Human exposure assessment to different arsenic species in tea

• Autorzy: Mania M. , Szynal T. , Rebeniak M. , Wojciechowska-Mazurek M. , Starska K. , Strzelecka A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Inorganic forms of arsenic are much more highly toxic to humans than organic species. Their effects include being carcinogenic, genotoxic and neurotoxic, where in the latter case, above all, they affect nervous system development in the foetus, infants and children. The main foodstuffs contributing significantly to its total dietary intake are drinking water, rice (and its products), fish, seafood, cereals, seaweed, root vegetables, food supplements, mushrooms and tea. After water, tea is the second most popular beverage drunk in Poland with average consumption annually indicating that statistically every Polish inhabitant drinks at least one cup of tea daily. Objectives. The aim of the study was to determine the total and inorganic content of arsenic in various black and green teas available on the market and thus to estimate consumer exposure to inorganic arsenic from this foodstuff. Materials and Methods. Analyses of total and inorganic arsenic were performed on 23 samples of black and green teas that consisted of tea leaves, teas in bags and granules, from various sources. The analytical method was hydride generation atomic absorption spectrometry (HGAAS), after dry ashing of samples and reduction of arsenic to arsenic hydride using sodium borohydride. In order to isolate only the inorganic forms of arsenic prior to mineralisation, samples were subjected to concentrated HCl hydrolysis, followed by reduction with hydrobromic acid and hydrazine sulphate after which triple chloroform extractions and triple 1M HCl re-extractions were performed. Exposure of adults was estimated in relation to the Benchmark Dose Lower Confidence Limit (BMDL05) as set by the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA) that resulted in a 0.5% increase in lung cancer (3.0 μg/kg body weight (b.w.) per day). Results. Green teas were found to be more highly contaminated with both total and inorganic arsenic than black teas. Contamination of black teas total and inorganic arsenic was mean: 0.058 mg/kg (median: 0.042 mg/kg, 90th percentile: 0.114 mg/kg), and 0.030 mg/kg, (median: 0.025 mg/kg, 90th percentile: 0.030 mg/kg) respectively. Whilst for the green teas, these were correspondingly mean total arsenic content: 0.134 mg/kg (median: 0.114 mg/kg, 90th percentile: 0.234 mg/kg) and inorganic arsenic, mean: 0.100 mg/kg (median: 0.098 mg/kg, 90th percentile: 0.150 mg/kg). The estimated average adult exposures to inorganic arsenic in black and green tea were less than 1% of the BMDL05. Green tea samples, with the highest measured inorganic arsenic, were found to cause an intake exceeding 0.5% of the BMDL05 value. However when the drinking water is also accounted for when teas are prepared, then the exposure from black and green tea becomes exceeding 0.7% and 1.3% of the BMDL05 value respectively. Conclusions. Findings thus demonstrate that drinking black or green teas does not pose a significant health threat to consumers, even though contaminations in some individual samples were significant.

PL

Wprowadzenie. Nieorganiczne związki arsenu charakteryzują się znacznie większą toksycznością w porównaniu z organicznymi połączeniami tego pierwiastka. Wykazują one działanie rakotwórcze, genotoksyczne oraz neurotoksyczne, przede wszystkim na rozwijający się ośrodkowy układ nerwowy płodu, niemowląt i małych dzieci. Do środków spożywczych mających istotny udział w całkowitym pobrania arsenu nieorganicznego z dietą należą: woda do picia, ryż i produkty na bazie ryżu, ryby, owoce morza, zboża, wodorosty morskie, warzywa korzeniowe, suplementy diety, grzyby, a także herbata. W Polsce herbata, po wodzie, jest drugim napojem, jeśli chodzi o wielkość spożycia. Średnie roczne spożycie herbaty na jednego mieszkańca w Polsce wskazuje, że statystyczny Polak wypija dziennie co najmniej jedną szklankę herbaty. Cel. Celem badań było oznaczenie zawartości arsenu całkowitego i nieorganicznego w próbkach różnych rodzajów herbat czarnych i zielonych dostępnych w obrocie handlowym oraz ocena narażenia konsumentów na pobranie arsenu nieorganicznego z tym środkiem spożywczym. Materiał i metody. Analizie na zawartość arsenu całkowitego i nieorganicznego poddano 23 próbki herbat czarnych i zielonych - liściastych, ekspresowych i granulowanych, różnego pochodzenia. Zawartości arsenu całkowitego i nieorganicznego oznaczono po suchej mineralizacji próbek metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej z wykorzystaniem generacji wodorków (HGAAS), po uprzedniej redukcji arsenu do arsenowodoru za pomocą borowodorku sodu. W celu wydzielenia nieorganicznych form arsenu próbki przed mineralizacją poddano hydrolizie w środowisku stężonego HCl, a następnie redukcji w obecności kwasu bromowodorowego i siarczanu hydrazyny oraz 3-krotnej ekstrakcji chloroformem i reekstrakcji 1M HCl. Oszacowane narażenie w odniesieniu do osób dorosłych porównano z wartością najniższej dawki wyznaczającej (Benchmark Dose Lower Confidence Limit) BMDL05 ustaloną przez the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA) powodującą 0,5% wzrost zachorowań na raka płuc (3,0 μg/kg m.c./dzień). Wyniki. Zanieczyszczenie badanych herbat zielonych zarówno arsenem całkowitym jak i nieorganicznym było wyższe w porównaniu z zanieczyszczeniem herbat czarnych. W herbatach czarnych średnia zawartość arsenu całkowitego wyniosła 0,058 mg/kg (mediana: 0,042 mg/kg, 90-ty percentyl: 0,114 mg/kg), natomiast arsenu nieorganicznego 0,030 mg/kg, (mediana: 0,025 mg/kg, 90. percentyl: 0,030 mg/kg). W herbatach zielonych średnie zanieczyszczenie arsenem całkowitym wynosiło 0,134 mg/kg (mediana: 0,114 mg/kg, 90. parcentyl: 0,234 mg/kg) i arsenem nieorganicznym wynosiło 0,100 mg/kg (mediana: 0,098 mg/kg, 90. percentyl: 0,150 mg/kg). Oszacowane średnie narażenie na arsen nieorganiczny w odniesieniu do osób dorosłych wyniosło dla herbat czarnych i zielonych poniżej 1% wartości najniższej dawki wyznaczającej BMDL05. Przy najwyższych stwierdzanych zawartościach arsenu nieorganicznego w przypadku herbaty zielonej przekroczyło 0,5% wartości BMDL05. Natomiast uwzględniając dodatkowo wodę użytą do przygotowania napoju łączne narażenie dla herbat czarnych wyniosło 0,7%, a dla herbat zielonych 1,3% wartości BMDL05. Wnioski. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że spożycie herbat zarówno czarnych jak i zielonych nie stanowi istotnego zagrożenia dla zdrowia konsumentów, pomimo iż zanieczyszczenie pojedynczych próbek było istotne.

Słowa kluczowe

EN

human exposure; exposure assessment; total arsenic; arsenic; tea; consumption; human nutrition

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2014
• Tom: 65
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.281-286,fig.,ref.

Twórcy

autor

Mania M.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Szynal T.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Rebeniak M.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Wojciechowska-Mazurek M.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Starska K.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-791 Warsaw, Poland

autor

Strzelecka A.

• Department of Food Safety, National Institute of Public Health - National Institute of Hygiene, 24 Chocimska street, 00-791 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Ambadekar S.R., Parab S., Bachankar A.: Determination of cadmium, copper, nickel, lead in some tea samples in India. Int. J. Res. Pharm. Biomed. Sci. 2012; 3:943-946.
• 2. Brulińska-Ostrowska E., Starska K. Wojciechowska-Mazurek M.:. Method of determination of arsenic in foodstuffs by using HGAAS technique. Estimation of recovery and final result presentation. Methodology Publications of National Institute of Hygiene, Warsaw, Poland 2005.
• 3. Central Statistical Office. Information and elaborations. Household budget survey. Warsaw 2013.
• 4. Commission Regulation (EU) No 231⁄2012 of 9 March 2012 laying down specifications for food additives listed in Annexes II and III to Regulation (EC) No 1333/2008 of the European Parliament and of the Council. OJ L 83, 22.03.2012, as amended.
• 5. Dambiec M., Polechońska L., Klink A.: Levels of essential and non-essential elements in black teas commercialized in Poland and their transfer to tea infusion. Journal of Food Composition and Analysis 2013; 31:62-66.
• 6. Food Standards Agency. Food Survey Information Sheets on the www: http://www.food.gov.uk/science/ surveillance. Measurement of the concentration of Metals and other elements from the 2006 UK Total Study. Food Standards Agency, UK 2009.
• 7. Gajewska R., Nabrzyski M., Ganowiak Z., Cybulski M., Kułakowska D.: The contents of some minerals in the green and black teas. Rocz Panstw Zakl Hig 2000; 51(3):251-258 (in Polish).
• 8. General Standard for Contaminants and Toxins in Food and Feed (CODEX STAN 193-1995) GSCTFF, 1-44.
• 9. Global Environment Monitoring System, Food Contamination Monitoring and Assessment Programme (GEMS/ Food), Instructions for Electronic Submission of Data on Chemical Contaminants in Food and Diet, Food Safety Department, WHO, Geneva, 2003.
• 10. Gramza-Michałowska A.: Tea – Aromatic Beverage or Super Antioxidant? Przem. Spoż. 2010, 64, 32-36.
• 11. Karak T., Abollino O., Bhattacharyya P., Das K.K., Paul R.K.: Fractionation and speciation of arsenic in three tea gardens soil profiles and distribution of As in different parts of tea plant (Camellia sinensis L.). Chemosphere. 2011; 85: 948-960.
• 12. Karak T., Bhagat R.M.: Trace elements in tea leaves, made tea and tea infusion: a review. Food Res. Int. 2010; 43:2234-2252.
• 13. Li X., Zhang Z., Li P., Zhang Q., Zhang W., Ding X.: Determination for major chemical contaminants in tea (Camellia sinensis). Food Res. Int. 2013; 53: 649-658.
• 14. Lv H-P., Lin Z., Tan J-F, Guo L.: Contents of fluoride, lead copper, chromium, arsenic and cadmium in Chinese Pu-erh tea. Food Res. Int. 2013; 53: 938-944.
• 15. Łoźna K., Biernat J.: The occurrence of arsenic in the environment and food. Rocz Panstw Zakl Hig 2008; 59 (1):19-31 (in Polish).
• 16. Munoz O., Vélez D., Montoro R.: Optimization of the solubilisation, extraction and determination of inorganic arsenic [As (III) + As (V)] in seafood products by acid digestion, solvent extraction and hydride generation, solvent extraction and hydride generation atomic absorption spectrometry. Analyst. 1999; 124: 601-607.
• 17. Ordinance of Polish Minister of Health of 29 March 2007 on the quality of water intended for human consumption. Dz. U. No. 61, pos. 417, as amended.
• 18. Ordinance of Polish Minister of Health of 31 March 2011 on the natural mineral waters, spring waters and potable waters. Dz. U. No. 85, pos. 466.
• 19. Podstawa A., Witczak S.: Metals and related substances in drinking waters in Poland. Warsaw, 2011.
• 20. Regulation (EC) No 396/2005 of the European Parliament and of the Council of 23 February 2005 on maximum residue levels of pesticides in or on food and feed of plant and animal origin and amending Council Directive 91/414/EEC. OJ L 70, 16.3.2005, as amended.
• 21. Scientific opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain (CONTAM) on arsenic in food. The EFSA Journal 2009, 7(10), 1-199.
• 22. Scientific report of EFSA. Dietary exposure to inorganic arsenic in the European population. The EFSA Journal 2014; 12(3):1-68.
• 23. Schwalfenberg G., Genui S.J., Rodushkin I.: The benefits and risks of consuming brewed tea: beware of toxic element contamination. J. Toxicol. 2013;2013:370460; DOI:10.1155/2013/370460.
• 24. SCOOP (Scientific Co-operation on Questions Relating to Food). Assessment of dietary exposure to arsenic, cadmium, lead, mercury of the population of the European Union Member States. 2004.
• 25. Seenivasan S., Manikandan N., Muraleedharan N.N., Selvasundaram R.: Heavy metal content of black teas from south India. Food Control 2008; 19:746-749.
• 26. Shekoohiyan S., Ghoochani M., Mohagheghian A., Mahdi A.H., Yunesian M., Nazara S.: Determination of lead, cadmium and arsenic in infusion tea cultivated in north of Iran. J. Environ. Health Eng. Sci. 2012; 9( 37): 1-6.
• 27. Shen F-W., Chen H-W.: Element composition of tea leaves and tea infusions and its impact on health. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2008; 80: 300-304.
• 28. Shi Y., Ruan J., Ma L., Han W., Wang F.: accumulation and distribution of arsenic and cadmium by tea plants. J. Zheijang Univ. Sci. B. 2008; 9(3): 265-270.
• 29. Stańczyk A.: Health properties of selected tea grades. Bromat. Chem. Toksykol. 2010; 43: 498-504.
• 30. Starska, K., Wojciechowska-Mazurek, M., Mania, M., Rebeniak, M., Karłowski, K.: Contamination of food with lead and arsenic. In: Exposure assessment to chemical and microbiological food contaminants – programme realized in the years 2004-2008. Karłowski, K., Rybińska, K., Postupolski, J. (Eds.). Warsaw, 2010, pp. 44-70.
• 31. Szymczycha-Madeja A., Welna M., Pohl P.: Elemental analysis of teas and their infusions by spectrometric methods. Trend. Anal. Chem. 2012; 35: 165-181.
• 32. The GEMS/Food Consumption Cluster Diets, WHO 2007.
• 33. The Rapid Alert System for Food and Feed. Available from: http://ec.europa.eu/food/safety/rasff/index_en.htm.
• 34. WHO Technical Report Series. Evaluation of certain food additives and contaminants. Thirty-third report of the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, 1989, No. 776,
• 35. WHO Technical Report Series. Evaluation of certain contaminants in food (Seventy-second report of the Joint FAO/ WHO Expert Committee on Food Additives), 2011, No. 959.
• 36. Wojciechowska-Mazurek M., Mania M., Starska K., Rebeniak M., Postupolski J.: Will the maximum levels of arsenic in food be introduced? Przem. Spoż. 2012; 66(2): 10-15 (in Polish).
• 37. Wojciechowska-Mazurek M., Starska K., Mania M., Rebeniak M., Karłowski K.: Elements harmful to health in tea – estimation of health hazard. Bromat. Chem. Toksykol. 2010; 43:233-239 (in Polish).
• 38. Yuan Ch., Gao E., He B., Jiang G.: Arsenic species and leaching characters in tea (Camellia sinensis). Food Chem. Toxicol. 2007; 45: 2381-2389.