微塑料和纳米塑料对食品体系中营养组成、结构性质和感官品质的跨尺度效应

《Food Chemistry》：Cross-scale effects of micro- and nanoplastics on nutritional composition, structural properties, and sensory quality in food systems

　　

摘要

尽管人们对食品中微塑料和纳米塑料（MNPs）的担忧日益增长，但目前大多数研究主要集中在微塑料和纳米塑料的出现情况、人体暴露及检测方法上，而对MNPs如何直接影响食品质量的认知仍然有限。与现有文献不同，本综述聚焦于结构、相互作用与食品质量之间的联系，着重阐述MNPs的表面化学特性、反应活性及纳米尺度特征如何导致食品中的营养损失、异味形成、质地变化和氧化降解。本综述表明，主导性的MNPs与生物大分子相互作用主要通过疏水作用、静电相互作用和表面吸附过程发生。在食品大分子中，脂质最易受MNPs相互作用影响，蛋白质表现出中等风险，而碳水化合物的风险较低。这些相互作用共同导致食品质量下降。总体而言，本研究强调需要标准化检测方法、开展机理及毒理学研究，以保护全球食品供应免受日益严重的MNP污染威胁。

引言

MNPs的广泛污染已成为全球关注的焦点，不仅是一个环境问题，也是食品系统中的污染物问题，它们能够在食品产品的结构和分子水平上发生相互作用（Heo et al., 2025; Vitali et al., 2023）。从食品化学角度来看，食品产品的质量根本上与其完整的大分子和微观分子组成、结构完整性及感官吸引力（包括颜色、风味、香气和口感）密切相关（Mamun et al., 2023）。尽管食品质量与MNPs污染的后果至关重要，但近期研究在MNPs与食品基质中生物分子相互作用下食品营养、感官和物理品质变化方面的证据仍然有限（Mamun et al., 2023）。

现有文献主要局限于对各类食品中MNPs含量的研究，尤其侧重于定量估算（Heo et al., 2025; Mamun et al., 2023）。据估算，全球人均每周MNPs摄入量可能为0.1–5 g（Senathirajah et al., 2021）。据报道，从饮料中微塑料（MPs）的估算摄入量（EI）为427.56 μg/人/年或855颗粒/人/年（Hassan et al., 2025）。此外，MNPs污染已在广泛消费的食品产品中被记录，包括水中的7.4 MP颗粒/L（Praveena et al., 2022）、牛奶中的40 MPs/L（Diaz-Basantes et al., 2020）、盐中的55.2 ± 43.7 MP/kg、糖中的57.7 ± 20.6 MPs/kg（Makhdoumi et al., 2023），以及蔬菜中根据蔬菜类型不同范围为52,050至233,000颗粒/g的MPs（Oliveri et al., 2020）。定量食品质量界定估算的研究数量有限，已发表的数据主要是关于营养吸收损失等代理指标。在Lepidium sativum（播娘蒿）中暴露于纳米粒子时，据报道鲜重减少了55%、根长减少了60%、发芽率降低了38 ± 9.6%（Sahai et al., 2024）。在海产品类别中，在MPs暴露（100–250 mg/g饲料）条件下，Cyprinus carpio（鲤）体内总蛋白含量下降，脂质过氧化水平升高（Yedier et al., 2023）。由于MNPs污染导致的食品质量损失是一个紧迫的问题，因为它带来了关键的食品安全挑战。

尽管大多数研究目标高度偏向于食品产品中MNPs的出现和含量以及膳食暴露途径，但MNPs污染对食品质量在不同方面造成损害的影响仍然研究不足（Cox et al., 2019）。例如，缺乏对各种食品商品中MNPs污染水平的全面总结，也缺乏对潜在暴露风险的评估，同时缺乏分子水平的机理视角关注（Liu, Chen, et al., 2021a）。对于MNPs引起的物理化学稳定性、感官特性或营养组成变化，考虑也较为有限（Antonelli et al., 2024）。此外，在现有的MNPs综述中，食品系统通常被视为被动载体，而非化学反应系统（Heo et al., 2025）。而且，缺乏关于定量食品质量损失估算的充分发布信息，使得难以基于现有文献推进食品安全风险评估（Heo et al., 2025）。据此，这凸显了在分子水平深入概述食品中MNPs污染的必要性。

因此，本综述提供了MNPs与食品成分相互作用的机理理解及其与食品质量劣化潜力的联系。超越污染评估，本研究将着重探讨MNPs的表面化学特性与微观和宏观食品分子之间的相互作用。最终，本研究的见解为目标性缓解策略提供了互动视角，并强调评估塑料污染不仅作为环境问题，也应作为食品质量和完整性的关键决定因素。

章节摘要

当前研究的文献计量分析

Scopus数据库检索字段使用文章标题、关键词和摘要，检索数据截至2026年1月29日，检索式为"TITLE-ABS-KEY"；((DOCTYPE: "article" OR "review") AND (PUBSTAGE, "final") AND (LANGUAGE, "English") AND PUBYEAR > 2015 AND PUBYEAR < 2025)。为识别知识空白，采用以下关键词收集图1所示数据：Food + MNP/MP/NP；(("microplastic" OR "microplastics" OR "nanoplastic" OR "nanoplastics")

研究MNPs与食品材料相互作用的分析和检测方法

在复杂食品基质中评估MNPs相互作用，需要在化学鉴定、物理表征和计算分析之间保持平衡的分析方法（Das et al., 2025）。多种方法分别捕捉MNPs不同的行为模式，如结构成像、质谱分析、振动光谱和样品分离，受样品破坏、空间分辨率和通量等技术折衷因素的影响。虽然化学……

饮料

饮料通过多种途径受到MNPs污染，凸显了食品安全问题（图2）。大气中的MNPs在生产过程中进入饮料，并被装入瓶装液体中。此外，大量MNPs通过包装途径进入饮料，包括使用和新的塑料瓶、瓶盖、多层容器和热封膜，由于磨损、老化和机械应力而脱落。冷冻碳酸化表明……

MNPs与食品大分子和小分子的跨尺度相互作用

MNPs与食品物理化学性质的相互作用是MNPs在食品系统中所起作用的重要方面（Babirye, 2024）。确定此类相互作用的类型也值得进行，以评估食品MNPs暴露及暴露危害（Unuofin & Igwaran, 2023）。决定MNPs与食品基质相互作用的主要特征之一是其物理化学性质。这一特征与小尺寸（尤其在纳米尺度区域）相结合，……

MNPs对食品营养、物理和感官质量损失的影响

MNPs可改变食品的物理性质，影响其质地、外观和结构完整性。当MNPs在食品生产步骤（如加工和包装）中进入食品时，它们在与蛋白质、脂肪、碳水化合物和水分相互作用时可能引起意想不到的后果。例如，在烘焙生产中，这些颗粒可能改变面团均匀性，导致质地不一致或发酵不良。由于成核行为，MNPs可改变澄清度或……

研究空白与未来方向

新兴污染物MNPs有可能改变食品质量，包括物理、感官和营养属性，同时对食品链构成严重威胁。食品系统中MNPs的定量研究已较为充分，但食品分子水平检测研究仍存在局限性。特别是检测技术的局限性、缺乏标准化法规以及毒性阈值的不确定性是三大关键领域。解决这些问题可以……

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在准备本文过程中，作者使用了ChatGPT以提高图表质量和语言表达。使用该工具后，作者根据需要审核并编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。

CRediT作者贡献声明

Prageethya Perera：撰写——初稿、方法论、形式分析。Sashini Gunarathna：撰写——审阅与编辑、方法论。Oshani Rideevitage：撰写——初稿。Praveen Abhishek：撰写——初稿、方法论。Anushka Upamali Rajapaksha：撰写——审阅与编辑、验证、监督、项目管理、资金获取、概念构思。Hasintha Wijesekara：撰写——审阅与编辑、监督。Meththika Vithanage：撰写——审阅与编辑，……

利益冲突声明

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致谢

本工作得到了斯里兰卡斯里贾耶瓦德纳普拉大学研究委员会（项目编号：RC/URG/SCI/2024/13）和TWAS–UNESCO研究资助（编号：25-298 RG/CHE-BIO/AS_CG – FR 3240343923）的支持，后者由瑞典国际合作发展署（Sida）资助。本工作中表达的观点不一定反映UNESCO–TWAS、Sida或TWAS董事会的意见。

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