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食品中微塑料污染的分離檢測技術(shù)研究進(jìn)展
  瀏覽次數(shù)：12240  發(fā)布時(shí)間：2025年10月11日 16:01:31
[導(dǎo)讀] 微塑料作為一種新興污染物,廣泛存在于環(huán)境和食品鏈中,對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。本文系統(tǒng)綜述了微塑料的主要來源,包括食品包裝、水系統(tǒng)、海產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品,揭示了其通過食物鏈進(jìn)入人體的多種途徑。

1微塑料的污染源與食物鏈遷移

由于MPs引起的不斷增高的發(fā)病率和隨之而來的健康風(fēng)險(xiǎn)問題,人們越來越擔(dān)心其會(huì)通過吸入、食入和皮膚接觸等方式進(jìn)入人體[7]。這些塑料的微小顆粒尺寸使得它們很容易擴(kuò)散到容器、食物、土壤和環(huán)境中[8]。食物鏈中MPs主要來自水源和包裝材料。

1.1水系統(tǒng)

據(jù)報(bào)道,食品包裝、玩具、個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品和污水中的聚酰胺、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等都會(huì)進(jìn)入到水中。包括丙烯腈、丁二烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酯酰胺和苯乙烯在內(nèi)的MPs被追溯到生產(chǎn)水源,包括地下水、公共水源、地表水和雨水[9–10],最終進(jìn)入到人類食物鏈中。人類會(huì)通過處理過的水接觸到大量的MPs,世界衛(wèi)生組織報(bào)告稱,自來水中MPs濃度為5個(gè)顆粒/L,對于只喝瓶裝水的人情況更糟[10]。綜上所述,水對人體營養(yǎng)至關(guān)重要,但也是MPs進(jìn)入人體的重要途徑。

1.2海產(chǎn)品

海鮮是人類飲食中的首選蛋白質(zhì)來源,但也是MPs進(jìn)入人類食物鏈的重要途徑。魚類中的MPs是通過直接攝入的或通過鰓呼吸和攝入受污染的獵物而被動(dòng)攝入[11]。研究報(bào)告稱,海鮮(包括貝類和魚類)中存在MPs[9]。例如,TENG等[12]報(bào)告稱,中國研究的牡蠣樣本中,有84%含有MPs。

1.3食品包裝

食品包裝(罐、瓶、包裝物、杯子)占塑料總產(chǎn)量的40%,使用塑料數(shù)量最多[7],這導(dǎo)致大量MPs進(jìn)入到人類食物鏈中。全球瓶裝水年消耗量超過220億L,在不同國家研究的瓶裝水樣本中約有93%含有MPs[10]。瓶裝水中MPs的含量大約是自來水中報(bào)告含量的兩倍[4]。

此外,用塑料材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的紙質(zhì)包裝袋的包裝茶包也是MPs進(jìn)入人類食物鏈的重要途徑。無論質(zhì)量如何,塑料材料從40℃開始就會(huì)隨著時(shí)間的推移而降解。因此,在近100℃的溫度下沖泡的茶包可能會(huì)在茶杯中釋放數(shù)十億個(gè)MPs[4,9],毒性指數(shù)很高。同時(shí)SEWWANDI等[9]研究發(fā)現(xiàn),嬰兒從奶瓶中攝取的MPs是成人從空氣、食物和水中的3000倍,每名嬰兒會(huì)攝入1580000個(gè)MPs。另外,快餐包裝盒和保鮮膜的使用也增加了MPs的暴露風(fēng)險(xiǎn)。例如,微波加熱塑料快餐容器時(shí),高溫會(huì)加速聚合物降解,導(dǎo)致聚丙烯(polypropylene,PP)和PEMPs的釋放。KAZI等[13]研究發(fā)現(xiàn)一些塑料容器在微波加熱3min內(nèi),僅1cm2的塑料面積就能釋放出多達(dá)422萬個(gè)MPs和21.1億個(gè)納米塑料顆粒(nanoplasticparticles,NPS)。冷藏和室溫儲(chǔ)存超過6個(gè)月也會(huì)釋放出數(shù)百萬至數(shù)十億的MPs和NPs。此外,PE食品袋比PP塑料容器會(huì)釋放出更多顆粒。同時(shí)ELENA等[14]發(fā)現(xiàn)了不同化學(xué)物質(zhì)從保鮮膜等塑料食品包裝材料向食品的大量遷移過程,這通常分4步進(jìn)行:(1)化學(xué)物質(zhì)在聚合物中的擴(kuò)散;(2)分子從聚合物表面脫附;(3)塑料-食品界面上化合物的吸附;(4)食物中物質(zhì)的吸收。顯然,所有這些都導(dǎo)致人類暴露在食品包裝中MPs下的風(fēng)險(xiǎn)增高。

1.4農(nóng)產(chǎn)品

農(nóng)產(chǎn)品的MPs污染已成為全球食品安全的重要隱患。研究表明,多種常見蔬果中均檢出MPs殘留。例如,OLIVERI等[15]對意大利市場的蘋果、梨、胡蘿卜和生菜進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)每克可食用組織中MPs含量高達(dá)9.5~12.3個(gè)顆粒,其中纖維狀MPs(占比72%)主要來源于灌溉水和大氣沉降。類似地,WANG等[16]在中國南方農(nóng)田的稻米樣本中檢測到MPs的豐度為(430±306)n/kg,同時(shí)檢測到4種形狀的MPs,即顆粒、纖維、薄膜和碎片,比例分別為49%、27%、18%和6%,MPs的直徑范圍從5μm到3mm,大于1mm的MPs占24%。農(nóng)用地膜覆蓋可以提高作物產(chǎn)量,增強(qiáng)土壤肥力和保水性,調(diào)節(jié)土壤溫度;因此,它們在農(nóng)田中被廣泛使用[17]。然而,大多數(shù)的這種塑料膜在作物收獲后沒有被回收,導(dǎo)致塑料薄膜在土壤中的積累增加[18]。因此推測農(nóng)產(chǎn)品的MPs污染與農(nóng)用塑料膜的使用及污水灌溉密切相關(guān)。

土壤也是MPs的重要儲(chǔ)存庫,是水中MPs體積的4~23倍,分布在農(nóng)業(yè)土壤、工業(yè)和偏遠(yuǎn)地區(qū)。農(nóng)業(yè)占用了全球38%的土地,土壤MPs污染是人類活動(dòng)和土壤退化的結(jié)果[19]。土壤-植物途徑給人類提供了99%的卡路里,但它恰恰是MPs進(jìn)入人類食物鏈的重要途徑。WEN等[20]研究表明,受污染的土壤中MPs的根吸收量與進(jìn)入根裂縫的途徑有關(guān),隨后轉(zhuǎn)移到莖部,然后轉(zhuǎn)移到其他可食用植物部分。此外,另一項(xiàng)LI等[21]研究描述了MPs通過滲透、動(dòng)物活動(dòng)和根系生長進(jìn)入植物的垂直遷移。重要的食用植物和蔬菜,包括蘋果、西蘭花、胡蘿卜、玉米、黃瓜、生菜、洋蔥、梨、小麥作物,能夠通過根部從土壤中吸收50~700nm的MPs[9,15]。

在中國北方的一家農(nóng)業(yè)基地進(jìn)行了一項(xiàng)研究,該研究發(fā)現(xiàn),粒徑小于0.5mm的塑料在10~25cm深度的農(nóng)業(yè)土壤中比在土壤表面(0~5cm)中更普遍。塑料類型主要包括碎片(46.3%)、薄膜(25.4%)、纖維(15.1%)、珠粒(12.8%)和泡沫(0.4%),其中農(nóng)業(yè)土壤中共聚物和PE的含量最高(45%)[22]。土壤中植物生長對MPs污染的反應(yīng)也出現(xiàn)在對各種水果和蔬菜的研究報(bào)告中,例如菜豆(>1.5%塑料劑量)、蔥(植物葉片性狀變異概率>97.5%)[23]以及蘋果、梨、生菜和胡蘿卜(87600~124900顆粒/g)[24]。隨著時(shí)間的推移,這些復(fù)雜的添加劑和增塑劑(如鄰苯二甲酸酯和雙酚A)會(huì)滲入土壤,對土壤中微生物造成威脅,并進(jìn)一步影響整個(gè)食物鏈。

由此可見,各種科學(xué)證據(jù)強(qiáng)調(diào)了通過攝入食物而接觸MPs的途徑,這在國際上引起了人們對食品安全問題的極大關(guān)注。此外,糧農(nóng)組織(FoodandAgricultureOrganization,FAO)和世界衛(wèi)生組織(WorldHealthOrganization,WHO)已開始對MPs對公共衛(wèi)生的影響進(jìn)行初步評(píng)估[25]。從生產(chǎn)到貨架,從農(nóng)田到餐桌,人類乃至整個(gè)生態(tài)環(huán)境都暴露在MPs的污染下。因此,迫切需要了解食品中MPs的前處理和檢測識(shí)別技術(shù)。