การตรวจวิเคราะห์ปริมาณโลหะหนักในอาหาร

ดร. นุชนาถ รังคดิลก*, สุมลธา หนูคาบแก้ว และ รศ.ดร.จุฑามาศ สัตยวิวัฒน์*
ห้องปฏิบัติการเภสัชวิทยา สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ (CRI) และ
*อาจารย์ประจำหลักสูตรพิษวิทยาสิ่งแวดล้อม สถาบันบัณฑิตศึกษาจุฬาภรณ์ (CGI)

โลหะหนัก หมายถึง ธาตุที่มีค่าความถ่วงจำเพาะมากกว่าน้ำ 5 เท่า ขึ้นไป ซึ่งโลหะหนักบางชนิดมีประโยชน์ต่อร่างกาย เช่น แมงกานีส (Mn), เหล็ก (Fe), ทองแดง (Cu) และสังกะสี (Zn) เป็นต้น แต่โลหะหนักบางชนิดมีความเป็นพิษต่อร่างกาย เช่น ปรอท (Hg), ตะกั่ว (Pb) และแคดเมียม (Cd) นอกจากนี้สารหนู (As) ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มธาตุกึ่งโลหะ (Metalloid) แต่สารหนูมีความเป็นพิษต่อร่างกาย จึงมักจะถูกรวมอยู่ในกลุ่มโลหะหนักที่มีความเป็นพิษด้วย โลหะหนักเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้เองในธรรมชาติ โดยอาจมาจากการทำเหมืองแร่ โรงงานผลิตสารเคมี โรงงานผลิตไฟฟ้าโดยใช้ถ่านหิน การทำแบตเตอรี่ การใช้ปุ๋ยและยากำจัดศัตรูพืชในการเกษตรกรรม แล้วจะถูกปลดปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมและบรรยากาศ หากไม่มีการบริหารจัดการกากของเสียที่ดี จะทำให้เกิดการปนเปื้อนโลหะหนักเหล่านี้ในสิ่งแวดล้อมและเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารได้ ทำให้เกิดปัญหาการปนเปื้อนในอาหารสูงเกินกว่าเกณฑ์มาตรฐานที่อนุญาตให้บริโภคได้อย่างปลอดภัย ถ้าคนหรือสัตว์เลี้ยงที่บริโภคอาหารและน้ำที่มีโลหะหนักปนเปื้อนเป็นเวลานาน ก็จะทำให้เกิดการสะสมและอาจเกิดอันตรายต่อร่างกายได้ โลหะหนักที่ถูกกำหนดไว้ในมาตรฐานอาหารส่วนใหญ่ ได้แก่ สารหนู ตะกั่ว แคดเมียม และปรอท

ห้องปฏิบัติการเภสัชวิทยา สถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ และศูนย์ความเป็นเลิศด้านอนามัยสิ่งแวดล้อม และพิษวิทยา (Center of Excellence on Environmental Health and Toxicology; EHT) ได้มีการสุ่มตัวอย่างอาหารชนิดต่างๆในท้องตลาดในกรุงเทพฯและต่างจังหวัด ทั้งข้าวสารชนิดต่างๆและผลิตภัณฑ์จากข้าว ซีเรียล (cereals) ผัก เนื้อสัตว์ ไข่ นมและอาหารเด็ก อาหารทะเล (ปลา ปลาหมึก หอย กุ้ง) สาหร่าย น้ำดื่ม รวมทั้งชาสมุนไพร มาตรวจวิเคราะห์ปริมาณโลหะหนักที่ปนเปื้อนในอาหารเหล่านี้ด้วยเทคนิค Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) ผลการตรวจวิเคราะห์ พบว่า อาหารเหล่านี้ส่วนใหญ่มีปริมาณโลหะหนักที่เป็นอันตราย ได้แก่ สารหนู แคดเมียม และตะกั่ว ในปริมาณที่ไม่เกินค่ามาตรฐานสูงสุดที่ยอมรับได้ในอาหารที่กำหนดโดยหน่วยงานของประเทศต่างๆ ได้แก่ Codex Alimentarius Commission, Food Standard Australia New Zealand, European Commission และสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา ประเทศไทย แต่อย่างไรก็ตาม มีอาหารบางอย่างที่มีปริมาณโลหะหนักบางชนิดสูงเกินค่ามาตรฐานที่กำหนดไว้ ได้แก่ ปริมาณสารหนูสูงในตัวอย่างข้าวสี/ข้าวกล้อง เครื่องในสัตว์ สาหร่าย และอาหารทะเล หรือ ปริมาณแคดเมียมสูงในเครื่องในสัตว์ สาหร่าย นมถั่วเหลือง และชาสมุนไพรบางชนิด ซึ่งปริมาณโลหะหนักที่พบสูงในอาหารเหล่านี้ อาจมีสาเหตุมาจากวิธีการทำเกษตรกรรม การใช้ปุ๋ยและสารเคมีในการปลูกพืช การปนเปื้อนของโลหะหนักในดิน น้ำ/น้ำทะเล หรือมาจากอาหารที่ใช้เลี้ยงสัตว์ ปัจจัยต่างๆเหล่านี้ ทำให้โลหะหนักปนเปื้อนเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารได้ง่าย และผู้บริโภคอาจได้รับปริมาณโลหะหนักที่เป็นอันตรายเข้าสู่ร่างกายจากการบริโภคอาหารต่างๆนี้เป็นประจำ เมื่อสะสมในร่างกายในปริมาณมาก ก็อาจส่งผลให้เกิดความเจ็บป่วยได้ง่าย

วิธีการตรวจวิเคราะห์โลหะหนักและรายงานการวิจัยของสถาบันวิจัยจุฬาภรณ์นี้ ได้รับการยอมรับและตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารต่างประเทศ จำนวน 5 ฉบับ ในวารสาร Food Additives and Contaminants: Part B (1 เรื่อง), Journal of Agricultural and Food Chemistry (3 เรื่อง) และ Archives of Environmental Contamination and Toxicology (1 เรื่อง) นอกจากนี้ข้อมูลการวิเคราะห์ปริมาณสารหนูในข้าวไทยยังได้ถูกส่งต่อไปยังหน่วยงานที่เกี่ยวข้องได้แก่ สำนักงานมาตรฐานสินค้าเกษตรและอาหารแห่งชาติ (มกอช.) กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ซึ่งได้นำข้อมูลการตรวจวิเคราะห์ปริมาณสารหนูรวม (Total As) และสารหนูชนิดอนินทรีย์และอินทรีย์ในข้าวไทยต่างๆของสถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ไปเป็นข้อมูลส่วนหนึ่งในการเข้าร่วมประชุมกับ Codex เพื่อกำหนดค่ามาตรฐานของสารหนูอนินทรีย์ในข้าว

ในปัจจุบันค่ามาตรฐานของ Codex ที่กำหนดปริมาณสารหนู อนินทรีย์ในข้าวขัดสี (ข้าวขาว) ได้มีการปรับค่ามาตรฐานใหม่ โดยกำหนดค่าสารหนูอนินทรีย์ในข้าวขัดสีไม่เกิน 0.2 มิลลิกรัม/กิโลกรัม และปริมาณสารหนูอนินทรีย์ในข้าวสี/ข้าวกล้องไม่เกิน 0.35 มิลลิกรัม/กิโลกรัม

จากผลการวิเคราะห์ของสถาบันฯพบว่า ข้าวสีหรือข้าวกล้อง เช่น หอมนิล ไรซ์เบอรี่ และสังข์หยด จะมีปริมาณสารหนูสูงกว่าข้าวขาวหรือข้าวขัดสี และมีบางตัวอย่างที่มีปริมาณสารหนูรวม (Total As) สูงมากกว่า 0.3 มิลลิกรัม/กิโลกรัม (ประมาณ 8-10%) และสำหรับข้าวขาวพบว่า ส่วนใหญ่มากกว่า 90% มีปริมาณสารหนูอยู่ในเกณฑ์ต่ำกว่าค่ามาตรฐาน (<0.2 มิลลิกรัม/กิโลกรัม) ซึ่งค่ามาตรฐานสารหนูในข้าวสีของ Codex นี้ อาจมีผลกระทบต่อการส่งออกข้าวไทยได้ โดยเฉพาะการส่งออกข้าวกล้องชนิดต่างๆ

จากผลการวิเคราะห์ที่ได้นี้เห็นได้ว่า การบริโภคข้าวมีความเสี่ยงสูงที่อาจทำให้ผู้บริโภคได้รับสารหนูเข้าสู่ร่างกาย เนื่องจากเป็นอาหารที่มีการบริโภคเป็นปริมาณมาก โดยเฉพาะในประเทศแถบเอเชีย จึงอาจทำให้เกิดการสะสมปริมาณสารหนูในผู้บริโภคและเกิดผลกระทบต่อสุขภาพของผู้บริโภคได้มากกว่าอาหารประเภทอื่นๆ ซึ่งถ้าหากมีการบริโภคอาหารที่มีสารหนูมากๆในระยะยาวอาจก่อให้เกิดโรคมะเร็ง (ในระบบทางเดินปัสสาวะและปอด) โรคระบบหลอดเลือดและหัวใจ หรือโรคผิวหนังได้

นอกจากนี้หลังจากที่มีรายงานข่าวว่าข้าวสารจากประเทศไทยมีสารหนูปนเปื้อน มีบริษัทเอกชนที่ส่งออกข้าวไทยไปยังต่างประเทศที่ได้ทำการติดต่อค้าขายข้าวขาว 25% ให้กับทางรัฐวิสาหกิจ (Bulog) ของประเทศอินโดนีเซีย ได้ติดต่อขอข้อมูลปริมาณสารหนูในข้าวไทยของสถาบันฯเพื่อใช้ยืนยันว่า ข้าวขาวของไทยมีปริมาณสารหนูอยู่ในเกณฑ์ต่ำกว่าค่ามาตรฐานสูงสุดที่ Codex กำหนดไว้ จึงทำให้ทางประเทศอินโดนีเซียมั่นใจในคุณภาพของข้าวไทยและรับซื้อข้าวจากไทย ดังนั้นจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทำการตรวจวิเคราะห์ปริมาณโลหะหนักที่เป็นอันตรายในอาหารชนิดต่างๆ อย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะสารหนูในในข้าวไทยชนิดต่างๆ ซึ่งวิธีการตรวจวิเคราะห์นี้จะต้องเป็นวิธีที่มีความน่าเชื่อถือและแม่นยำ เป็นที่ยอมรับในระดับนานาชาติ

วิธีการตรวจวิเคราะห์ปริมาณสารหนูรวม (Total As) และธาตุชนิดอื่นๆในข้าวต่างๆ โดยใช้เทคนิค Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) ที่สถาบันฯ ได้พัฒนาขึ้น เป็นการวิเคราะห์ตัวอย่างเพียงครั้งเดียว แต่สามารถตรวจวิเคราะห์ปริมาณธาตุได้หลายชนิด ทำให้ประหยัดเวลาและปริมาณตัวอย่างที่ใช้ในการวิเคราะห์ รวมทั้งช่วยลดมลภาวะทางสิ่งแวดล้อมด้วย สถาบันฯ จึงได้จัดตั้ง “แผนกปฏิบัติการวิเคราะห์ขึ้นภายใต้หน่วยวิจัยและวิเคราะห์คุณภาพอาหารและยา” เพื่อดำเนินการขอรับรองห้องปฏิบัติการมาตรฐาน ISO/IEC 17025 สำหรับการตรวจวิเคราะห์ปริมาณธาตุชนิดต่างๆในตัวอย่างข้าวและผลิตภัณฑ์จากข้าว ได้แก่ สารหนูรวม, แคดเมียม, แมงกานีส, ทองแดง, เหล็ก และสังกะสี

ทั้งนี้ทางแผนกปฏิบัติการวิเคราะห์ได้มีการดำเนินงานในส่วนของการทำ Proficiency Testing (PT) กับหน่วยงานภายในประเทศและต่างประเทศ (Thailand Institute of Scientific and technology Research; TISTR; National Metrology Institute of Japan; NMIJ, National Metrology Institute of Thailand; NMIT) จำนวน 2 ครั้ง (ปี 2557 และ 2558) ซึ่งการทำ PT นี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินประสิทธิภาพของห้องปฏิบัติการในการตรวจวิเคราะห์อาหารของห้องปฏิบัติการภายในประเทศไทย

การทำ PT ในปี 2557 มีห้องปฏิบัติการเข้าร่วมทั้งสิ้น 42 แห่ง (มีรายงานผลการวิเคราะห์ 39 แห่ง, ได้การรับรองมาตรฐาน ISO/IEC 17025 สำหรับการตรวจวิเคราะห์อาหารแล้ว 17 แห่ง, ได้การรับรองมาตรฐาน ISO/IEC 17025 สำหรับอื่นๆ 12 แห่ง, ยังไม่ได้รับการรับรองมาตรฐาน 10 แห่ง) ผลการทดสอบ พบว่า ในการทำ Quality control ของวิธีการทดสอบธาตุเหล่านี้ มีเพียง 3 ห้องปฏิบัติการเท่านั้น ที่ใช้สารมาตรฐาน Matrix CRM (SRM 1568a rice flour, CRM, NMIJ CRM 7503a) ซึ่งเป็นวิธีที่แนะนำให้ใช้ และสถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ เป็น 1 ใน 3 ห้องปฏิบัติการที่ใช้ CRM สำหรับการเตรียมและวิเคราะห์ตัวอย่างนั้น ทั้งนี้มี 9 ห้องปฏิบัติการที่ใช้เพียง 1 วิธี ในการตรวจวิเคราะห์ธาตุทั้ง 4 ชนิดพร้อมกัน (As, Cd, Cu, Zn) และสถาบันวิจัยจุฬาภรณ์เป็น 1 ใน 3 ห้องปฏิบัติการ ที่มีผลการวิเคราะห์ธาตุผ่านเกณฑ์ทั้ง 4 ชนิด (ค่า Z-score <2.0) ซึ่งผลจากการทำ PT ในครั้งแรกนี้ ทำให้ทราบว่า วิธีการสกัดและตรวจวิเคราะห์ปริมาณ Total As, Cd, Cu และ Zn ในตัวอย่างข้าวกล้องของสถาบันฯ เป็นวิธีที่ได้มาตรฐาน มีความน่าเชื่อถือ และเป็นที่ยอมรับของห้องปฏิบัติการอื่นๆ และจากการที่ทาง Codex กำหนดค่ามาตรฐานสารหนูในข้าวเป็นชนิดอนินทรีย์ ซึ่งจัดเป็นสารหนูที่มีความเป็นพิษสูงกว่าสารหนูอินทรีย์ (Arsenosugars, Arsenonbetaine) ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องมีวิธีการตรวจวิเคราะห์ชนิดสารหนูต่างๆ โดยเฉพาะในข้าว หรืออาหารทะเล เพื่อบ่งชี้ว่าข้าวหรืออาหารทะเลที่มีปริมาณสารหนูรวม (Total As) สูง จะมีปริมาณสารหนูชนิดอนินทรีย์สูงด้วยหรือไม่

และในปี 2558 สถาบันฯได้ดำเนินการทำ PT กับหน่วยงานเดิม (Thailand Institute of Scientific and technology Research; TISTR; National Metrology Institute of Japan; NMIJ, National Metrology Institute of Thailand; NMIT) โดยในครั้งที่ 2 นี้ ได้ทำการวิเคราะห์ปริมาณ Total As, Cd, Mn, Cu, Zn รวมทั้ง Inorganic As (iAs) ซึ่งผลการทดสอบของธาตุทั้ง 5 ชนิด รวมทั้ง iAs ของสถาบันฯมีค่า Z-score อยู่ในเกณฑ์ที่ดีมาก (<2.0) ดังนั้นแผนกปฏิบัติการวิเคราะห์จึงอยู่ระหว่างการดำเนินงานเพื่อยื่นขอการรับรองห้องปฏิบัติการมาตรฐาน ISO/IEC 17025 สำหรับการตรวจวิเคราะห์ปริมาณธาตุชนิดต่างๆ ในตัวอย่างข้าวและผลิตภัณฑ์จากข้าว เช่น สารหนูรวม, แคดเมียม, แมงกานีส, ทองแดง, เหล็ก และสังกะสี เพื่อเปิดให้บริการในการตรวจวิเคราะห์ธาตุเหล่านี้ในข้าวไทยแก่ภาครัฐและเอกชนที่ต้องการนำข้อมูลเหล่านี้ไปใช้ประโยชน์ต่อไป

หากผู้ผลิตข้าวหรือผู้ส่งออกข้าวไทยท่านใด มีความต้องการที่จะส่งตัวอย่างข้าวเพื่อทำการตรวจวิเคราะห์ปริมาณธาตุอาหาร ได้แก่ แมงกานีส, ทองแดง, เหล็ก, สังกะสี รวมทั้งแคดเมียม และสารหนู สามารถติดต่อมายังสถาบันวิจัยจุฬาภรณ์ได้ โดยในช่วงระหว่างการยื่นขอการรับรองห้องปฏิบัติการมาตรฐาน ทางสถาบันฯจะดำเนินการตรวจวิเคราะห์โดยไม่คิดค่าใช้จ่ายใดๆ จำนวน 3 ตัวอย่างต่อราย

สามารถติดต่อขอรายละเอียดการส่งตัวอย่างได้ที่ แผนกปฏิบัติการวิเคราะห์ หน่วยวิจัยและวิเคราะห์คุณภาพอาหารและยา โทรศัพท์ 02-553 8555 ต่อ 8317 หรือที่ nedsine@cri.or.th (คุณเนตรทราย วิชกำจร)

เอกสารอ้างอิง

  1. Nookabkaew S, Rangkadilok N, Satayavivad J. Determination of trace elements in herbal tea products and their infusions consumed in Thailand. J Agric Food Chem. 2006. 54(18): 6939-44.
  2. Nookabkaew S, Rangkadilok N, Akib CA, Tuntiwigit N, Saehun J, Satayavivad J. Evaluation of trace elements in selected foods and dietary intake by young children in Thailand. Food Addit Contam Part B Surveill. 2013, 6(1): 55-67
  3. Nookabkaew S, Rangkadilok N, Mahidol M, Promsuk G, Satayavivad J. Determination of arsenic species in rice from Thailand and other Asian countries using simple extraction and HPLC-ICP-MS analysis. J Agric Food Chem. 2013, 61(28): 6991-98.
  4. Rangkadilok N, Siripriwon P, Nookabkaew S, Suriyo T, Satayavivad J. Arsenic, cadmium, and manganese levels in shellfish from Map Ta Phut, an industrial area in Thailand, and the potential toxic effects on human cells. Arch Environ Contam Toxicol. 2015, 68(1): 169-80.
  5. Nookabkaew S, Rangkadilok N, Prachoom N, Satayavivad J. Concentrations of trace elements in organic fertilizers and animal manures and feeds and cadmium contamination in herbal tea (Gynostemma pentaphyllum Makino). J Agric Food Chem. 2016, 64(16): 3119-26.