ПОРТАТИВНЫЙ ПРИБОР НАЙДЕТ МЫШЬЯК В РИСЕ

ПОРТАТИВНЫЙ ПРИБОР НАЙДЕТ МЫШЬЯК В РИСЕ

Полевая лаборатория позволит производителям риса быстро, просто и дешево испытать их продукцию на содержание мышьяка.

Рис поглощает мышьяк из почвы и поливной воды и там, где соединения этого элемента могут находиться в породах, расположенных в районах произрастания этой сельскохозяйственной культуры, и в том случае, если посевы риса обрабатывают мышьяксодержащими средствами борьбы за урожай. Неорганические соединения мышьяка токсичны, проявляют канцерогенные свойства, поэтому максимально допустимое содержание мышьяка в рисе, установленное Всемирной организацией здравоохранения, составляет 200 мкг/кг. В июне 2015 года Евросоюз ввел дополнительное ограничение – содержание мышьяка в рисе, предназначенном для питания детей и подростков, не должно превышать 100 мкг/кг.

Рисунок из Anal. Chem., Article, DOI: 10.1021/acs.analchem.5b02386

Для того чтобы выполнять такие требования, очевидно, что производителям риса было бы выгодно проводить его скрининг на содержание мышьяка, не дожидаясь попадания продукции на рынок. Тем не менее, организовать эту процедуру не так уж легко в основном экспортирующем рис регионе Земли – развивающихся странах Юго-восточной Азии. Идеальный метод анализа – высокоэффективная жидкостная хроматография с последующим анализом методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (HPLC-ICP-MS), однако для него нужна оборудованная лаборатория, располагающая недешевым оборудованием, опытным персоналом и не имеющая проблем с перебоями электропитания.

Йорг Фельдманн (Jörg Feldmann) из Университета Абердина с коллегами решили разработать простое устройство, которое позволило бы производителям риса быстро определять содержание мышьяка с минимальными затратами ресурсов и времени. Для этого они адаптировали коммерчески доступный портативный прибор, известный под названием «Арсенатор» (Arsenator), назначение которого заключается в измерении содержание мышьяка в питьевой воде, путем превращения соединений мышьяка в арсин и последующей цветной реакцией с бромидом ртути (реакция Гутцайта).

Для того чтобы приспособить известное устройство к анализу риса, исследователям нужен был надежный способ, позволяющий перевести мышьяк из риса в раствор, поскольку только после этого арсенатор мог бы использоваться для получения газообразного арсина и количественного определения мышьяка в рисе.

Разработанная процедура анализа на количественное содержание мышьяка в рисе занимает около часа и может быть разбита на четыре этапа. На первом этапе исследователи в течение получаса кипятили пятиграммовый образец необработанного риса в азотной кислоте – таким способом они экстрагировали неорганический мышьяк в виде мышьяковой кислоты. После охлаждения полученный раствор переносили в колбу и использовали портативный прибор – арсенатор. К раствору добавляли навески сульфаминовой кислоты и боргидрида натрия, в результате чего протекала реакция восстановления мышьяковой кислоты и выделение газообразного арсина. Газообразный арсин улавливается куском фильтровальной бумаги, импрегнированной бромидом ртути(I), который, реагируя с мышьякводородом, образует окрашенный комплекс. Окраска бумаги может варьироваться от светло-желтой до интенсивно-коричневой, ее интенсивность увеличивается параллельно увеличению содержания мышьяка в рисе.

Для определения концентрации окраску можно визуально сравнить со стандартной палитрой или же проанализировать с помощью спектрофотометрии. Если брать на анализ 5 грамм, предел обнаружения мышьяка составляет 50 мкг/кг.

Определенным ограничением метода является то, что этап кипячения в азотной кислоте, сопряженный с выделением токсичного арсина, требует работы под вытяжной вентиляцией, причем эти операции должен выполнять тренированный персонал; на анализ тратится значительное количество воды. Однако и при этих ограничениях метод оказывается гораздо проще и дешевле ВЭЖХ с масс-спектрометрией. Следует также отметить и то, что анализ 30 образцов риса методом HPLC-ICP-MS и с помощью новой процедуры анализа показал хорошую воспроизводимость нового метода и согласованность его результатов с результатами, полученными традиционным путем.

Источник: Anal. Chem., Article, DOI: 10.1021/acs.analchem.5b02386