Speciation of arsenic in seafood samples by HPLC-ICP-MS coupling after microwaves assisted extraction (MAE). Contribution to the evaluation of risks by assessment of its bioaccessibility.
Spéciation de l'arsenic dans les produits de la pêche par couplage HPLC-ICP-MS après extraction assistée par micro-ondes (MAE). Contribution à l'évaluation des risques par l'estimation de sa bioaccessibilité
Résumé
The government agencies generally evaluate the food risks related to the presence of arsenic in seafood samples by analyzing only total arsenic, without considering the various involved forms nor their bioavailability. The main objective of this study was to develop and validate a method allowing the French Food Safety Agency (AFSSA) to propose with its supervisions a better evaluation of the risks incurred by the consumer by determining the speciation and the bioaccessibility of the various arsenic forms in the seafood samples. The first part of this work was to develop a method of separation of the principal arsenic species usually found in the seafood samples by coupling separation by ions exchange chromatography (IEC) and detection by ICP-MS. The experimental designs methodology used in this work, allowed, in a minimum of experiments, on the one hand to evaluate the influence of the various factors and their possible interactions on the separation from 7 to 9 arsenic species and on the other hand, to determine the optimal analytical conditions while minimizing the time of analysis (less than 15 minutes), preserving satisfactory resolutions and improving the sensitivities of the compounds considered. The second part of this work related to the development of the method to extract the arsenic species in seafood samples by microwaves assisted extraction (MAE). The optimisation of the conditions of extraction in various certified reference materials showed clearly that a solvent only composed of water was sufficient to obtain satisfactory total arsenic and arsenic species recoveries. The evaluation of the analytical criteria showed that the method was practically validated for arsenic speciation in seafood samples, even if internal reproducibility will have to necessarily be refined by evaluating it later on. Then, the validated method could be applied to the speciation of arsenic in aqueous samples, and also to the certification of a dogfish liver samples organized by the Canadian NRC. The last part of this work related to the development of a fast and pragmatic in vitro method of evaluation of the maximum total arsenic and arsenic species bioaccessibility in seafood samples, by combining a continuous leaching method (for measurement in real-time by ICP-MS of the arsenic portion released by artificial gastrointestinal fluids) and the validated speciation method. The results show that the bioaccessible arsenic (approximately 50% of the total arsenic in the samples) is released very quickly (in less than 5 min) by saliva with nothing else is then released by gastrointestinal juices. In addition, this work highlighted that the inorganic arsenic species bioaccessibility appears less important than that of the organic species in seafood samples.
Les agences gouvernementales évaluent généralement les risques alimentaires liés à la présence d'arsenic dans les produits de la pêche en analysant uniquement l'arsenic élémentaire, sans prendre en compte les différentes formes en présence ni leur biodisponibilité. Le principal objectif de cette étude a été de développer et de valider une méthode permettant à l'Agence Française de Sécurité Sanitaire des Aliments (AFSSA) de proposer à ses tutelles une meilleure évaluation des risques encourus par le consommateur en déterminant la spéciation et la bioaccessibilité des différentes formes arséniées présentes dans les produits de la pêche. La première partie de ce travail a porté sur la mise au point d'une méthode de séparation des principales espèces arséniées couramment retrouvées dans les produits de la pêche par couplage entre la chromatographie d'échanges d'ions (IEC) et la détection par ICPMS. La méthodologie des plans d'expériences utilisée dans ces travaux, a permis, en un minimum d'essais, d'une part d'évaluer l'influence des différents facteurs et de leurs interactions éventuelles sur la séparation de 7 à 9 espèces arséniées et d'autre part, de déterminer les conditions analytiques optimales tout en minimisant le temps d'analyse (moins de 15 minutes), en conservant des résolutions satisfaisantes et en améliorant les sensibilités des composés considérés. La deuxième partie de ces travaux a concerné le développement de la mise en solution des espèces arséniées dans les produits de la pêche par extraction assistée par micro-ondes (MAE). L'optimisation des conditions d'extraction sur différents matériaux de référence certifiés a montré clairement qu'un solvant uniquement composé d'eau était suffisant pour obtenir des taux de récupération satisfaisants en As total et en spéciation. L'évaluation des critères analytiques a démontré que la méthode était pratiquement validée pour la spéciation de l'arsenic dans les produits de la pêche, même si la reproductibilité interne devra nécessairement être affinée en l'évaluant à plus long terme. La méthode validée a pu ensuite être appliquée à la spéciation de l'As dans des échantillons aqueux, ainsi qu'à la certification d'un échantillon de foie d'aiguillat organisée par le NRC canadien. La dernière partie de ces travaux a concerné le développement d'une méthode in vitro rapide et pragmatique d'évaluation de la bioaccessibilité maximale de l'arsenic et des formes arséniées dans les produits de la pêche, en combinant une méthode de lixiviation en continu (pour la mesure en temps réel par ICP-MS de la part d'As libérée par des fluides gastrointestinaux artificiels) et la méthode de spéciation validée. Les résultats montrent que la totalité de l'As bioaccessible (environ 50 % de l'As total présent dans les échantillons) est libérée très rapidement (en moins de 5 min) par la salive sans que rien d'autre ne soit ensuite libéré par les sucs gastrointestinaux. D'autre part, ces travaux ont mis en évidence que la bioaccessibilité des espèces arséniées inorganiques apparaît moins importante que celle des espèces organiques dans les produits de la pêche.