393
ข้าว… เป็นอาหารหลักของประชากรมากกว่าครึ่งหนึ่งของประชากรโลก มากกว่า 100 ประเทศทั่วโลกมีการปลูกข้าว โดยร้อยละ 90 ของปริมาณข้าวทั้งหมดมาจากทวีปเอเชีย และประเทศไทยเป็นประเทศหนึ่งที่มีการผลิตและส่งออกข้าวเป็นอันดับต้นๆ ของประเทศในกลุ่มอาเซียน อีกทั้งประชากรไทยยังบริโภคข้าวเป็นอาหารหลักอีกด้วย
เหตุที่ “ข้าว” ได้รับความนิยมในบริโภค เนื่องจากข้าวเป็นอาหารที่ให้พลังงานสูง มีคาร์โบไฮเดรตเป็นส่วนประกอบหลักถึงร้อยละ 70 – 80, มีโปรตีน ร้อยละ 7 – 8 และมีไขมัน รวมถึงใยอาหาร นอกจากนั้น “ข้าว” ยังเป็นแหล่งวิตามิน และแร่ธาตุต่างๆ เช่น ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม แคลเซียม เหล็ก ไนอาซิน และวิตามินบี 1,2 อีกด้วย(1)
นอกจากคุณประโยชน์ในแง่สารอาหารแล้ว ยังมีภัยร้ายที่แฝงมากับอาหารหลักอย่างข้าว นั่นคือ การปนเปื้อนของสารหนูในข้าว
สารหนู (As) เป็นธาตุกึ่งโลหะ มีเลขออกซิเดชัน 4 ค่า คือ –3, 0, +3 และ +5 สารหนูสามารถพบได้ในธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นจากดิน หิน แร่ รวมถึงแหล่งน้ำ การแพร่กระจายสารหนูสามารถเกิดได้เองตามธรรมชาติและกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การถลุงแร่ การทำเหมืองแร่ การใช้ปุ๋ย ยากำจัดแมลงและวัชพืชที่มีสารหนูเป็นส่วนประกอบ และโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น ดังแสดงในรูปที่ 1
รูปที่ 1 แสดงการปนเปื้อนสารหนูสู่สิ่งแวดล้อม (แหล่งที่มา Hasanuzzaman et al. (2014))2
สารหนูสามารถพบได้ทั้งในรูปฟอร์มอนินทรีย์และรูปฟอร์มอินทรีย์ สารหนูรูปฟอร์มอินทรีย์จะสามารถพบในรูป arsanilic acid, methylarsonic acid, dimethylarsinic acid (cacodylic acid) และ arsenobetaine รูปฟอร์มเหล่านี้เมื่อเข้าสู่ร่างกายจะถูกขับออกจากร่างกายทางปัสสาวะ ส่วนรูปฟอร์มอนินทรีย์ สามารถพบได้หลายรูปฟอร์ม เช่น arsenic trioxide, sodium arsenite และ arsenic trichloride ซึ่งเป็นสารหนูไตรวาเลนซ์ (As(III)) และ arsenic pentoxide, arsenic acid and arsenates ซึ่งจัดเป็นสารหนูเพนตะวาเลนซ์ (As(V)) ความเป็นพิษของสารหนูจะขึ้นอยู่กับรูปฟอร์ม และรูปฟอร์มอนินทรีย์จะมีความเป็นพิษมากกว่ารูปฟอร์มอินทรีย์ (3)
สารหนูสารมารถเข้าสู่ร่างกายโดยผ่านทางการบริโภค จากน้ำหรืออาหารที่มีการปนเปื้อนของสารหนู หากได้รับสารหนูเข้าสู่ร่างกายในปริมาณมาก จะทำให้เกิดอาการเฉียบพลัน เช่น อาเจียน ปวดท้อง ท้องเสีย ปวดศรีษะ ชัก หมดสติ ส่งผลต่อระบบย่อยอาหาร หลอดเลือด ระบบประสาท ระบบภูมิคุ้มกัน และหากได้รับเป็นเวลานานจะมีผลคล้ายอาการเฉียบพลัน แต่อาการระบบผิวหนัง และระบบประสาทจะชัดเจนกว่า นอกจากนี้ สารหนูรูปฟอร์มอนินทรีย์จัดเป็นสารก่อมะเร็ง เมื่อได้รับติดต่อกันเป็นเวลานานจะทำสามารถพัฒนาเป็นมะเร็งที่ผิวหนัง ตับ ไต ต่อมลูกหมาก และยังเป็นอันตรายถึงแก่ชีวิต(4)
จากข้อมูลข้างต้น การปนเปื้อนและการสะสมของสารหนูในข้าวนั้น สามารถเกิดจากหลายปัจจัย ทั้งจากดินที่ปลูก น้ำที่ใช้ ปุ๋ย ยาฆ่าแมลง หรือสารเคมีอื่นๆที่มีส่วนผสมของสารหนู ภายใต้สภาวะรีดักชั่นและสภาวะไร้ออกซิเจนในนาข้าว จะทำให้สารหนูเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปฟอร์ม และการรีดักชั่นของสารหนูบางรูปฟอร์มจะเปลี่ยนไปเป็นรูปฟอร์มที่มีความเป็นพิษสูงที่สุดอย่าง As(III) ต้นข้าวจะดูดซึมสารหนูผ่านทางราก เข้าสู่ลำต้น ใบ และสะสมในเมล็ดข้าวในที่สุด การปนเปื้อนและกลไกการดูดซึมสารหนูเป็นดังแสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2 แสดงการปนเปื้อนและการสะสมของสารหนูในข้าว (แหล่งที่มา Biswas et al. (2020))5
เมื่อสารหนูถูกดูดซึมเข้าสู่ต้นข้าวแล้ว จะเกิดกระบวนเมแทบอลิซึม และกระบวนการเมทิลเลชั่น เปลี่ยนสารหนูให้อยู่ในรูปฟอร์มต่างๆ ซึ่งการเปลี่ยนรูปฟอร์มโดยการเกิดเมทิลเลชั่น เกิดเพื่อขจัดความเป็นพิษของสารหนู และจะขึ้นกับส่วนของพืช เป็นผลให้มีการสะสมรูปฟอร์มสารหนูในรูปฟอร์มที่แตกต่างกัน ดังนั้นการศึกษารูปฟอร์มของสารหนูในข้าวจึงมีความสำคัญ
มีการนำข้าวไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์มากมาย รวมถึงอาหารสำหรับเด็กทารก การตระหนักถึงการปนเปื้อนของสารหนูในข้าว จึงมีข้อแนะนำ (guideline) สำหรับปริมาณสารหนูที่มีได้ในข้าวและผลิตภัณฑ์จากข้าว และปริมาณสารหนูที่สามารถรับได้ต่อวันจากหลายหน่วยงาน ดังภาพที่ 3
รูปที่ 3 guideline สำหรับปริมาณสารหนูที่สามารถรับได้ต่อวัน (6)
นอกจากนี้ สหภาพยุโรป (EU) ได้มีการประกาศระเบียบสหภาพยุโรป (EC) เลขที่ 1881/2006 ว่าด้วยเรื่องปริมาณสูงสุดของสารหนูอนินทรีย์ในอาหาร ดังภาพที่ 4
รูปที่ 4 ปริมาณการปนเปื้อนสูงสุดของสารหนูอนินทรีย์ (7)
สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ
กับการตรวจวัดรูปฟอร์มสารหนูในข้าว
สารหนูมีทั้งรูปฟอร์มที่ไม่เป็นพิษและมีความเป็นพิษสูง ดังนั้นการวัดปริมาณสารหนูทั้งหมดไม่สามารถบอกความเป็นพิษที่แท้จริงได้ การวิเคราะห์รูปฟอร์มจึงมีความสำคัญ ดังนั้นการพัฒนาวิธีวิเคราะห์รูปฟอร์มสารหนูในข้าวจึงมีความสำคัญ เพื่อความปลอดภัยของผู้บริโภค และเป็นไปตามมาตรฐานการส่งออกข้าว ทำให้ประเทศไทยสามารถแข่งขันในตลาดโลก
ดังนั้นกลุ่มงานวิเคราะห์อนินทรีย์เคมี ฝ่ายมาตรวิทยาเคมีและชีวภาพ สถาบันมาตรวิทยาแห่งชาติ ได้เล็งเห็นถึงความสำคัญในการพัฒนาวิธีการวัดที่ถูกต้อง จึงพัฒนาวิธีวัดรูปฟอร์มสารหนูในข้าว โดยใช้เครื่องโครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (High Performance Liquid Chromatography, HPLC) ต่อกับเครื่องอินดัคทีพลีคัพเพิลพลาสมา แมสสเปคโทรมิเตอร์ (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer, ICP-MS)
โดยการแยกรูปฟอร์มสารหนู รูปฟอร์มต่างๆ จะถูกแยกภายในคอลัมน์ด้วยเครื่อง HPLC และรูปฟอร์มเหล่านี้จะเข้าสู่เครื่อง ICPMS ที่ทำหน้าที่เป็นตัวตรวจวัด
ปัจจุบัน กลุ่มงานฯ ได้เปิดให้บริการ การวัดปริมาณรูปฟอร์มสารหนูในข้าว สำหรับรูปฟอร์มสารหนูอนินทรีย์ ในช่วงความเข้มข้น 0.1 – 1 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม และรูปฟอร์ม dimethylarsinic acid ในช่วงความเข้มข้น 0.02 – 1 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม เป็นที่เรียบร้อยแล้ว(8)
นอกจากวิธีการวัดรูปฟอร์มสารหนูในข้าวจะมีความสำคัญแล้ว วัสดุอ้างอิงรูปฟอร์มสารหนูในข้าวก็มีความจำเป็นเช่นกัน เพื่อใช้เป็นตัวทดสอบความถูกต้องของวิธีการวัด
ปัจจุบัน ยังมีการนำเข้าวัสดุอ้างอิงรูปฟอร์มสารหนูจากต่างประเทศ นอกจากใช้เวลาในการนำเข้าแล้ว ราคาค่อนข้างสูง มว. จึงได้มีการผลิตวัสดุอ้างอิงรูปฟอร์มสารหนูในข้าว (TRM-F-2003; Arsenic in White Rice Flour) เพื่อให้ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ต่างๆ ในประเทศไทย สามารถเข้าถึงวัสดุอ้างอิงได้ง่าย ซึ่งจะมีการวางขายเข้าสู่ตลาดในเร็ววันนี้ และทางกลุ่มงานฯ มีแผนขอการรับรองความสามารถห้องปฏิบัติการด้านการทดสอบตามมาตรฐาน ISO/IEC 17025 และ ISO 17034 อีกด้วย
อ้างอิง
(1) https://www.doctor.or.th/article/detail/4032 สืบค้นเมื่อวันที่ 5 ก.พ. 2564
(2) Hasanuzzaman M.; Nahar K.; Fujita M.; Arsenic Toxicity in Plants and Possible Remediation. Mechanisms of Arsenic Toxicity and Tolerance in Plants. 2018, 433-501.
(3) IARC Monographs and IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans (2012). Arsenic, Metals, Fibres and Dusts. Lyon FRANCE: The International Agency for Research on Cancer.
(4) https://med.mahidol.ac.th/poisoncenter/th/bulletin/bul_01/v9n4/Chromium สืบค้นเมื่อวันที่ 10 เม.ย. 2563
(5) Biswas J.K.; Warke M.; Datta R.; Is Arsenic in Rice a Major Human Health Concern?. Curr Pollution Rep. 2020, 6, 37–42
(6) https://www.food-safety.com/articles/3559-arsenic-rice-and-regulations สืบค้นเมื่อวันที่ 25 ม.ค. 2564
(7) Zhuyun, G.; Shamali, d. S.; Suzie, M. R.; Arsenic Concentrations and Dietary Exposure in Rice-Based Infant Food in Australia. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020, 17, 415
(8) Price List: Chemical Metrology and Biometry [Effective 1 Oct. 2020], http://www.nimt.or.th/main/wp-content/uploads/2021/01/CM_price-list-eff-Oct-2020-highlight.pdf สืบค้นเมื่อวันที่ 12 ม.ค. 2564
เนื้อหาโดย:
ดร.นันท์นภัส ลายทิพย์
กลุ่มงานวิเคราะห์อนินทรีย์เคมี
ฝ่ายมาตรวิทยาเคมีและชีวภาพ
Graphic Design:
ฐานิยา คัมภิรานนท์
กลุ่มงานสื่อสารองค์การ
Picture Credit: www.freepik.com
Vector designed by: vetorpocket/freepik, brgfx/freepik, macrovector/freepik, pikisuperstar/freepik