PET是國(guó)內(nèi)瓶裝飲料的主要包裝材料,其塑料瓶裝飲料中鄰苯二甲酸酯檢出率較高,但檢出濃度均在國(guó)家規(guī)定限值以內(nèi),因此塑料瓶裝飲料中含有的微量DBP和DEHP等是正常的遷移現(xiàn)象。今后應(yīng)該研究在增大樣本量的同時(shí),可以對(duì)飲料的基本營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析,如脂肪含量等,以進(jìn)一步探討可能影響飲料中鄰苯二甲酸酯水平的因素。
2011年7月份,全球最大的增塑劑污染飲料事件——臺(tái)灣的“起云劑”風(fēng)波引起各界密切關(guān)注,其主要污染物是鄰苯二甲酸酯類(phthalates)化合物的重要成員。鄰苯二甲酸酯類化合物,其化學(xué)結(jié)構(gòu)通常是由1個(gè)剛性平面芳烴和2個(gè)可塑的非線性脂肪側(cè)鏈組成(見圖1),在塑料中以氫鍵或范德華力與聚烯烴類塑料分子連接,彼此保留各自獨(dú)立的化學(xué)性質(zhì),因而當(dāng)接觸包裝食品中所含的水、油脂等物質(zhì)時(shí),鄰苯二甲酸酯便會(huì)從塑料包裝中遷移到食品中造成污染。
動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,有些鄰苯二甲酸酯具有肝、肺、腎、心臟及生殖等多組織系統(tǒng)的毒性,其中以雄性生殖系統(tǒng)損害最為明顯。此外,對(duì)女性生殖發(fā)育方面可能也存在著不同程度的影響。國(guó)內(nèi)外研究提示血液中鄰苯二甲酸酯的水平與女孩乳房過(guò)早發(fā)育、女性子宮內(nèi)膜異位癥等有關(guān)。鄰苯二甲酸酯廣泛存在于環(huán)境中,可以通過(guò)食物攝入、呼吸和皮膚接觸等途徑進(jìn)入人體。據(jù)估計(jì),人體每天攝入的鄰苯二甲酸酯約為30μg/kg(按體重計(jì)),其中主要來(lái)源是攝入含有該物質(zhì)殘留的食品。鄭仲等對(duì)塑料包裝袋中的鄰苯二甲酸酯含量進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)97%的塑料袋含有鄰苯二甲酸酯,檢出率較高的有DBP、DEHP兩種物質(zhì),楊科峰等通過(guò)檢測(cè)食用油中鄰苯二甲酸酯的含量,發(fā)現(xiàn)使用鐵油桶的食用油鄰苯二甲酸酯含量明顯低于使用塑料容器。本研究是通過(guò)測(cè)定市場(chǎng)上常見的3類塑料瓶裝飲料中DEHP、DEP和DBP的含量,了解國(guó)內(nèi)市場(chǎng)塑料瓶裝飲料中鄰苯二甲酸酯的污染水平,并分析塑料瓶裝飲料中鄰苯二甲酸酯含量的各種影響因素,為塑料瓶裝飲料安全的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 儀器與設(shè)備
島津GC2010氣相色譜儀(日本島津公司);TGML-16G高速冷凍離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);渦旋混勻器(上海醫(yī)大儀器廠);TJ-360超聲波發(fā)生器(上海生源超聲波儀器廠);ANPEL DC12氮吹儀(上海安普科學(xué)儀器有限公司);Mettle分析天平(梅特勒-托利多儀器公司)。
1.2 材料與試劑
鄰苯二甲酸酯標(biāo)準(zhǔn)品:DEP(CAS No.84-66-2,CP,≥99.5%)、DBP(CAS No.84-74-2,AR,≥99.5%)、DEHP(CAS No.117-81-7,CP,≥99.0%),均為化學(xué)純,購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
正己烷(CAS No.110-54-3,AR,≥97.0%),分析純,購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,使用前均經(jīng)蒸餾純化;高純氮(上海比歐西,純度為99.999%)。
1.3 樣品采集與處理
樣品:超市購(gòu)49種塑料瓶裝飲料,種類包括茶飲料、果汁飲料和咖啡奶類飲料等;檢測(cè)樣品覆蓋國(guó)內(nèi)各大知名飲料品牌。準(zhǔn)確吸取5mL樣品于30mL玻璃管中,加入5mL正己烷,渦旋混勻2min,轉(zhuǎn)移至10mL具塞玻璃離心管中,超聲振蕩提取20min后,以4000r/min離心10min(r=13.0cm),吸取上清液于10mL潔凈玻璃管中。再以5mL正己烷重復(fù)提取一次,合并提取液經(jīng)0.22μm微孔濾膜過(guò)濾后,45℃氮吹濃縮至近干,加正己烷定容到200μL,轉(zhuǎn)入氣相色譜專用樣品管待測(cè)。本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中禁止使用塑料制品。
1.4 氣相色譜分析條件
載氣:N2;總流量:74.8mL/min;柱流量:2.32mL/min;色譜柱:HP-5 MS毛細(xì)管柱(30m×0.25mm×0.25μm);進(jìn)樣方式:自動(dòng),不分流;進(jìn)樣量:1μL;進(jìn)樣口溫度:280℃;檢測(cè)器:氫火焰離子化檢測(cè)器(FID);檢測(cè)器溫度:330℃;柱溫程序:采用程序升溫法,初溫150℃,2min后以20℃/min升溫至300℃,保持5min;離子化方式:氫火焰離子化(FI);信號(hào)采集:采樣速度40m/s。
1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線、回收率與精密度試驗(yàn)
標(biāo)準(zhǔn)曲線:分別準(zhǔn)確吸取一定量的DEP、DBP和DEHP混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,用正己烷配制成一系列混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別為0.5、1.0、5.0、10.0、20.0mg/L,自動(dòng)進(jìn)樣量為每次1μL,反復(fù)測(cè)定6次,以峰面積對(duì)溶液濃度做線性回歸分析。結(jié)果,3種鄰苯二甲酸酯在0.5~20.0mg/L濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,其相關(guān)系數(shù)均大于0.999。
回收率與精密度試驗(yàn):隨機(jī)選取10個(gè)不同品種的飲料,在3個(gè)濃度水平進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),由結(jié)果可知,當(dāng)添加水平為0.02~0.20mg/L時(shí),平均加標(biāo)回收率為81.4%~106.3%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.5%~8.3%,可滿足塑料瓶裝飲料中鄰苯二甲酸酯的分析要求。飲料中加DEP、DBP、DEHP標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖如圖2所示。
1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
使用SPSS 16.0軟件進(jìn)行分析,由于飲料中DBP和DEHP含量呈偏態(tài)分布,數(shù)據(jù)經(jīng)自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行分析,用幾何均數(shù)(GM)進(jìn)行描述;單因素分析采用方差分析、t檢驗(yàn)等;利用線性回歸模型做多因素分析。
2 結(jié)果
2.1 塑料瓶裝飲料中DBP和DEHP的檢出率及含量分布
49種瓶裝飲料中鄰苯二甲酸酯的檢測(cè)結(jié)果(表1)表明,由于DEP檢出率為0,故未對(duì)其進(jìn)一步分析。飲料中DBP、DEHP的含量經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)均呈偏態(tài)分布,經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后呈正態(tài)分布,采用幾何均數(shù)(GM)表示平均含量。結(jié)果顯示DBP、DEHP的檢出率較高,平均濃度分別為0.038mg/L(95%可信區(qū)間為0.021~0.089mg/L)和0.071mg/L(95%可信區(qū)間為0.046~0.245mg/L)。茶飲料中DBP和DEHP的檢出濃度范圍分別為0~0.047mg/L和0.045~0.146mg/L。果汁飲料中DBP的最高檢出濃度達(dá)0.127mg/L,DEHP的檢出范圍為0.060~0.371mg/L;咖啡乳飲料中檢出DBP和DEHP的最大值分別為0.081mg/L和0.089mg/L,最小值分別為0.032mg/L和0.033mg/L。
2.2 不同飲料中DBP、DEHP含量比較
根據(jù)文獻(xiàn)資料,分別對(duì)可能影響塑料瓶裝飲料中DBP、DEHP水平的因素進(jìn)行單因素分析。本研究中主要納入飲料種類、存儲(chǔ)時(shí)間及pH值3大因素。其中存儲(chǔ)時(shí)間(月)表示檢測(cè)日期距離生產(chǎn)日期的時(shí)間長(zhǎng)短,分別為1.5~12個(gè)月不等;pH值代表檢測(cè)飲料的酸堿度,范圍在3.5~7.0之間。將這三大影響因素分組,比較不同組間DBP、DEHP水平的對(duì)數(shù)值。49種飲料按種類分為3組,采用方差分析(ANOVA)對(duì)不同種類飲料中DBP、DEHP含量進(jìn)行均值差數(shù)檢驗(yàn),由于三組飲料中DBP、DEHP濃度的對(duì)數(shù)值均呈方差齊性(Levene方差齊性檢驗(yàn)P值分別為0.097和0.926),兩兩比較采用LSD法。表2顯示,果汁飲料和咖啡乳類飲料中DBP的含量(分別為P=0.003和P=0.002)均高于茶飲料;茶飲料和咖啡乳類飲料中DEHP的含量(分別為P=0.001和P=0.002)均低于果汁飲料。以存儲(chǔ)時(shí)間3個(gè)月為分界點(diǎn),將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為分類資料,結(jié)果顯示飲料中DBP和DEHP含量(分別為P=0.171和P=0.240)在不同存儲(chǔ)時(shí)間組內(nèi)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。根據(jù)pH值將飲料分為酸性(pH≤4)和弱酸性(pH>4),酸性飲料組DEHP含量(0.079mg/L)高于弱酸性飲料組的含量(0.058mg/L),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.004)。
2.3 飲料中DBP、DEHP含量影響因素分析
利用線性回歸模型做多因素分析,以DBP、DEHP濃度的對(duì)數(shù)值為應(yīng)變量,將飲料種類、存儲(chǔ)時(shí)間和pH值等可能影響因素納入一般線性模型中,結(jié)果顯示,果汁飲料和咖啡奶類飲料的DBP含量仍顯著高于茶飲料的含量(P<0.05);飲料中DEHP含量在不同酸度組中差異仍具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.008),且果汁飲料中DEHP含量較茶飲料中高(P=0.010);存儲(chǔ)時(shí)間因素未對(duì)各組間DBP、DEHP的含量造成影響。
分別剔除無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的因素后,以DBP濃度的對(duì)數(shù)值為應(yīng)變量,以飲料種類為自變量擬合一般線性模型,結(jié)果如表3所示,與茶飲料相比,果汁飲料中DBP濃度的對(duì)數(shù)值要高出0.36個(gè)單位(P=0.003),咖啡乳飲料中DBP濃度的對(duì)數(shù)值要高出0.50個(gè)單位(P=0.002)。
以DEHP濃度的對(duì)數(shù)值為應(yīng)變量,以飲料種類、飲料pH值為自變量擬合一般線性模型,結(jié)果見表3,與茶飲料相比,果汁飲料中DEHP濃度的對(duì)數(shù)值要高出0.47個(gè)單位(P=0.006);酸性組飲料中DEHP濃度的對(duì)數(shù)值比弱酸性組飲料高0.30個(gè)單位(P=0.036)。
3 討論
鄰苯二甲酸酯作為增塑劑被廣泛應(yīng)用于食品包裝、飲料包裝等多種塑料制品中,其安全性是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。本研究結(jié)果表明,盡管飲料中DBP、DEHP含量(分別為0.038mg/L和0.071mg/L)并未超過(guò)《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 9685—2008)[12]規(guī)定的塑料食品包裝材料中DBP和DEHP的特定遷移量(分別為0.3mg/L和1.5mg/L),但遠(yuǎn)高于“飲用水源水中有害物質(zhì)最高允許濃度”中規(guī)定的DBP、DEHP限值(分別為3μg/L和8μg/L)。
塑料瓶裝飲料中鄰苯二甲酸酯的來(lái)源可能有生產(chǎn)原料中殘留的鄰苯二甲酸酯、生產(chǎn)過(guò)程人為添加、生產(chǎn)過(guò)程接觸到的塑料和包裝材料中鄰苯二甲酸酯的溶出。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同飲料種類中鄰苯二甲酸酯的含量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。果汁飲料中DBP、DEHP含量顯著高于茶飲料,這可能與水果受鄰苯二甲酸酯污染較嚴(yán)重有關(guān)??Х热轱嬃现蠨BP含量顯著高于茶飲料,這可能與咖啡乳飲料中脂肪含量較高而增大鄰苯二甲酸酯溶出有關(guān)。與臺(tái)灣“塑化劑”風(fēng)波中,運(yùn)動(dòng)型飲料DEHP的檢出濃度高達(dá)30mg/L相比,本實(shí)驗(yàn)樣品中DEHP最高濃度僅為0.371mg/L,遠(yuǎn)低于臺(tái)灣受污染飲料中的DEHP水平,因此人為添加增塑劑的可能性很小。
由于本研究檢測(cè)的49種塑料瓶裝飲料,所用的塑料瓶98%為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶,根據(jù)《食品容器、包裝材料用添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,PET塑料中DBP、DEHP的最大使用量分別為10%和40%。雖然有報(bào)道指出,PET材料在其生產(chǎn)過(guò)程中,不需添加DBP和DEHP作為塑料助劑,但國(guó)外研究顯示PET包裝可能溶出環(huán)境內(nèi)分泌干擾物,其中包括鄰苯二甲酸酯。因此塑料包裝可能是飲料中DBP、DEHP檢出率高的一個(gè)重要原因。
影響塑料包裝中鄰苯二甲酸酯溶出的因素有很多,包括包裝材料中鄰苯二甲酸酯濃度、脂肪含量、貯存時(shí)間、pH值、貯存溫度、陽(yáng)光照射等。本研究認(rèn)為pH值可能影響塑料瓶裝飲料中鄰苯二甲酸酯的溶出。有研究顯示,塑料顆粒中的鄰苯二甲酸酯在中性條件下的水溶液中溶出量很小,但酸性和堿性條件下,促進(jìn)鄰苯二甲酸酯水解,溶出量顯著增加。本研究結(jié)果中飲料DEHP水平與pH值呈顯著負(fù)相關(guān),與該規(guī)律吻合。此外,有研究提示飲料中鄰苯二甲酸酯遷移量與存儲(chǔ)時(shí)間存在相關(guān)性,該研究發(fā)現(xiàn),PET瓶包裝的乳酸菌飲料中DEHP的遷移濃度在25d內(nèi)呈不斷上升趨勢(shì),存儲(chǔ)時(shí)間25d時(shí)遷移量達(dá)到總遷移水平的80%。本次測(cè)量的49種塑料瓶裝飲料生產(chǎn)日期距測(cè)量日期的時(shí)間為1.5個(gè)月到12個(gè)月,均已超過(guò)25d,所以并未觀察到存儲(chǔ)時(shí)間對(duì)DBP和DEHP水平有顯著影響作用。
因此,本研究認(rèn)為飲料中鄰苯二甲酸酯主要來(lái)源于飲料生產(chǎn)原料中鄰苯二甲酸酯的少量殘留以及生產(chǎn)過(guò)程接觸到的塑料或包裝中鄰苯二甲酸酯的少量溶出,其水平遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織推薦的DEHP成人每日允許攝入量25μg/kg(按體重計(jì)),不會(huì)對(duì)人體造成損傷。