فلزات سنگین در مواد غذایی – بخش 5

روش‌های اندازه‌گیری آرسنیک

آرسنیک جزو فلزات سنگین می‌باشد و شکی وجود ندارد که مصرف آرسنیک برنج در افرادی که روزانه مقدار فراوانی برنج مصرف می‌کنند، بسیار نگران‌کننده‌تر است. امنیت غذایی در کنار حفظ محیط زیست به یک موضوع مهم جهانی تبدیل شده است. تجمع آرسنیک در برنج به عنوان یک فاجعه برای جنوب شرق آسیا شمرده می‌شود، جایی که برنج به عنوان یک غذای اصلی به شمار می‌رود. آلودگی فلزات سنگین اساساً نتیجه‌ی فعالیت‌های انسانی نظیر کشاورزی، معدن‌کاوی، ساخت‌وساز و فعالیت صنایع است. فلزات سنگین می‌توانند از طریق سیستم‌های آبی و کشاورزی وارد زنجیره‌ی غذایی شوند. فلزات سنگین به علت ماندگاری در محیط زیست، تجمع زیستی و سمیت عامل خطرناکی برای گیاهان، حیوانات و انسان می‌باشند. در جایی که باروری ذاتی خاک کم است، اغلب کشاورزان تمایل به افزایش مصرف کود در چندین نوبت دارند. فلزات سنگین نگران‌کننده در کود شامل آرسنیک، کادمیوم، سرب و به میزان کمتر نیکل و روی بوده که استفاده‌ی مداوم از کود دارای آرسنیک و خاک آلوده به آن از طریق گیاه، جذب و به زنجیره‌ی غذایی منتقل می‌گردد. مردم خصوصاً کسانی که برنج غذای اصلی روزانه‌ی آن‌ها را تأمین می‌کند، در معرض میزان قابل توجهی تأثیرات زیان‌‌بار فلزات سنگین از راه برنج هستند.

تأثیرات زیان‌‌بار فلزات سنگین بر سلامتی انسان از جهات مختلف به اثبات رسیده است. محققان عنوان می‌کنند تهدید ناشی از آرسنیک موجود در برنج به سرعت مسموم کننده نیست، اما مصرف بلندمدت برنج موجب مسمومیت حاد و مزمن و بیماری‌های بسیاری از جمله اختلالات عصبی، فقر مواد غذایی، برهم خوردن تعادل هورمون‌ها، چاقی، سقط جنین، اختلالات تنفسی و قلبی، آسیب‌های کبدی و کلیوی، آلرژی و آسم، عفونت‌های ویروسی مزمن، کاهش آستانه تحمل بدن، تخریب ژن‌ها، پیری زودرس، کاهش حافظه، پوکی استخوان، ریزش مو، بی‌خوابی، انواع سرطان و مرگ می‌شود. منابع زیست‌محیطی آرسنیک از ادامه‌ی مصرف ترکیب‌های آن به عنوان آفت‌کش سرچشمه می‌گیرد. استفاده‌ی مکرر از سموم و کودهای شیمیایی در کشاورزی رایج، افزایش سطح فلزات سنگین در خاک‌های کشاورزی را سبب می‌شود.

در ایران حدمجاز آرسنیک کل برای برنج قرار داده شده که متأسفانه واردات برنج‌های کیفی (غیر پرمحصول) هندی، پاکستانی و تایلندی فقط در صورتی که مطابق با این حد مجاز باشند، امکان‌پذیر است. اندازه‌گیری آرسنیک کل و آرسنیک معدنی در برنج طبق استاندارد‌های ملی ایران انجام می‌شود.

آرسنیک، شبه فلز سمی معروفی است که برای اندازه‌گیری آن از دستگاه‌های زیر استفاده می‌شود:

1- جذب اتمی (Atomic Absorption Spectroscopy)

2-  پلاسمای جفت شده القایی (Inductively Coupled Plasma) کوپل شده با  اسپکتروسکوپی جرمی ICP-MS

3- کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا کوپل شده با پلاسمای جفت شده القایی و طیف سنجی جرمی HPLC-ICP-MS

آماده‌سازی نمونه‌ی برنج در هر یک از روش‌های فوق متفاوت است. در ادامه به توضیح روش آماده‌سازی برنج جهت اندازه‌گیری آرسنیک در هر یک از دستگاه‌ها پرداخته می‌شود:

الف) آرسنیک کل

بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره‌ی 16722 جهت اندازه‌گیری آرسنیک کل، ابتدا نمونه‌ی برنج با اسید نیتریک و به کمک خاکسترسازی تا حد خشک شدن کامل، تبخیر شده و سپس با افزایش تدریجی دما تا 425 درجه سلسیوس در کوره، به صورت خاکستر در می‌آید. در این مرحله تمام آرسنیک آلی به معدنی تبدیل می‌گردد. سپس خاکستر حاصل که حاوی آرسنیک معدنی می‌باشد، در هیدروکلریک اسید حل شده و به‌وسیله‌ی طیف‌سنجی جذب اتمی مجهز به سیستم تولید هیدرید در طول موج 7/193 نانومتر اندازه‌گیری می‌شود.

ب) آرسنیک معدنی

جهت اندازه‌گیری آرسنیک معدنی بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره 15549 ترکیبات معدنی برنج با استفاده از اسید نیتریک رقیق در حمام آبی و دمای 95 درجه سلسیوس استخراج می‌شود. در هنگام خوانش تمام آرسنیک معدنی و فقط مقدار کمی از آرسنیک آلی به فرم هیدرید تبدیل می‌شود. از مقدار کم آرسنیک آلی تبدیل شده به فرم هیدرید می‌توان صرف نظر کرد و مقدار به دست آمده، فقط به آرسنیک معدنی اختصاص داده می‌شود. با توجه به این که در این روش، نمونه کوره‌گذاری نمی‌شود، آرسنیک آلی اندازه‌گیری نمی‌گردد.

پ) آرسنیک کل با دستگاه ICP-MS

در این روش آماده‌سازی نمونه بسیار ساده می‌باشد. با توجه به این که در این روش آشکارساز طیف‌سنجی جرمی می‌باشد، حذف اثر ماتریکس حائز اهمیت نمی‌باشد. در این روش نمونه در اسید نیتریک غلیظ و آب اکسیژنه حل شده و اندازه‌گیری انجام می‌شود.

ت) اندازه‌گیری آرسنیک آلی و معدنی با تلفیق دستگاه کروماتوگرافی مایع و پلاسمای جفت شده القایی HPLC-ICP-MS

در روش اندازه‌گیری آرسنیک آلی و معدنی کروماتوگرافی مایع با پلاسمای جفت شده القایی کوپل شده با طیف‌سنجی جرمی با یک آماده‌سازی می‌توان مقدار آرسنیک معدنی و آلی را اندازه‌گیری نمود. در این روش نمونه‌ی برنج به همراه اسید نیتریک رقیق به مدت 4 ساعت بر روی بلوک گرمایی در دمای 120 درجه سلسیوس قرار می‌گیرد. خروجی نمونه تزریق شده به دستگاه کروماتوگرافی مایع که شامل پیک‌های آرسنیک معدنی سه ظرفیتی و پنج ظرفیتی، و آرسنیک آلی شامل مونومتیل آرسنیک و دی‌متیل آرسنیک می‌باشد از طریق دستگاه پلاسمای جفت شده القایی با طیف‌سنجی جرمی آشکارسازی شده و میزان آرسنیک آلی و معدنی به تفکیک اندازه‌گیری می‌شود.