Occurrence of Arsenic in Food as a Current Health Concern®

• Autorzy: Wierzbicka Elżbieta

Warianty tytułu

PL

Występowanie arsenu w żywności jako aktualny problem zdrowotny®

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The health-related food quality is determined by, among others, the content of undesirable elements such as arsenic (As). It is a widespread environmental pollutant, naturally occurring in the earth’s crust and as a result of anthropogenic human activities. As is a metalloid that occurs as inorganic (iAs) and organic arsenic species. The inorganic forms of As are more toxic as compared to the organic arsenic. Most As compounds are water soluble, therefore there is also a high possibility of arsenic penetrating from rocks and soil into the hydrosphere, which to some extent also causes its inclusion in the food chain. Contaminated groundwater used for irrigation of crops, in particular rice, is a major source of exposure to iAs. This is especially important for consumers for whom rice is a staple food in their diet. In contrast, fish and other seafood contain the most of less toxic organic arsenic. Diet is the major route of As exposure, and rice and rice-based products are food groups with relatively high iAs levels. Dietary iAs exposure may have long-term effects on health. It is of particular importance to apply the requirements of EU legislation on maximum levels of iAs in rice and ricebased products, as well as to define these requirements in products for infants and young children. Inorganic arsenic contamination levels in food have decreased significantly in European countries over the past years. Current European exposures according to the EFSA Opinion of 2021 show no or little the margin of exposure (MoE) in relation to the lower confidence limit of the benchmark dose (BMDL). Based on this data, the potential health risk by iAs for certain infants and toddlers by the consumption of rice and rice-based products cannot be excluded. Therefore, it is necessary to control iAs levels in certain products, especially in infants and children, and individuals with celiac disease and/or gluten intolerance. As a result, this article presents potential health risks of exposure to arsenic as well as the occurrence and consumption of arsenic in rice and rice-based products, fish, fish products and seafood. Dietary exposure to iAs in light of the scientific opinion of EFSA and regulatory policies concerning As in food is also covered. Additionally, the effect of technological treatment on the reduction of iAs levels in rice is also presented.

PL

O jakości zdrowotnej żywności decyduje między innymi zawartość pierwiastków niepożądanych, takich jak arsen (As). Jest on szeroko rozpowszechnionym zanieczyszczeniem środowiskowym obecnym naturalnie w skorupie ziemskiej oraz na skutek antropogenicznej działalności człowieka. Arsen jest metaloidem występującym zarówno w formie nieorganicznych (iAs), jak i organicznych związków, przy czym formy iAs są bardziej toksyczne dla organizmu niż związki organiczne. Większość związków arsenu jest łatwo rozpuszczalna w wodzie, dlatego też istnieje duża możliwość przenikania arsenu ze skał i gleby do hydrosfery, co w pewnym stopniu powoduje również jego włączenie w łańcuch żywnościowy. Zanieczyszczone wody gruntowe wykorzystywane do nawadniania upraw, w szczególności ryżu, są głównych źródłem narażenia na iAs. Szczególnie ważne jest to w przypadku konsumentów, u których ryż w diecie jest podstawnym produktem. Ryby i inne owoce morza zawierają najwięcej mniej toksycznej formy arsenu. Dieta jest główną drogą narażenia na As, a ryż i produkty ryżowe stanowią grupę żywności o stosunkowo wysokim poziomie i As. Pobranie z dietą iAs może mieć wpływ na zdrowie w dłuższej perspektywie. Szczególne znaczenie ma objęcie wymaganiami w ustawodawstwie UE w zakresie najwyższych dopuszczalnych poziomów iAs w ryżu i produktach na bazie ryżu, jak również określenie tych wymagań w produktach dla niemowląt i małych dzieci. Poziomy za- nieczyszczenia iAs w żywności znacznie się zmniejszyły w krajach eu- ropejskich. Obecne narażenia w Europie według Opinii EFSA z 2021 roku wykazują brak lub niewielkie marginesy w stosunku do dolnej granicy ufności dawki referencyjnej (BMDL). Odnosząc się do tych danych margines narażenia (MoE) jest niewielki lub żaden, w związku z tym nie można wykluczyć możliwości wystąpienia ryzyka zdrowotnego spowodowanego przez iA w przypadku niektórych małych dzieci w wyniku spożycia produktów na bazie ryżu. Dlatego konieczne jest kontrolowanie poziomów iAs w żywności, szczególnie dla niemowląt i małych dzieci oraz osób z celiakią i/lub nietolerancją glutenu. W związku powyższym w niniejszym artykule przedstawiono potencjalne zagrożenia zdrowotne związane z narażeniem organizmu na As, jak również omówiono zawartość i pobranie As głównie z ryżem i produktami na bazie ryżu, rybami, przetworami rybnymi i owocami morza. Przedstawiono również wyniki oszacowania pobrania i As z żywnością w świetle opinii naukowej EFSA oraz regulacje prawne w zakresie maksymalnych dopuszczalnych limitów. Ponadto omówiono wpływ obróbki technologicznej na obniżenie w ryżu poziomu i As

Słowa kluczowe

EN

arsenic; inorganic arsenic; dietary exposure; risk assessment; rice; rice based products

PL

arsen; arsen nieorganiczny; pobranie z dietą; ocena ryzyka; ryż; produkty na bazie ryżu

• Wydawca: Wyższa Szkoła Menadżerska
• Czasopismo: Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 2
• Strony: 194--206
• Opis fizyczny: Bibliogr. 55 poz., tab.

Twórcy

autor

Wierzbicka Elżbieta

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Polska

• https://orcid.org/0000-0003-4476-9500

Bibliografia

• [1] ABUAWAD A., A.K. BOZACK, S. ROHEENI, M.V. GAMBLE. 2021. “Nutrition, one-carbon me-tabolism and arsenic methylation”. Toxicology 457:152803.
• [2] ATIAGA O, L.M. NUNES, X.L. OTERO. 2020.“Effect of cooking on arsenic concentration in rice”. Environmental Science and Pollution Research International 27(10): 10757–10765.
• [3] BABAR M., A. TARIQ. 2018. “Status of ArsenicToxicity in the World”. Mechanisms of Arsenic Toxicity and Tolerance in Plants 457–481.
• [4] BAE S., E. KAMYNINA, H.M. GUETTERMAN, A.F. FARINOLA, M.A. CAUDILL, R.J. BERRY, P.A. CASSANO, P.J. STOVER. 2021. “Provision of folic acid for reducing arsenic toxicity in arsenic-exposed children and adults”. Cochrane Database of Systematic Reviews 10:CD012649.
• [5] BISWAS, J.K., M. WARKE, R. DATTA. 2020. “Is Arsenic in Rice a Major Human Health Concern?”. Human Health Effects of Environmental Pollution 6:37–42.
• [6] BORAH G., P. MUDOI, P. BORAH. 2021. Arsenic contamination in water resources and its health risk assessment”. Contamination of Water: 187–198.
• [7] CARLIN D.J., M.F. NAUJOKAS, K.D. BRADHAM, J. COWDEN, M. HEACOCK, H.F. HEN- RY, J.S. LEE, D.J. THOMAS, C. THOMPSON, E.J. TOKAR. 2015. “Arsenic and environmental health: State of the science and future research opportunities”. Environmental Health Perspectives 124: 890–899.
• [8] CHENGJUN L.I., J. WANG, B. YAN, M. AI-JUN, H. ZHONG, W. ZHANG, L.Q. MA. 2021. “Progresses and emerging trends of arsenic research in the past 120 years”. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 51:13, 1306–1353.
• [9] Codex Alimentarius FAO/WHO. 2017. Code of Practice for the prevention and reduction of arsenic contamination in rice. CXC 77-2017, https://www. fao.org/fao-who-codexalimentarius/sh-proxy/en/?lnk =1&url=https%253A%252F%252Fworkspace.fao.or g%252Fsites%252Fcodex%252FStandards%252FC XC%2B77-2017%252FCXC_077e.pdf
• [10] Commission Regulation (EU). 2015. Commission Regulation 2015/1006 of 25 June 2015 amending Regulation (EC) No 1881/2006 as regards maximum levels of inorganic arsenic in foodstuffs. Official Journal of the EU,2015, L161/14 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A02006R1881-20210919
• [11] Commission Recommendation (EU). 2018. Com-mission Recommendation 2018/464 of 19 March 2018 on the monitoring of metals and iodine in sea-weed, halophytes and products based on seaweed. Official Journal of the EU, 2018, L79/16; https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELE X:32018H0464&from=PL
• [12] CUBADDA F., B. JACKSON, K. COTTINGHAM, Y. VAN HORNE, M. KURZIUS-SPENCER. 2017. “Human exposure to dietary inorganic arsenic and other arsenic species: State of knowledge, gaps and uncertainties”. Science of the Total Environment 579: 1228–1239.
• [13] DAVIS M., A. SIGNES-PASTOR, M. ARGOS, F. SLAUGHTER, C. PENDERGRAST, T. PUN-SHON, A. GOSSAI, H. AHSAN, M. KARAGAS. 2017. “Assessment of human dietary exposure to arsenic through rice”. Science of The Total Environment 586: 1237–1244.
• [14] EFSA. 2009. Scientific Opinion on Arsenic in Food.EFSA Journal: 7,10, 1351, 199 pp.
• [15] EFSA. 2014. Scientific report. Dietary exposure to inorganic arsenic in the European population, EFSA Journal:12, 3, 3597, 68 pp.
• [16] EFSA. 2021. Scientific report. Chronic dietary ex posure to inorganic arsenic. EFSA Journal: 19, 1, e06380.
• [17] ESTHER F.A. P. J.C.M. BRANDON, J.L. DE WIT-BOS. 2014. “Arsenic: bioaccessibility from seaweed and rice, dietary exposure calculations and risk assessment” Food Additives & Contaminants: Part A, 31:12: 1993–2003.
• [18] GIS. 2020. Dane dotyczące jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi za 2020 r. https://dane. gov.pl/pl/dataset/36,dane-dotyczace-stanu-sanitarnego-jakosci-wody-przeznaczonej-do-spozycia/resource/33182/table
• [19] GONZÁLEZ N., J. CALDERÓN, A. RÚBIES, J. BOSCH, I. TIMONER, V. CASTELL, M. MARQUÈS, M. NADAL, J.L. DOMINGO. 2020. “Dietary exposure to total and inorganic arsenic via rice and rice-based products consumption”. Food and Chemical Toxicology 141: 111420.
• [20] GU Z., S. DE SILVA, S. M. REICHMAN. 2020. “Arsenic Concentrations and Dietary Exposure in Rice-Based Infant Food in Australia”. International Journal of Environmental Research and Public Health 17(2): 415.
• [21] GUNDERT-REMY U., G. DAMM, H. FOTH, A. FREYBERGER, T. GEBEL, K. GOLKA, C. RÖHL, T. SCHUPP, K.M. WOLLIN, J.G. HENG- STLER. 2015. “High exposure to inorganic arsenic by food: The need for risk reduction.” Arch. Toxicol. 89: 2219–2227.
• [22] HOJSAK I. C., BRAEGGER, J. BRONSKY, C. CAMPOY, V. COLOMB, T. DECSI, M. DOMELLÖF, M. FEWTRELL, N. FIDLER; W. MIHATSCH, C. MOLGAARD, J. VAN GOUDO-
• EVER, FOR THE ESPGHAN COMMITTEE ON NUTRITION. 2015. “Arsenic in Rice”. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition 60: 142– 145.
• [23] HUGHES M.F., B.D. BECK, Y. CHEN, A.S. LEW- IS, D.J. THOMAS. 2011. “Arsenic Exposure and Toxicology. A Historical Perspective”. Toxicological Sciences, 123(2): 305–332.
• [24] IARC 2012. Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. A Review of Human Carcinogens: Arsenic, Metals, Fibres, and Dusts, vol. 100C. Lyon, France: International Agency for Research on Cancer, pp. 41–93.
• [25] ICHIKAWA S., M. KOMOSHIDA, K. HANAOKA, M. HAMANO, T. MAITANI, T. KAISE. 2006. “Decrease of arsenic in edible brown algae Hijikia fusi forme by the cooking process”. Applied Organo- metallic Chemistry 20: 585–590.
• [26] ISLAM S., M.M. RAHMAN, M.A. RAHMAN, R. NAIDU. 2017. “Inorganic arsenic in rice and rice- based diets: health risk assessment”. Food Control 82: 196–202.
• [27] KUMARATHILAKA P., S. SENEWEERA, Y.S. OKD, A. MEHARGE, J. BUNDSCHUH. 2019. “Arsenic in cooked rice foods: assessing health risks and mitigation options”. Environment International 127: 584–591.
• [28] LAI P.Y., K.L. COTTINGHAM, C. STEINMAUS, M.R. KARAGAS, M.D. MILLER. 2015. “Arsenic and Rice: Translating Research to Address Health Care Providers’ Needs”. Journal of Pediatrics 167: 797–803.
• [29] MANIA M., M. REBENIAK, T. SZYNAL, K. STARSKA, M. WOJCIECHOWSKA-MAZU- REK, J. POSTUPOLSKI. 2017. „Ocena narażenia ludności Polski na toksyczne działanie związków arsenu obecnych w ryżu i produktach ryżowych”. Roczniki Państwowego Zakładu Higieny 68: 339–346.
• [30] MANIA M., M. REBENIAK, T. SZYNAL, M. WOJCIECHOWSKA-MAZUREK, K. STARSKA, J. LENDZION, J. POSTUPOLSKI. 2015. “Total and inorganic arsenic in fish, seafood and seaweeds - exposure assessment”. Roczniki Państwowego Zakładu Higieny 66: 203–210.
• [31] MARCINIAK W., R. DERKACZ, M. MUSZYŃSKA, P. BASZUK, J. GRONWALD, T. HUZARSKI, C. CYBULSKI, A. JAKUBOWSKA, M. FALCO, T. DĘBNIAK, M. LENER, O. OSZUREK, K. PULLELLA, J. KOTSOPOULOS, P. SUN, S.A. NAROD, J. LUBIŃSKI. 2020. “Blood arsenic levels and the risk of familial breast cancer in Poland”. International Journal of Cancer 146(10): 2721–2727.
• [32] MARTINEZ V.D., W.L. LAM. 2021. “Health Ef- fects Associated With Pre- and Perinatal Exposure to Arsenic”. Frontiers in Genetics 12: 664717.
• [33] MISE N., M. OHTSU, A. IKEGAMI, A. MIZUNO, X. CUI, Y. KOBAYASHI, Y. NAKAGI, K. NOHARA, T. YOSHIDA, F. KAYAMA. 2019. “Hijiki seaweed consumption elevates levels of inorganic arsenic intake in Japanese children and pregnant women”. Food Additives and Contaminants: Part A 36(1): 84–95.
• [34] MOJSKA H. 2016. Arsen w ryżu: czy stanowi ryzyko dla zdrowia niemowląt i małych dzieci? Konsen- sus Komitetu Żywienia Europejskiego Towarzystwa Gastroenterologii, Hepatologii i Żywienia Dzieci ESPGHAN. Standardy Medyczne. Pediatria 13 (1):18–20.
• [35] NAVAS-ACIEN A., M.I. SPRATLEN, A. ABUA- WAD, N.J. LOIACONO, A.K. BOZACK, M.V. GAMBLE. 2019. “Early-Life Arsenic Exposure, Nutritional Status, and Adult Diabetes Risk”. Current Diabetes Reports 19(12):147.
• [36] POGOSON E., M. CAREY, C. MEHARG, A.A. MEHARG. 2021. “Reducing the cadmium, inorganic arsenic and dimethylarsinic acid content of rice through food-safe chemical cooking pre-treatment”. Food Chemistry 338: 127842.
• [37] PULLELLA K., J. KOTSOPOULOS. 2020. “Arsenic Exposure and Breast Cancer Risk: A Re-Evaluation of the Literature”. Nutrients 12(11), 3305.
• [38] RAHAMAN M, M. RAHMAN, N. MISE, T. SIKDER, G. ICHIHARA, M. UDDIN, M. KURASAKI, S. ICHIHARA. 2021. “Environmental arsenic exposure and its contribution to human diseases, toxicity mechanism and management”. Environmental Pollution 289:117940.
• [39] GUILLOD-MAGNIN R., B.J. BRÜSCHWEILER, R. AUBERT, M. HALDIMANN. 2018. “Arsenic species in rice and rice-based products consumed by toddlers in Switzerland”. Food Additives & Contaminants: Part A, 35:6, 1164–1178.
• [40] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 31 marca 2011 r. w sprawie naturalnych wód mineralnych, wód źródlanych i wód stołowych. Dz.U. 2011 nr 85 poz. 466 http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/ WDU20110850466/O/D20110466.pdf
• [41] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 7 grudnia 2017 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dz.U. 2017 poz. 2294 http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDU20170002294/O/D20172294.pdf
• [42] SANYAL T, P. BHATTACHARJEE, S. PAUL, P. BHATTACHARJEE. 2020. “Recent Advances in Arsenic Research: Significance of Differential Susceptibility and Sustainable Strategies for Mitigation”.Frontiers in Public Health 8: 464.
• [43] SHARMA A., S.J.S. FLORA. 2018. “Nutritional management can assist a significant role in alleviation of arsenicosis”. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology 45: 11–20.
• [44] SIGNES-PASTOR A.J., J. VIOQUE, E.M. NAVARRETE-MUÑOZ, M. CAREY, M. GARCÍA DE LA HERA, J. SUNYER, M. CASAS, I. RIAÑO-GALÁN, A. TARDÓN, S. LLOP, R. AMORÓS, P. AMIANO, J.R. BILBAO, M.R. KARAGAS, A.A. MEHARG. 2017. “Concentrations of urinary arsenic species in relation to rice and seafood consumption among children living in Spain”. Environmental Research, 159: 69–75.
• [45] SIJKO M., L. KOZŁOWSKA. 2021. “Influence of Dietary Compounds on Arsenic Metabolism and Toxicity. Part II – Human Studies”. Toxics 9(10): 259.
• [46] SINHA D., P. PRASAD. 2019. “Health effects in-flicted by chronic low‐level arsenic contamination ingroundwater: A global public health challenge”. Journal of Applied Toxicology 40: 87–131.
• [47] SLOTH J.J., K. JULSHAMN. 2008. “Survey oftotal and inorganic arsenic content in blue mussels(Mytilus edulis L.) from Norwegian fjords: Revelation of unusual high levels of inorganic arsenic”.Journal of Agricultural and Food Chemistry 56, pp.1269–1273.
• [48] SZAJEWSKA H., P. SOCHA, A. HORVATH I WSP. 2021. „Zasady żywienia zdrowych niemowląt”. Stanowisko Polskiego Towarzystwa Gastroenterologii, Hepatologii i Żywienia Dzieci. Standardy Medyczne/Pediatria 8: 805–822.
• [49] TSUJI J., K. LENNOX, H. WATSON, E. CHANG. 2021. “Essential Concepts for Interpreting the Dose-Response of Low-Level Arsenic Exposure in Epidemiological Studies”. Toxicology, 457: 152801.
• [50] WANG S. 2017. “Accumulation of heavy metals insoil-crop systems: a review for wheat and corn”. Environ. Sci. Pollut. Res., 24 (18), pp. 15209–15225.
• [51] WHO. 2011. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA). Arsenic (Addendum) [In:]Safety evaluation of certain contaminants in food;WHO Geneva, Food Additives Series, No 63, 153– 316. [52] WHO. 2019. “Preventing disease through healthy environments: Exposure to arsenic: a major public health concern”. https://apps.who.int/iris/bitstream/ handle/10665/329482/WHO-CED-PHE-EPE-19.4.1-
• Food Additives Series, No 63, 153–316.
• [52] WHO. 2019. “Preventing disease through healthy environments: Exposure to arsenic: a major public health concern”. https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/329482/WHO-CED-PHE-EPE-19.4.1-eng.pdf
• [53] YONG J.J., H.H. KYUNG, J.K. DAE. 2015. “New risk factors for obesity and diabetes: Environmental chemicals”. Journal Diabetes Investigation 6(2): 109– 111.
• [54] ZHOU Z., G. YANG, P. XUN, W. QIANG, K. SHAO. 2021. “Bioaccessibility of Inorganic Arsenic in Rice: Probabilistic Estimation and Identification of Influencing Factors”. Food Reviews International 1970762.
• [55] ZWOLAK I. 2020. “The Role of Selenium in Arsenic and Cadmium Toxicity: an Updated Review of Scientific Literature”. Biological Trace Element Ressearch 193(1): 44–63

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).