Neue Verfahren zur Arsenbestimmung in Reis und Fischen

Neue Verfahren könnten künftig helfen, die Belastung von Lebensmitteln wie Reis oder Fisch durch Arsen besser zu erkennen. Kontaminierter Reis ist vor allem in Regionen von Indien, Bangladesh und Thailand, in denen auch das Grundwasser mit Arsen belastet ist, ein Problem, das Millionen Menschen betreffen kann, die Reis als Hauptnahrungsmittel nutzen oder belasteten Fisch essen. Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Universität Leipzig und der Universidad Autonoma de Puebla in Mexiko stellen deshalb neue Ansätze zur Arsenanalyse auf der gemeinsamen Jahrestagung der Fachgruppe Umweltchemie und Ökotoxikologie der GDCh und der SETAC-GLB in Leipzig vor.

Die Belastung mit Arsen in vielen Ländern Südostasiens gilt als die größte Vergiftungswelle der Menschheitsgeschichte. Millionen Menschen verwenden arsenhaltiges Wasser zum Trinken oder für die Bewässerung der Felder. Das Arsen stammt aus geologischen Formationen und löst sich im Grundwasser. Da es chronisch toxisch wirkt, werden die Folgen oft erst nach einem Jahrzehnt erkannt, wenn die verschiedenen Symptome zu Tage treten. Arsenikose zeigt sich an Flecken auf der Haut bis hin zu schweren Hautschädigungen. Es werden Blutgefäße und später Organe angegriffen. Die Krebsgeschwüre im Körper können schließlich zum Tod führen.

Um das giftige Arsen, das in verschiedene chemischen Formen, auftreten kann, zu erkennen, bedienten sich die Wissenschaftler eines Tricks: Pflanzen haben im Laufe der Zeit Enzyme entwickelt, die ihnen helfen, mit Schwermetallen zurecht zu kommen, die sie über ihre Wurzeln aufnehmen. Diese Phytochelatine binden Schwermetallionen wie As(III) - also das berüchtigte Arsenik, das erst seit dem 19. Jahrhundert nachgewiesen werden kann und daher sich als "Schwiegermuttergift" berüchtigt wurde. Zur besseren Erkennung dieser cysteinreiche Peptide und der Komplexe mit Arsen optimierten die Wissenschaftler nun eine Analysemethode mit dem komplizierten Namen "UHPLC-ICP-MS/ESI-Q-TOF-MS". Damit soll es künftig möglich werden, auch die Arsenkonzentrationen in belasteten Reispflanzen zu bestimmen.

Arsen kann jedoch nicht nur im Reis ein Problem sein, sondern auch in Fischen, die aus belasteten Gewässern stammen. So stehen bei der Bevölkerung rund um den Chapala-See, dem größten See Mexikos, Karpfen (Cyprinus Carpio) und Buntbarsche (Tilapia) auf dem Speisezettel. In der Leber der Karpfen fanden die Wissenschaftler bei ihrer Studie die höchsten Konzentrationen an Arsen. Arsen ist jedoch nicht gleich Arsen sondern kommt in verschiedenen Formen (Arsenspezies) vor, die unterschiedlich giftig sind. Die Chemiker aus Puebla und Leipzig kombinierten daher mehrere Analysemethoden, um auch die Arsenspezies (Arsenolipide) sicher bestimmen und Aussagen treffen zu können, wie riskant die Arsenbelastung im Fischgewebe tatsächlich ist.

Am UFZ arbeiten verschiedene Arbeitsgruppen an der Erkennung von Arsenarten - von analytischen Chemikern über Grundwasser- und Gewässerchemikern bis hin zu Umweltmikrobiologen, die mit ARSOlux einen Feldtest auf Bakterienbasis entwickelt haben.

Quelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)