食品中微塑料污染的分離檢測技術(shù)研究進展

黃志康1, 董  喆2, 梁瑞強2, 曹  進1*, 袁  彪1*

(1. 中國食品藥品檢定研究院, 北京  100050; 2. 中國藥科大學(xué)工學(xué)院, 南京  210009)

摘要:微塑料作為一種新興污染物,廣泛存在于環(huán)境和食品鏈中,對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成嚴重威脅。本文系統(tǒng)綜述了微塑料的主要來源,包括食品包裝、水系統(tǒng)、海產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品,揭示了其通過食物鏈進入人體的多種途徑。同時,詳細探討了食品中微塑料的分離技術(shù)(如物理處理、化學(xué)消化、酶解和萃取方法)及識別手段(如傅里葉變換紅外光譜法、拉曼光譜法、掃描電子顯微鏡和熱分析技術(shù)),并分析了各類技術(shù)的優(yōu)缺點,提出現(xiàn)有方法在定量精度、效率和標準化方面存在不足。本研究通過技術(shù)評估和污染路徑解析,為檢測體系構(gòu)建與安全防控提供理論支撐,成果對完善監(jiān)測標準、推動風(fēng)險評估具有關(guān)鍵作用,為制定管控策略奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:微塑料;檢測技術(shù);食品污染;環(huán)境健康;分離方法

引言

塑料已成為日常活動和人類生活的重要組成部分。它們由合成聚合物制成,由于重量輕、便攜性、靈活性和運輸方便,而被廣泛的使用。盡管塑料在日常生活產(chǎn)品中的應(yīng)用已十分普遍,但它們的非生物降解性和廢物管理是一個嚴重的問題。根據(jù)‘PlatticsEurope’的數(shù)據(jù),在2020年經(jīng)濟因Covid-19大流行而陷入停滯之后,2021年全球塑料產(chǎn)量增至3.907億公t,預(yù)計到2060年這一數(shù)字將增加到155~265億公t/年[1]。塑料垃圾的不斷增加導(dǎo)致了整個環(huán)境的微塑料(microplasticparticles,MPs)污染物的數(shù)量增加。當廢棄的塑料材料受到物理和化學(xué)變化、機械力和生物轉(zhuǎn)化等外部因素作用時,就會產(chǎn)生MPs[2]。MPs是尺寸小于5毫米的塑料碎片。它們可被分類為主要(例如:個人護理產(chǎn)品)和次要MPs(例如:消費包裝)[3]。JADHAV等[4]區(qū)分了這些類型的顆粒的4個特征:它們是合成材料的固體顆粒、聚合物含量高,不溶于水,不易降解。HERNÁNDEZ-ARENAS等[5]使用傅立葉變換紅外光譜法分析發(fā)現(xiàn)了一些在羰基、羥基和碳氧鍵上的微小非線性變化,這表明MPs降解緩慢。

這種不可生物降解物質(zhì)在微觀層面上的存在可能會對生物生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重危害。研究人員為了了解農(nóng)業(yè)土壤中MPs濃度的影響及其對生長和植物成熟的影響,進行了一些研究。HERNÁNDEZ-ARENAS等[5]的研究表明,番茄栽培土壤中的MPs含量為80%±3%。盡管含有MPs的泥土促進了植物的生長,但它們延緩和減少了蔬菜產(chǎn)量。FADARE等[6]對用于日常飲用和送餐的包裝食品和一次性杯子也進行了類似的研究,其中平均MPs含量在(3±1.13)mg和(38±5.12)mg之間,每年因人類消費而釋放的MPs約為188t。

綜上,MPs在食品鏈中的廣泛遷移及其潛在的生態(tài)與健康風(fēng)險已引發(fā)全球性關(guān)切。盡管現(xiàn)有研究揭示了其污染途徑并探索了多種分離檢測技術(shù),但針對復(fù)雜食品基質(zhì)的標準化方法缺失、定量精度不足等問題仍亟待解決。本文系統(tǒng)梳理食品中MPs的污染源、遷移機制及前沿檢測技術(shù)(如光譜分析與熱降解方法),剖析現(xiàn)有方法的局限性與適用場景,并進一步提出技術(shù)優(yōu)化與跨學(xué)科協(xié)同的創(chuàng)新路徑,以期為精準評估風(fēng)險、制定治理策略提供科學(xué)依據(jù)。