PET包装饮料及酸性调味品中微塑料(MPs)释放：贮藏时间与环境条件的影响

《Journal of Food Composition and Analysis》：Microplastic release from PET-packaged beverages and acidic condiments: Effects of storage time and environmental conditions

　　

聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene terephthalate, PET）包装饮料和酸性调味品中微塑料（Microplastics, MPs）的释放：贮藏时间与环境条件的影响
• 延长贮藏时间会增加微塑料（MPs）的释放。
• 饮料类型影响微塑料的释放模式。
• 高温和户外暴露增加微塑料的释放。
• 冷藏降低PET容器中微塑料的释放。
• 儿童的估算微塑料暴露量高于成人。

全球塑料产量持续攀升，塑料垃圾在环境中破碎形成的微塑料（microplastics, MPs；尺寸1 μm–5 mm）已广泛分布于包括食品和饮料在内的各种介质中。毒理学研究表明，MPs可导致氧化应激、炎症和内分泌干扰，因此膳食MPs暴露日益受到关注。聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate, PET）是瓶装饮料最常用的包装材料，但其在储存过程中可能因水解、热降解、光降解和机械应力释放塑料颗粒。既往研究主要集中于瓶装水或单一饮料，尚未系统评估饮料组成、储存时长和环境条件（如温度、光照、冷藏、户外暴露）对MPs释放的联合影响。为此，研究人员开展了一项为期八个月的系统研究，选取九种PET包装的市售饮料和酸性液体调味品，考察其在四种不同储存条件下MPs的释放动态，并通过估算每日摄入量（estimated daily intake, EDI）评估成人和儿童的膳食暴露水平。研究发现，MPs释放受储存时间、环境条件和饮料基质共同影响，酸性饮料在长期储存和户外暴露条件下释放量最高，儿童单位体重暴露量显著高于成人。该研究为优化PET包装饮料的储存管理和降低人群MPs暴露提供了科学依据。

在方法上，研究人员从伊朗当地市场随机购买了九种PET瓶装产品，包括醋、酸柠檬汁、酸葡萄汁、苏打水、无醇啤酒、果汁、碳酸果汁、矿泉水和碳酸水，每种产品取三个独立包装瓶作为生物学重复（样本队列为市售随机样本）。样品先测定pH、°Brix、可滴定酸度、总溶解固体（TDS）等理化指标，随后分别储存于室温（25°C）、户外暴露（日光和温度波动）、高温（45°C）和冷藏（4°C）下，持续八个月，每两个月取样。为了模拟消费者实际使用，每次取样时开盖并重新密封。MPs提取采用0.22 μm滤膜真空过滤，有机质含量高的样品先用30%过氧化氢消化；立体显微镜计数>10 μm的颗粒，并用扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDX）和共焦拉曼光谱表征颗粒形态和聚合物组成。实验全程在HEPA层流罩内操作，配合程序空白控制污染。EDI通过公式（浓度×摄入量/体重）计算，成人、儿童体重分别取70 kg和25 kg，饮料摄入量参照伊朗膳食数据和文献，儿童部分摄入量按成人50%估算。

3.1 所检测产品的理化特征：通过理化测定，酸性调味品（醋、酸柠檬汁、酸葡萄汁）pH为2.1–2.5，可滴定酸度为5.0–6.0%，而饮料产品pH为3.0–7.8，°Brix从0到10，TDS从25 mg/L（矿泉水）到8700 mg/L（果汁）。这种基质差异为解释不同饮料MPs释放差异提供了基础。3.2 从可饮用液体样品中分离的MPs颗粒的SEM-EDX和拉曼光谱分析：SEM-EDX显示颗粒以碳（69.19 wt%）和氧（20.03 wt%）为主；拉曼光谱在2846.49和2887.14 cm^?1处出现强CH?伸缩振动峰，在1293.30和1438.08 cm^?1处出现CH?扭曲和弯曲振动峰，与聚乙烯（polyethylene, PE）特征相符，证明这些代表性颗粒为聚烯烃类MPs。但由于只对代表性颗粒进行光谱确认，该结果作为定性的聚合物类型验证。3.3 初始（零时）测量中MPs丰度和尺寸：所有样品在初始时即检出MPs，酸柠檬汁（184±48颗粒/L）和碳酸果汁（182±38颗粒/L）最高，无醇啤酒最低（98±28颗粒/L）；粒径范围为10–740 μm，果汁（20–740 μm）最宽。说明MPs在购买时已普遍存在。3.4 贮藏时间对MPs释放的影响：随时间延长，所有饮料MPs浓度持续增加。第2个月时浓度较低；第4个月酸性饮料上升明显；第8个月达到峰值，酸葡萄汁（14703±14909颗粒/L）和酸柠檬汁（14347±13564颗粒/L）最高，醋为6954±6193颗粒/L，而无醇啤酒（370±254颗粒/L）和水（696±653颗粒/L）较低。这表明储存时间促进MPs累积，酸性水果基饮料尤为突出。3.5 贮藏条件的影响：四种条件比较，户外暴露导致最高MPs释放，45°C次之，25°C居中，4°C始终最低。双因素方差分析（two-way ANOVA）显示时间、条件及其交互作用均显著（P<0.0001）。在醋、酸柠檬汁和酸葡萄汁中，时间因子贡献最大（η²>40%），而在苏打水、无醇啤酒、果汁和水中，储存条件因子贡献最大（η²约41–63%），表明不同基质的主导机制不同。3.6 不同饮料类别的比较：酸柠檬汁和酸葡萄汁在整个储存期间的平均MPs浓度超过30000颗粒/L，显著高于其他饮料；苏打水、无醇啤酒、矿泉水和碳酸水一般低于2000颗粒/L。碳酸果汁稍高于普通水类，可能与碳酸化和有机成分有关。3.7 估算每日摄入量（EDI）：儿童在所有饮料中的EDI均高于成人。最大暴露情景下，碳酸果汁的儿童EDI达80.70 MPs/kg·day，成人为37.16 MPs/kg·day；酸柠檬汁和酸葡萄汁的儿童平均EDI分别为2.20和2.24 MPs/kg·day。这表明饮料类型、储存条件和消费者特征共同决定暴露水平。

讨论部分，研究人员总结了MPs释放的双重机制：酸性饮料以时间依赖的化学降解为主，包括PET酯键水解、氧化和链断裂；非酸性及碳酸饮料以环境条件依赖的物理/环境降解为主，涉及温度波动、UV辐射、CO?压力和热机械应力。此外，拉曼分析鉴定出PE型颗粒，提示这些颗粒可能来源于瓶盖、密封垫或标签等组件，而非PET瓶体本身，因此对释放来源的解释应保持谨慎。讨论也承认EDI估算存在摄入量和体重的简化假设，但儿童更高的单位体重暴露提示其潜在脆弱性。研究人员建议以冷藏（4°C）最佳，避免户外暴露、高温和长期储存。

本研究的结论是：PET包装饮料和酸性调味品中MPs的释放受贮藏时间、环境条件和饮料成分的强烈影响。MPs浓度随储存时间延长而上升，酸性饮料中时间因素更为关键，其他饮料中储存条件影响更大。户外暴露和高温（45°C）促进MPs释放，冷藏（4°C）则使浓度最低。儿童EDI高于成人，提示其可能具有更高的膳食MPs暴露风险。因此，应尽量减少PET包装饮料的长期储存以及热和直接户外暴露。未来需要更大样本、更多包装类型和可检测更小微粒（1–10 μm）及纳米塑料的方法，以更全面地评估消费者暴露及其健康影响。