Analyse von organischem und anorganischem Arsen in Lebensmitteln
Neue IC-ICP-MS-Methode ermöglicht Analyse von kanzerogenen Arsenspezies inkl. kleiner organischer Arsenverbindungen mit niedrigen Bestimmungsgrenzen
Okt. 2024 (Update). Das aktuelle Vorkommen von anorganischem Arsen in Lebensmitteln stellt ein Gesundheitsrisiko für Hautkrebs dar. Zu diesem Schluss kam das CONTAM-Panel in seinem Anfang 2024 veröffentlichten Gutachten der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) über anorganisches Arsen in Lebensmitteln[1]. Als Hauptaufnahmequellen werden Reis, Getreide und daraus gewonnene Erzeugnisse sowie Trinkwasser genannt.
Seit Oktober 2023 bieten die Eurofins Labore für Lebens- und Futtermittelanalytik in Deutschland eine neue sensitive Methode zur Analyse von anorganischem Arsen in Lebensmitteln nach DIN EN ISO16802:2016 an. Die Bestimmung mittels IC-ICP-MS-Kopplung ermöglicht die Separierung der anorganischen Arsenspezies AsIII und AsV und Quantifizierung mit niedrigen Bestimmungsgrenzen. Die Methode ist für eine Vielzahl an Lebensmitteln wie unter anderem Reis, Getreide, Babyfood, Milchprodukte, Frucht- und Gemüseerzeugnisse, Bier, Zucker, Hülsenfrüchte und Fisch validiert. Das Matrix-Spektrum wird zeitnah auf Lebensmittel marinen Ursprungs wie Muscheln und Algen sowie Futtermittel erweitert.
JETZT NEU: Kleine organische Arsenverbindungen
Im Juli 2024 ergänzte die EFSA ihre Bewertung von Arsenverbindungen um ein Gutachten zu den kleinen organischen Arsenverbindungen[1a]. Gegenstand dieses Gutachtens sind Monomethylarsonsäure (MMA) und Dimethylarsinsäure (DMA). Unsere neu implementierte IC-ICP-MS-Kopplung ermöglicht neben der Bestimmung von anorganischem Arsen bereits die Analyse von MMA und DMA in den oben genannten Matrices. Auch hier ist eine Erweiterung auf weitere Lebensmittelgruppen geplant.
Hintergrund und Toxizität
Arsen (As) ist ein weit verbreitetes Element, welches aufgrund seines natürlichen Vorkommens, aber auch durch industrielle Emissionen im Boden, Grundwasser, Meer sowie in Pflanzen und Tieren vorkommt. Arsen kann in organischer oder anorganischer Form vorliegen.
Anorganische Arsenspezies (iAs) sind als karzinogen klassifiziert. In Lebens- und Futtermitteln sind iAs überwiegend in der Oxidationsstufe +3 (AsIII) oder +5 (AsV) in Thiokomplexen gebunden oder liegen als Oxoanionen Arsenit (AsIII) und Arsenat (AsV) vor.
Die EFSA hat 2009 eine Benchmark-Dosis (BMD) von 0,3 – 8 µg iAs/kg Körpergewicht/Tag festgelegt, welche mit einem erhöhten Risiko für Haut-, Lungen- und Blasenkrebs sowie Hautläsionen einhergeht[2]. In ihrem neuen, Anfang 2024 veröffentlichten Gutachen wird jedoch ein geringerer Referenzpunkt (RP) von 0,06 µg iAs/kg Körpergewicht/Tag angegeben. Laut EFSA hat die neu festgesetzte Dosis bereits einen kleinen, jedoch messbar schädlichen Effekt. Neben den schon im Jahr 2009 beschriebenen Krebserkrankungen werden nun auch chronische Nierenerkrankungen, Atemwegserkrankungen, spontane Fehlgeburten, Totgeburten, Säuglingssterblichkeit und Auswirkungen auf die Neuroentwicklung auf iAs zurückgeführt[1].
Die Bewertung der kleinen organischen Arsenverbindungen MMA und DMA erfolgte in dem neu vorliegenden EFSA-Gutachten über den Margin of Exposure-Ansatz (MOE). Für MMA konnten auf Basis der vorhandenen Daten unabhängig von der Alters- und Konsumentengruppe keine gesundheitlichen Bedenken abgeleitet werden. DMA erhöht jedoch im Tierversuch das Auftreten von Harnblasentumoren und wurde als wahrscheinlich genotoxisch identifiziert.
Meeresfrüchte und Fisch sind die Hauptquelle für Gesamtarsen in der menschlichen Ernährung und in Futtermitteln. In Meeresfrüchten und Fisch liegt Arsen jedoch hauptsächlich als organisches Arsenobetain und Arsenocholin vor, die bisher als wenig toxisch gelten. MMA und DMA können über Fisch und Fischprodukte aufgenommen werden, jedoch spielt für DMA auch Reis als Expositionsquelle eine Rolle.
Die Hauptquellen für die Aufnahme von anorganischem Arsen über alle Altersklassen sind Getreide (insbesondere Reis), Getreideprodukte und Trinkwasser. Für Säuglinge, Kleinkinder und Kinder werden in der EFSA-Expositionsbewertung vor allem Lebensmittel auf Getreidebasis für Säuglinge und Kleinkinder sowie Gebäck, Zwieback und Kekse für Kinder als entscheidend genannt[3].
Die Schätzungen der ernährungsbedingten Aufnahme von iAs für erwachsene Durchschnittsverbraucher (0,03-0,15 μg iAs/kg Körpergewicht/Tag) liegt im Bereich des neuen Referenzpunkts und die für erwachsene Hochverbraucher (0,07-0,33 μg iAs/kg Körpergewicht/Tag) sogar oberhalb der Dosis, ab der ein erhöhtes Risiko für schädliche Effekte besteht[1].
Rechtsgrundlagen
Die Verordnung (EU) 2023/915[4] setzt Höchstmengen für anorganisches Arsen als Summe von AsIII und AsV in Reis, Erzeugnissen auf Reisbasis, Fruchtsäften sowie in Säuglings- und Kleinkindnahrung und -beikost fest. Darüber hinaus ist eine Höchstmenge für Gesamtarsen in Salz geregelt. Mit ihrer Monitoring-Empfehlung (EU) 2015/1381[5] fordert die Europäische Kommission zudem weiterhin ihre Mitgliedsstaaten auf, den Gehalt an Gesamtarsen und anorganischem Arsen in einer Vielzahl von Lebensmitteln zu überwachen.
Höchstgehalte für den Gesamtarsengehalt in bestimmten Futtermittelerzeugnissen werden durch die Richtlinie 2002/32/EG des Europäischen Parlaments und des Rates[6] vom 7. Mai 2002 über unerwünschte Stoffe in der Tierernährung festgelegt. Die Empfehlung der Kommission 2002/C 206/01[7] fordert außerdem auch in Einzel- und Mischfuttermitteln zur expliziten Überwachung des Vorkommens von anorganischem Arsen auf.
Analyse von organischen und anorganischen Arsenverbindungen
Unsere Expert:innen aus dem Kompetenzzentrum für Metalle und Elemente verfügen über langjährige Erfahrung mit der Analyse von Gesamtarsen und anorganischem Arsen in diversen relevanten Lebens- und Futtermittelmatrices mit verschiedenen Analysetechniken.
Zur Bestimmung von anorganischem Arsen bieten Ihnen die Eurofins Labore für Lebens- und Futtermittelanalytik in Deutschland jetzt eine neue und besonders empfindliche Methode an. Die Normmethode DIN EN 16802:2016 wird in geringfügig modifizierter Form angewendet. Die Analyse erfolgt mittels IC-ICP-MS-Kopplung nach saurer Extraktion ohne Oxidation von Arsenit zu Arsenat. Organische und anorganische Arsenspezies werden ionenchromatographisch (IC) getrennt und mittels ICP-MS detektiert. Die Summe der beiden separat quantifizierten anorganischen Arsenspezies AsIII und AsV wird mit einer Bestimmungsgrenze von 10 µg/kg berichtet. Somit eignet sich die Methode auch für die Kontrolle der niedrigen Höchstgehalte von 100 µg/kg bzw. 20 µg/kg für iAs in Reis, welcher zur Herstellung von Lebensmitteln für Säuglinge und Kleinkinder bzw. (getreidebasierter) pulvriger Säuglings- und Kleinkindnahrung verwendet wird (Verordnung (EU) 2023/915[4]). Zusätzlich zu AsIII und AsV ist die Bestimmung von MMA und DMA mit gleichen Bestimmungsgrenzen möglich.
Eine arbeitstägliche Messung von Kalibrierstandards und Lebensmittel-Referenzmaterialien zur kritischen Kontrolle der Analytik sind Qualitätsstandards, die die Sicherheit der Analytik erhöhen.
Die Methode wurde für Getreide- und Getreideerzeugnisse, insbesondere Reis, Weizen und Getreidekleinkindnahrung, Milch-basierte Säuglingsnahrung sowie Beikost für Säuglinge und Kleinkinder, Milchprodukte, Saft, Bier und Hülsenfrüchte und Fisch validiert. Die Etablierung der Anwendung der Analytik auf weitere Meeresfrüchte ist in Arbeit.
Kontaktieren Sie uns!
Haben Sie Fragen zur Analyse von organischem oder anorganischem Arsen? Kontaktieren Sie Ihre:n persönliche:n Kundenbetreuer:in oder wenden Sie sich direkt an unseren Experten Andreas Schaefer.
Relevante Quellen
[1] EFSA, 2024. Update of the risk assessment of inorganic arsenic in food
[1a] EFSA, 2024. Risk assessment of small organoarsenic species in food
[2] EFSA, 2009. Scientific Opinion on Arsenic in Food
[3] EFSA, 2021. Chronic dietary exposure to inorganic arsenic
[4] Verordnung (EU) 2023/915 der Kommission vom 25. April 2023 über Höchstgehalte für bestimmte Kontaminanten in Lebensmitteln (consolidated text)
[5] Empfehlung (EU) 2015/1381 der Kommission vom 10. August 2015 für eine Überwachung von Arsen in Lebensmitteln
[6] Richtlinie 2002/32/EG des Europäische Parlament und des Rates vom 7. Mai 2002 über unerwünschte Stoffe in der Tierernährung
[7] Empfehlung der Kommission vom 20. Mai 2022 zur Überwachung des Vorhandenseins von anorganischem Arsen in Futtermitteln 2022/C 206/01
Weitere EFSA-Empfehlungen
• EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM), 2009. Scientific opinion on arsenic in food. EFSA Journal 2009; 7(10):1351
• EFSA Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM), 2023. Draft Scientific opinion on the update of the EFSA Scientific opinion on inorganic arsenic in food. Public Consultation PC-0590
• Chronic dietary exposure to inorganic arsenic. EFSA Journal 2021;19(1):6380
