Идентификация неорганических соединений мышьяка в детских рисовых кашах методом ВЭЖХ-ИСП-МС

Для большинства людей мышьяк ассоциируется с убийством путем отравления. Ходят слухи, что причиной смерти Наполеона Бонапарта стало отравление мышьяком, хотя современная наука не подтверждает того, что именно отравление привело к его смерти. Но несмотря на дурную славу этого элемента, не все химические формы мышьяка являются ядовитыми. Мышьяк — это вещество, часто встречающееся в природе, например в воде, почве и пищевых продуктах. Наиболее распространенная форма, содержащаяся в морепродуктах, — арсенобетаин, который является нетоксичным для людей. Однако неорганический мышьяк, встречающийся в природе в некоторых горных породах, почвах и подземных водах, является канцерогеном и может оказывать токсичное воздействие. Неорганический мышьяк, который применяется в различных сферах человеческой деятельности, например используемый в составе консервантов для лесоматериалов или в составе сельскохозяйственных пестицидов и инсектицидов, может попадать в окружающую среду и накапливаться в пищевых продуктах. Некоторые продукты питания подвержены накоплению мышьяка. Из них рис считается одним из основных источников неорганического мышьяка, потребляемого с пищей во всем мире.

Содержание мышьяка в различных пищевых продуктах

 

Различные уровни токсичности соединений мышьяка

ИСП-МС — это популярный метод измерения общего содержания мышьяка во многих типах проб, включая пищевые продукты. Однако для количественного определения отдельных форм необходимо комбинировать ИСП-МС с хроматографическим разделением, обычно с помощью жидкостной хроматографии (ЖХ). Для оптимизации такой интеграции ЖХ и ИСП-МС компания Agilent предлагает специальный комплект для идентификации. Давно известно, что в рисе и продуктах питания на основе риса мышьяк может присутствовать в значительных количествах. В публикации Jackson (2012 г.).

Это намного выше, чем допустимый предел для питьевой воды, 0,01 мг/л, установленный ВОЗ и Агентством США по защите окружающей среды. В опубликованном в 2014 г. отчете совместной комиссии Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) и ВОЗ по своду пищевых стандартов (Codex Alimentarius) рекомендовано максимальное содержание мышьяка в рисе 0,2 мг/кг. В 2016 г. Европейская комиссия установила максимально допустимые уровни неорганического мышьяка в рисе и продуктах из него. Постановление EC № 1881/2006 предусматривает предельные значения 0,20 мг/кг для белого риса и 0,25 мг/кг для коричневого риса. Более низкие предельные значения, 0,10 мг/кг, установлены для продуктов детского питания и немного более высокие, 0,30 мг/кг, — для определенных продуктов из воздушного риса.

В США, в рамках проекта отраслевого руководства, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) предложило предельное значение или «порог реагирования» 0,1 мг/кг (100 мкг/кг (млрд д. — ppb)) для неорганического мышьяка в рисовых кашах для младенцев. После внедрения Европейской комиссией ограничений в 2016 г потребители стали проявлять к продуктам питания для младенцев больший интерес и тщательнее их проверять. Принимая во внимание возможные последствия воздействия мышьяка в младенческом возрасте, важно, чтобы производители обеспечивали эту группу риска продуктами питания в соответствии с установленными ограничениями.

Исследование компании Agilent с использованием ВЭЖХ-ИСП-МС

Компания Agilent совместно с Институтом безопасности пищевых продуктов и здравоохранения провела в Иллинойсском технологическом институте научное исследование с целью анализа детских рисовых продуктов. В этом исследовании применялся модифицированный метод ВЭЖХ-ИСП-МС, указанный в § 4.11 Руководства по элементному анализу (Elemental Analysis Manual, EAM), разработанного FDA. Исследование было опубликовано в издании Journal of Agricultural and Food Chemistry.

В нем представлена информация о содержании мышьяка в рисе и рисовых кашах на основе риса для младенцев, объясняющая риск для здоровья младенцев. Идентификационный анализ проводили с помощью системы ВЭЖХ Agilent 1200 Infinity. Эта система состояла из блока вакуумной дегазации, бинарного насоса, автосамплера и 10-портового крана (два порта были закупорены). Для введения добавки внутреннего стандарта использовали внешний насос. Система ВЭЖХ была подключена к ИСП-МС Agilent серии 7700x (с помощью капилляров из ПЭЭК, 1/16 × 0,0025 × 12 дюймов). ИСП-МС был оснащен стандартным распылителем MicroMist и двухпроходной распылительной камерой Скотта. Пробы детского риса закупались в разных местах и различных продуктовых магазинах четырех штатов США. В рамках анализа был исследован 31 вид рисовой каши семи различных производителей.

Выводы исследования: идентификация неорганических соединений мышьяка в детских рисовых продуктах

Типичное разделение

В ходе идентификационного анализа соединений мышьяка в рисе определяли предел обнаружения для аналитического решения (ASDL), предел количественного определения для аналитического решения (ASQL), а также предел обнаружения для метода (LOD) и предел количественного определения для метода (LOQ). Значения LOD для различных соединений мышьяка варьировались в диапазоне от 0,9 нг/г до 1,8 нг/г, а значения LOQ — от 7 мкг/кг до 14 мкг/кг. Результаты показали, что концентрации неорганического мышьяка во всех рисовых продуктах значительно различались. Не было выявлено существенного различия в концентрациях неорганического мышьяка между так называемыми «органическими» и традиционными рисовыми продуктами. В протестированных детских рисовых кашах общая концентрация мышьяка варьировалась в диапазоне от 79,9 до 277 нг/г. Такой широкий разброс предполагает, что происхождение риса и его тип (белый рис, коричневый рис, органический и не органический, и т. д.) обуславливают существенные отличия в содержании мышьяка в каждом продукте. Некоторые из полученных концентраций были гораздо ниже, чем максимально допустимые уровни, установленные в ЕС и рекомендованные FDA, а другие — превышали предельные значения и «порог реагирования».

Процентная доля неорганического мышьяка в общем содержании мышьяка варьировалась в диапазоне от 23 до 81%. Основным выявленным соединением мышьяка была какодиловая кислота (DMA), которая намного менее токсична, чем неорганический мышьяк. Исследование продемонстрировало успешное применение метода ВЭЖХ-ИСП-МС, указанного в § 4.11 Руководства по элементному анализу FDA, для определения соединений мышьяка в рисовых кашах для младенцев. Чувствительность (LOD и LOQ) и прецизионность (относительное стандартное отклонение, %) имели первостепенное значение для выявления низких концентраций всех соединений мышьяка, включая концентрации неорганического мышьяка, которые были ниже уровней, обнаруженных ранее в рисовых кашах для младенцев. В результате исследования была получена новая информация, крайне необходимая для оценки содержания мышьяка в рисе и рисовых кашах для младенцев. Для получения дополнительной информации загрузите рекомендации по применению или просмотрите вебинар Separation Science. Только для ознакомительных целей. Не для использования в диагностических процедурах.

Литература

1. Hong Y-S, Song K-H, C J-Y, Health Effects of Chronic Arsenic Exposure, J Prev Med Public Health. 2014 Sep; 47(5): 245-252. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4186552/ [accessed 15/12/2017]

 

Поделиться