综述:通过食物摄入的微塑料:不同食物类型的比较分析及量化方法
《Journal of Hazardous Materials》:Exposure to microplastics from food: comparative analysis of food types and quantification techniques
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时间:2025年12月01日
来源:Journal of Hazardous Materials 11.3
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微塑料(MPs)在食品中的存在和摄入量被系统分析,涵盖13类食品和饮料。研究发现,水果蔬菜和谷物贡献了99.5%的每日摄入量,远超此前高估的海鲜。数据表明,现有研究存在类别偏差,海鲜因过滤效应被过度关注,而更常见的食物如谷物、蔬菜却研究不足。研究指出分析方法差异显著影响结果,建议未来采用标准化流程和扩大样本范围。
本研究系统评估了人类通过食物摄入微塑料(MPs)的潜在风险,重点分析不同食物类别中MPs的浓度、分布及影响因素。研究团队通过系统性文献检索,整合了193篇关于微塑料在食物中检测的论文(基于粒子数量)和12篇质量浓度相关研究,覆盖13类常见食品及饮料。以下是核心发现与解读:
### 一、研究背景与核心问题
微塑料因环境迁移与生物累积特性,已成为全球健康关注的焦点。尽管已有研究证实MPs可通过食物链进入人体,但现有数据存在显著局限性:
1. **数据不均衡**:现有研究过度集中于鱼类、贝类等海鲜,而占人类日常饮食70%以上的谷物、果蔬及乳制品缺乏足够样本。
2. **方法学差异**:不同实验室采用的分析技术(如显微观测、红外光谱、质谱)导致结果可比性差,且未统一考虑塑料降解程度与摄入量的关联。
3. **统计偏差**:早期综述多基于单一数据源,缺乏多维度整合,难以反映真实摄入水平。
### 二、关键发现与数据解析
#### (一)摄入量分布特征
研究首次系统量化了MPs的日均摄入量(EDI):
- **最高贡献者**:水果、蔬菜和谷物共占总摄入量的99.5%,其EDI中位数达721个/kg体重,远超此前文献(107-883个/kg)的估计范围。
- **显著矛盾点**:传统认知中海鲜因滤食作用含MPs最高,但实际贡献度仅占0.5%,而日常高频摄入的果蔬因表面积大、吸附能力强,成为主要暴露源。
- **极端值警示**:部分食品MPs浓度高达10^8个/kg体重,需警惕个别研究样本的特殊性(如特定海域鱼类或实验性污染样本)。
#### (二)分析技术的影响
不同检测方法对结果产生显著干扰:
1. **显微技术**(如立体显微镜):易高估MPs数量,因植物纤维、土壤颗粒等可能被误判为塑料。
2. **光谱技术**:
- **FTIR(红外光谱)**:受基质干扰大,常低估纳米级塑料。
- **Raman光谱**:分辨率更高(可检测1μm以下颗粒),但成本高且易受有机物干扰。
3. **质谱技术**(如Py-GC-MS):能区分聚合物类型,但灵敏度不足,且对降解塑料的识别存在误差(如误将PVC降解产物归类为PVC)。
#### (三)塑料类型与污染来源
- **主导聚合物**:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)占比超90%,与全球塑料生产结构(PE占27%,PP占19%)一致。
- **异常现象**:部分食品中聚苯乙烯(PS)占比偏高,推测与食品包装材料迁移有关;PET在饮用水及贝类中的高浓度可能源于塑料瓶或海洋微塑料富集。
- **质量评分启示**:采用10项质量指标(如样本处理规范、阳性对照设置)评分显示,仅12%研究达到较高标准(>15分/20),低质量研究(评分<8)占比达35%,显著影响结果可靠性。
### 三、暴露风险与公共卫生挑战
1. **摄入量不确定性**:总EDI范围从7.7×10^-3至3.8×10^8个/kg体重,跨度达10^11倍,暴露评估的粗放性可见一斑。
2. **健康风险认知缺口**:
- **生物富集机制**:MPs在鱼类肠道中的吸附率可达92%,经食物链传递至人体后,可能引发肠道屏障损伤、炎症反应等病理过程。
- **剂量效应未知**:现有研究未建立MPs浓度与剂量-效应关系模型,纳米级颗粒的毒性机制尚不明确。
3. **区域差异显著**:欧洲与东南亚食品MPs浓度均值高于美洲与非洲,反映工业化程度与微塑料污染的正相关性。
### 四、方法论缺陷与改进方向
#### (一)数据局限性
1. **样本选择偏差**:84%研究样本来自沿海或城市市场,未覆盖内陆及发展中国家。
2. **检测盲区**:
- 纳米塑料(<1μm)因检测技术限制,95%的研究未纳入统计。
- 食品加工过程中MPs的形态变化(如破碎、表面化学改性)未被充分考量。
3. **质量评估体系缺失**:现有评分标准(如Pang等提出的10项指标)未统一,导致跨研究比较困难。
#### (二)未来研究建议
1. **技术标准化**:
- 推广多技术联用(如显微+光谱+质谱),交叉验证结果。
- 建立纳米塑料检测国际规范,区分自然沉积物与人工塑料。
2. **数据广度拓展**:
- 重点覆盖谷物(如大米、小麦)、乳制品(非冷藏产品)、加工食品(如零食、预制菜)等高频摄入品类。
- 增加非洲、南美等欠发达地区样本,避免地理偏差。
3. **暴露模型优化**:
- 引入膳食模式学(如亚洲以谷物为主,欧美以肉类为主),建立区域化暴露评估模型。
- 区分MPs摄入途径:直接摄入(如饮水、蔬菜)与间接摄入(如包装迁移、烹饪残留)。
### 五、环境与产业启示
1. **农业污染防控**:全球每年使用超3亿吨塑料地膜,研究显示果蔬表面MPs吸附率高达85%,需推广可降解地膜与精准施肥技术。
2. **食品包装监管**:瓶装水MPs浓度是饮用水的3-5倍(主要来自瓶身迁移),建议强制标注包装材料迁移率数据。
3. **供应链溯源**:建立MPs污染地图,对海鲜养殖区、塑料加工厂周边食品实施重点监测。
### 六、结论与展望
本研究揭示了传统认知中“海鲜高暴露”的偏差,明确果蔬与谷物是MPs的主要暴露源。当前数据的不确定性主要源于:
- 检测技术灵敏度差异(如Raman可检测1μm颗粒,而常规光学显微镜仅能识别10μm以上)。
- 聚合物分类标准不统一(如PS包括工业塑料与天然乳胶)。
未来需通过以下措施提升评估可靠性:
1. 建立全球MPs数据库,实时更新检测方法与质量标准。
2. 推动政策制定,强制要求食品企业公开MPs迁移率数据。
3. 开发微型化便携式检测设备,降低田间与家庭样本分析的门槛。
该研究为制定《微塑料暴露评估国际指南》提供了关键证据链,但需警惕“中位数效应”可能掩盖的极端污染案例(如海洋垃圾密集区食品)。建议后续研究采用“污染热点网格法”,结合卫星遥感与地面采样,精准定位高风险食品供应链环节。
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