Analytical approaches for the determination of arsenic species relevant for human health

Die Toxizität des Arsens hängt von dessen chemischer Form ab. Das anorganische Arsen ist für den Menschen hoch toxisch, wobei organische Arsenverbindungen als weit weniger toxisch eingestuft werden. Daher müssen für eine Risikobewertung die Arten der Arsenverbindungen berücksichtigt werden und für deren Identifizierung und Quantifizierung in Lebensmitteln und biologischem Material werden empfindliche und robuste Methoden gebraucht. In der ersten Studie (Publikation I) wurde Arsen und dessen Spezies in Meeresfrüchten vom westlichen Arabischen Golfs mittels ICPMS und HPLC/ICPMS untersucht. Die untersuchten Meeresfrüchte enthielten eine relativ hohe Gesamtarsenkonzentration (11134 mg As/ kg). Die Hauptarsenverbindung war das nicht toxische Arsenobetain, wobei das toxische anorganische Arsen in sehr geringen Mengen vorhanden war. Die Risikobewertung zeigte ein nicht vernachlässigbares Risiko und ein Gefahrenpotential. In der zweiten Studie (Publikation II) wurde eine HPLC/elementare Massenspektrometriemethode für die Bestimmung von anorganischem Arsen und weiteren wasserlöslichen Arsenverbindungen im Spurenbereich in Muttermilch entwickelt. Die Methode besteht aus einem Proteinfällungsschritt mit Trifluoressigsäure, gefolgt vom Zusatz von Dichlormethan oder Dibrommethan zur Lipidentfernung. Die Arsenverbindungen werden unter Ionenaustausch HPLC-Bedingungen chromatografiert und entweder durch Single- oder Triple Quadrupol ICPMS detektiert. In einer dritten Studie (Publikation III) wurden Arsenlipide in Muttermilchproben untersucht. Die Arsenlipide in der Muttermilch wurden teilweise mit Flüssig-Flüssig-Extraktion zwischen Hexan und wässrigem Methanol aufgereinigt und in der wässrigen Methanolfraktion mit HPLC/ICPMS und HPLC/HR ESMS identifiziert. Die Gesamtkonzentration von Arsenlipiden in den Muttermilchproben von stillenden Müttern war gering (0.240.63 g As/ kg). Die vorhandenen Hauptarsenlipidverbindungen waren zwei Arsenkohlenwasserstoffe und sechs Arsenfettsäuren.The toxicity of arsenic depends on its chemical form. Inorganic arsenic is highly toxic to humans whereas organic arsenic compounds are considered generally much less toxic. Therefore, for a risk assessment of arsenic exposure the types of arsenic compounds must be considered, and sensitive and robust methodologies are needed for their identification and quantification in food and biological materials. In the first study (Paper I), arsenic and arsenic species in seafood including finfish, bivalves, shrimp and squid from the western Arabian Gulf were investigated by ICPMS and HPLC/ICPMS. The investigated seafood contained relatively high concentrations of total arsenic (11 134 mg As/ kg, dry mass). The non-toxic arsenobetaine was the major arsenical in seafood whereas toxic inorganic arsenic was present at low levels. The health risk assessment showed non-negligible risks and the potential for detrimental effects. In a second study (Paper II), a HPLC/elemental mass spectrometry method was developed for the determination of inorganic arsenic and other water-soluble arsenic species at trace levels in human milk. The method incorporates a protein precipitation step with triuoroacetic acid followed by addition of dichloromethane or dibromomethane to remove the lipids. Arsenic species are chromatographed under anion-exchange and cation-exchange/mixed mode HPLC conditions and detected by either single or triple quadrupole ICPMS. In a third study (Paper III), arsenolipids were investigated in human milk samples previously shown to contain some lipid-soluble arsenic. Arsenolipids in the milk were partially purified by solvent partitioning between hexane and aqueous methanol, and identified in the aqueous methanol fraction by HPLC/ICPMS and HPLC/HR ESMS. The concentrations of combined arsenolipids in these samples of milk from nursing mothers were low (0.24 0.63 g As/ kg), and the major arsenolipids present were two arsenic hydrocarbons and six arsenic fatty acids.Mag. Michael StibollerKumulative Dissertation aus 3 ArtikelnZusammenfassungen in Deutsch und EnglischKarl-Franzens-Universität Graz, Dissertation, 2018OeBB(VLID)258180