资料来源：Thermo Fisher科学元素分析仪和相分析仪

	NA	毫克	p	Cl	k	CA	Mn	铁	铜	Zn
九月	162	47	221	131	158	203	0.16	2.0	0.14	1.9
r2	0.921	0.920	0.886	0.945	0.988	0.960	0.999	0.980	0.985	0.987
坡	1.005	0.929	0.948	0.961	0.967	0.900	1.033	1.047	0.987	1.027
SD of slope	0.064	0.060	0.074	0.053	0.024	0.040	0.008	0.032	0.027	0.026
CI最小	0.872	0.805	0.794	0.849	0.918	0.817	1.016	0.980	0.932	0.973
CI Max	1.139	1.054	1.102	1.073	1.017	0.984	1.050	1.115	1.042	1.081
截距	13	42	213	169	227	516	-0.09	-4.1	-0.01	-2.8
SD of intercept	145	33	259	200	152	207	0.03	2.3	0.12	1.4
CI最小	-289	-26	-326	-250	-89	85	-0.15	-8.9	-0.25	-5.8
CI Max	314	110	751	589	543	947	-0.03	0.6	0.24	0.1

当拟合直线的斜率为1，截距为0时，考虑两个参数的置信区间，就会达成强大的统计协议。表3中的大多数项目都符合这些要求。CA和MN不满足斜率和截距的要求。

这可能是由于MN的浓度范围造成的，MN接近技术的检测极限。由于对EDXRF和ICP-OES测量进行采样了各种材料量，因此假定CA在整个材料中的分布不像其他元素那样均匀分布，从而导致数据之间的不一致。

或者，通过标准化到光谱背景的一部分，可能无法补偿基质效应。但是，斜率和截距值实际上满足了标准，EDXRF和ICP-OES结果之间的一致性令人满意。

几天的稳定性

为了评估EDXRF随时间的稳定性，在28天的过程中常规检查了五个验证样本（表4）。提出的每个浓度是重复的平均值。

Table 4.Analysis of a validation sample over a period of 28 days. Source: Thermo Fisher Scientific-Elemental Analyzers and Phase Analyzers

Element	参考。 ppm	第一天 ppm	第7天 ppm	第9天 ppm	第12天 ppm	第14天 ppm	第16天 ppm	第19天 ppm	第21天 ppm	第23天 ppm	第26天 ppm	第28天 ppm
NA	2160	2202	2156	2164	2143	2200	2196	2195	2190	2183	2188	2205
毫克	417	429	414	413	417	421	418	428	418	425	421	417
p	2850	2678	2715	2691	2698	2727	2703	2719	2688	2688	2678	2704
Cl	3330	3277	3280	3263	3290	3304	3312	3326	3287	3306	3298	3290
k	4920	4871	4860	4869	4863	4902	4898	4882	4877	4887	4884	4891
CA	4270	4160	4174	4175	4181	4182	4207	4193	4199	4210	4204	4206
Mn	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2	1.4	1.5	1.3	1.2	1.6	0.9	1.2
铁	52.3	54.6	54.2	53.9	54.0	54.5	54.1	54.0	54.1	54.1	53.8	54.0
铜	4.3	4.2	4.2	4.2	4.3	4.2	4.2	4.3	4.3	4.2	4.2	4.2
Zn	52.1	49.4	48.7	49.2	49.0	49.2	48。6	49.3	48.8	49.2	49.1	49.1

图4显示了跟踪28天的验证样本的结果。即使对于较低的PPM浓度的元素，Quant’X EDXRF光谱仪也会产生一致的分析结果。

图4。Analysis results over 28 days. A) Elements present at concentrations >500 ppm. B) Elements present at concentrations <100 ppm. Image Credit: Thermo Fisher Scientific-Elemental Analyzers and Phase Analyzers

概括

When fitted with a graphene detector window, theARL QUANT’X EDXRF Spectrometer成为分析基于牛奶的粉末的元素组成的绝佳工具。以前难以检测的光组件（例如NA和MG）现在显示出明确的信号，具有足够的强度，可以产生可靠的校准曲线。

This tech note demonstrates how in-house standards are utilized to build up a calibration, which is followed by a thorough validation. The elemental peak intensity is normalized by a portion of the spectral background to account for any matrix effects, eliminating inter-element adjustments, and creating simple and reliable calibration models.

ARL Quant’x光谱仪在28天期间的性能表明了随着时间的推移稳定性的高稳定性，从而最大程度地减少了对漂移校正或重新校准的需求。

此信息已从Thermo Fisher Scientific -Elemental分析仪和相分析仪提供的材料中采购，审查和调欧洲杯足球竞彩整。

For more information on this source, please visitThermo Fisher Scientific-元素分析仪和相分析仪。