Contribution for assessment of arsenic accumulation and development of a speciation method in an algae production process

Abstract

O crescente aumento no interesse de consumo de algas marinhas devido aos respetivos benefícios nutricionais, tem realçado a preocupação com a saúde humana devido à eventual presença de contaminantes e substâncias indesejáveis, nomeadamente o arsénio (As). O presente trabalho reporta o estudo da bioacumulação de arsénio por macroalgas (Fucus vesiculosus, Ulva rigida, Porphyra dioica e Gracilaria sp.) cultivadas de forma sustentável num sistema de aquacultura multi-trófica integrada (IMTA) operado pela empresa, ALGAplus, Lda. O interesse pela determinação de As inorgânico (iAs), arsenito e arsenato, nos alimentos é regido pelo conhecimento dos seus efeitos tóxicos em seres humanos, mesmo em baixas concentrações. Tornou-se assim importante a contribuição deste estudo para o desenvolvimento de um método de especiação de baixo custo (HPLC-HG-AFS), capaz de detetar e quantificar a presença de iAs nas macroalgas cultivadas pela ALGAplus, Lda. Os resultados evidenciaram que a maior acumulação de As ocorre no inverno presumivelmente devido à baixa taxa de crescimento das espécies, causando um aumento na concentração de As. Os resultados mostraram também que o aumento da acumulação de As seguiu a seguinte ordem: algas castanhas> algas vermelhas> algas verdes, sugerindo que as diferenças na concentração de As podem resultar das diferentes ordens taxonómicas. A metodologia analítica HPLC-HG-AFS demonstrou ser eficiente e adequada para o processo de especiação revelando ser uma possível alternativa aos métodos de elevado custo. As baixas concentrações de arsenito e arsenato obtidas nos estudos de especiação, evidenciaram, tomando como base a legislação francesa, que a ingestão das macroalgas cultivadas na ALGAplus, Lda não é tóxica para humanos.

The increasing interest in edible macroalgae due to its nutritional benefits, has promoted the research about harmful contaminants and other unwanted substances, such as arsenic (As). The present work reports the study of the bioaccumulation of As by macroalgae (Fucus vesiculosus, Ulva rigida, Porphyra dioica and Gracilaria sp.) produced on a sustainable integrated multi-trophic aquaculture (IMTA) system, operated by ALGAplus, Lda. The interest in the determination of inorganic As (iAs), arsenite and arsenate, in food is governed by the knowledge of its toxic effects on humans, even at low concentrations. Thus, the development of a relatively inexpensive speciation method (HPLC-HG-AFS), reported in this study, contributed to an improvement in detection and quantification of the presence of iAs in macroalgae cultivated by ALGAplus, Lda. The results highlighted that the highest accumulation of As occurs in winter, presumably due to the low growth rate of the species, causing an increase in As concentration. The increase in As accumulation in macroalgae showed the following order: brown> red> green; suggesting that the differences in the concentration of As is the result of the different taxonomic orders. HPLC-HG-AFS has proved to be efficient and fit for purpose in this study of speciation, thus becoming a possible alternative to high costly methods. The low concentrations of iAs obtained during speciation, revealed, based on French legislation, that the ingestion of macroalgae produced in ALGAplus, Lda is not toxic to humans.