Exposure assessment of the population in Poland to the toxic effects of arsenic compounds present in rice and rice based products
[Exposure assessment of the population in Poland to the toxic effects of arsenic compounds present in rice and rice based products]

STRESZCZENIE
Wprowadzenie. Ryż stanowi podstawę wyżywienia wielu ludzi na świecie a ponadto jest ważnym składnikiem wykorzystywanym do produkcji żywności dla niemowląt i małych dzieci. Według Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) zboża, przede wszystkim ryż i produkty ryżowe są istotnym źródłem narażenia człowieka na arsen nieorganiczny, który został zaliczony przez Międzynarodową Agencję ds. Badań nad Rakiem (IARC) do grupy I substancji rakotwórczych dla człowieka. Arsen występuje w ryżu i produktach ryżowych głównie w postaci bardziej toksycznych nieorganicznych połączeń w porównaniu z organicznymi połączeniami charakteryzującymi się mniejszą toksycznością.

Cel. Celem badań było oznaczenie zawartości arsenu całkowitego i nieorganicznego w ryżu, produktach ryżowych, w tym żywności dla niemowląt i małych dzieci dostępnych w obrocie handlowym w Polsce oraz ocena narażenia konsumentów na pobranie arsenu nieorganicznego z tymi grupami środków spożywczych.

Materiał i metody. Zbadano łącznie 62 próbki ryżu oraz produktów ryżowych pochodzących z obrotu handlowego, w tym grupę produktów ryżowych przeznaczonych dla niemowląt i małych dzieci. Zawartości arsenu całkowitego i nieorganicznego oznaczono po suchej mineralizacji próbek metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej z wykorzystaniem generacji wodorków (HGAAS), po uprzedniej redukcji arsenu do arsenowodoru za pomocą borowodorku sodu. W celu wydzielenia nieorganicznych form arsenu próbki przed mineralizacją poddano hydrolizie w środowisku stężonego HCl, a następnie redukcji w obecności kwasu bromowodorowego i siarczanu hydrazyny oraz 3-krotnej ekstrakcji chloroformem i reekstrakcji 1M HCl. Oszacowane narażenie w odniesieniu do różnych grup populacji porównano z wartością najniższej dawki wyznaczającej (Benchmark Dose Lower Confidence Limit) BMDL05 ustaloną przez the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA) powodującą 0,5% wzrost zachorowań na raka płuc (3,0 μg/kg m.c./dzień).

Wyniki. Średnia zawartość arsenu całkowitego i nieorganicznego w badanych próbkach ryżu wyniosła 0,12 mg/kg (mediana: 0,09 mg/kg; 90-ty percentyl: 0,22 mg/kg) oraz 0,04 mg/kg (mediana: 0,03 mg/kg, 90-ty percentyl: 0,07 mg/kg). Zanieczyszczenie ryżu brązowego zarówno arsenem całkowitym jak i nieorganicznym było wyższe w porównaniu z ryżem białym. Średnia zawartość arsenu całkowitego w badanych próbkach ryżu brązowego wyniosła 0,18 mg/kg (mediana: 0,12 mg/kg, 90-ty percentyl: 0,32 mg/kg), natomiast arsenu nieorganicznego 0,05 mg/kg, (mediana: 0,05 mg/kg, 90-ty percentyl: 0,07 mg/kg). Zanieczyszczenie ryżu białego arsenem całkowitym i nieorganicznym było niższe, średnia odpowiednio: 0,10 mg/kg (mediana 0,08 mg/kg; 90-ty percentyl 0,19 mg/kg) oraz 0,03 mg/kg (mediana 0,03 mg/kg; 90-ty percentyl 0,06 mg/kg). Zanieczyszczenie produktów ryżowych zarówno arsenem całkowitym jak i nieorganicznym było podobne do stwierdzanego w ryżu z wyjątkiem wafli ryżowych (średnia: 0,24 mg/kg i 0,13 mg/kg). W grupie produktów dla niemowląt uzyskane wyniki były niskie – średnia zawartość arsenu całkowitego wyniosła 0,06 mg/kg, nieorganicznego zaś 0,02 mg/kg. W odniesieniu do dorosłych i dzieci oszacowane średnie narażenie na arsen nieorganiczny dla ryżu i produktów ryżowych wyniosło poniżej 1% najniższej dawki wyznaczającej BMDL05. Pobranie arsenu nieorganicznego przez 12-miesięczne niemowlęta z produktami na bazie ryżu przeznaczonymi dla tej grupy populacji wyniosło 6% BMDL05. 

Wnioski. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zawartość arsenu całkowitego i nieorganicznego w zbadanych próbkach ryżu i produktów ryżowych nie stanowi zagrożenia dla zdrowia, pomimo iż zanieczyszczenie pojedynczych próbek było istotne.

ABSTRACT

Background. Rice is a staple food for many people in the world and an important ingredient for production of food for infants and young children. According to European Food Safety Authority (EFSA), cereals, primarily rice and rice products, are an important source of human exposure to inorganic arsenic, which has been classified by the International Agency for Research on Cancer (IARC) as group I carcinogen. Arsenic is present in rice and rice products mainly as an inorganic form being more toxic than organic compounds.

Objectives. The aim of the study was to determine the total and inorganic arsenic content in rice, rice-based products including food for infants and young children available on the market in Poland and thus to estimate consumer exposure to inorganic arsenic from these groups of foodstuffs.

Materials and Methods. A total of 62 samples of rice and rice products from trade, including a group of rice products for infants and young children, were tested. Contents of total and inorganic arsenic were determined by using hydride generation atomic absorption spectrometry (HGAAS), after dry mineralization of samples and reduction of arsenic to arsenic hydride with sodium borohydride. To extract the inorganic arsenic forms, the samples were subjected to hydrolysis in concentrated HCl and then reduced in the presence of hydrobromic acid and hydrazine sulphate after which triple chloroform extractions and triple 1M HCl re-extractions were performed. Exposure of different groups of populations (adults and children), was estimated in relation to the Benchmark Dose Lower Confidence Limit (BMDL05) as set by the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA) that resulted in a 0.5% increase in lung cancer (3.0 μg/kg body weight (b.w.) per day).

Results. Mean content of total and inorganic arsenic in investigated rice samples was 0.12 mg/kg (median: 0.09 mg/kg; 90th percentile 0.22 mg/kg) and 0.04 mg/kg (median: 0.03 mg/kg, 90th percentile 0.07 mg/kg). Brown rice was found to be more highly contaminated with both total and inorganic arsenic than white rice. Mean contamination of brown rice with total arsenic and inorganic arsenic was: 0.18 mg/kg (median: 0.12 mg/kg, 90th percentile: 0.32 mg/kg) and 0.05 mg/kg (median: 0.05 mg/kg, 90th percentile: 0.07 mg/kg). In turn for the white rice contamination was lower, mean total arsenic content: 0.10 mg/kg (median: 0.08 mg/kg, 90th percentile: 0.19 mg/kg) and mean inorganic arsenic: 0.03 mg/kg (median: 0.03 mg/kg, 90th percentile: 0.06 mg/kg). Contamination of rice-based products both total and inorganic arsenic was similar to those reported for rice, except rice wafers (mean: 0.24 mg/kg and 0.13 mg/kg). In the group of products for infants and young children obtained results were low – mean total arsenic content was 0.06 mg/kg and inorganic arsenic 0.02 mg/kg. The estimated average adult and children’s exposure to inorganic arsenic with rice and rice products was less than 1% of the BMDL05. Intake of inorganic arsenic by 12-month-old infants with ricebased products intended for this group of population was at 6% BMDL05.

Conclusions. Based on the obtained results, it was found that the content of total and inorganic arsenic in investigated samples of rice and rice products did not pose a health risk even though contamination levels in some individual samples were significant.