食品包裝中增塑劑DEHP毒性特點(diǎn)及遷移研究進(jìn)展

徐 毅，薛 山，賀稚非，李洪軍

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶400716)

近年來，食品包裝材料中有害物質(zhì)的遷移已成為了食品安全問題的重要隱患之一［1］。據(jù)報(bào)道，食品塑料薄膜包裝中存留的添加劑、加工助劑以及聚合物單體等有害物質(zhì)會(huì)向食品基質(zhì)中遷移，進(jìn)而嚴(yán)重危害消費(fèi)者的健康［2－3］。其中，鄰苯二甲酸二乙基己酯(di(2－ethylhexy)phthalate，DEHP)，屬于鄰苯二甲酸酯類化合物(phthalic acidester，PAE，又稱酞酸酯是塑料工業(yè)最主要的增塑劑(軟化劑)之一，也是農(nóng)藥、染料、去污劑的載體以及諸多化妝品、紡織品的生產(chǎn)原料，廣泛用于食品包裝材料、容器、醫(yī)療器械以及兒童玩具等領(lǐng)域。有研究表明，DEHP在塑料制品中以游離狀態(tài)存在，其含量可高達(dá)30%～50%，同時(shí)，作為一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(environmental endocrine disruptor，EED)，DEHP也廣泛存在于水資源、空氣、土壤和動(dòng)植物體內(nèi)［4］，非常容易通過空氣、農(nóng)作物、常用物品和食物接觸等多途徑在人體血液中富集［5］。進(jìn)入機(jī)體的DEHP可造成如生殖毒性、發(fā)育毒性、神經(jīng)毒性、多器官癌變等多種損傷［6－9］，因此，日本、加拿大及歐盟等國(guó)對(duì)食品包裝材料中的DEHP制訂了嚴(yán)格的限量，如歐盟和美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)署規(guī)定人體每天 DEHP限制劑量分別為 37μg/kg體重和20μg/kg體重，我國(guó)也應(yīng)對(duì)包裝材料中有害物質(zhì)遷移尤其是有關(guān) DEHP的安全性問題高度關(guān)注［4，10］。

1 DEHP的結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)

DEHP的結(jié)構(gòu)如圖1所示。其分子式為:C24H38O4，常溫下是一種澄清的液態(tài)油性化合物，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，微溶于甘油和乙二醇，與工業(yè)上大多數(shù)使用的合成樹脂和橡膠(除乙酸纖維素和聚乙酸乙烯之外)有著良好的相容性［11］。據(jù)報(bào)道，DEHP灌胃染毒小鼠和大鼠的LD50值為30g/kg和30.6g/kg，DEHP 腹腔注射大鼠的 LD50值為 5～ 30g/kg［12］。由于DEHP在產(chǎn)品的加工利用中未能與聚氯乙烯(PVC)的碳鏈聚合，因此極易在環(huán)境中釋放，同時(shí)鑒于其的廣泛存在性和難降解性，已對(duì)全球生態(tài)環(huán)境造成了污染，并通過食物鏈的傳遞作用最終在人體內(nèi)富集，對(duì)人類健康造成了嚴(yán)重的威脅［5，13］。

圖1 DEHP的分子結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structural formula of DEHP

2 DEHP的毒性特點(diǎn)

2.1 肝臟損傷

研究表明，DEHP暴露能夠?qū)π∈蠛痛笫蟮母谓M織造成損傷［14－15］，甚至誘發(fā)肝癌［6－9，16－17］，其毒性作用可能的機(jī)制被證實(shí)為脂質(zhì)過氧化反應(yīng)［12］。陳文婕等［12］證實(shí)小鼠肝組織的脂質(zhì)過氧化損傷與DEHP染毒劑量呈正相關(guān)，進(jìn)而推測(cè)DEHP可能是一種過氧化物酶類的增值劑，能夠降低抗氧化酶類的活性，激活PPAR促使過氧化物酶體內(nèi)基因的選擇性轉(zhuǎn)錄，打破機(jī)體內(nèi)ROS等自由基的動(dòng)態(tài)平衡，最終造成細(xì)胞和組織的毒性損傷，與Pngribny等研究一致［18］。

2.2 發(fā)育毒性

有報(bào)道稱，DEHP及其代謝產(chǎn)物不僅能夠過胎盤屏障將毒性傳遞給發(fā)育中胚胎［19］，還能夠通過母乳的喂養(yǎng)傳遞給幼體［20］。王心等［21］和 Grande 等［22］研究發(fā)現(xiàn)，DEHP具有相當(dāng)明顯的胚胎發(fā)育及致畸毒性，對(duì)孕期和泌乳期的雌鼠進(jìn)行灌胃染毒可對(duì)子代的生殖系統(tǒng)造成損害。有研究顯示［17］，低劑量作用時(shí)主要癥狀為胚胎死亡率增高，四肢或軀干畸形化，而高劑量(200～300mg/kg)作用時(shí)，毒作用和致畸效應(yīng)更為顯著。劉艷華等［23］研究認(rèn)為，胚胎期暴露DEHP的子代大鼠的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育將會(huì)受到損傷，其神經(jīng)行為學(xué)將會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)推測(cè)該發(fā)育神經(jīng)毒性的作用機(jī)制可能與海馬神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的變化有關(guān)。

2.3 生殖毒性

研究證實(shí)DEHP是一種抗雄激素類物質(zhì)，不僅可導(dǎo)致睪丸損害［24］、精細(xì)管和精巢萎縮、精子生成功能障礙，對(duì)雄性生殖系統(tǒng)的發(fā)育造成毒性傷害［25－26］，還能夠影響血中雌二醇、卵泡刺激素、孕激素水平［27］、動(dòng)情周期，導(dǎo)致婦女子宮損傷、妊娠率降低、宮外孕增高和排卵停滯，對(duì)雌性生殖造成毒性［28］。目前，DEHP雌性生殖毒性的作用機(jī)制還尚不明確。馬明月等研究認(rèn)為，該毒性作用可能與過氧化物酶體增殖劑激活受體(peroxisome proliferator－activated receptors，PPARs)有關(guān)，PPARs能夠參與卵巢內(nèi)的多項(xiàng)生理活動(dòng)(如固醇合成、細(xì)胞周期變化、細(xì)胞凋亡)，對(duì)卵巢功能的運(yùn)作起重要作用［29－30］。張玉敏等［31］研究發(fā)現(xiàn)，DEHP對(duì)過氧化物酶體有增殖作用，能夠通過介導(dǎo)過PPARs的基因表達(dá)水平，影響雌性小鼠卵巢功能，其中DEHP的暴露對(duì)PPARα、PPARβ的影響不顯著，但PPARγ基因的表達(dá)水平顯著升高，推測(cè)基因雌性ICR小鼠卵巢功能的損害可能與PPARγ的表達(dá)水平密切相關(guān)。

2.4 其他

據(jù)報(bào)道，DEHP 不僅具有遺傳毒性［32］、致癌性［33］、還很可能誘導(dǎo)哮喘［8］的發(fā)生。潘亮等［34］研究證實(shí)，DEHP對(duì)子代大鼠神經(jīng)系統(tǒng)的毒性損傷存在著明顯的劑量－反應(yīng)關(guān)系，推測(cè)子代大鼠神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育可能受到bcl－2和bax基因表達(dá)的影響。bax基因表達(dá)的增加會(huì)降低細(xì)胞線粒體膜的穩(wěn)定性，從而啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的級(jí)聯(lián)程序致使細(xì)胞凋亡［35］。陳莉等［36］研究了DEHP暴漏對(duì)金鯽魚腦細(xì)胞DNA的毒性作用，結(jié)果表明，細(xì)胞DNA損傷的彗星百分率和尾矩均隨DEHP濃度的增加而升高。據(jù)報(bào)道，有學(xué)者曾在大鼠腦組織中檢測(cè)到DEHP的代謝產(chǎn)物MEHP，但DEHP或其代謝產(chǎn)物是否能夠真正通過成熟的血腦屏障還有待探究［37］。此外，張玉敏等［13］認(rèn)為，女性的生理特點(diǎn)與生活習(xí)慣較男生特殊，DEHP暴露的概率顯著高于男性，故DEHP與女性生殖健康非常值得關(guān)注。

3 DEHP的遷移

食品主要的污染物之一便是由于食品包裝材料中有害物質(zhì)遷移引起的，雖然諸多遷移物的特性尚不明確，但推測(cè)其在食品中的遷移可能與內(nèi)分泌的干擾特性密切相關(guān)［38］。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，PAEs已成為全球最普遍也最優(yōu)先被控制的一類污染物，主要通過塑料形式的包裝遷移至食品和水，進(jìn)而在人體內(nèi)蓄積［39－40］。據(jù)報(bào)道，國(guó)內(nèi)約60%以上的 PVC瓶蓋內(nèi)墊中含有PAEs類增塑劑，PAEs在瓶蓋墊圈中的用量高達(dá)40%～60%，而玻璃罐瓶蓋墊圈中的增塑劑大部分正是DEHP［41］。研究發(fā)現(xiàn)，PVC食品包裝中，DEHP與PVC基體之間僅通過范德華力和氫鍵相接，各自仍舊保持相對(duì)獨(dú)立的化學(xué)特性，DEHP在使用過程中會(huì)逐步地從PVC包裝材料中遷移到食品基質(zhì)里［42－43］。

張雙靈［44－45］等證實(shí)了食品包裝袋浸沒在乙醚溶劑經(jīng)超聲處理后PVC膜內(nèi)DEHP在豬肉中的遷移情況。Bueno－Ferrer等［46］證實(shí)，包括 DEHP 在內(nèi)的PAEs類PVC增塑材料在使用過程中存在高遷移性和潛在毒性危害。Chen等［47］評(píng)估了加熱條件下，薄膜中PAEs的遷移水平，即當(dāng)膳食量為400g時(shí)，包括DEHP在內(nèi)的 PAEs總攝入量為1705.6μg，換算得DEHP每日耐受攝入量的百分比可達(dá)92.2%。王向陽等［48］研究了PVC膜中DEHP在幾種溶液中的遷移特性，結(jié)果顯示，PVC膜中DEHP具有最大遷移量的溶液是100%正己烷，100%大豆色拉油和20%乙醇溶液中的遷移量也較大，相比之下10%食鹽水、4%醋酸以及蒸餾水溶液中的遷移量很少，并且DEHP的遷移量隨溫度上升而增大，受溫度作用明顯。據(jù)報(bào)道，鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)是DEHP和鄰苯二甲酸二正辛酯(DnOP)的共同代碼，生產(chǎn)上使用的DOP主要是指 DEHP［48］。PVC 膜中的 DEHP 被證實(shí)可以遷移到食用油［49］，肉類(如火腿腸)［50］、水資源中［51］，貯藏期間的大米［52］，以及蘋果中［53］，同時(shí)PET瓶被證實(shí)也能夠類似地釋放DEHP遷移至食物［54］。

賈芳等［33］采用GC－MS聯(lián)用法研究了不同厚度PVC瓶蓋墊片中DEHP在醇類和油性模擬液中遷移量的差異性，結(jié)果顯示DEHP的遷移行為與時(shí)間長(zhǎng)短呈正比，與墊片厚度呈反比，正己烷模擬液中遷移的量大于乙醇，故由此可以提示PVC墊片應(yīng)盡可能的避免直接盛放脂肪類食品。謝利等［11］采用GCFID技術(shù)研究了食品級(jí)塑料內(nèi)墊材料DEHP在四種不同食品模擬體系中隨溫度和時(shí)間變化的遷移特性，結(jié)果表明，DEHP的遷移行為與浸泡溫度和時(shí)間成正比，DEHP在四種模擬體系中遷移率的大小順序?yàn)?異辛烷(12.5%～22.0%)＞20%乙醇(0.36%～1.37%)＞蒸餾水(0.19%～0.68%)＞4%乙酸，其中乙酸模擬液中的檢出率僅為8.3%，這也說明酸性體系對(duì)DEHP的溶解與吸附能力相對(duì)較低。

由上述實(shí)例可見，包裝材料中塑料內(nèi)墊對(duì)內(nèi)容物的安全性有非常重要影響，相比之下，容納油性食品的安全性較差，容納酒精度較低和中性食品時(shí)安全隱患較小，而容納酸性食品的安全性較高。延長(zhǎng)接觸時(shí)間和加熱包裝器材均會(huì)使得內(nèi)墊中DEHP遷移量增多，從而對(duì)內(nèi)容食物造成污染。針對(duì)于此，歐盟曾頒布指令明確限定食品瓶蓋墊圈中增塑劑DEHP 的使用允許值為 0.1%(m塑料材料:m商品)，特定遷移量應(yīng)不超過1.5mg/kg;美國(guó)限定DEHP只可用于高水含量的食品包裝，不得用于肉類包裝，德國(guó)規(guī)定所有與人體衛(wèi)生和食品相關(guān)的塑料制品中(尤其是嬰幼兒用品)禁止使用DEHP，日本立法規(guī)定DEHP等9種PAEs不可用于瓶蓋密封墊。2008年，我國(guó)也出臺(tái)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)明確瓶蓋墊圈中的DEHP僅可用于接觸非脂肪性食品的容器，最大使用量為40%，特定遷移量不得超過 1.5mg/kg［55］。

4 DEHP的檢測(cè)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，DEHP的檢測(cè)技術(shù)逐步得到了成熟與完善。據(jù)報(bào)道，在環(huán)境水樣中痕量DEHP的預(yù)富集分離方法可選用液－液萃取、固相微萃取、固相萃取和固相膜萃取等;在大氣和固體樣品的檢測(cè)中，樣品可選用快速溶劑萃取、索氏提取、超聲波提取法并配合雙柱層析、硅膠單柱或氧化鋁層析進(jìn)行預(yù)分離［56］。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于DEHP含量的測(cè)定方法多采用高效液相色譜法(HPLC)和氣相色譜法(GC)。這兩者為目前主流的檢測(cè)方法，其先分離后檢測(cè)的色譜技術(shù)在定性定量水平上均遠(yuǎn)高于熒光光譜和分光光度法，基本可以滿足常規(guī)檢測(cè)要求。同時(shí)，兼具氣相色譜GC的高分離能力和質(zhì)譜MS的高靈敏度檢測(cè)能力的儀器聯(lián)用方法GC－MS也得到了廣泛應(yīng)用，尤其是對(duì)蔬菜中DEHP含量的測(cè)定方面［57］。

唐熙等［58］證實(shí)塑料制品經(jīng)超聲提取，氮吹濃縮后，用二極管陣列檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，目標(biāo)物在1～100mg/L的濃度范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)在0.9962～0.9999，該方法的精密度可達(dá)0.59%～6.9%適用于塑料制品中16種鄰苯二甲酸酯的同時(shí)檢測(cè)。李祥輝等［59］將近紅外光譜法應(yīng)用于食用香精中增塑劑的檢測(cè)，波段范圍選用8800～8540cm－1和7500～5085cm－1，運(yùn)用主成分分析(PCA)法定性識(shí)別DEHP的添加與否，正確率可達(dá)100%。劉洋等［60］采用固相萃取－氣相色譜法對(duì)市場(chǎng)上常見的13個(gè)食品塑料包裝材料中鄰苯二甲酸酯類增塑劑進(jìn)行了檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)表明:13個(gè)樣品中 PAEs化合物總量在 41.30～16563.05mg/kg范圍內(nèi)，所有樣品中均含有增塑劑DEHP，5個(gè)樣品還含有 DBP。DBP含量均超過3.0mg/kg，最高含量16016.98mg/kg，DEHP含量均超過1.5mg/kg，DEHP最高含量達(dá)到15200.78mg/kg。王家文等［61］對(duì)冬瓜中DEHP的含量測(cè)定進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，并建立了GC－MS聯(lián)用技術(shù)測(cè)定冬瓜中DEHP含量的方法。結(jié)果表明:方法檢出限(RSN=3)為2.65 ×10－3mg/kg，線性范圍為0.0001～1.0mg/mL，加標(biāo)回收率為87.69%～96.85%，平均相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.16%。該分析方法具有準(zhǔn)確度高、選擇性好、干擾少等特點(diǎn)，能滿足冬瓜中DEHP的分析要求，具有實(shí)際的應(yīng)用檢測(cè)價(jià)值。陳冰冰等［62］建立了固相萃?。瓪庀嗌V－質(zhì)譜聯(lián)用法檢測(cè)飲料中DEHP的方法，該方法能測(cè)定飲料中DEHP，定量線性關(guān)系良好，方法檢出限為98～12500ng/mL，精密度標(biāo)準(zhǔn)偏差均在15%以內(nèi)，加標(biāo)回收率在75.33%～94.57%，該法具有非常高的選擇性、靈敏度和準(zhǔn)確度，適用于飲料中DEHP的測(cè)定。此外，實(shí)驗(yàn)采用的玻璃固相萃取柱，較常見的塑料萃取柱減少了DEHP檢測(cè)中可能出現(xiàn)的本底污染。

5 小結(jié)

食品塑料包裝中DEHP遷移規(guī)律的探究及準(zhǔn)確測(cè)定，是保障食品安全的重要措施［44］。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外已建立了很多有關(guān)包裝材料中有害物質(zhì)在食品系統(tǒng)中遷移的相關(guān)模型，但多集中于油脂性食品模擬體系、有毒有害物質(zhì)單體遷移量方面的測(cè)定，對(duì)DEHP等增塑劑在食品基質(zhì)中遷移特性的研究尚存不足。在日后科研工作規(guī)程，針對(duì)DEHP遷移的食品模擬物及其適用穩(wěn)定性和新食品模擬體系仍需深入探究，不斷完善遷移模型分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步規(guī)范包裝材料檢測(cè)分析政策法規(guī)及質(zhì)量安全監(jiān)管等相關(guān)建設(shè)［1］。此外，以特殊蛋白質(zhì)作為新食品包裝薄膜復(fù)合涂層［63］以及納米技術(shù)開發(fā)的可食及可生物降解的復(fù)合薄膜［64］替代包括DEHP在內(nèi)的PAEs類增塑劑的使用，不僅能呈現(xiàn)良好的視覺效果，還可以顯著地增加材料的機(jī)械阻隔性能及氧化穩(wěn)定特性，從而改善包裝材料的吸附性能和遷移行為，其在包裝系統(tǒng)的應(yīng)用潛力不可小視［65］?？偠灾?，我國(guó)食品包裝的安全問題任重而道遠(yuǎn)，需要不斷地探索和實(shí)踐，以盡可能減小或遏制食品包裝材料中DEHP類有害物質(zhì)的遷移，朝著安全、衛(wèi)生、環(huán)保的方向前進(jìn)。

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