Vortrag

EinleitungDefinition chemische Spezies:Gleiches Element in verschiedenen•Oxidationszuständen•Isotopenkompositionen•Komplexen•oder anderen molekularen StrukturenDefinition Elementspeziation (IUPAC):Ein analytischer Prozess zur Identifizierung und/oderQuantifizierung von einer oder mehreren individuellen chemischenSpezies in einer Probe2 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

EinleitungBeispiele Arsenspezies:Anorganisches Arsen:•As(III), As (V)Organisches Arsen:•DMA, MMA•Arsenobetain•Arsenocholin•ArsenolipideH 3 CH 3 CAsOHOHOHOC H 3HOHOAsOHOAsOHOAsOHOH•Arsenozucker3 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

EinleitungToxikologie Arsenspezies:As + CH 3HOAsOHOHDMA (?)MMA (?)Arsenozucker (?)H 3 CCH 3OO -ArsenobetainHOCHTOXISCHAs (III)As (V)Arsenolipide (?)CHO3AsH 3 C ORArsenocholinNICHTTOXISCHHOOH4 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

EinleitungArsenspezies in Reis:Anorganisches Arsen (iAs):•aus dem Boden (Eisenoxiden)•aus dem zur Wässerung derReispflanze eingesetzten WasserAkkumulation von As:Reispflanzen akkumulierenSi zur Stärkung der Stängelund SpelzenAs wird wie Si durchSi-Transporter in die Pflanzeintegriert.Organisches As:•durch Mikroorganismen methyliertesiAs.As(V) As(III)MikroorganismenDMA ,MMAAs (III)DMAAs (V)MMAQuelle: http://www.rothamsted.ac.uk/Photos/SSArsenic2.jpg5 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

EinleitungRechtliche Grundlagen:• EU: Kein Grenzwert für Arsen in Lebensmitteln• CHINA: Grenzwert von 0,15 ppm iAs (As(III) + As (V)) in Reis• Vorschlag Codex Alimentarius (2012): 0,2 ppm iAs (polierter Reis)0,3 ppm iAs (Rohreis)• EFSA (2009): wissenschaftliches Gutachten zu Arsen inLebensmitteln: Diskussion Grenzwert As,PTWI von 15 µg As / kg KG (WHO/FAO) nicht mehrsachgemäß6 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Analytik: LC-ICP-MSBestimmung von Arsenspezies:1. Trennung von anorganischem und organischem Arsen mittels Extraktiona) iAs wird mit 0.07 molarer HCl aus dem Reis extrahiertMessung anorganisches Arsenb) Aufschluss (HNO 3 + H 2 O 2 ) Messung Gesamtarsen2. Chromatographische Trennung der Arsenspezies mittels LC-ICP-MSAufschluss direkte Messung Arsenspezies7 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Analytik: LC-ICP-MSBestimmung von Arsenspezies:1. Trennung von anorganischem und organischem Arsen mittels ExtraktionVorteile:Nachteile:• Keine Anschaffungskosten HPLC• indirekte Bestimmung (Verlust der Genauigkeit)• keine Differenzierung zwischen den einzelnenArsenspezies• 2 Aufschlüsse und 2 ICP Messungen notwendig2. Chromatographische Trennung der Arsenspezies mittels LC-ICP-MSVorteile:• direkte Bestimmung (hohe Genauigkeit)• Differenzierung zwischen den Arsenspezies möglichNachteile:• Anschaffungskosten HPLC8 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Analytik: LC-ICP-MSExtraktion der Arsenspezies:1) Methanol/Wasser:2) Enzyme (z.B.Amylase):Geringe Extraktionsausbeute3) HCl: wirkt reduzierend (As V As III )4) HNO 3 : Konzentrationen ab 0,28 M unterbinden ReduktionAs III und As V stabil (Fecher et al., 2010)9 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Analytik: LC-ICP-MS10 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Analytik: LC-ICP-MSChromatographie:• Säule: C18, 150mm x 2,1 mm, 3µ• Eluent: TBAH, MeOH• Temperatur: RaumtemperaturDMA• Fluss: 0,5 ml/ min• Injektionsvolumen: 20 µlAs(III)MMAAs(V)• Laufzeit: 3 minICP-MS:• Nebulizer:1,0 ml / minNaturreis11 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Analytik: LC-ICP-MSValidierung:• Linearer Arbeitsbereich: 20 -400 ppb (µg Arsenspezies pro kg Reis)• Korrelationskoeffizient: 0,999• Variationskoeffzient: < 10 %• Wiederfindung: 85 % - 109 %• dreifach Bestimmung• sechsfach Bestimmung (um denMRL-Wert 150 ppb)• 3 Reissorten• Bestimmungsgrenze: 40 ppb• Nachweisgrenze: 10 ppb12 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Vorläufige Ergebnisse: Arsen in unterschiedlichenReissortenppbArsenGrenzwertChinaDreifach Bestimmung aus je 1 (Risotto), 2 (Wildreis, Weißreis, Naturreis)bzw. 3 verschiedenen Proben (Parboiled, Basmati)13 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Vorläufige Ergebnisse: Reiskleie – hoheArsengehalte14 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

ZusammenfassungLC-ICP-MS: zuverlässige stabile Analytik• Gute Reproduzierbarkeit• Schnell (Dauer Chromatographie: unter 3 Minuten)• Akzeptable Wiederfindungen für alle vier Arsenspezies• Bestimmungsgrenze: 40 ppbDie Methode ist geeignet Arsenspezies um und unterhalbdes potentiellen Grenzwertes (150-200ppb) sicher zu quantifizieren15 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

Ausblick• Arsenspeziation: Erweiterung auf andere Matrices (z.B. Reiswaffeln,Algen, Fisch- und Fischprodukte)• Quecksilberspeziation: Methyl-Hg und iHg in Fisch• Iodspeziation: IO - 3 und I - zugesetztes und natürliches Iod in Speisesalz• Chromspeziation: Cr(III) ist essentiell, Cr(VI) ist toxischGrenzwert Cr(VI) in z.B. TrinkwasserVO16 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com

EndeHOH 3 CC H 3AsAsOHOOHOHVielen Dank fürIhre Aufmerksamkeit !17 © Intertek 2013,All Rights Reservedwww.intertek.com