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食品中微塑料污染的分離檢測技術研究進展
  瀏覽次數：12269  發布時間：2025年10月11日 16:01:31
[導讀] 微塑料作為一種新興污染物,廣泛存在于環境和食品鏈中,對生態系統和人類健康構成嚴重威脅。本文系統綜述了微塑料的主要來源,包括食品包裝、水系統、海產品和農產品,揭示了其通過食物鏈進入人體的多種途徑。

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病率和隨之而來的健康風險問題,人們越來越擔心其會通過吸入、食入和皮膚接觸等方式進入人體[7]。這些塑料的微小顆粒尺寸使得它們很容易擴散到容器、食物、土壤和環境中[8]。食物鏈中MPs主要來自水源和包裝材料。

1.1水系統

據報道,食品包裝、玩具、個人護理產品和污水中的聚酰胺、聚乙烯(polyethylene,PE)、聚酯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯等都會進入到水中。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的MPs被追溯到生產水源,包括地下水、公共水源、地表水和雨水[9–10],最終進入到人類食物鏈中。人類會通過處理過的水接觸到大量的MPs,世界衛生組織報告稱,自來水中MPs濃度為5個顆粒/L,對于只喝瓶裝水的人情況更糟[10]。綜上所述,水對人體營養至關重要,但也是MPs進入人體的重要途徑。

1.2海產品

海鮮是人類飲食中的首選蛋白質來源,但也是MPs進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攝入[11]。研究報告稱,海鮮(包括貝類和魚類)中存在MPs[9]。例如,TENG等[12]報告稱,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)占塑料總產量的40%,使用塑料數量最多[7],這導致大量MPs進入到人類食物鏈中。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告含量的兩倍[4]。

此外,用塑料材料代替傳統的紙質包裝袋的包裝茶包也是MPs進入人類食物鏈的重要途徑。無論質量如何,塑料材料從40℃開始就會隨著時間的推移而降解。因此,在近100℃的溫度下沖泡的茶包可能會在茶杯中釋放數十億個MPs[4,9],毒性指數很高。同時SEWWANDI等[9]研究發現,嬰兒從奶瓶中攝取的MPs是成人從空氣、食物和水中的3000倍,每名嬰兒會攝入1580000個MPs。另外,快餐包裝盒和保鮮膜的使用也增加了MPs的暴露風險。例如,微波加熱塑料快餐容器時,高溫會加速聚合物降解,導致聚丙烯(polypropylene,PP)和PEMPs的釋放。KAZI等[13]研究發現一些塑料容器在微波加熱3min內,僅1cm2的塑料面積就能釋放出多達422萬個MPs和21.1億個納米塑料顆粒(nanoplasticparticles,NPS)。冷藏和室溫儲存超過6個月也會釋放出數百萬至數十億的MPs和NPs。此外,PE食品袋比PP塑料容器會釋放出更多顆粒。同時ELENA等[14]發現了不同化學物質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步進行:(1)化學物質在聚合物中的擴散;(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)食物中物質的吸收。顯然,所有這些都導致人類暴露在食品包裝中MPs下的風險增高。

1.4農產品

農產品的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、胡蘿卜和生菜進行分析,發現每克可食用組織中MPs含量高達9.5~12.3個顆粒,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]在中國南方農田的稻米樣本中檢測到MPs的豐度為(430±306)n/kg,同時檢測到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%。農用地膜覆蓋可以提高作物產量,增強土壤肥力和保水性,調節土壤溫度;因此,它們在農田中被廣泛使用[17]。然而,大多數的這種塑料膜在作物收獲后沒有被回收,導致塑料薄膜在土壤中的積累增加[18]。因此推測農產品的MPs污染與農用塑料膜的使用及污水灌溉密切相關。

土壤也是MPs的重要儲存庫,是水中MPs體積的4~23倍,分布在農業土壤、工業和偏遠地區。農業占用了全球38%的土地,土壤MPs污染是人類活動和土壤退化的結果[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的根吸收量與進入根裂縫的途徑有關,隨后轉移到莖部,然后轉移到其他可食用植物部分。此外,另一項LI等[21]研究描述了MPs通過滲透、動物活動和根系生長進入植物的垂直遷移。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業基地進行了一項研究,該研究發現,粒徑小于0.5mm的塑料在10~25cm深度的農業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%),其中農業土壤中共聚物和PE的含量最高(45%)[22]。土壤中植物生長對MPs污染的反應也出現在對各種水果和蔬菜的研究報告中,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]。隨著時間的推移,這些復雜的添加劑和增塑劑(如鄰苯二甲酸酯和雙酚A)會滲入土壤,對土壤中微生物造成威脅,并進一步影響整個食物鏈。

由此可見,各種科學證據強調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注。此外,糧農組織(FoodandAgricultureOrganization,FAO)和世界衛生組織(WorldHealthOrganization,WHO)已開始對MPs對公共衛生的影響進行初步評估[25]。從生產到貨架,從農田到餐桌,人類乃至整個生態環境都暴露在MPs的污染下。因此,迫切需要了解食品中MPs的前處理和檢測識別技術。