Rijst is een hoofdvoedsel in veel delen van de wereld. Echter, het bevat soms arseengehaltes die gevaarlijk zijn voor onze gezondheid. Een interdisciplinair team van onderzoekers van de Universiteit van Bayreuth heeft nu ontdekt dat er arseenverbindingen zijn die een toxisch effect hebben op planten en toch niet eerder in overweging waren genomen in verband met chemische analyses van rijst en de geschatte gezondheidsrisico's voor de mens. Het onderzoek betreft thioarsenaten, verbindingen bestaande uit arseen en zwavel, die mogelijk vaker in rijstvelden aanwezig zijn dan eerder werd aangenomen. De wetenschappers hebben hun bevindingen gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .

Verhoogde concentraties in rijstvelden?

Thioarsenaten komen voor in oppervlaktewater, grondwater, en bodemwater met een hoog sulfidegehalte. Sulfide is de gereduceerde vorm van sulfaat; het reageert spontaan met arseen en kan thioarsenaten vormen. Rijstvelden bieden gunstige omstandigheden voor deze processen. "Rijst wordt meestal verbouwd op overstroomde velden. Het resulterende zuurstofgebrek in de grond kan sulfaat reduceren tot sulfide. We hebben voor het eerst kunnen aantonen dat een aanzienlijk deel van het arseen in rijstvelden - namelijk 20 - 30% - gebonden in de vorm van thioarsenaten, " verklaarde Prof. Dr. Britta Planer-Friedrich, Hoogleraar milieugeochemie aan de Universiteit van Bayreuth. "Verder onderzoek om meer licht te werpen op de verspreiding van thioarsenaten is nu nog urgenter omdat we voor het eerst hebben kunnen aantonen dat thioarsenaten door planten kunnen worden opgenomen en schadelijk voor hen zijn."

Schadelijkheid voor biologische modelorganismen

De experimenten in Bayreuth, waaronder ook enkele doctoraatsonderzoekers – geconcentreerd op zandraket (Arabidopsis thaliana), een veel voorkomende plant in de velden van Europa en Azië die zich heeft bewezen als een nuttig modelorganisme in biologisch onderzoek. Samen met plantenfysioloog Prof. Dr. Stephan Clemens, verschillende mutanten van zandraket werden in het laboratorium getest om te zien hoe ze reageerden op thioarsenaten die aan hun voedingsoplossing waren toegevoegd. De resultaten waren duidelijk:de planten nemen de arseen-zwavelverbindingen op en hun groei is zichtbaar beperkt. Hoe meer arseen de plant op deze manier bereikt, hoe meer zijn wortels verschrompelen.

Ook giftig voor mensen?

"In de nasleep van deze verontrustende bevindingen, we zijn van plan om de komende maanden de effecten van thioarsenaten op verschillende rijstsoorten te onderzoeken. Momenteel, we begrijpen nog niet voldoende of en in welke mate rijstplanten het arseen opnemen dat gebonden is aan zwavel en in welke mate dit hun stofwisselingsprocessen nadelig beïnvloedt. Bovenal, het is onduidelijk of thioarsenaten ook hun weg vinden naar de rijstkorrels, " legde prof. Clemens uit. Hij voegde eraan toe:"Aan de universiteit van Bayreuth, we hebben alle onderzoekstechnologie die nodig is om deze experimenten door te zetten. Als blijkt dat thioarsenaten worden opgenomen door de wortels van de rijstplanten en ongewijzigd hun weg vinden naar de rijstkorrels, dan is verder onderzoek nodig. Vooral, we zouden moeten verduidelijken of thioarsenaten giftig zijn voor mensen die gedurende een langere periode voedsel met rijst consumeren. Bovendien:naast de eerder bekende vormen van arseen, thioarsenaten moeten in de toekomst worden overwogen bij het ontwikkelen van rijstplanten die minder arseen in hun granen verzamelen. Dit is een doelstelling die momenteel wordt nagestreefd door tal van onderzoeksgroepen over de hele wereld."

"Niet alleen de EU, die sinds 2016 een limiet heeft voor arseen in rijst, maar vooral landen in Azië en Afrika - waar de jaarlijkse rijstconsumptie ruim boven de 100 kilogram per persoon kan liggen - zouden rijstonderzoek nauwlettend moeten volgen met het oog op het aanpassen van hun voedselveiligheidsvoorschriften. Sporen van arseen worden ook gevonden in drinkwater en andere soorten voedsel. Deze sporenhoeveelheden kunnen oplopen tot een dagelijkse dosis die een niet te onderschatten gezondheidsrisico vertegenwoordigt, " zei Prof. Planer-Friedrich.

Een paar jaar geleden, Planer-Friedrich ontdekte dat thioarsenaten een grotere rol zouden kunnen spelen in de arseenbalans van de aarde dan eerder werd gedacht. Het uitgangspunt was een onderzoek bij de warmwaterbronnen in Yellowstone National Park. Hier werd ontdekt dat meer dan 80% van het arseen uit de warmwaterbronnen gebonden is in thioarsenaten. In de komende jaren, het bleek dat thioarsenaten onder minder extreme omstandigheden in bodem en grondwater kunnen voorkomen. Afhankelijk van het sulfidegehalte, ze kunnen zelfs meer dan een kwart van het totale arseen uitmaken. Deze bevindingen hebben een impuls gegeven voor verdere experimenten met de verspreiding van dergelijke arseenverbindingen - aan de Universiteit van Bayreuth, dergelijk onderzoek zal zich richten op het hoofdvoedsel rijst.