不同產(chǎn)地生鮮產(chǎn)品中短鏈氯化石蠟的含量水平及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

高姍，李慧娟，劉蘭畦，趙燕芳

(1. 山東師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250014; 2. 齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院)山東省分析測(cè)試中心，山東 濟(jì)南 250014)

氯化石蠟(CPs, CnH2n+2-xClx)又稱多氯代正構(gòu)烷烴(PCAs)，是一類由正構(gòu)烷烴原料直接自由基氯化產(chǎn)生的化學(xué)合成物質(zhì)[1]。氯化石蠟由于具有化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、阻燃性、耐火性等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于增塑劑、潤(rùn)滑劑、金屬切削液、阻燃劑以及皮革加脂劑等[1]。氯化石蠟可以根據(jù)其碳鏈長(zhǎng)度的不同分為三類，即短鏈氯化石蠟(short-chain chlorinated paraffins, SCCPs，C10-C13)、中鏈氯化石蠟(medium chain chlorinated paraffins, MCCPs，C14-C17)和長(zhǎng)鏈氯化石蠟(long chain chlorinated paraffins, LCCPs，C18-C30)[2]。SCCPs由于具有環(huán)境持久性[3]、長(zhǎng)距離遷移性[4]、生物蓄積性[5]、對(duì)動(dòng)物的潛在毒性[6]而受到廣泛關(guān)注，所以在2017年5月SCCPs被列入斯德哥爾摩公約附件A受控POPs(persistent organic pollutants)清單，以限制其在全世界的生產(chǎn)和使用[7]。

SCCPs會(huì)對(duì)生物體甲狀腺激素系統(tǒng)、肝臟和腎臟造成不良影響[8]。最近研究表明，SCCPs暴露會(huì)對(duì)人肝癌HepG2細(xì)胞造成顯著的代謝紊亂，改變細(xì)胞代謝活動(dòng)[9]。SCCPs廣泛存在于空氣、水、污水污泥、沉積物、土壤和生物組織中[10-15]，同時(shí)，在貽貝、魚、陸地生物、人體和母乳中也有檢出[16-17]。先前研究表明，SCCPs在捕食者和獵物之間具有生物富集作用[18]，作為高等動(dòng)物，人類可能面臨著在日常生活中SCCPs的高暴露風(fēng)險(xiǎn)。

研究表明，人類接觸SCCPs的途徑非常復(fù)雜，包括飲食攝入、粉塵吸入、空氣吸入等[19]。最近一項(xiàng)研究報(bào)告表明，食物攝入是北京人群接觸SCCPs最重要的途徑[20]。此外，Harada等[21]研究發(fā)現(xiàn)，從1990年代到2009年，北京地區(qū)膳食中的SCCPs濃度增加了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。Wang 等[2]發(fā)現(xiàn)中國不同省份的水產(chǎn)品中SCCPs的平均濃度為1472 ng/g。Lino 等[22]發(fā)現(xiàn)日本肉類及甲殼類食品樣本的SCCPs濃度分別為7、18 ng/g。Huang 等[8]檢測(cè)了中國20個(gè)省份肉類及肉制品中CPs的含量，其中SCCPs的平均濃度為129±4.1 ng/g。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和居民生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)食物安全、健康等方面的要求越來越高，而肉類與蝦中均含有豐富的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，SCCPs是親脂性化合物，更容易在肉、蝦等高脂肪物種體內(nèi)富集，最終危害到人類的健康。因此對(duì)不同產(chǎn)地的生鮮食品中SCCPs的含量水平和飲食暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究具有重要的意義。

本研究的主要目的是研究比較進(jìn)口和國產(chǎn)肉類及海產(chǎn)品類食物的SCCPs的污染狀況及潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)。以24種不同產(chǎn)地的肉類及海產(chǎn)品類食物為樣本，測(cè)定了其SCCPs的濃度及同系物分布，并進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 儀器與材料

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

儀器包括 7000B 三重四級(jí)桿CI離子源質(zhì)譜和7890A氣相色譜串聯(lián)，樣品由7693B自動(dòng)進(jìn)樣器以不分流模式精確進(jìn)樣1 μL。色譜柱使用DB-5MS (30 m×0.25 mm,0.25 μm) 毛細(xì)管柱。加速溶劑萃取儀 Dionex ASE 350 (Thermo Fisher Scientific)、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)、高速冷凍離心機(jī)Multifuge X1R (Thermo Fisher Scientific)、水浴氮吹儀NAI-DCY-12Y (上海那艾精密儀器有限公司)、冷凍干燥機(jī)FD-1A-50 (北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)、固相萃取儀Supelco-EA (SUPELCO)。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

環(huán)己烷、二氯甲烷、正己烷均為色譜純(TEDIA)；無水硫酸鈉為分析純，濃硫酸為優(yōu)級(jí)純(中國國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；硅膠(0.063～0.100 mm)、弗羅里硅土(0.150～0.250 mm)(Merck、CNW)；標(biāo)準(zhǔn)樣品SCCPs (氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)51.5%、55.5%和63.0%)、ε-六氯環(huán)己烷(ε-HCH，10 ng/μL)(Ehrenstorfer GmbH)，13C10-trans-chlordane (100 ng/μL，溶于壬烷，純度99%)(Cambridge Isotope Laboratories)。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 樣品采集

本實(shí)驗(yàn)國產(chǎn)肉類和海產(chǎn)品食物樣品購自濟(jì)南大潤(rùn)發(fā)超市，進(jìn)口肉類和海產(chǎn)品食物樣品購自京東商城，含國產(chǎn)進(jìn)口品牌共24種，共分為五大類，即豬肉、牛肉、羊肉、雞肉和蝦。所選五類樣品均是普通人群經(jīng)常食用的，樣品產(chǎn)地覆蓋亞洲、歐洲、北美洲、南美洲和大洋洲，具有一定的代表性，樣品信息如表1所示。食品樣品用鋁箔紙包裹，放入密封袋中，在-20 ℃冰箱中保存，直至進(jìn)一步處理。

表1 樣品信息Table 1 Sample information

2.2 樣品預(yù)處理

將旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮液轉(zhuǎn)移至K-D管中，用正己烷潤(rùn)洗轉(zhuǎn)移2～3遍，然后進(jìn)行氮吹濃縮至100 μL，轉(zhuǎn)移至裝有玻璃內(nèi)襯管的進(jìn)樣小瓶。在進(jìn)行儀器分析前加入10 ng ε-HCH作為進(jìn)樣內(nèi)標(biāo)，并渦輪震蕩混勻。

2.3 儀器方法

儀器分析在7890A氣相色譜-7000B三重四級(jí)桿質(zhì)譜(Agilent, USA)上進(jìn)行，采用電子捕獲負(fù)離子源離子化技術(shù)(ECNI)，利用離子監(jiān)測(cè)模式(SIM)對(duì)SCCPs的特征性離子進(jìn)行檢測(cè)。氣相色譜采用DB-5MS毛細(xì)管色譜柱，進(jìn)樣口溫度250 ℃，不分流模式進(jìn)樣1 μL。柱箱升溫程序如下：初始溫度為100 ℃，保持1 min，然后以30 ℃/min升至160 ℃，恒溫5 min，最后以30 ℃/min升至310 ℃，恒溫12 min，總分析時(shí)間為20 min。氦氣作為載氣，流速為1.0 mL/min，CH4做反應(yīng)氣。離子源溫度200 ℃，傳輸線溫度275 ℃。

2.4 水分含量與脂質(zhì)含量分析

為便于比較SCCPs濃度和其他研究結(jié)果，測(cè)定了食品樣品的水分含量和脂質(zhì)含量，以計(jì)算基于濕重和脂重的SCCPs含量。對(duì)于水分含量分析，樣品在冷凍干燥之前用0.001 精度的電子天平稱重(濕重)，冷凍干燥完畢后，再用電子天平稱重(干重)。樣品含水率=(濕重-干重)/濕重×100%。

對(duì)于脂質(zhì)含量分析，將ASE萃取后的萃取液，轉(zhuǎn)移至預(yù)先稱重的250 mL平底燒瓶中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至干，再用電子天平對(duì)平底燒瓶進(jìn)行稱重，以測(cè)樣品脂質(zhì)含量。樣品脂質(zhì)含量=平底燒瓶的質(zhì)量差/取樣量。樣品水分含量和脂質(zhì)含量見表1。

2.5 定性和定量

圖1 SCCPs的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Calibration curve of short -chain chlorinated paraffins

參照Reth等[23]的文獻(xiàn)報(bào)道，選擇最大豐度[M-Cl]-作為定量離子，次要豐度的[M-Cl]-作為定性離子。為了提高靈敏度，每一個(gè)樣品進(jìn)樣4次，依次掃描C10、C11、C12和C13的同類物。應(yīng)用的SCCPs定量方法參照Reth等[24]建立的氯化度和總響應(yīng)因子的線性關(guān)系曲線，運(yùn)用該方法，在基質(zhì)樣品和參考標(biāo)準(zhǔn)品氯化度不同的情況下也能得到的比較可靠的定量結(jié)果。

2.6 質(zhì)量控制與質(zhì)量保證

3 結(jié)果與討論

3.1 SCCPs濃度

在這項(xiàng)研究中，所有樣品均檢測(cè)到了SCCPs，如表2所示。

表2 不同食品樣品中SCCPs含量Table 2 Content of SCCPs in different food samples

所有食物樣本中SCCPs濃度范圍為干重503.7～1 804.8 ng/g 、脂重716.5～4 486.3 ng/g、濕重119.1～882.7 ng/g，平均值分別為干重942.1 ng/g、脂重1 878.7 ng/g 、濕重289.0 ng/g 。以下均以濕重?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。在5類樣本中，SCCPs濃度分別是羊肉(681.2 ng/g)、牛肉(296.4 ng/g)、豬肉(264.2 ng/g)、雞肉(184.4 ng/g)、蝦(167.7 ng/g)。對(duì)于進(jìn)口樣本，SCCPs濃度從大到小依次為羊肉(709.1 ng/g)、牛肉(304.2 ng/g)、豬肉(243.4 ng/g)、蝦(146.0 ng/g)；對(duì)于國產(chǎn)樣本，SCCPs濃度從大到小依次為羊肉(653.3 ng/g)、豬肉(368.1 ng/g )、牛肉(226.7 ng/g )、雞肉(184.4 ng/g )、蝦(127.2 ng/g )。研究發(fā)現(xiàn)，無論是進(jìn)口還是國產(chǎn)食品樣本，蝦中的SCCPs濃度均是最小的，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他類別的樣本，這可能是由于蝦的脂質(zhì)含量是最少的。先前的研究報(bào)告稱，SCCPs是疏水性化合物，可能優(yōu)先積聚在親油性材料中[18]。進(jìn)口肉類及海產(chǎn)品樣本的平均SCCPs濃度為291.5 ng/g ，國產(chǎn)肉類及海產(chǎn)品樣本的平均SCCPs濃度為281.2 ng/g 。研究發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)樣本食品的平均SCCPs濃度和進(jìn)口樣本食品差異不大。

本實(shí)驗(yàn)不同種類樣品中SCCPs含量差異較大。進(jìn)口肉類SCCPs平均濃度為310.9 ng/g ，國產(chǎn)肉類SCCPs平均濃度為358.2 ng/g ，結(jié)果均高于Huang 等[8]從中國不同省份采集的肉類樣本中SCCPs的含量(129±4.1 ng/g )，比2005年Lino 等[22]對(duì)日本肉制品的研究結(jié)果高了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上(7.0 ng/g )。對(duì)于海產(chǎn)品類樣本，進(jìn)口樣本SCCPs濃度為146.0 ng/g ，國產(chǎn)樣本SCCPs濃度為127.2 ng/g ，結(jié)果低于虞等[25]從大連市采集的海產(chǎn)品中的SCCPs濃度(898.0 ng/g )。本研究中海產(chǎn)品的SCCPs濃度與之前Houde 等[16]調(diào)查的安大略湖和密歇根湖中水生生物體內(nèi) SCCPs濃度相當(dāng)，但是遠(yuǎn)高于2005年Lino 等[22]對(duì)甲殼類動(dòng)物SCCPs含量的調(diào)查結(jié)果(18.0 ng/g )。

3.2 SCCPs同族體組成

不同SCCPs同系物在5類食物樣品中的相對(duì)豐度從大到小依次為：C10(33.5%)、C11(25.7%)、C13(20.7%)、C12(20.0%)。根據(jù)氯原子取代數(shù)，SCCPs的同系物分布從大到小依次為：Cl7(30.8%)、Cl8(23.8%)、Cl6(21.7%)、Cl9(11.6%)、Cl10(7.1%)、Cl5(5.0%)。如圖2所示，不同產(chǎn)地肉類食物中SCCPs同系物組成存在差異，這可能與每個(gè)國家所用的氯化石蠟產(chǎn)品種類不同相關(guān)。

圖2 不同產(chǎn)地生鮮食品中SCCPs的C和Cl同系物的相對(duì)豐度Fig 2 Relative abundances of the carbon and chlorine congener groups of SCCPs in fresh food from different regions

在肉類樣本中，原產(chǎn)地為阿根廷的牛肉樣本以C11(43.1%)為主要碳原子同族體，原產(chǎn)地為中國的羊肉樣本以C12(26.2%)為主要碳原子同族體，與其他產(chǎn)地的樣本SCCPs同系物組成不同。這可能是與各個(gè)國家主要生產(chǎn)和使用的產(chǎn)品以及產(chǎn)品中SCCPs的同類物分布都不同有關(guān)。在蝦類樣本中，SCCPs的同系物從大到小依次為：C10(32.2%)、C11(24.6%)、C12(21.7%)、C13(21.4%),結(jié)果與虞俊超等[25]從大連市采集的海產(chǎn)品中的SCCPs的同系物分布順序一致。Houde 等[16]發(fā)現(xiàn)密歇根湖和安大略湖甲殼類樣本中，C10和C11分別為主要碳原子同族體，與本研究結(jié)果相似。值得注意的是，Gao 等[26]報(bào)道了CP-42、CP-52和CP-70中SCCPs分布，發(fā)現(xiàn)C10是其主要碳原子同族體，這與本研究樣本中調(diào)查結(jié)果一致。但中國常用CP-42、CP-52產(chǎn)品主要碳原子同族體為C10，相對(duì)豐度分別為59.3%、72.0%，遠(yuǎn)高于樣品中C10的相對(duì)豐度(33.5%)。

3.3 SCCPs飲食風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

最近一項(xiàng)研究報(bào)告稱，SCCPs暴露會(huì)改變?nèi)烁伟〩epG2細(xì)胞內(nèi)的氧化還原狀態(tài)，造成代謝紊亂[9]。之前研究表明，大氣顆粒物(PM2.5)中含有較高的SCCPs濃度[27]。因此，通過飲食攝入SCCPs應(yīng)引起高度重視。為評(píng)估進(jìn)口及國產(chǎn)肉類及甲殼類食物中SCCPs對(duì)一般人群的飲食風(fēng)險(xiǎn)，采用以下公式計(jì)算飲食攝入暴露量(IED):

(1)

其中，Ci為特定食品類別中SCCPs濕重濃度(ng/g)，Mi為特定食品類別的每日攝入量，MBW值為標(biāo)準(zhǔn)成人體重，此處為70 kg。

基于第五次全國膳食調(diào)查結(jié)果[28]，肉類和海產(chǎn)品的每日攝入量分別為：82.1、18.6 g。各種食品IED值如表3所示。據(jù)估計(jì)，肉類的IED值為376.3 ng/(kg·d-1)，海產(chǎn)品類樣本的IED為196.7 ng/(kg·d-1)。歐洲風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估認(rèn)定，人類通過環(huán)境間接暴露SCCPs的未觀測(cè)到不良反應(yīng)水平(LNOAEL)為100 mg/(kg·d-1)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前的膳食攝入量。

表3 肉類及海產(chǎn)品類食品中居民SCCPs的膳食暴露及VMOE值Table 3 Dietary exposure and VMOE values of people to SCCPs in meat and seafood

暴露邊界值VMOE小于1000表示會(huì)對(duì)人類健康造成風(fēng)險(xiǎn)，這個(gè)不確定因子在種內(nèi)差異為10，種間差異為10，研究期不足一年的綜合值為10[24]。在本研究中，根據(jù)以下公式來計(jì)算VMOE：

(2)

據(jù)估計(jì)，肉類的VMOE為2.66×105，海產(chǎn)品類樣本的VMOE為5.08×105(表3)，都高于不確定度1000。這一結(jié)果表明，通過飲食暴露于SCCPs對(duì)人體健康沒有顯著影響，這與之前研究結(jié)果一致[8]。本研究中的VMOE高于2005年日本市場(chǎng)研究的VMOE(1.5×105)[22]，表明盡管通過肉類和海產(chǎn)品攝入SCCPs不會(huì)對(duì)人類健康造成顯著影響，不過風(fēng)險(xiǎn)值確有所提高。

4 結(jié)論

本研究評(píng)估了一般人群通過進(jìn)口及國產(chǎn)肉類與海產(chǎn)品類食品攝入SCCPs的情況。研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)口肉類及海產(chǎn)品類食品中平均SCCPs濕重濃度為291.5 ng/g，國產(chǎn)肉類及甲殼類食品的SCCPs濕重濃度為281.2 ng/g 。樣本中SCCPs同系物以C10和Cl7為主，分別占SCCPs總量中的33.5%和30.8%。雖然通過飲食攝入及吸入攝入SCCPs不會(huì)對(duì)人類健康造成重大風(fēng)險(xiǎn)，但是其他暴露途徑，比如皮膚吸收不應(yīng)忽略不計(jì)。由于缺乏評(píng)估SCCPs暴露對(duì)人類健康影響的官方閾值，因此很難對(duì)SCCPs環(huán)境暴露造成的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面評(píng)估。