浙江地区果蔬中PAEs污染状况及健康风险评估

2023-06-19史美佳祝世军吴益春罗海军郭海波朱鲜燕

食品工业 2023年6期

史美佳，祝世军，吴益春，罗海军，郭海波，朱鲜燕

1. 舟山市食品药品检验检测研究院（舟山 316000）；2. 国家海洋食品质量检验检测中心（舟山 316000）；3. 浙江海洋大学食品与药学学院（舟山 316000）

邻苯二甲酸酯（PAEs）是一组人造有机化合物，通常用作增塑剂，如聚氯乙烯（PVC）等[1]。PAEs通过氢键和范德华力与聚合物基质连接，因此在生产和使用塑料制品时，它们很容易释放到周围的环境介质中[2]。随着广泛的生产和利用，PAEs通常存在于不同的环境介质中，如水、土壤、大气和沉积物。高浓度的PAEs对人类健康构成了潜在的威胁。大量的流行病学和毒理学研究证明PAEs对人类和动物具有致癌、致突变和致畸的作用[3]，且对动物的生殖发育具有毒性。因此，美国环境保护局已将六种PAEs（DMP、DEP、DNBP、BBP、DEHP和DNOP）列为优先污染物（USEPA 2013）。Cai等[4]发现在珠江三角洲区域蔬菜中PAE浓度高达11.2 mg/kg。PAEs在生态系统中的流动性也可能通过食物链对人类健康构成潜在风险[5]。并且PAEs在食物中吸收转运受很多因素的影响，如不同PAEs的理化性质等。

此研究在浙江东部区域7个市内采集了517个蔬菜水果样品，测定了包括EPA规定优先监测的6种PAEs化合物在内的16种PAEs含量，通过此来了解浙江不同地区农产品和不同种类果蔬中PAEs污染状况，进一步分析农产品中PAEs对人体潜在的健康风险，为浙江地区农产品质量安全提供基础科学依据，更好地保障人们的饮食健康。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

16种PAEs（DMP、DEP、DIBP、DBP、DMEP、BMPP、DEEP、DPP、DHXP、BBP、DBEP、DCHP、DEHP、DPHP、DNOP、DNP）混标浓质量度为1 000 μg/mL（Bepure公司），纯度均大于99.9%，置于-20℃冰箱中保存，以丙酮为溶剂，经稀释配制成10 μg/mL的混标溶液，于0～8 ℃贮存。正己烷、丙酮、乙酸乙酯（HPLC级，国药集团化学试剂有限公司）；提取盐包和纯化管[纳谱分析技术（苏州）有限公司]。

Agilent 7890B-7000C三重串联四级杆气质联用仪（美国安捷伦科技公司）；Eppendorf冷冻自平衡离心机（德国艾本德股份有限公司）；Multi Reax多孔位漩涡振荡器（德国Heidolph公司）；MS3 BS25振荡器（IKA公司）。

1.2 仪器工作条件

（1）色谱条件

HP-5MS色谱柱（30 m×250 μm×0.25 μm），进样口温度280 ℃，不分流进样，柱温程序：初始温度60 ℃，保持1.0 min，以20 ℃/min升至220 ℃（保持1.0 min），以5 ℃/min升至250 ℃（保持1.0 min），以20℃/min升至290 ℃（保持8.0 min）；载气流量1.0 mL/min，进样量1 μL。

（2）质谱条件

离子源：EI；电离能量：70 eV；离子源温度：280℃；辅助通道温度：280 ℃；溶剂延迟：4 min。

1.3 试验方法

1.3.1 样品采集

选择浙江省7个市杭州、宁波、湖州、嘉兴、绍兴、温州、舟山，采集蔬菜包括叶菜类、豆类、茄果类等和水果包括浆果类、瓜类等，共采集样本517批次，每个样本1 kg。采集的样品经匀浆机充分匀浆后，置于-20 ℃冰箱冷冻保存。

1.3.2 样品前处理

称取10.00 g（精确至0.01 g）1.3.1小节制备的果蔬样品于50 mL离心管中，加入10 mL提取液（V正己烷∶V乙酸乙酯=1∶1），用涡旋振荡器充分混匀后，添加陶瓷均质石，加入盐包（硫酸镁6 g，乙酸钠1.5 g），充分振荡2 min，按4 000 r/min离心6 min，取上清液于15 mL装有PSA（400 mg）纯化离心管中，涡旋振荡1 min，按4 000 r/min离心6 min。取上清样液过膜于进样瓶中，供GC-MS分析使用。

1.4 健康风险评估

文章基于美国环保署（US EPA）（2013）中的有毒有害物质对人体的风险评价模型，对所采集的样品中带有的PAEs进行健康风险评估，按式（1）计算。

式中：HQ为有毒有害物质的非致癌风险指数，当HQ超过1时，则存在健康风险，小于1时，则为可接受风险；RfD为经口摄入参考剂量，μg/（kg·d），DMP、DEP、DIBP、DBP、BBP、DEHP的RfD分别为10 000，800，800，100，200和20 μg/（kg·d）[6]，按式（2）计算。

式中：Cfood为果蔬中PAEs的总含量，μg/kg；EDI为居民每日摄入量μg/（kg·d）；CR为果蔬日均摄入量，g/d；Bw为居民平均体重，成人以60 kg计，蔬菜人均日摄入为0.5 kg/d，水果为0.35 kg/d，儿童以15 kg计，蔬菜人均日摄入量为0.3 kg/d，水果为0.2 kg/d[7]。按式（3）计算。

式中：R为致癌风险，当R＜1×10-6时无致癌风险，反之有一定的致癌风险。CSF为致癌斜率系数，DEHP为致癌物，致癌斜率系数为0.014 mg/（kg·d-1）[6]。

1.5 雌激素当量的计算

此研究所涉及果蔬中的DBP、DEHP、DEP具有微弱的雌激素活性，3种PAEs的雌激素效力EP值[8]分别为4×10-5，3×10-7和5×10-7。以雌激素当量（EEQ，estrogenic equaivalence）来衡量果蔬中PAEs的雌激素效应，按式（4）计算。

式中：EEQ为雌激素当量，ng E2/d；EPi为果蔬中邻苯二甲酸酯单体的雌激素效力，以雌激素中活性最强的雌二醇（E2，estradiol）作为标准，EP＜1则该化合物雌激素活性比E2弱，反之亦然；Ci为每天果蔬中邻苯二甲酸酯单体的浓度，μg/（kg·d）。雌激素当量（EEQ）活性相当于待测样品单位质量中含有多少浓度的雌二醇含量。

1.6 数据处理

所有试验数据均采用Excel软件进行作图及分析。

2 结果与讨论

2.1 浙江不同地区设施农产品中PAEs的总含量

对浙江地区7个市采集的517批次设施农产品进行16种邻苯二甲酸酯类PAEs污染情况分析，包括6种优先控制的PAEs在内。如表1所示，16种PAEs的总含量（∑16PAEs）在0.72～4 394.75 μg/kg之间，平均含量为103.30 μg/kg，检出率为100%；6种优先控制污染物的总含量（∑6PAEs）在nd-324.99 μg/kg之间，平均含量为36.82 μg/kg，检出率92.84%。16种PAEs除了BBP、BMPP、DPHP、DHXP、DPP未检出，其余均有检出，检出率高的单体为DIBP（79.30%）、DBP（78.14%）、DEHP（67.12%）、DEP（65.57%）。

表1 果蔬中PAEs的检出率和平均含量

浙江省不同地区农产品中PAEs的含量状况如图1所示，浙江这七个市农产品中ΣPAEs平均含量的顺序依次为：湖州＞杭州＞嘉兴＞绍兴＞温州＞舟山＞宁波。不同城市果蔬中PAEs含量受很多方面的影响，如果蔬种植环境周围工业化城市化的程度[9]、地区的农膜使用量[10]等。舟山、温州、宁波地区靠海，环境中和土壤中的PAEs可能低于内陆地区，富集在植物中的PAEs也相对较少。

图1 浙江省不同地区农产品中PAEs的含量状况

2.2 浙江不同类别蔬菜和水果中PAEs的含量和组成

此研究抽取的蔬菜涉及GB 2763——2021食品安全国家标准食品中农药最大残留限量[11]中的8个大类，除了茎类蔬菜，芽菜类蔬菜其他均有涉及，水果覆盖了GB 2763——2021中所有的水果大类。

蔬菜中，叶菜类∑16PAEs平均含量为252.57 μg/kg，高于豆类108.05 μg/kg和鳞茎类106.74 μg/kg，具有明显差异。US EPA优先控制的6种PAEs总含量（∑6PAEs）豆类最高56.58 μg/kg，其次是叶菜类49.53 μg/kg、鳞茎类44.50 μg/kg和茄果类40.84 μg/kg。水果中，16种PAEs含量最高的是柑橘类，∑16PAEs为138.93 μg/kg，其次是浆果类71.19 μg/kg和核果类67.76 μg/kg。水果中优先控制的6种PAEs总含量（∑6PAEs）最高的为柑橘类39.07 μg/kg，其次是浆果类32.90 μg/kg和热带水果类21.35 μg/kg，如表2所示。总体看来，蔬菜类的PAEs总含量高于水果类，茎叶类蔬菜高于其他蔬菜，这与Wang等[12]研究结果类似，这可能是因为茎类和叶类蔬菜的表面积大，PAE暴露时间较长。除此之外，PAEs的积累还受到塑料薄膜的使用方式，温室覆盖的时间，温室高度和年龄和塑料薄膜的类型的影响[13]。

表2 果蔬中不同系类PAEs的含量单位：μg/kg

对检出的PAEs组分进行分析，如图2所示，不同细类果蔬的PAEs不仅在含量上有显著的差别，而且构成比例也不同。蔬菜PAEs总含量最高的叶菜类和水果PAEs总含量最高的柑橘类中，DMEP占比最大，占比分别为64.8%和33.7%。其他各类果蔬中的主要PAEs组分为DINP，DBP，DIBP，DEHP，四种PAEs组分（∑4PAEs）占∑16PAEs含量的68.4%～95.2%。浆果类水果PAEs含量这四个组分占比平均，均为20%。瓜类果蔬中PAEs含量中DINP占比相对最高，其中蔬菜类瓜类（49%）、水果瓜类（64.3%）。由类别特征分析，瓜类农产品比较容易富集DINP。DBP占比相对最高的蔬菜类别为水生类（41.8%）、茄果类（37.7%），水果类别为热带和亚热带类水果（23.4%）。DMP、DEP普遍有检出，但占比较小，这与王晓燕[14]研究海南省11个县市农作物的结果相似。对比其他报道中DEHP、BBP占比相对最高，此研究中浙江地区果蔬中PAEs组成未检测到BBP，且DEHP占比低于DINP、DBP等，具体原因有待探究。关注食品中优控PAEs化合物的同时，非优控PAEs的高检出、高浓度也需得到一定程度的重视。

图2 不同种类果蔬中PAEs组成

2.3 健康风险评估

考虑到邻苯二甲酸酯类塑化剂的致癌、致畸、致突变的作用和潜在的雌激素效应以及不同PAEs同系物的累积暴露风险，文章进一步对浙江地区果蔬进行以下健康风险评估。

采取1.4小节的公式，评估了US EPA有RfD值规定的5种PAEs（DEHP、DBP、DIBP、DEP、DMP）对浙江省成人和儿童的单一和联合非致癌风险。假设不同的PAE互相之间不产生化学作用，将5种PAEs的非致癌风险指数之和定义为总非致癌风险指数，如图3、图4所示蔬菜的成人总非致癌风险为8.3×10-3，儿童总非致癌风险为2.0×10-2，水果的总成人非致癌风险为4.0×10-3，儿童总非致癌风险为9.2×10-3，非致癌指数均小于1，总体非致癌风险可接受。单一非致癌风险：DEHP＞DBP＞DIBP＞DEP＞DMP，其中DEHP和DBP的数值为10-3级别，DEHP儿童蔬菜的非致癌风险达到10-2级别。所测果蔬中PAEs非致癌风险均在可接受范围内，对人体健康危害较小。这与柴超等[15]和曹双瑜等[16]报道果蔬中PAEs健康风险基本一致，长链的PAEs，尤其是DEHP、DBP和DIBP，主要通过饮食暴露给人体，而短链的PAEs，如DMP、DBP通过饮食暴露给人体的贡献相对较低[17-18]。对蔬菜和水果的细类进行分析，如图3，蔬菜中总非致癌风险最大的细类是豆类，其次是叶菜类、鳞茎类，对单一PAE来说，单一非致癌风险最大的蔬菜细类是叶菜类（HQDEHP=0.023）。这与王家文等[19]报道结果相似。水果中总非致癌风险最大的细类是浆果类（如草莓），其次是柑橘类、热带和亚热带类水果。单一非致癌风险最大的水果细类是浆果类（HQDEHP=0.29）。有研究表明[20]，植物表面带有细绒毛或表面越粗糙，可以滞留更多附着在植物表面的颗粒物，从而富集DEHP能力越强。

图3 不同蔬菜中PAEs非致癌健康危害

图4 不同水果中PAEs非致癌健康危害

图5 不同果蔬中DEHP致癌风险

对果蔬中的DEHP致癌风险进行分析，DEHP具有潜在致癌性，其致癌风险R值大于1×10-6，均处于10-6次数量级，与非致癌风险一致，成人风险略低于儿童，水果略低于蔬菜。但DEHP作为B2类致癌物质[21]，常将1×10-5作为致癌风险的控制标准。此研究所有样品致癌风险虽＞1×10-6，但＜1×10-5，总体上致癌风险较小[6]。

为了对PAEs中的潜在雌激素效应进行评估，文章通过1.5小节公式结合文献中的数据计算DBP、DEP、DEHP三种PAEs相应的雌激素当量（EEQ）。如表3，蔬菜平均EEQ水平为0.48 ng E2/d，豆类的EEQ水平最高为0.67 ng E2/d，豆类本身就是雌激素含量较高的蔬菜[22]。水果平均EEQ水平为0.20 ng E2/d，柑橘类的EEQ水平最高为0.39 ng E2/d。但对食物中PAEs潜在的雌激素效应研究甚少，没有一个明确的界限值，参考文献[23]中水的EEQ达到0.27 ng E2/L时，就会对导致鱼卵致死。成年的斑马鱼一般长4.5 cm，成人的体积是其的千倍，对于同一个数量级的EEQ暴露水平对于人体的危害相对较小。相比较罗琼等[8]对食用油中PAEs的EEQ值18.91 ng E2/d，果蔬雌激素效应要明显低于食用油。