《Journal of Food Composition and Analysis》:A Nationwide Investigation of Pesticide Residues in Food in Iran: Urinary metabolites, age, sex, and regional confounding factors
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•首次全国性研究,调查食品中农药残留(pesticide residues)与尿液代谢物(urinary metabolites)。
•食品中存在可检出水平的毒死蜱(chlorpyrifos)、二嗪农(diazinon)和马拉硫磷(malathion)。
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•首次全国性研究,调查食品中农药残留(pesticide residues)与尿液代谢物(urinary metabolites)。
•食品中存在可检出水平的毒死蜱(chlorpyrifos)、二嗪农(diazinon)和马拉硫磷(malathion)。
•在生活质量(quality of life)较差的省份,膳食暴露(dietary exposure)更高。
•尿液代谢物对暴露的预测能力较差;研究人员建议改进监测(monitoring)。
研究背景方面,有机磷农药(organophosphorus pesticides, OPs)如 chlorpyrifos、diazinon 和 malathion 历史上用于农业害虫控制,并可进入食物链,威胁人类健康。OPs 部分具有持久性、生物累积性和毒性(PBT)特征。Chlorpyrifos 是广谱杀虫剂,在土壤中半衰期约为 2 至超过 100 天,log K
ow 约为 5,具有生物累积潜力,是乙酰胆碱酯酶(acetylcholine esterase, AChE)抑制剂,经氧化生成 chlorpyrifos-oxon 后产生神经毒性;欧盟 2020 年和美国 2022 年对食品用途实施禁用,但许多国家仍广泛使用。Malathion 水溶性更高,log K
ow 约为 2.8,可经径流或淋溶污染地表水和地下水,抑制 AChE,并氧化为 malaoxon。Diazinon 常在地下水、饮用水和地表水中检出,log K
ow 约为 3.8,美国农业用途已淘汰十余年,但其他国家仍广泛使用,可氧化为 diazoxon,并具有神经毒性和免疫毒性。尿液代谢物如 3,5,6-三氯-2-吡啶醇(3,5,6-trichloro-2-pyridinol, TCP)、2-异丙基-4-甲基-6-羟基嘧啶(2-isopropyl-4-methyl-6-hydroxypyrimidine, IMHP/IPMP)和马拉硫磷代谢物可作为内剂量生物标志物,但其半衰期短、受尿液稀释影响,且环境中或食品中可预形成代谢物。伊朗缺乏全国农药残留和人群暴露综合数据,因此研究人员开展了此项全国性调查。
研究人员开展的研究为全国性生物监测研究,采用聚类抽样纳入 468 名 25 岁以上健康伊朗成人,排除吸烟者、孕妇、重金属暴露者或服药者。样本来自 Tehran、Mashhad、Ardabil、Yazd、Zahedan 和 Kermanshah 六个代表城市,覆盖伊朗多个省份;其中女性 314 名,男性 154 名。研究使用重复膳食采样法(Duplicate Portion Sampling, DPS)收集连续三天食物,包括两个工作日和一个周末,将全部可食部分匀浆混合为每日复合样;第 4 天采集空腹晨尿。食品中 chlorpyrifos、diazinon 和 malathion 以气相色谱-质谱联用(gas chromatography–mass spectrometry, GC–MS)测定;尿中 TCP、IMHP/IPMP 和 malaoxon 以液相色谱-质谱联用(liquid chromatography–mass spectrometry, LC–MS)测定,并按肌酐校正。生活质量采用威斯康星生活质量指数(Wisconsin Quality of Life Index, WQLI)评估。统计使用普通最小二乘(ordinary least squares, OLS)回归、Spearman 相关、方差分析(ANOVA)、Kruskal–Wallis 检验和 Mann–Whitney U 检验。研究结论为:伊朗成人存在广泛但低水平的 OPs 暴露,食品残留和尿代谢物均呈现区域差异,女性与男性差异较小且无统计学显著性;尿代谢物与食品母体残留关联较弱。其意义在于为伊朗提供了全国性食品残留和人体暴露数据,并支持建立以食品监测为主、辅以周期性人体生物监测的全国监测规划。
关键技术方法概括(不超过250字):采用全国多中心聚类抽样,纳入伊朗六城市代表省份 468 名 >25 岁健康成人,排除吸烟者、孕妇、重金属暴露或服药者。用重复膳食采样法(DPS)采集两个工作日和一个周末共三天双份膳食,匀浆混合为每日复合样,以 GC–MS 测定 chlorpyrifos、diazinon 和 malathion;第 4 天采集晨尿,以 LC–MS 测定 TCP、IMHP/IPMP 和 malaoxon,并按肌酐校正。用 WQLI 评估生活质量。统计采用 Python,含 OLS 回归、Spearman 相关、ANOVA、Kruskal–Wallis 和 Mann–Whitney U 检验。
研究结果方面,参与者中 314 名(67%)为女性,154 名(33%)为男性;多数位于 35–45 岁和 25–35 岁,>65 岁组最少。体成分呈现年龄和性别相关差异,如男性肌肉百分比较高、静息代谢较高,女性体脂百分比较高;双因素 ANOVA 显示性别对体脂、肌肉百分比、内脏脂肪水平和静息代谢有显著主效应,年龄对体脂、内脏脂肪水平和静息代谢有显著主效应,但对肌肉百分比无显著主效应。WQLI 数据覆盖 442 名参与者;Tehran 在最高 WQLI 5 类别中人数最多(43 人),Ardabil 在最低 WQLI 1 类别中人数最多(38 人)。食品残留中,大量复合样低于检出限(limit of detection, LOD):chlorpyrifos 50.6%、diazinon 78.4%、malathion 91.4%;达到或高于定量限(limit of quantification, LOQ)者分别为 10.1%、2.6% 和 1.2%。检出频率(≥LOD)为 chlorpyrifos 49.4%、diazinon 21.6%、malathion 8.6%。三种农药残留均存在显著地区差异。Chlorpyrifos 在 Zahedan(4.73 ± 3.25 μg/kg food)、Mashhad(4.38 ± 0.42 μg/kg food)和 Ardabil(4.34 ± 1.99 μg/kg food)较高,在 Yazd 较低(1.29 ± 0.22 μg/kg food);每日 chlorpyrifos 摄入量也因地区而异,Ardabil 最高(2.21 ± 0.44 μg/day)。Diazinon 残留相对均匀,范围约为 0.77 ± 0.07 至 1.52 ± 0.40 μg/kg food;malathion 在 Mashhad 明显较高(1.92 ± 0.29 μg/kg food)。均值低于国际监管机构建立的最大残留限量(maximum residue level, MRL),也未超过欧盟默认 10 μg/kg 限值,但个别复合样超过该值:chlorpyrifos 15 个、diazinon 3 个、malathion 5 个。性别在地区内和全国层面均无显著差异。饮用水贡献较小。尿液代谢物中,TCP、IMHP/IPMP 和 malaoxon 的检出率分别为 47.4%、94.7% 和 100%;肌酐校正均值分别为 TCP 1.16 ± 0.29 μg/g creatinine、IMHP/IPMP 2.82 ± 0.26 μg/g creatinine、malaoxon 2.48 ± 0.21 μg/g creatinine,中位数分别为 0.26、1.52 和 1.36 μg/g creatinine。尿代谢物存在地区差异,Kermanshah 三种代谢物均值最高;性别间无显著差异。膳食-生物标志物关系方面,调整性别、年龄组、体质指数(body mass index, BMI)和尿肌酐后,OLS 回归未发现食品残留与相应尿代谢物之间存在显著关联;Spearman 相关仅显示食品中 chlorpyrifos 与尿 TCP 呈弱正相关(r
s=0.22,p=0.002),diazinon 和 malathion 无显著相关;BMI、体脂百分比、内脏脂肪水平和肌肉百分比与尿代谢物无显著相关。
讨论部分小标题依次为:4.1 暴露的性别、年龄和体成分差异。该部分指出,体成分存在预期性别和年龄差异,可能影响按体重表达的农药摄入;但复合食品样中农药浓度在女性和男性之间无显著差异。研究未纳入农业工人、农药施用者或职业接触者,因此膳食摄入被预期为主要暴露途径,饮用水等环境来源贡献较小;研究结果与 NutriNet-Santé 队列一致,并强调性别特异性评估的重要性。4.2 生活质量与区域暴露影响。WQLI 显示六城市生活质量存在差异;低生活质量地区如 Ardabil 和 Zahedan 的农药暴露较高,Tehran 相对较低。区域差异可能反映当地农业实践和农药使用模式,也提示社会经济和基础设施差异可能间接影响暴露,但横断面设计不能建立因果关系。4.3 尿液代谢物作为食品残留暴露的生物标志物。本队列尿代谢物浓度与一般非职业暴露人群监测数据数量级一致,远低于职业暴露或急性中毒者;但调整混杂因素后,尿代谢物与食品母体残留无显著关联,仅 chlorpyrifos 呈弱正相关。该部分认为快速代谢和排泄、非膳食来源、烹饪降解、采样时间以及生理药代动力学因素均可能影响关联,因此尿代谢物不足以单独预测食品暴露。4.4 伊朗公共卫生建议。建议开展常规食品农药残留监测,采用欧盟或世界卫生组织推荐限值,针对高风险地区制定地方行动计划,建设符合良好实验室规范的实验室,采用 QuEChERS 提取结合高分辨质谱等方法;同时建议由伊朗食品与药品管理局(Iran Food and Drug Administration, IFDA)和伊朗国家标准组织(Iranian National Standards Organization, INSO)等参与监管,开展食品安全宣传,并基于数据修订安全限值。
研究结论翻译:这项全国性研究强调伊朗各地食品中农药残留存在区域差异,而女性与男性之间的差异较小且无统计学显著性。然而,膳食摄入估计与尿液代谢物之间的弱关联提示,包括非膳食来源在内的多种暴露途径可能贡献于总体农药负荷。这些发现支持以常规食品监测为主、并辅以代表性人群亚样本周期性人体生物监测的国家监测规划,以更好地识别暴露模式并为伊朗农药风险管理提供依据。