Speciation of Inorganic Arsenic in Baby Rice Cereals Using HPLC-ICP-MS

Význam tématu

Rýže je jedním z hlavních zdrojů anorganického arsenu (iAs) v lidské potravě, zejména u kojenců, protože rýžové cereálie patří k prvním příkrmům. Anorganický arsen je karcinogenní a chronická expozice nízkým hladinám zvyšuje riziko onemocnění močového měchýře, plic, kůže, kardiovaskulárních chorob i cukrovky typu 2.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo ověřit metodiku specifikace anorganického arsenu ve rýžových příkrmech pro kojence podle FDA Elemental Analysis Manual (EAM) sekce 4.11. Studie hodnotí schopnost metody HPLC-ICP-MS rozlišit a kvantifikovat As(III), As(V), DMA a MMA a porovnat celkové vs. specifikované hodnoty arsenu ve 31 vzorcích z trhu USA.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda zahrnovala:

• Vzorkování: 1 g cereálií extrahovaných 0,28 M HNO₃, zahřátí na 95 °C po 90 min, následná filtrace a pH úprava na 6–8,5.
• Speciace: isokratická anion-výměnná chromatografie na kolonce Hamilton PRP-X100, mobilní fáze 10 mM (NH₄)₂HPO₄, pH 8,25, průtok 1 mL/min, objem injekce 100 µL.
• Detekce: Agilent 7700x ICP-MS v režimu He‐collision cell sledoval m/z 75 (⁷⁵As⁺) a m/z 77 (⁴⁰Ar³⁵Cl⁺) pro odfiltrování interferencí.
• Kalibrace: standardy As(III), DMA, MMA, As(V) v rozsahu 0,25–20 ng/g, liniearita R²=1,00, interní standard As(V) 2 ng/g.
• Validace: SRM NIST 1568a/1568 pro kontrolu kvality, LOD 0,9–1,8 ng/g, LOQ 7–14 µg/kg, RSD <7 %.

Použitá instrumentace

• HPLC: Agilent 1200 Infinity LC (vakuové odplyňování, binární pumpa, autosampler, 10portový ventil) + externí pumpa Shimadzu LC-20AD.
• ICP-MS: Agilent 7700x s MicroMist nebulizérem a Scott dvojitým průtokovým komorou.
• Standardní Roztoky: Spex Certiprep As(III), As(V) 1000 mg/L; Chem Service DMA, MMA ~99 %.

Hlavní výsledky a diskuse

• Precision: RSD 1,7 % pro total As, 2,8 % pro iAs, mass balance 85,8–106 % (průměr 96,7 %).
• Recoveries spikování: iAs 97–106 %, DMA až 115 %.
• Obsahy ve 31 vzorcích: celkový As 79,9–277 µg/kg (průměr 174,4 µg/kg), iAs 23–158 µg/kg (průměr 101,4 µg/kg), podíl iAs 23–81 % (průměr 58,2 %).
• Smíšené obilné cereálie vykazovaly nižší hladiny (celkem 105 µg/kg, iAs 63 µg/kg) oproti rýžovým.
• Porovnání s FDA: FDA uvádí průměr iAs 2,7 µg/porci u infant rice cereals, tato studie naměřila v průměru 1,5 µg/porci.

Přínosy a praktické využití metody

Validated HPLC-ICP-MS umožňuje spolehlivou specifikaci nízkých koncentrací arsenových forem v kojeneckých příkrmech. Data podporují hodnocení zdravotního rizika, sledování kvality potravin a plnění regulačních požadavků.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další rozšíření na jiné potravinářské matice (obiloviny, zelenina).
• Automatizace přípravy vzorků a online sep­a­race.
• Inovace sorpčních materiálů pro lepší separaci arsenových forem.
• Monitoring redukčních postupů v zemědělství ke snížení obsahu iAs.

Závěr

Metoda podle FDA EAM 4.11 HPLC-ICP-MS pro specia­ci arsenu byla úspěšně validována pro kojenecké rýžové cereálie. Dosahuje vysoké citlivosti, přesnosti a opakovatelnosti. Poskytuje důležitá data pro regulaci a ochranu zdraví dětí.

Reference

1. B. Jackson et al., Arsenic, Organic Foods, and Brown Rice Syrup, Environ. Health Perspect., 2012, 120, 623–626.
2. B. Jackson et al., Arsenic concentration and speciation in infant formulas and first foods, Pure Appl. Chem., 2012, 84(2), 215–225.
3. A. Carey et al., Phloem transport of arsenic species from flag leaf to grain during grain filling, New Phytol., 2011, 192(1), 87–98.
4. A. Meharg et al., Arsenic & Rice, 2012, ISBN 978-9400729469.
5. A. Meharg et al., Geographical Variation in Total and Inorganic Arsenic Content of Polished (White) Rice, Environ. Sci. Technol., 2009, 43(5), 1612–1617.
6. G. Sun et al., Inorganic arsenic in rice bran and its products are an order of magnitude higher than in bulk grain, Environ. Sci. Technol., 2008, 42(19), 7542–7546.
7. N. Vela, D. Heitkemper, Total arsenic determination and speciation in infant food products by ion chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry, J. AOAC Int., 2004, 87(1), 244–252.