《Science of The Total Environment》:Quantitative and qualitative assessment of microplastics contamination in plastic-wrapped candies and estimation of dietary exposure in early childhood
编辑推荐:
微塑料污染在儿童常吃的塑料包装糖果中普遍存在,20国样本平均含6.73±3.73粒/克,纤维状为主且多来自包装材料,儿童日摄入量达23-25粒/kg体重,需加强安全包装监管。
Irédon Adjama | Hemen Dave
博士研究学院(SDSR),国家法医学大学,第9区,靠近警察局大楼,甘地纳加尔,古吉拉特邦,印度
摘要
食品中的微塑料污染已成为一个新兴的公共卫生问题。然而,关于幼儿常食用食品中微塑料含量的信息非常有限。特别是那些用塑料包装的糖果,是1-5岁儿童日常零食的重要组成部分。本研究调查了塑料包装糖果中的微塑料污染程度,并估算了儿童每日摄入的微塑料量。从亚洲和非洲的20个国家收集了20个品牌的糖果样本。分析显示,平均每克糖果含有6.73 ± 3.73个微塑料颗粒,其中纤维状的微塑料占主导地位(70.13%),主要尺寸在200-500微米之间(62.23%),颜色多为白色或透明。通过聚合物特异性分析,发现聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是最常见的聚合物(38.21%;每克2.49 ± 1.22个颗粒),这种聚合物通常与塑料包装和其他污染源相关。估计所有年龄段男孩和女孩的每日微塑料摄入量分别为23.04 ± 0.93颗粒/千克体重和24.61 ± 0.99颗粒/千克体重,这表明微塑料可能通过饮食途径对健康产生显著影响。该研究揭示了糖果中微塑料污染的普遍性和差异性,强调了需要使用安全的包装材料并改进加工工艺,以减少糖果中的微塑料污染。
引言
塑料广泛应用于各种日常用品和行业中,包括包装、建筑、纺织品、消费品、交通运输、电子产品和工业机械(Nayanathara和Ratnayake,2024)。自1860年发明塑料以来,到1907年实现工业化生产并商业化,全球塑料产量在1950年达到200万吨(Nayanathara和Ratnayake,2024)。考虑到塑料制品的日常使用需求,2019年的市场需求量约为1950年的180倍,达到3.68亿吨。2020年全球塑料产量约为3.67亿吨,2022年则增长至4.003亿吨(Nayanathara和Ratnayake,2024;Plastics Europe,2024;Rafey和Siddiqui,2023)。不断增加的塑料生产和消费导致了大量塑料垃圾的产生。由于缺乏相关政策或政策执行不力、源头分类和回收率低以及再生塑料产品的需求不足,塑料垃圾在全球范围内管理不善(Tesfaye和Kitaw,2020)。
塑料垃圾是一个全球性问题,因为其稳定性强且降解速度慢,完全矿化需要几个世纪的时间。在漫长的矿化过程中,塑料垃圾会经历机械降解、热降解、生化降解、水解和光降解等多种作用,这些过程使其破碎成小颗粒。这些小颗粒被称为微塑料,定义为直径小于5毫米的塑料颗粒(Thompson等人,1986)。由于其微小的体积,微塑料比原始塑料垃圾更加危险,对环境造成多种影响。微塑料可以进入各种生态系统(Abidli等人,2018;Akarsu等人,2021;Giechaskiel等人,2024),并被证明会对生物体(包括动物Baeza等人,2020;Bhuyan,2022和植物Adjama等人,2024a;Chen等人,2023)产生毒性。
令人担忧的是,在人类样本中检测到了微塑料,如粪便(Hartmann等人,2024;Schwabl等人,2019)、手部及面部皮肤、头发和唾液(Abbasi和Turner,2021)、器官、组织和细胞、母乳等(Barceló等人,2023;Sun等人,2024)。尽管有这些发现,但直接研究微塑料对人体健康毒理影响的研究仍然很少(Marycleopha等人,2025a)。例如,在消化系统中,通过食物摄入微塑料与炎症性肠病有关,尤其是当粪便中微塑料浓度达到每克约41.8个颗粒时(Yan等人,2022)。动物研究表明,微塑料会破坏肠道微生物群,损害肠道屏障功能,改变脂质和能量代谢,从而引发炎症和代谢紊乱(Auguet等人,2022;Chen等人,2022;González-Acedo等人,2021;Yong等人,2020)。
因此,科学家们研究了微塑料进入人体的途径,发现微塑料主要通过三种方式进入人体:一是通过被微塑料污染的食物和饮用水摄入(Akoueson等人,2020;Giri等人,2024;Kumar等人,2024;Neves等人,2015;Pironti等人,2021);二是通过吸入含有微塑料的空气(Vianello等人,2019;Xie等人,2022);三是通过使用含有微塑料的化妆品(Kukkola等人,2024;Saha和Chandrasekaran,2023)。微塑料通过受污染的食物或水进入人体的重要性得到了证实,因为已在多种食品中检测到微塑料,例如海鲜(Gurjar等人,2021;Timilsina等人,2023)、鱼类(Di Giacinto等人,2023)、盐(Deswati等人,2025;Karami等人,2017)、水果和蔬菜(Oliveri Conti等人,2020)、瓶装饮用水和饮料(Nocoń等人,2023)、啤酒(Li等人,2022)、软饮料(Altun???k,2023;Nocoń等人,2023)、茶(Li等人,2022)、蜂蜜和蜂蜡(Alma等人,2023)、牛奶及其制品(Adjama等人,2024b;Adjama和Dave,2026)。
尽管人们对通过食物摄入微塑料的担忧日益增加,但仍有许多广泛消费的食品未对其微塑料污染情况进行研究(Mir等人,2025)。这些未研究的食品是人们日常饮食的一部分,各个年龄段的人都会食用,尤其是儿童。研究这些食品中的微塑料对于保护消费者健康和改善食品处理和加工方法至关重要(Zhao和You,2024)。糖果就是一个被忽视的例子。糖果通常用塑料包装,糖果直接接触包装内层,可能是微塑料的来源。研究还表明,糖果包装材料可能含有重金属污染物,如铈(Ce)、镉(Cd)、铜(Cu)、铝(Al)、镍(Ni)、钡(Ba)、钛(Ti)和铁(Fe),这些物质可能会渗入糖果中(Devi等人,2016;Frydrych和Jurowski,2025;Luiz等人,2021;Prattay等人,2024)。
几个世纪以来,糖果一直是人类文化的重要组成部分,从古代用蜂蜜和天然甜味剂制成的糖果发展到现代工业化生产的含精制糖、人工香料和各种添加剂的糖果(Prattay等人,2024)。糖果通过父母或监护人容易获得,并在社区商店、学校食堂和学校附近的摊贩处以低价出售(Devi等人,2016)。其价格低廉和易于获取导致儿童消费量很高。2023年,全球糖果市场的价值约为2429.4亿美元,预计到2031年将达到3309.5亿美元(Data Bridge,2024)。尽管糖果在所有年龄段都广泛消费,具有文化和经济意义,但其潜在的微塑料污染问题尚未得到充分关注。
关于糖果中微塑料污染的研究不足尤其令人担忧,因为其主要成分如糖和蜂蜜已被发现含有微塑料,而其包装材料也是塑料。例如,对土耳其当地商店销售的19种糖的分析显示,平均每100克糖含有2910个微塑料颗粒(Yurtsever和Cüvelek,2024);伊朗的一项研究则报告每千克糖含有57.7 ± 20.6个微塑料颗粒(Makhdoumi等人,2023)。同样,蜂蜜也被发现是微塑料的载体,在土耳其17个城市的样本中,微塑料浓度达到每千克314 ± 353个颗粒(Basaran等人,2024)。Rani-Borges等人(2024)在巴西检测到蜂蜜中的微塑料含量范围为每毫升0.1至2.6个颗粒。由于糖是大多数糖果产品的关键成分,并且糖果通常用塑料包装,儿童广泛食用,因此研究糖果中的微塑料存在和污染程度至关重要。这类研究对于评估潜在的健康风险和保护消费者安全(特别是儿童)至关重要。
本研究对来自世界各地的糖果中的微塑料进行了开创性的研究,重点关注其物理和化学特性,并估算了1-5岁儿童因食用糖果而每日摄入的微塑料量。通过揭示糖果中的微塑料污染程度,本研究有助于更全面地了解加工食品中的微塑料问题。同时,也强调了制定更严格的食品安全法规以保护公众健康(尤其是儿童这一脆弱群体的紧迫性。
材料与收集的糖果样本描述
本研究调查了来自不同国家的塑料包装糖果(PWC)中的微塑料。出于伦理原因,故意未公开品牌名称和制造公司的名称。每个糖果样本购买了三份,随机选取自二十个非洲和亚洲国家的不同品牌。使用ATR-FTIR光谱技术分析了包装材料内层和外层的化学成分。
微塑料含量
对20个塑料包装糖果(PWC)样本的微塑料含量分析显示,所有样本中都检测到了微塑料,污染程度令人担忧。平均每克糖果含有6.73 ± 3.73个微塑料颗粒,表明污染程度存在显著差异(见图2a和b)。特别是PWC-4、PWC-8和PWC-10样本,分别含有15.55 ± 0.93、13.31 ± 0.81和12.10 ± 2.51个微塑料颗粒,表明微塑料污染较为严重。
糖果及其主要成分糖中的微塑料比较分析
本研究发现糖果中含有微塑料,其物理和化学特性存在显著差异。对糖果样本中的成分信息进行分析(表1)后发现,糖是最常用和最主要的成分,几乎出现在所有分析的糖果样本中。虽然本研究未直接分析糖样本,但先前的研究已确认商业糖中存在微塑料。
结论
本研究提供了明确的证据,证明塑料包装糖果中普遍存在微塑料污染,所有20个分析样本中均检测到微塑料。平均每克糖果含有6.73 ± 3.73个微塑料颗粒,表明污染水平较高。然而,样本间的显著差异表明包装材料、加工条件和产后处理对微塑料含量有重要影响。特别是PWC-4、PWC-8和PWC-10样本的微塑料含量最高。
作者贡献声明
Irédon Adjama:撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、软件使用、资源协调、项目管理、方法论设计、调查实施、数据分析、概念化。Hemen Dave:撰写——审稿与编辑、项目监督。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢国家法医学大学提供完成本研究所需的所有资源。
作者衷心感谢Puja Maskey女士、Agnapou Tchilabalo Ayamiro先生和Vimbai Masiyambiri女士在从亚洲和非洲二十个国家收集样本方面提供的宝贵帮助。