Манус Кери

1 Институт за глобална продоволствена сигурност, Queen’s University Belfast, Белфаст, Северна Ирландия

Емили Доналдсън

1 Институт за глобална продоволствена сигурност, Queen’s University Belfast, Белфаст, Северна Ирландия

Антонио Дж. Сигнес-Пастор

1 Институт за глобална продоволствена сигурност, Queen’s University Belfast, Белфаст, Северна Ирландия

2 Катедра по епидемиология, Медицинско училище Geisel, колеж Дартмут, Ливан, Ню Хемпшир, Съединени американски щати

Андрю А. Мехарг

1 Институт за глобална продоволствена сигурност, Queen’s University Belfast, Белфаст, Северна Ирландия

Свързани данни

Всички релевантни данни се намират в хартията и нейните поддържащи информационни файлове.

Резюме

Все по-често се осъзнава, че малките бебета са изложени на повишени концентрации на канцерогенния неорганичен арсен в сравнение с възрастните. Това е така, защото много хранителни продукти за кърмачета са на оризова основа, а оризът е такъв

три четвърти от продуктите са над законовия праг [7]. Нивата всъщност са се увеличили от проучването преди забраната [7, 13]. Типични бебешки храни, които могат да бъдат повишени в неорганичния арсен, са оризова каша, оризови бисквити/вафли и бухнали оризови зърнени храни [7, 13]. Те обаче имат и общи, т.е. не са етикетирани специално за бебета, колеги и по-строгите разпоредби на ЕС се прилагат само за продукти, етикетирани специално за консумация от малки деца [12]. Това представлява вратичка и нищо неподозиращите родители имат избор между почти идентични продукти, но един с етикет за деца и един с етикет за общо потребление и с потенциално отклонение в съдържанието на неорганичен арсен. Също така, проучванията са фокусирани върху Обединеното кралство [7, 13], с малко проучвания на неорганичен арсен в детските храни на други места в Европа, и всички те са били преди новите разпоредби от 2016 г. [14–16].

В настоящото проучване ние поставихме за цел да установим неорганични нива на арсен в детските храни в Обединеното кралство, както и общите им, т.е.не специално обозначени като предназначени за консумация на бебета, еквиваленти за Обединеното кралство. Това беше да се наблюдава как се прилагат новите закони на ЕС и да се установи дали конкретни детски продукти са се отклонили от родовите каши, зърнени сладки и зърнени закуски. Констатациите от проучването също са сравнени концентрации, открити в предишни разследвания [7, 13]. Резултатите бяха интерпретирани по отношение на това кой е най-добрият хранителен съвет за родители на малки деца и как да се избягват продукти с по-висока експозиция, както и стратегии за по-нататъшно намаляване на излагането на деца на неорганичен арсен.

Материали и методи

Стратегия за вземане на проби

За настоящото проучване бяха взети проби от отделни продукти от отделни търговски обекти, за да се получат дублирани или трикратни проби. Датата на покупката на пробата, местоположението и подробностите за формулировката са (файл S.I. S1). Стратегията за вземане на проби трябваше да бъде насочена към големи (ASDA, Boots, Dunne's, Holland & Barrett, Marks & Spencer, Sainsbury's) и дребни търговци на дребно, за да закупят 3 (в по-малък брой случаи са налични само 2, вижте SI S1 File „средни стойности на продукта“ раздел за N) копия на всеки отделен продукт на базата на ориз, наличен в раздели за бебешка храна. Общо са взети проби от 24 магазина в провинция Северна Ирландия (разположени в Енискилен Крайгавон, Лисбърн и Белфаст), вижте раздела „Всички подробности за пробата“ на S.I. S1 за разбивка. По-голямата част от данните са етикетирани като произхождащи от ЕС или произведени в Обединеното кралство или Белгия като техен източник на произход, само 4 продукта действително посочват страната на произход на ориза (един италиански, 2 японски, 1 тайландски), докладвани в „ средни стойности на продукта “в раздела SI S1 File. Подробности за проучването във Великобритания за 2016 и 2014 г. са дадени в Signes-Pastor et al. [7].

Приготвяне на проби и смилане

Пробите бяха изсушени в сушилня за замразяване Christ LD, прахообразно направени на ротационна топка мелница (планетарна сферична мелница Retch PM 100), използвайки фрезова камера с циркониев оксид и 20 mmØ циркониев оксид мрамори. От всяка прахообразна проба,

100 mg се претеглят прецизно с помощта на цифрови везни за претегляне на OHAUS-Discovery и се прехвърлят в етикетирани 50 ml полипропиленови епруветки за центрофугиране и се записва точното тегло. Три допълнителни тръби бяха използвани като заготовки и 3 за CRM. Като спецификация, като CRM е използвано оризово брашно NIST SRM 1568b, тъй като съдържа сертифицирани нива на няколко съответни вида As. След това във всяка епруветка се пипетира 1% азотна киселина (10 ml) и се завърта за кратко. Това се оставя да кисне за една нощ. След това в карусела се поставят епруветки за центрофугиране за микровълновия уред CEM Mars 6 1800W, загряван до 95 ° C постепенно чрез нагряване от околната среда до 55 ° C за 5 минути, задържане за 10 минути, затопляне до 75 ° C, задържане за 10 минути, нагрява се до 95 ° C за 5 минути, задържа се за 30. След охлаждане всяка епруветка се допълва до крайното тегло (10 g) с 1% азотна киселина. Точното тегло на това беше записано. Епруветките бяха центрофугирани с помощта на Sorvall Legend RT центрофуга, която беше настроена на 3500 rpm за 15 минути при 20 ° C.

Фракциониране с йонна хроматография за видообразуване

От всяка епруветка за центрофуга 700 μl се прехвърля в флакон от 1 ml pp и накрая се добавят 7 μl 30% водороден пероксид Prolabo Analar Normapur 30% (или подобен) с помощта на пипета и флаконите се разбъркват старателно. Флаконите бяха подредени в тави в съответствие с предварително определен ред за произволно пускане и поставени в автоматичния семплер. Използвана е система Thermo Dionex IC5000 Ion Chromatograph (IC), включваща аналитична колона Dionex IonPac AS7 RFIC (2x250 mm) и защитна колона Dionex AG7. Подвижната фаза А се състои от 20 тМ амониев карбонат в дейонизирана вода, а подвижната фаза В се състои от 200 тМ амониев карбонат в дейонизирана вода. Скоростта на потока беше 0,3 ml/min, като се използва следната градиентна програма: 100% подвижна фаза А, когато времето = 0 минути, последвана от линейна промяна до 100% подвижна фаза B, когато времето = 10 минути и накрая последвана от линейна промяна до 100 % подвижна фаза А, когато времето = 10,5 минути, последвано от 2 минути равновесие, общо време за анализ 12,5 минути.

Анализ на арсен от ICP-MS

IC беше свързан към ICP-MS (Thermo ICAP-Q) детектор. Условията за работа на ICP-MS бяха: Предавателна радиочестотна мощност - 1550W; Поток на пулверизатора-

1L/min, дебит на пробата за пулверизатор-

0,35 мл/мин. Хелий се използва като газ за сблъсък при скорост на потока 4,5 ml/min, и единственият измерен елемент е As при маса 75. Съставен е смесен разтвор, съдържащ: AB-арсенобетаин (EC IRMM BCR626); DMA- диметиларсинова киселина (Supleco [Merck]); ММА-монометриарсонова киселина (Chem Service); Тетра-тетраметиларсониева киселина (подарък от Joeg Feldmaa, Университет в Абърдийн); AsIII арсенит (Sigma-Aldric [Merck]); AsV- натриев, двуосновен, арсенат хептахидрат (Sigma-Aldrich) при 1 μg/L като проверка на времето на задържане. Съставени бяха пет стандарта, включително един заготовка, всичко в 1% HNO3, в диапазона 0-5ppb, използвайки DMA като калибриращ вид, и всички видове концентрации бяха измерени спрямо това калибриране.

Процедура за статистически анализ

За статистически анализ се изчисляват медиани за всеки продуктов клас, каши, крекери или зърнени храни, като се използва или неспарен t-тест на Mann-Whitney, или непараметричен ANOVA на Kruskal-Wallis за сравняване на медианите, използвайки статистическия пакет GraphPad Prism v.6. Използван е линеен регресионен анализ за сравняване на съдържанието на неорганичен арсен с процентно ориз във всеки продукт.

Резултати

Количественото определяне на NIST-1568b CRM, N = 4, е 103,4% (RSD 8,3%), 94,5% (RSD 10,4%), 83,7% (RSD 12,7) и 96,6% (RSR 9,3%) за DMAA, MMAA, неорганичен арсен и сбор от видове, съответно. Границите на откриване (LoD) за неорганичен арсен и DMAA е 1 μg/kg. Когато пробите са под LoD, половината LoD е определена за статистическо разглеждане. Средната концентрация на неорганичен арсен и DMAA беше изчислена за всеки пробен продукт, докладван за проби в Обединеното кралство в S1 File.

други

Медианни концентрации на средното съдържание на неорганичен арсен в отделни оризови продукти (отчетени във файл S1, раздел „медиани на продукта“), специално за кърмачета (засенчени в синьо) и за общия пазар (засенчени в сиво). Диамантите са за каша (чист бебешки ориз, n = 6; многозърнеста каша, n = 15), квадрати за торти (бебешка оризова торта, n = 2; обща оризова торта, n = 14, бебешка многозърнеста торта, n = 10; обща многозърнеста торта, n = 9), триъгълници за мюсли (мюсли с много зърна, 10), шестоъгълници за надут ориз (бял, n = 5, пълнозърнесто, n = 5). Средните стойности за всеки клас продукт се отчитат във файл S1, раздел „Медиани на клас продукти“.

Корелация между съдържанието на ориз в храните за кърмачета и средните стойности на съдържанието на неорганичен арсен за отделни продукти с медиани, отчетени във файл SI S1, раздел „Средни стойности на продукта“. Диамантите са за каша (чист ориз, n = 6; смесена зърнена каша, n = 15), квадрати за сладкиши (оризова торта, n = 2; смесена зърнена торта, n = 10), триъгълници за смесени зърнени мюсли (n = 10 ).

Когато се разглежда година на вземане на проби за сладкиши и каши, мюслите за кърмачета са сравнително нова иновация, поне на базата на масово разпределение за бебешки храни в Обединеното кралство, концентрациите на неорганичен арсен са спаднали през 2017 г. (Фигура 3). Количеството бебешки оризови сладки, намерени в проучените магазини, е било само 2 марки през 2017 г. в сравнение с предишни години, когато е било открито по-голямо разнообразие от марки и формулировки, 14 през 2014 г., 12 през 2016 г. Докато медианата през 2017 г. е била под 100 μg/kg, фактът, че са имали само 2 марки, изключва статистическия анализ. Оризовата каша беше по-плодородна като продукт и имаше медиана от 66 μg/kg през 2017 г., в сравнение със 114 μg/kg през 2016 г. и 127 μg/kg през 2014 г. Тези медиани за оризова каша бяха статистически значими, P = 0,0393.

Медианни концентрации на средното съдържание на неорганичен арсен в отделни продукти от ориз за кърмачета, взети от 2014 г. (кекс, n = 14; каша, n = 8), 2016 (торта, n = 12; каша, n = 4) и проучвания за 2017 г. (торта, n = 2; каша, n = 6).

Дискусия

СЗО, въпреки че няма стандарт за кърмачета, е определил стандарт за полиран ориз, на същата стойност като ЕС, 200 μg/kg неорганичен арсен [25]. Отново този стандарт на СЗО не е определен на базата на оценка на риска, но поне логиката на решението на СЗО е очертана в техните дискусионни документи [25]. Дискусиите на СЗО за това къде да се определи неорганичен арсен в оризовия стандарт изрично посочват, че стандартът е определен така, че да поддържа по-голямата част от ориза в глобалната хранителна верига в обращение [25]. Тоест, стандартът на СЗО е определен на икономическа основа, като се предполага, че се използва принципът толкова ниско, колкото разумно практично (ALARP) [25]. Нашите констатации в Обединеното кралство, представени тук, объркват тази интерпретация на оценката на WHO ALARP, тъй като чист бебешки ориз може да бъде доставен под 100 μg/kg, половината от стандарта на СЗО [25], за търговски продукт. Ясно е, че по-строгата законова уредба, 100 μg/kg за ЕС за храни за кърмачета спрямо 200 μg/kg общо за ЕС и СЗО, е стимул за намаляване на неорганичния арсен в храната. Като се има предвид, че неорганичният арсен е непрагов канцероген [22, 26], т.е. че всяка доза носи канцерогенен риск, излагането на бебета и възрастни трябва да бъде сведено до минимум.

Други стратегии, освен разреждане с други зърнени храни, могат да бъдат използвани за по-нататъшно понижаване на съдържанието на неорганичен арсен в бебешки храни на базата на ориз. Неорганичният арсен се приготвя лесно от ориз при степен на отстраняване от 80% [26]. Тъй като продуктите за кърмачета обикновено се приготвят предварително, отстраняването на неорганичен арсен на етапа на преработка на храна е подходяща възможност. Също така оризът за храни за кърмачета може да се набавя от оризовите райони с ниско съдържание на арсен [8]. Това изглежда за случилото се с чисти оризови каши и бисквити в Обединеното кралство от резултатите, представени тук.

Въпреки че прилагането на 100 μg/kg неорганичен арсенов стандарт за бебешки храни има положително въздействие върху намаляването на излагането на бебета на арсен, законът не взема предвид родителите, които ще хранят децата си с храни, класифицирани като не етикетирани специално за малки деца [12]. Такива храни включват оризово зърно и родителите, които правят бебетата си от пресни съставки, ще изложат децата си на по-високи нива на неорганичен арсен, отколкото ако предварително опакованите храни, обозначени като предназначени за деца, вместо това се дават като храна. Също така, както е илюстрирано от констатациите тук. Ако на малки деца се дават оризови зърнени закуски или оризови крекери с етикет на храна за новородени, тогава експозицията им ще бъде по-висока, отколкото при еквивалентния хранителен продукт за деца. Надутият ориз е особено обезпокоителен, тъй като е храна, която се дава широко на децата като зърнена закуска, но законодателството на ЕС позволява тя да има най-високата концентрация на неорганичен арсен от всеки оризов продукт, 300 μg/kg [12].

Тъй като оризът не е проблем само за кърмачетата, той е хроничен канцероген с рискове, измервани по време на живота [22, 26], ако експозицията на неорганичен арсен от ориз може да бъде намалена за кърмачета, те също могат да бъдат намалени за възрастни. Отново източникът е решение за страни, които не отглеждат ориз, като например страните от Северна Европа, фокусирани в това проучване, или от прости промени в готвенето, като предварително накисване и използване на голямо количество вода: ориз (съотношение) [27] . За страни, в които оризът е източникът на въглехидрати за препитание, както и промяната в готвенето, преработката на ориза, като практиката за преваряване [28], също може да окаже влияние. Разнообразяването на диетите също е опция и това обикновено би спомогнало за хранителното здраве на населението в страни с оризови диети [29]. Агрономични решения за производство на ориз с нисък арсен по различни причини не са се появили [30], но може да го направят в бъдеще.

Подкрепяща информация

Файл S1

Файлът съдържа лист на Excel с данни, таблицирани в разделите: „средна стойност на продуктовия клас“, „средни стойности на продукта“ и „всички подробни данни за пример“.