微塑料扰乱农场动物肠道微生物群和发酵过程：研究揭示动物健康和食品安全面临的新风险

　　

一项国际研究揭示，农业环境中普遍存在的微小塑料颗粒——微塑料，会与牛瘤胃（牛的第一个胃室）中的微生物生态系统相互作用并对其进行破坏。

“我们的研究是了解微塑料暴露对农场动物生物学影响的第一步，”首席研究员、赫尔辛基大学伴侣动物和单胃动物营养学副教授丹尼尔·布鲁格表示，“迫切需要开展体内研究，以更好地了解微塑料对动物健康和食品安全的影响，尤其是在全球塑料产量持续增长的情况下。”

赫尔辛基大学、苏黎世大学、霍恩海姆大学和慕尼黑工业大学的联合研究结果不仅揭示了微塑料在农场动物消化系统中的转化过程，还强调了微塑料对动物健康、生产力和食品安全的潜在风险。

研究人员利用可控的实验室发酵系统，将牛瘤胃液与干草或大麦以及五种常见于农业环境中的微塑料（聚乳酸 (PLA)、聚羟基丁酸酯 (PHB)、高密度聚乙烯 (HDPE)、聚氯乙烯 (PVC) 和聚丙烯 (PP)）一起进行培养。他们测试了不同粒径和剂量的微塑料，以评估其对瘤胃发酵、微生物活性以及塑料本身的影响。

该研究的主要发现如下：

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  所有测试的微塑料在瘤胃中都不会保持惰性；相反，它们会与微生物生态系统相互作用，改变发酵和微生物功能。
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  无论塑料类型、颗粒大小或剂量如何，它们的存在都会持续降低累积产气量，这是衡量整体发酵活性的关键指标。
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  随着微塑料添加量的增加，干物质总消失量也随之增加，这表明不仅饲料，而且部分塑料物质也在发酵过程中被分解，并可能减小微塑料的粒径，从而增加其穿透组织的风险。
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  在以大麦为基础的培养中，微生物活性发生了变化，与应激反应相关的蛋白质增加，而参与碳水化合物和氨基酸代谢的蛋白质减少——这是微生物应激反应的典型模式。

这些结果表明，微塑料会扰乱正常的微生物代谢，并且很可能至少部分地被瘤胃微生物降解成更小的碎片。

对农业和食品安全的影响

这项研究填补了微塑料在农场动物消化系统中行为方式方面的重要知识空白。虽然之前的研究已经证实，牲畜会通过受污染的土壤和饲料接触到微塑料，但尚不清楚这些颗粒是保持不变还是会与肠道微生物群相互作用。

“我们的研究首次表明，微塑料并非简单地通过农场动物的消化道排出体外。相反，它们会与肠道微生物群相互作用，改变发酵过程，并被部分分解，”德国霍恩海姆大学畜牧功能微生物学教授雅娜·塞弗特（Jana Seifert）表示。“这意味着农场动物并非塑料污染的被动接受者；它们的消化系统可能充当生物反应器，转化微塑料并将其重新分配到农业系统中。”

然而，这些发现也引发了人们的严重担忧。肠道菌群压力增大、效率降低可能会对动物的健康和生产力产生负面影响。此外，消化过程中形成的小型塑料碎片可能更容易被组织吸收，从而有可能进入人类食物链。对于肠道屏障通透性较高的幼龄或应激动物而言，这种风险可能尤为显著。

如何避免塑料最终进入饲料-食物链？

研究人员指出，需要更好地管理农业中塑料的使用，包括青贮薄膜、包装材料和田间污水污泥，以减少动物饲料中的微塑料污染。“塑料污染不仅仅是一个‘外部’的环境问题。它会通过食物链对农场动物，甚至可能对人类，产生直接的生物学影响，”德国慕尼黑工业大学生物聚合物教授科尔特·佐尔弗兰克强调说。

这项研究也为未来的风险评估和监测提供了科学基础。监管机构、兽医和饲料行业现在已有实验证据表明，微塑料会与瘤胃微生物群相互作用并发生部分转化。在确定可接受的污染水平以及开发检测饲料、粪便和动物产品中塑料的方法时，必须考虑到这一点。

“我们的发现或许也能为未来研究非反刍刍动物（如猪）的微塑料与微生物组相互作用提供信息，尽管这仍需在这些动物身上进行测试，”布鲁格说。

关于微塑料：

虽然大多数人会将微塑料与海洋和海洋生物联系起来，但相当一部分塑料污染最终会流入农田，最终进入动物饲料和消化系统。微塑料已经在牲畜饲料、粪便甚至人类粪便样本中被检测到，这表明它们在饲料-食物链中循环。