Het nut van een analytische methode om te bepalen van anorganisch arseen in een breed scala van voedsel matrices wordt aangetoond. De methode bestaat uit de selectieve extractie van anorganisch arseen in chloroform met een definitieve vaststelling door hydride generatie-atomaire-absorptiespectrometrie.
De Europese Autoriteit voor voedselveiligheid (EFSA) onderstreept in haar wetenschappelijke advies over de arseen in voedsel dat ter ondersteuning van een evaluatie van de geluid blootstelling aan anorganisch arseen via de voeding, informatie over de distributie van arseen soorten in verschillende types van voedsel moet zijn gegenereerd. Een eerder in een ringonderzoek, gevalideerde methode is toegepast om te bepalen van anorganisch arseen in een grote verscheidenheid van voedsel matrices, die betrekking hebben op granen, paddestoelen en voedsel van mariene oorsprong (31 monsters in totaal). De methode is gebaseerd op de detectie door stroom injectie-hydride generatie-atomaire-absorptiespectrometrie van de iAs selectief uitgepakt in chloroform na vertering van de eiwitten met geconcentreerd HCl. De methode wordt gekenmerkt door een bepaalbaarheidsgrens van 10 µg/kg drooggewicht, waardoor kwantificering van anorganisch arseen in een grote hoeveelheid voedsel matrices. Informatie wordt verstrekt over prestaties scores gegeven aan de resultaten met deze methode en die werden gemeld door verschillende laboratoria in verscheidene proficiency tests. Het percentage positieve resultaten verkregen met de besproken methode is hoger dan die van de resultaten met andere analytische benaderingen.
Sinds januari 2016 maximumgehalten voor anorganisch arseen (iAs) in verschillende rijst grondstoffen zijn opgenomen verordening (EG) 1881/2006 van de Commissie instelling maximumgehalten aan bepaalde verontreinigingen in levensmiddelen1 met 0,10 µg/L voor rijst die bestemd zijn voor de productie van levensmiddelen voor zuigelingen en peuters, 0,20 µg/L voor niet-parboiled volwitte rijst (rijst-, gepolijst of wit), 0,25 µg/L voor parboiled rijst en gedopte rijst en 0,30 µg/L voor rijst wafels, rijst bladen, hosties, rijstcrackers en rijstwafels. Deze update van de Europese wetgeving voor verontreinigingen in levensmiddelen gevolgd het wetenschappelijke advies over de arseen in voedsel voor de Europese Autoriteit voor voedselveiligheid (EFSA)2 in die het is geschat dat de blootstelling via de voeding aan iAs voor gemiddelde en hoge consumenten in Europa is zodanig dat kan een risico inhouden voor sommige consumenten, houdend in mening dat chronische blootstelling aan iAs kanker van de longen, huid en blaas en letsels van de huid veroorzaakt. In het wetenschappelijk rapport van de EFSA op blootstelling via de voeding aan anorganisch arseen in de Europese bevolking3, verschenen in 2014, wordt geconcludeerd dat de grootste bijdragen aan de iAs in de voeding voor de consumenten van alle leeftijden verwerkte producten gemaakt van granen, andere dan zijn rijst en dat ook rijst, melk, zuivelproducten en drinkwater bijdragen tot de inname van de iAs, met melk en zuivel producten wordt de grootste bijdragen voor kleuters en peuters.
In 2010 het EU-referentielaboratorium voor zware metalen in diervoeders en levensmiddelen, EURL-HM, liep een proficiency test, IMEP-107, voor de bepaling van iAs in rijst, aan te tonen dat het mogelijk was om bepalen van iAs in rijst met voldoende nauwkeurigheid, ongeacht de analysemethode4gebruikt.
Verschillende analytische methoden zijn gevalideerd voor de bepaling van iAs in levensmiddelen. China was het eerste land in te voeren in zijn wetgeving een maximumgehalte voor iAs in rijst. De tenuitvoerlegging van wetgeving om mogelijk te maken, werd een standaardmethode die wordt gepubliceerd in 2003 voor de bepaling van wat in de standaard “abio-arseen”5 heet. Het Europees Comité voor normalisatie (CEN), gepubliceerd in 2008 een gestandaardiseerde methode, nl de 15517:2008, voor de bepaling van iAs in zeewier6. De twee methoden zijn gebaseerd op het gebruik van optimale voorwaarden voor het genereren van arsine alleen van iAs. In die manier scheiding van iAs van andere arseen diersoorten die ook arseen hydride kunnen genereren is niet nodig. De definitieve vaststelling wordt gedaan door atomaire fluorescentie5 of door hydride generatie atomaire-absorptiespectrometrie, HG-AAS,6. Echter, het is moeilijk om de exacte voorwaarden voor het genereren van arseen hydride zonder interferentie van andere arseenverbindingen lijden en alle de iAs massa breuken in algen gemeld in IMEP-112 (PT georganiseerd door de EURL-HM) verkregen met deze twee methoden , werden gescoord als onbevredigend7. Organoarseen soorten, zoals monomethylarsonic zuur (MMA), dimethylarsinic zuur (DMA) en arsenosugars aanwezig in algen monsters, vluchtige hydriden ook kunt genereren en kunnen mengen in de bepaling van iAs leidt tot een positieve vertekening in de resultaten8 .
CEN heeft onlangs een nieuwe standaardmethode, nl de 16802:2016, voor de bepaling van iAs in levensmiddelen van marine en plantaardige oorsprong met behulp van HPLC-ICP-MS9. Niet alle laboratoria zijn uitgerust met dat soort instrumentation en niet-dure, rechttoe-rechtaan methoden nodig zijn, met name in landen met minder ontwikkelde laboratorium infrastructuur.
In 2012 CEN gestandaardiseerde methode voor de bepaling van iAs in veevoeder door HG-AAS na extractie van de magnetron en off-line scheiding van iAs door vaste fase extractie (SPE), nl 16278:201210. Deze methode die bewezen geschikt voor het analyseren van iAs in diervoeder kan de gevoeligheid vereist om te bepalen van iAs in levensmiddelen van niet-mariene oorsprong, die volgens de EFSA lijkt te zijn de voornaamste dieet leverden in Europa3ontbreken. Echter de dezelfde groep die ontwikkeld en gevalideerd nl 16278:2012 getest en met succes toegepast en de methode om te bepalen van iAs in zeevruchten en rijst in een gezamenlijke proef11,12gevalideerd.
Een alternatieve methode voor de bepaling van iAs in voedsel matrices na selectieve extractie van iAs in chloroform en verdere kwantificering door HG-AAS, werd onlangs gevalideerd door het gemeenschappelijk centrum voor onderzoek (GCO) in een gezamenlijke proef13. De selectiviteit van de methode is beter dan die van directe HG-AAS en is eenvoudig te implementeren niet vereist het gebruik van verfijnde instrumenten zoals de HPLC-ICP-MS. In dit manuscript, de haalbaarheid van het gebruik van deze methode voor het bepalen van iAs in een breed scala van voedsel matrices: groenten, granen, paddestoelen en voedsel van mariene oorsprong, is geëvalueerd. Bovendien, de prestaties van laboratoria die de methode gebruikt bij proficiency tests georganiseerd door de EURL-HM en het GCO die betrekking hebben op verschillende matrices wordt beschreven.
Een cruciale stap in het protocol beschreven is de clean-up van de chloroformfase (stap 3.2) omdat elke zure fase residuen in de chloroformfase resterende tot overschat iAs resultaten leiden zal aangezien alle andere soorten van arsenicum in de steekproef aanwezig in het zuur zijn fase. Dit is van bijzonder belang zijn bij het analyseren van mariene monsters als gevolg van de aanwezigheid van een overvloed van biologische soorten, die zou goed zijn voor de meeste van de arseen massafractie aanwezig in het monster. Het gebruik van een hydrofobe PTFE (3.3) membraan is van het allergrootste belang. Als een emulsie bij de winning van iAs in chloroform ontstaat, kan de snelheid van centrifugeren (3.1) worden verhoogd. Andere traditionele benaderingen te elimineren emulsies kunnen ook worden toegepast. Een andere belangrijke stap is de mineralisatie (stap 5.3). Het tempo van de stijging van de temperatuur moet strikt worden uitgevoerd om te voorkomen dat alle projecties die afbreuk doen aan het herstel van de iAs leidt tot een ongecontroleerde negatief vooroordeel en gevaarlijk kunnen zijn voor de analist.
Zoals hierboven enkele laboratoria hebben de geëvalueerde methode met behulp van ICP-MS in plaats van FI-HG-AAS gebruikt. In een dergelijk geval de droge itsende stap (stap 5 van het protocol) is niet nodig en de fase 1 M HCl kan worden ingevoerd in de ICP-MS. In het geval van HG-AAS, is als gevolg van de hogere detectiegrens, een pre-concentratie-stap die elimineert ook mogelijke storingen, nodig.
Het percentage positieve resultaten verkregen met de methode beschreven in dit document, zowel met als zonder de resultaten gemeld voor algen, is vergelijkbaar met die van HPLC-ICP-MS en hoger dan die van HG-AAS. De laatste techniek (HG-AAS) is algemeen beschikbaar maar gevoelig voor storingen van organische arseen soorten, met name in alimentaire grondstoffen met een complexe arseen patroon voor de distributie van de soorten. Het laagste percentage van bevredigende resultaten kenmerkt die verkregen met “Andere installatiemethoden” maar het moet worden gehouden in het achterhoofd dat het betrekking heeft op verschillende analytische benaderingen, elke één van hen vertegenwoordigd door een kleine hoeveelheid resultaten, Figuur 1. De methode die in dit document gepresenteerd is een alternatief voor de meer verfijnde/dure HPLC-ICP-MS, nog steeds wordt gekenmerkt door een vergelijkbare prestaties zelfs in complexe matrices. Vaak vereist het gebruik van afgebroken technieken, zoals de HPLC-ICP-MS, hooggekwalificeerde exploitanten en dure infra-structuren. De methode die in dit document gepresenteerd kan worden geïmplementeerd door elke analist die opgeleid in de fundamentele analytische chemie.
Er zijn enkele belangrijke nadelen verbonden aan de methode. Het is tijdrovend, omdat verschillende stappen moeten worden gevolgd om iAs te scheiden van andere diersoorten arseen en pre concentraat IAS tot zelfs sub-ppm niveau. Het impliceert het gebruik van chloroform. Er is een tendens om te voorkomen dat het gebruik van gechloreerde verbindingen in de laboratoria, als gevolg van de negatieve gezondheidseffecten die zij zouden kunnen hebben. Niettemin, als goede laboratoriumpraktijken zijn gehouden en monsters fume hoods zijn behandeld, die negatieve gevolgen kunnen voorkomen worden. MMA zal mengen in de bepaling van iAs. Dit moet in gedachten worden gehouden bij het analyseren van monsters waarin MMA aanwezig, zoals algen, vis en andere zeevruchten kon zijn. MMA is echter normaal aanwezig zijn in kleine hoeveelheden die zouden worden gedekt door de onzekerheid verbonden aan de resultaten voor iAs.
The authors have nothing to disclose.
De auteurs bedanken Dr. F. Cordeiro van het GCO voor de nuttige discussies over statistische verwerking van gegevens. Deskundige laboratoria in de analyse van iAs in biologische matrices die resultaten te worden gebruikt als toegewezen waarde in PTs en laboratoria die aan de bestudeerde PTs deelnamen zijn erkend.
Deionised water | Any available | 18.2 MΩ cm | |
Concentrated hydrochloric acid (HCl). | Any available | Not less than 37 % m/v, c(HCl) = 12 mol/L, with a density of approx. ρ (HCl) 1.15 g/L |
|
Concentrated nitric acid (HNO3) | Any available | Not less that 65 % m/v, c(HNO3) = 14 mol/L, with a densitiy of approx. ρ 1.38 g/L |
|
Chloroform | Any available | Harmful by inhalation and if swallowed. Irritating to skin. Wear suitable protective clothing and gloves. |
|
Hydrogen bromide (HBr) | Any available | Not less than 48 % m/v | |
Hydrazine sulphate (N2H6SO4) | Any available | Harmful if swallowed. Causes burns. May cause cancer. |
|
Magnesium nitrate hexahydrate [Mg(NO3)6H2O] | Any available | ||
Magnesium oxide (MgO) | Any available | ||
Potassium iodide (KI) | Any available | ||
Ascorbic acid (C6H8O6) | Any available | ||
Sodium hydroxide (NaOH) | Any available | ||
Sodium borohydride (NaBH4) | Any available | ||
Arsenic (V) standard solution | Any available | 1000 mg/L Use certified standard solutions commercially available |
|
Centrifuge | Any available | ||
Mechanical shaker | Any available | ||
Sand bath | Any available | ||
Muffle furnace | Any available | ||
Polypropylene centrifuge (PC) tubes | Any available | 50 mL with screw cap | |
Syringe filters with hydrophobic PTFE membrane | Any available | 25 mm diameter | |
Pyrex glass beaker | Any available | Tall form 250 mL, capable of withstanding 500 °C |
|
Watch glasses | Any available | ||
Volumetric flasks | Any available | 10, 25, 100 or 200, Class A. |
|
Plastic funnels | Any available | ||
Whatman n° 1 paper or equivalent | Any available | ||
Atomic absorption spectrometer equipped with a flow injection system (FI-AAS) | Any available |