2. 广西医科大学公共卫生学院职业卫生与环境卫生学教研室;
3. 广西高校高发疾病预防与控制研究重点实验室;
4. 广西医科大学公共卫生学院卫生毒理学教研室;
5. 广西壮族自治区疾病预防控制中心
目前, 塑料制品的使用及其污染受到了全球的关注[1]。塑料袋因其价格低廉且使用方便, 已成为人们日常生活中接触频率较高的塑料制品。有调查表明, 全国每天要消耗30亿个塑料袋[2]。相对于国外居民使用微波纸等来盛装高温食物的情况, 我国居民使用一次性食品塑料袋打包高温食物的现象更为常见, 如北方居民打包汤面或者南方居民打包汤粉时, 一次性食品塑料袋是较为常见的打包工具。但使用食品塑料容器直接盛装食物, 尤其是高温食物, 可能会导致有害化学物质从塑料容器中直接渗出迁移到食物中, 从而对食物造成污染[3]。
有研究表明[4], 增塑剂是塑料袋中的有害物质之一, 而邻苯二甲酸酯(phthalate esters, PAEs)因其可增加塑料袋的弹性、透明性和耐用性, 常常被用作增塑剂添加于塑料袋当中[5], 其中DBP、DEHP是中国塑料袋中使用最广泛的增塑剂[6]。PAEs作为内分泌干扰物, 长期暴露可引起生殖、呼吸、神经、内分泌, 免疫等多系统损伤[7-8]。目前国内外对于塑料包装材料中PAEs迁移的研究, 主要集中于保鲜袋、塑料瓶等食品包装材料中PAEs向模拟物或油脂类食物中迁移含量的研究[9-11], 而对于人们日常使用的食品塑料袋在打包高温汤汁类食物过程中PAEs向食物中迁移及其健康风险的研究尚未见报道。本研究在南宁市六个行政区内对一次性食品塑料袋进行采样, 检测一次性食品塑料袋打包高温食物(自制汤粉)后PAEs的迁移量, 并评估因PAEs迁移造成的人体健康风险, 为减少和控制PAEs污染对人群的危害提供重要的参考依据。
1 材料与方法 1.1 材料邻苯二甲酸二异丁酯(Diisobutyl phthalate, DIBP), 纯度>99.9%, 邻苯二甲酸二正丁酯(Dibutyl phthalate, DBP), 纯度>99.4%, 邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯[Bis(2-ethylhexyl)phthalate, DEHP], 纯度>99.6%, 均购买于德国Dr.Ehrenstorfer公司; 内标D4-DBP、D4-DEHP购买于曼哈格生物科技有限公司, 纯度均大于99%;正己烷、丙酮, 均为色谱纯, 购买于merck公司; 超纯水(由密理博纯水机制取); 氦气, 纯度大于99.999%, 购买于南宁蓝天实验设备有限公司; 900 mL金龙鱼花生油, 购买于南宁市某超市; 袋装新鲜米粉, 购买于南宁市某菜市场。标准品的配制:将DBP、DIBP、DEHP用正己烷配制成浓度为20、50、100、200、500 ng/mL的混标; D4-DBP、D4-DEHP用正己烷配制成浓度为100 ng/mL混合内标液, 存放于4℃冰箱待用。
1.2 仪器及仪器条件用Thermo TSQ8000三重四极杆气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)以及TG-5 MS色谱柱(长度30 m, 液膜厚度0.25 μm, 直径0.25 mm)(赛默飞世尔科技有限公司)对三种PAEs进行检测, 用高纯氦气作为载气, 载气流速为1.2 mL/min, 进样模式为不分流进样, 进样量1 μL, 传输线温度为280℃, 离子源温度为300℃, 电离能量为70 ev, 监测方式为选择性离子监测模式(SIM)。目标物质离子对参考《食品中邻苯二甲酸酯的测定》(GB 5009.271-2016)[12]。气相色谱升温程序:初始温度为60℃, 保持1 min, 以20℃/min升温到220℃, 保持1 min, 再以5℃ /min升温到250℃, 保持1 min, 最后以20℃ /min升温到290℃, 保持7.5 min, 整个升温过程持续26.9 min。
1.3 塑料袋样本的采集及食物样本的处理 1.3.1 塑料袋采集方法食品塑料袋采样参考文献[13], 在南宁市6个行政分区(青秀区、兴宁区、江南区、良庆区、邕宁区、西乡塘区)每个行政区选取3家米粉店, 在每一家米粉店内采集一份顾客打包米粉时所用的食品塑料袋, 以代表南宁市米粉店食品塑料袋使用的情况。共采集18份食品塑料袋, 因处理过程中损失了1份样品, 最终只检测了17份样品。
1.3.2 食物样品的处理及检测从南宁市某菜市场上购买袋装新鲜米粉, 每份称取100 g, 加入15 mL水, 2 g花生油, 高温煮熟使其持续沸腾2 min后立即放入食品塑料袋中, 在室温下放置60 min后用手提式万能高速粉碎机(型号:DFT-50)将其粉碎, 混匀后准确称取2 g食物样品置于玻璃离心管中, 加入100 ng/mL的内标混合液1 mL, 混匀后再加入5 mL正己烷, 置于涡旋仪上振荡3 min, 超声萃取30 min后于-20℃冰箱内静置30 min, 随后-10℃离心5 min, 收集正己烷层, 重复萃取2次, 合并收集的正己烷, 于35℃氮吹定容至1 mL, 供GC-MS分析。
1.3.3 空白食物样品的处理按上述方法, 将粉煮好后立即放入搪瓷碗中放置60 min, 其余操作同上。
1.4 质量控制实验过程中尽量避免接触食品塑料袋以外的塑料制品, 所用的玻璃器材均用超纯水淋洗三遍, 丙酮浸泡1 h, 200℃烘烤4 h后冷却备用, 以降低PAEs的空白值。分析过程中, 每批样品均做标准曲线、试剂空白、样品空白、样品平行和加标回收实验, 结果均扣去空白值。三种PAEs标准曲线相关系数r2均大于0.998, 加标回收率均在80%～110%之间, 相对标准偏差小于10%, DBP、DIBP、DEHP的检出限(LOD)分别为0.2、0.3和3.4 ng/mL。
1.5 人群问卷调查采用网络问卷调查的形式, 对中南地区居民是否使用食品塑料袋打包食物的习惯进行调查, 并收集其使用食品塑料袋打包食物的频率和年限、每次打包时食物与塑料袋接触时间等信息。由于中南地区居民总体较大, 而本次调查对研究对象每年使用食品塑料袋打包食物的频率以及打包年限的期望误差e在±0.15之间, 调查结果在95%的置信范围以内, 其95%的置信区间要求Z的统计量为1.96, 估计P为0.5, 本研究所需的最小样本量的计算公式见公式(1)
| $ n = {Z^2}*P\left( {1-P} \right)/{e^2} $ | (1) |
式中:n—本研究所需的最小样本量, 人;
Z—95%的置信区间, Z的值为1.96;
P—取样本变异程度最大时的值, 为0.5;
e—期望误差, 为0.15。
经计算, 样本量最少为42人, 共有61人参与了此次问卷调查, 人群样本量满足要求。其中有98.21%(55/56)的被调查者使用食品塑料袋打包高温食物时, 食物与塑料袋接触时间≤60 min, 因此本次研究将食品塑料袋与食物接触的时间设置为60 min。
1.6 PAEs迁移量的计算经食品塑料袋打包后, PAEs从食品塑料袋迁移到食物中的浓度计算见公式(2):
| $ {C_{{\rm{迁移}}}}{\rm{ = }}{C_{\rm{1}}}{\rm{ - }}{C_{\rm{2}}} $ | (2) |
式中:C迁移—从食品塑料袋迁移到食物中的PAEs浓度, mg/kg;
C1—食品塑料袋打包高温食物60 min后食物中PAEs的浓度, mg/kg;
C2—高温食物在搪瓷碗中盛放60 min后食物中PAEs的浓度, mg/kg。
1.7 PAEs迁移导致的健康风险 1.7.1 暴露剂量模型美国环境保护署(US EPA)已将DEHP列为B2类致癌物质(无阈化合物), 将DBP和DIBP列为非致癌化合物(有阈化合物)。基于以上PAEs的迁移量, 进一步采用美国环保署(US EPA)推荐的健康风险评估模型评价我国居民因PAEs迁移导致的非致癌与致癌健康风险。非致癌物与致癌物的暴露剂量计算模型分别见公式(3)和(4):
| $ ADD = \frac{{{C_{{\rm{迁移}}}} \times IR \times EF \times ED}}{{BW \times AT}} $ | (3) |
| $ LADD = \frac{{{C_{{\rm{迁移}}}} \times IR \times EF \times ED}}{{BW \times AT}} $ | (4) |
式中:ADD—非致癌物(DBP和DIBP)的日均暴露剂量, mg/(kg·d);
C迁移—从食品塑料袋迁移到食物中的PAEs浓度, mg/kg;
IR—某类食物摄入率, kg/d;
EF—暴露频率, 为本次调查结果, 天/年;
ED—本次被调查人群暴露持续时间, 年;
BW—体重, 参考其他文献内中国成年人体重[14]kg;
AT—平均暴露时间, d, 在本次研究中为ED×365 d/年;
LADD—致癌物(DEHP)的终生日均暴露剂量, mg/(kg·d);
LT—终生暴露时间, d, 参考美国EPA的数值, 为70年×365 d/年。
1.7.2 健康风险表征某种PAEs潜在的非致癌风险与致癌风险分别按照公式(5)和(6)计算:
| $ HQ = \frac{{ADD}}{{RfD}} $ | (5) |
| $ CR = LADD \times SF $ | (6) |
式中:HQ—某种PAEs对人体的非致癌风险;
RfD—某种PAEs在经口摄入途径下的参考剂量, mg/(kg·d); 三种PAEs的RfD分别为:DBP:0.1 mg/(kg· d), DIBP:0.1 mg/(kg·d), DEHP:0.02 mg/(kg·d);
CR—DEHP对人体的致癌风险;
SF—DEHP的致癌强度系数, 参考美国EPA的数据, 为0.014 (kg· d)/mg。
对于两种及以上非致癌物联合暴露的情况, 可计算总非致癌风险(HI), 见公式(7):
| $ HI = \sum {HQi} $ | (7) |
式中:HI—总非致癌风险;
HQi—第i种PAEs对人体的非致癌风险。
2 结果 2.1 调查人群的一般情况在参与此次调查的61人中, 有93.4%(57/61)的人习惯用食品塑料袋打包食物, 而习惯用食品塑料袋打包热的汤粉、云吞等高温汤汁类食物的人占所有调查人群的91.8%(56/61)。在使用食品塑料袋打包高温汤汁类食物的56人中, 使用食品塑料袋打包高温汤汁类食物的平均年限和频率分别为10年和200天/年。有98.21%(55/56)的人使用食品塑料袋打包高温食物时, 食物与食品塑料袋接触时间≤60 min(表 1)。
| 项目 | 结果 | |
| 性别/ n(%) | 男 | 23(37.7) |
| 女 | 38(62.3) | |
| 是否使用食品塑料袋打包过食物/ n(%) | 是 | 57(93.4) |
| 否 | 4(6.6) | |
| 是否使用食品塑料袋打包过煮粉、云吞等汤汁类食物/ n(%) | 是 | 56(91.8) |
| 否 | 5(8.2) | |
| 使用食品塑料袋打包汤汁类食物的年限/年/(R) | — | 10(1～25) |
| 使用塑料袋打包汤汁类食品的频率/(天/年)/(R) | — | 200(12～288) |
| 食品塑料袋与打包的食物接触时间/(分钟)/ n(%) | t≤60 | 55(98.21) |
| 60 < t≤120 | 1(1.79) | |
| 注:本次调查中人群使用塑料袋的年限及频率属于非正态分布数据, 因此此处用中位数表示平均水平。median为中位数; R为范围。“—”无数据 | ||
2.2 食品塑料袋PAEs迁移的浓度
在南宁市6个行政区内共采集到食品塑料袋17份, 打包高温食物60 min后, 三种PAEs从食品塑料袋向食物迁移的浓度范围分别是:DBP:(0～8.732×10-4)mg/kg, DIBP:(9.88×10-5～1.354×10-3)mg/kg, DEHP:(0～1.619×10-3)mg/kg; DBP、DIBP、DEHP迁移到高温汤汁类食物中的平均浓度分别为(2.256×10-4)mg/kg、(4.418×10-4)mg/kg、(1.975×10-4(mg/kg。南宁市食品塑料袋中PAEs的迁移浓度情况如表 2所示。其中, 青秀区、兴宁区、江南区、邕宁区、良庆区、西乡塘区6个行政区采集的食品塑料袋中三种PAEs总迁移浓度分别为(6.238×10-4)、(6.527×10-4)、(1.753×10-3)、(1.248×10-3)、(6.726×10-4)和(1.010×10-3)mg/kg。
| mg/kg | ||||||||
| 样本数/份 | DBP | DIBP | DEHP | |||||
| 范围 | 中位数 | 范围 | 中位数 | 范围 | 中位数 | |||
| 17 | 0～8.732×10-4 | 2.256×10-4 | 9.880×10-5～1.354×10-3 | 4.418×10-4 | 0～1.619×10-3 | 1.975×10-4 | ||
2.3 食品塑料袋PAEs迁移导致的健康风险
用采集到的食品塑料袋打包高温食物60 min后, 基于PAEs迁移的浓度, 进一步计算因PAEs迁移对人体造成的非致癌风险与致癌风险。南宁市总非致癌风险为1.395×10-5, 致癌风险为3.330×10-10, 南宁市食品塑料袋中PAEs迁移的所致健康风险如表 3所示。其中, 青秀区、兴宁区、江南区、邕宁区、良庆区、西乡塘区六个行政区采集的食品塑料袋中PAEs迁移所致的非致癌风险分别为1.045×10-5、4.217×10-6、1.269 2×10-5、1.787 2×10-5、1.164 2×10-5 1.478 3×10-5; 致癌风险分别为2.596×10-10、5.139×10-10、8.354×10-10、3.673×10-10、2.986×10-10、3.132×10-11。
| 样本份数 | DBP | DIBP | DEHP | ||||||||
| 非致癌 | 非致癌 | 非致癌 | 致癌 | ||||||||
| 范围 | 中位数 | 范围 | 中位数 | 范围 | 中位数 | 范围 | 中位数 | ||||
| 17 | 0～7.361×10-6 | 1.902×10-6 | 8.329×10-7～1.141×10-5 | 3.725×10-6 | 0～6.825×10-5 | 8.325×10-6 | 0～2.730×10-9 | 3.330×10-10 | |||
3 讨论
食品塑料袋作为生活中使用较为频繁的塑料制品之一, 不仅可对环境造成污染, 对人群也可能造成一定的健康风险[15]。本次调查问卷数据显示, 大部分(93.4%)的被调查者有使用食品塑料袋打包食物的习惯, 由此可见, 我国中南地区的居民使用食品塑料袋打包食物的现象较为常见。
PAEs是食品塑料包装材料中常见的增塑剂。目前, 国内外对食品塑料包装材料中PAEs迁移的研究, 主要是利用食物模拟物或纯油脂类食物(如食用花生油)等来研究其在不同条件下的迁移规律, 对于PAEs从食品塑料袋迁移到日常食用的真实食物中的研究则相对较少, 尤其是对我国较常见的使用一次性食品塑料袋打包高温汤汁类食物是否会导致PAEs从塑料袋迁移到食物中的研究尚未见报道。国内李欣等[16]使用路边摊提供的一次性塑料袋盛装油炸臭豆腐等食物, 其DBP(1.08±0.15 mg/kg)、DEHP(7.24±5.62 mg/kg)的含量高于搪瓷碗盛装的油炸臭豆腐中DBP(1.05±0.15 mg/kg)、DEHP(5.54±2.55 mg/kg)的含量, 表明一次性食品塑料袋中PAEs可从食品塑料袋迁移到食物当中, 与本次研究中使用一次性食品塑料袋打包高温汤汁类食物后, PAEs可从塑料袋中迁移到食物当中的结论一致。Jinling Yang等[17]在不同温度和时间的条件下处理食物模拟物后, 分析了PAEs从食品塑料包装材料中向食物模拟物中的迁移率, 结果表明PAEs的迁移与食物模拟物的基质、食物模拟物与塑料包装材料接触的温度以及接触时间成正比关系。Miriany Avelino Moreira等[18]用塑料袋盛装鸡肉放于烤箱内加热60 min后, 在鸡翅、鸡腿、鸡胸三个部位的鸡肉当中, 检测到DIBP的迁移含量范围是(0～1.9×10-4) mg/kg, DBP的迁移含量范围是(1.0×10-5～2.0×10-4) mg/kg。该研究中DBP、DIBP的迁移水平与本研究DBP(2.256×10-4)mg/kg、DIBP(4.418×10-4)mg/kg的迁移含量水平接近。而张晗等[19]用不同的塑料包装材料(塑料保鲜盒、塑料保鲜袋、塑料保鲜膜)分别盛装清炒生菜、红烧小排等食物放于微波炉中加热, 结果差异较大, 发现在各种塑料包装材料盛装的清炒生菜中均未检测到DBP、DEHP的迁移, 而在不同的塑料包装材料盛装的红烧小排中, 检测到DBP、DEHP的迁移量范围分别是(0～0.3) mg/kg、(0～0.65) mg/kg, 表明不同的塑料食品包装材料以及不同含油量的食物基质, 对PAEs的迁移具有较大影响。
虽然本研究中得到的因PAEs迁移造成的健康风险低于US EPA推荐的人群可接受水平(10-6), 但由于在本研究中考虑暴露于PAEs的途径较为单一(仅考虑塑料袋中PAEs迁移到食物中导致的健康风险这一种途径), 故在一定程度上低估了人体暴露于PAEs的风险。环境中的PAEs无处不在, 可以通过食物、空气、积尘、土壤等各种途径进入人体, 本次研究还发现, 即使未使用食品塑料袋打包的米粉也存在一定的PAEs污染(DBP:1.179 ×10-3 mg/kg, DIBP:2.13 ×10-3 mg/kg, DEHP:5.656 ×10-3 mg/kg), 此研究结果与Ronan Cariou等[20]检测的某类米饭中PAEs的含量(DBP:3.8 ×10-3 mg/kg, DIBP:1.4 ×10-3 mg/kg, DEHP:5.8 ×10-3 mg/kg)接近, 而饮食是PAEs进入人体的重要途径, 尤其是主食的摄入, 可能导致PAEs在人体内的蓄积[21]。因此, 经食品塑料袋打包高温汤汁类食物的风险虽小, 但若合并其他途径暴露PAEs的健康风险, 也可能对人体造成健康危害。
本研究的健康风险评估中还存在一定的不确定性, 如风险评估模型中有些参数值引自已发表的文献或国外数据库, 未曾考虑到不同人群之间的差异, 可能会对风险评估的结果造成一定的影响; 另外本研究调查的人群只有61人, 样本数量较少, 可能没有全面反映中国居民使用食品塑料袋打包高温食物的情况。
4 结论与建议本研究发现, 使用食品塑料袋打包高温汤汁类食物会导致PAEs从塑料袋迁移到食物中, 但仅通过打包高温汤汁类食物所致PAEs迁移造成的健康风险低于US EPA推荐的可接受水平, 不会对人体造成明显损害。虽然经食品塑料袋打包高温汤汁类食物暴露于PAEs的风险较小, 但若合并其他途径暴露PAEs的风险, 也可能对人体造成健康危害, 因此, 应尽量避免使用可渗出PAEs等有害物质的材料来生产用于打包高温食物的食品塑料袋, 从而减少和控制PAEs污染对人群的危害。
致谢:本次研究主要感谢阮冲老师、黄明立老师的指导, 感谢冯秀明、李文祥、金鑫、雷代在、王佑新等同学在实验过程中的帮助。
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