不同牛奶包装中微塑料(MPs)释放的储存时间依赖性及成人和儿童估计每日摄入(EDI)评估

《Journal of Hazardous Materials Advances》:Effect of storage time on release of microplastics (MPs) from different milk packaging

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月08日 来源:Journal of Hazardous Materials Advances 9.1

编辑推荐:

  储存时间对不同牛奶包装中微塑料(MPs)释放的影响。MPs释放随储存至180天而增加。MPs的聚合物类型为聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。在MPs表面检测到C、O、Na、Ca、Si、Cl、K、Cu、Ba、Ti、Al、Mg和S。MPs的估计每日

  
储存时间对不同牛奶包装中微塑料(MPs)释放的影响。MPs释放随储存至180天而增加。MPs的聚合物类型为聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。在MPs表面检测到C、O、Na、Ca、Si、Cl、K、Cu、Ba、Ti、Al、Mg和S。MPs的估计每日摄入量(EDI)在成人中为0.090至0.934 MPs particles/day/kg BW,在儿童中为0.253至2.616 MPs particles/day/kg BW。
研究背景:全球塑料年产量约为4.30亿吨,塑料废物在自然环境中积累并降解为微塑料(microplastics, MPs),MPs被定义为1 μm至5 mm的固体颗粒。MPs因持久性、小尺寸、高密度和热稳定性成为全球环境污染物,其疏水性可吸附和运输重金属、农药、多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)等有害化合物。MPs可通过多种途径进入人体,并与内分泌和心血管疾病、生殖障碍、神经疾病甚至癌症相关。塑料因成本低、轻便、耐用而在食品加工中受青睐,塑料包装可阻隔氧气、水分和光,并防止细菌污染。牛奶含蛋白质、脂肪、乳糖和矿物质,是各年龄组重要膳食,可能成为MPs载体。MPs可能经挤奶、热处理或乳品厂包装进入牛奶。已有研究在动物乳和人乳中检出MPs,但关于储存时间对牛奶中MPs释放影响的综合研究不足。因此,研究人员考察延长货架期(extended shelf life, ESL)牛奶(瓶装和袋装)与灭菌牛奶(多层纸盒)在储存期间MPs的存在、特征和时间释放模式,并量化成人和儿童EDI;储存温度为4±1 °C,以模拟消费者冷藏条件和典型消费时间线,并比较三种常见商业包装在真实储存条件下的释放。

研究人员从伊朗一家乳品企业采集企业用水、生乳、包装前ESL和灭菌乳以及包装后袋装、多层纸盒和瓶装乳,低脂和高脂灭菌多层纸盒、瓶装ESL,以及低脂袋装奶用于分析;包装奶在4 °C储存,ESL样品于1、3、7、10天分析,多层纸盒灭菌奶监测至180天。结论为:包装奶中MPs污染具有储存时间依赖性和包装类型特异性;生乳未检出MPs,污染主要来自加工和包装而非牛奶本身;所有包装类型中MPs释放随储存时间增加;高脂灭菌奶释放显著多于低脂;MPs以纤维为主且多数小于200 μm;儿童EDI高于成人。其意义在于需改进包装材料质量与内层、缩短ESL和灭菌奶储存期,并建立乳制品中MPs监管限值。

主要关键技术方法:样本队列来源为伊朗一家乳品企业,随机采集其生产用水、生乳、包装前ESL与灭菌乳、包装后袋装、多层纸盒和瓶装乳;对低脂和高脂灭菌多层纸盒乳、瓶装ESL乳及低脂袋装乳在4 °C储存分析。技术包括空白与回收率质控;KOH消化、过滤;光学显微镜观察形态、计数和分离,热针法辅助确认;Raman共聚焦光谱(Raman confocal spectroscopy)在400–1800 cm?1、633 nm激光下比对聚合物谱库鉴定类型;扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱(scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy, SEM-EDX)分析表面形貌和元素;按公式结合伊朗成人70 kg、儿童25 kg和每日奶消费0.19 kg计算EDI;SPSS V18进行描述统计和重复测量检验。

研究结果:
乳品企业所用水中MPs:通过采集企业用水并经Raman鉴定,30 mL水中检出3个MPs,尺寸为200、100和50 μm,呈黑色和暗红色,聚合物为聚丙烯和聚碳酸酯。结论是企业用水可能成为牛奶MPs污染来源之一。
生乳中MPs:通过分析生乳样品,未检出MPs,提示从牧场到工厂的转移卫生条件适当,挤奶设备、环境和工人卫生良好;但当前方法难以可靠检测纳米级颗粒,可能低估。结论为本研究生乳未检出MPs。
包装前后加工乳中MPs:通过比较包装前、包装后及不同储存时间,包装前低脂和高脂ESL中均检出1.00±0.00 MPs/30 mL(聚碳酸酯和聚丙烯),可能与CIP、加工、加热和微滤有关。所有样品MPs随储存时间增加,提示包装或瓶盖释放。灭菌奶至28天未检出,42天检出1个/30 mL;低脂和高脂灭菌奶42、56、70、180天平均范围分别约为1±0.00至1±0.00、1.67±0.57至5.67±0.41、3.67±0.48至6.33±0.52、3.33±0.53至10.57±0.57 particles/30 mL,高脂显著高于低脂(p ≤ 0.05)。瓶装ESL第1天无释放,第10天低脂为7.67±0.45、高脂为5.67±0.57 particles/30 mL;袋装ESL第1天为3.67±0.51,至第10天为7.33±0.57 particles/30 mL。结论为MPs释放具有储存时间依赖和包装类型特异,热杀菌可能加速释放。
MPs特征(尺寸、颜色和形状):通过光学显微镜和图像分析,MPs尺寸为25–1000 μm,分布为0–200 μm占69.16%、200–400 μm占14.89%、400–600 μm占6.38%、600–800 μm占6.38%、800–1000 μm占3.19%。颜色中黑色占64.89%、透明占21.27%、透明-黑占8.51%、棕色占5.3%。形状中纤维占80.96%、碎片占19.3%。结论为纤维为主,多数小于200 μm。
MPs聚合物类型:通过Raman光谱与标准谱库比对,ESL和灭菌乳中主要为聚丙烯和聚碳酸酯;聚碳酸酯用于瓶盖/盖,聚丙烯用于多层纸盒和瓶盖。开盖时瓶盖与包装材料压力接触可促使MPs脱离。结论为聚合物类型与包装材料/瓶盖相关,摘要总结为聚碳酸酯、聚丙烯和聚乙烯。
MPs的SEM-EDX:通过SEM-EDX,MPs表面光滑,末端有裂纹和断裂,提示逐渐从包装释放,可能曾附着于较大颗粒。EDX在裂纹中检出C、O、Na、Ca、Si、Cl、K、Cu、Ba、Ti、Al、Mg和S。铝可能来自多层纸盒铝箔,C、O和Si提示玻璃纤维,Al和Ti可能与包装、颜料或土壤摄入有关,K和Ti可能来自KOH或瓶包装材料。结论为MPs表面含多种金属/类金属和添加剂,可能随塑料释放带来健康风险。
估计每日摄入(EDI):通过公式并结合伊朗成人70 kg、儿童25 kg、每日奶消费0.19 kg计算,EDI在成人中为0.090–0.934 MPs particles/day/kg BW,儿童中为0.253–2.616 MPs particles/day/kg BW。结论为儿童摄入量高于成人。
研究局限:样本量有限(伊朗单一乳品厂),过滤孔径限制纳米塑料<1 μm检测,未检测邻苯二甲酸酯、双酚A等添加剂浸出。
讨论部分总结:讨论将MPs来源归于加工、包装、瓶盖摩擦、热杀菌、储存时间和乳脂等,强调储存时间与包装类型影响,并与已有研究比较;同时说明本研究局限。研究结论翻译:当前研究表明,包装奶中MPs污染具有储存时间依赖性和包装类型特异性。生乳中未检出MPs,证实污染主要来自加工和包装而非牛奶本身。所有包装类型中MPs释放随储存时间增加;ESL奶(瓶装和袋装)从第1天到第10天持续增加,而多层纸盒灭菌奶仅在28天后出现MP释放,并在180天前显著增加。识别出的聚合物类型为ESL瓶中的聚丙烯和聚碳酸酯(归因于瓶盖-瓶体摩擦)、ESL袋装中的聚乙烯,以及长期储存后多层纸盒中的聚丙烯和聚碳酸酯(由于瓶盖)。此外,高脂灭菌奶释放的MPs显著多于低脂样品,提示乳脂可能影响聚合物降解和MPs释放。大多数MPs为纤维(96.8%),尺寸低于200 μm(69.1%),估计每日摄入量为成人0.090至0.934、儿童0.253至2.616 MPs particles/day/kg BW。这些发现表明需要改进包装材料质量、改善内层以减少磨损、缩短ESL和灭菌奶推荐储存期,并建立乳制品中MPs标准化监管限值。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号