全氟化合物(perfluorinated compound,PFC)是一类人工合成、具有强持久性及良好热稳定性和疏水、疏油性能的有机污染物[1-2]。因其特殊的性能,被广泛应用于化工、纺织、电镀甚至食品接触材料等行业[3-5]。由于PFC的大量生产与使用,血液、地表水、土壤、水产品、食品等基质中均检出PFC[6-9],并引发各界的广泛关注。PFC主要分为两大类,全氟羧酸(perfluoroalkyl carboxylic acid,PFCA)和全氟磺酸(perfluoroalkyl sulfonic acid,PFSA),其代表物质分别为全氟辛烷羧酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)和全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonic acid,PFOS)[10]。随着对PFC潜在风险认识的增加,2009年和2019年,斯德哥尔摩公约分别将PFOS和PFOA列入持久性有机污染物名单[11-12],随后我国也出台相应政策,将其列为受控物质,限制PFOS及其盐类的生产与使用[13],逐步淘汰相关产品。我国对PFC污染的重视程度与日俱增。
饮食摄入是PFC进入人体的主要方式,膳食研究[14-15]调查表明,动物源性食品是人体暴露PFC的主要途径。关于肉类的研究主要集中在牛肉、羊肉、鸡肉和鸭肉,刘逸飞等[16]对北京市售的60 份畜肉和禽肉进行检测,共检出5 种PFC单体;白润叶[17]的研究表明,我国5 个羊肉主产区的PFC污染以中短链为主,Qi Xin等[18]的研究认为,我国珠三角和长三角地区的鸭肝和鸡肝中的主要PFC是全氟癸酸。肉类食品中普遍存在PFC污染,但对于其他地区肉类中PFC的报道较少,其污染特征及膳食暴露风险还有待阐明。
本研究以市售猪肉及其副产品为研究对象,通过对样品中25 种PFC的污染特征进行分析,获得甘肃地区的PFC污染数据,并以此数据进行初步的健康风险评估,以期为动物源性食品中PFC的监管提供科学依据与理论支撑。
2023年6月,采用随机抽样方法,在甘肃省兰州市的肉店、超市、综合市场等地采集样品,包括猪肉10 份、猪肚10 份、猪心9 份、猪肾9 份、猪肺9 份、猪大肠8 份、猪肝30 份,共计85 份样品。采集后的所有样品于24 h内转移至实验室,使用均质机将其打碎,用锡箔纸包好,置于聚乙烯密封袋中编号备用,于-18 ℃避光保存。
2 1 种P F C 混合标准储备溶液(质量浓度均为2 000 ng/mL,纯度>99%)、6∶2氯代多氟烷基醚磺酸盐(纯度>99%)、8:2氯代多氟烷基醚磺酸盐(纯度>99%)、N-甲基全氟辛烷磺酰胺(CAS号:2355-31-9,纯度>99%)、N-乙基全氟辛烷磺酰胺(CAS号:2991-50-6,纯度>99%)(质量浓度均为50 μg/mL)、1 3 种P F C 混合同位素内标储备液(质量浓度均为2 000 ng/mL,纯度>99%)、N-甲基全氟辛烷磺酰胺乙酸-D3(纯度>99%)、N-乙基全氟辛烷磺酰胺乙酸-D5(CAS号:1265205-97-7,纯度>99%)(质量浓度均为50 μg/mL) 加拿大Wellington公司;甲醇、乙腈(均为色谱纯) 美国Sigma公司;乙酸铵 北京化工厂有限公司。
1290 Infinity II液相色谱系统、6470B三重四极杆液质联用系统、Captiva EMR-Lipid高效除酯固相萃取柱(300 mg,3 mL) 美国Agilent公司;MR9402均质机广东新宝电器股份有限公司;DMR-300往复式振荡仪德国Heidolph公司;MX-F涡旋振荡器 美国Scilogex公司;3-30KS离心机 德国Sigma公司;KQ-500DE超声波恒温水浴振荡器 昆山市超声仪器有限公司;Milli-Q超纯水仪 美国Millipore公司;X-105电子天平(精度0.001 g) 梅特勒-托利多(中国)有限公司。
1.3.1 样品前处理
准确称取2 g(精确至0.001 g)试样置于15 mL具塞离心管中,加入80 μL 20 ng/mL同位素内标使用液,准确加入2.0 mL超纯水,涡旋振荡3 min,加入8.0 mL乙腈,2 500 W超声30 min,10 000 r/min常温离心10 min,吸取约3.0 mL上清液,过固相萃取柱,弃去约1 mL流出液,过0.22 μm再生纤维素滤膜,取0.5 mL滤液,加入0.5 mL超纯水,混匀,进行液相色谱-串联质谱测定。
1.3.2 仪器分析
液相色谱条件:色谱柱:ACQUITY UPLC HSS T3(2.1 mm×100 mm,1.8 μm);流动相:2 mmol/L乙酸铵溶液(A相),甲醇(B相);流速0.2 mL/min;柱温55 ℃;进样量5 μL。洗脱程序:流动相A与B初始体积比为7∶3,保持0.5 min;0.5~8.0 min,100% B;8.0~10.0 min,30% B。
质谱条件:电喷雾电离源;多反应监测模式扫描;扫描方式:负离子模式;雾化气温度300 ℃;雾化气流速7 L/min;雾化器压力344.75 kPa;鞘气温度300 ℃;鞘气流速11 L/min;毛细管电压4 000 V;喷嘴电压1 500 V。
采用内标法进行定量分析,用于绘制标准曲线的系列溶液质量浓度为0、0.025、0.050、0.100、0.200、0.400、0.800、1.000、2.000、5.000 ng/mL,分别含0.8 ng内标(20 ng/mL),从而实现对PFC的定量。采用低、中、高3 个质量浓度(0.2、0.4、1.0 ng/mL)对样品进行基质加标回收实验。
1.3.3 健康风险评估
根据市售猪肉及其副产品的PFC含量,居民的PFC日摄入量(estimated daily intake,EDI)按式(1)计算:
式中:C为食物中PFC含量/(μg/kg);IR为甘肃地区居民食用猪肉的平均日摄入量(0.048 kg/d),消费数据见《中国统计年鉴2023》[19];BW为人体平均体质量(成人66.4 kg,儿童27.5 kg)[20-21]。
通过风险比(hazard ratio,HR)评定人体暴露于PFC的健康风险,若HR>1,认为食物中的PFC含量对人体造成潜在影响,已危害健康;若HR<1,则认为食物PFC含量未对人体健康造成明显影响,HR按式(2)计算:
式中:RfD(reference dose)为参考剂量。PFOS和PFOA的RfD均为0.02 μg/(kg·d),由美国环保署获得[22];全氟己酸的RfD为0.32 μg/(kg·d),由法国食品、环境和职业健康与安全局获得[22];全氟丁酸和全氟丁烷磺酸的RfD分别为2.9、0.43 μg/(kg·d),由美国明尼苏达州卫生部获得[22]。
采用Excel 2019、SPSS 25.0和Origin 2021软件分别对数据进行归类整理、统计学分析和绘图。总体数据呈偏态分布,相关性分析采用Spearman分析方法,以P<0.05为具有统计学意义;若检测结果低于检出限(limit of detection,LOD),则按1/2 LOD参与统计。
如表1所示,25 种PFC的线性方程相关系数(R2)均大于0.998,加标回收率范围为86.2%~119.1%,相对标准偏差均<20%。
表1 25 种PFC的线性方程、方法LOD和加标回收率
Table 1 Linear equations, detection limits, and spiked recoveries of 25 PFCs
?
25 种PFC根据羧酸类和磺酸类化合物分类,分别为13 种PFCA和12 种PFSA。如表2所示,25 种PFC单体中,共13 种单体被检出,11 种PFCA被检出,检出的PFSA单体仅有PFOS和N-ETFOSAA,说明市售猪肉及其副产品中PFCA的污染程度更严重。检出率排名前3 位的为PFBA(55.29%)、PFNA(37.65%)、PFOS(25.88%),其他10 种单体均有不同程度检出,检出率为1.18%~16.47%,说明目标PFC在检测样本中普遍存在,且长链化合物是PFC的主要贡献单体。这与辽宁省鱼类水产品总PFC含量的研究[23]结果类似,主要污染物为PFBA、PFOA和PFOS。研究[16]表明,PFC的链长与其生物富集关系呈正相关,当PFC碳原子数>7时,随着碳原子数的增加,生物富集能力逐渐增强,但当碳原子数>11时,生物富集能力反而降低。总PFC检出范围为<4.05~43.14 μg/kg,其中PFBA和PFOS的检出量较高,且PFBA明显高于PFOS,平均检出量分别为3.325、2.262 μg/kg,其他种类的PFC单体检出量较低,这表明短链PFC作为长链PFC的替代品被大量消费,对当地环境造成污染[24],从而在动物体内蓄积。
表2 猪肉及其副产品中13 种PFC检出范围及检出率
Table 2 Contents and detection rates of 13 PFCs in pork and its by-products
?
共采集猪的7 个组织并检测其PFC含量,不同组织PFC的含量和组成分布存在差异。如表3和图1、2所示,猪大肠和猪肝样品中均检出PFC,检出率为100%,其余组织均有不同程度检出。猪肝中总PFC含量最高,最高含量为43.14 μg/kg,其次为猪肚>猪大肠>猪肾>猪肺>猪肉>猪心,猪肝中总PFC含量为猪心的6 倍、猪肉的3.5 倍,说明猪肝中PFC的污染更为严重。
图1 猪肉及其副产品中25 种PFC含量
Fig. 1 Content of 25 PFCs in pork and its by-products
图2 猪肉及其副产品中PFCAs相对含量
Fig. 2 Relative contents of PFCAs in pork and its by-products
表3 猪肉及猪副产品中PFC含量
Table 3 Total PFCA, total PFSA and total PFC levels in pork and its by-products
?
在PFSA中,仅有1 份猪肾样品和1 份猪肝样品中检出N-ETFOSAA,且含量较低,其余组织检出的PFSA均为PFOS,而猪肝中PFOS的含量明显高于其他组织,这与Wang Jieming等[25]的研究结果一致,说明PFC主要在肝脏中蓄积,研究[18]表明,这可能是由于肝脏中的肝脏脂肪酸结合蛋白大量表达,具有更多的PFC结合位点,导致PFC在肝脏中蓄积。
在PFCA中,不同组织的总PFCA含量存在明显差异,猪肝的总PFCA含量是其余组织的2~8 倍,检出量相对较高,总体而言,PFBA的占比最高,是主要污染物,其次为PFNA、PFPeA,表明短链化合物在动物体内蓄积严重。猪肝中共9 种PFCA被检出,检出率居首位,猪肚和猪大肠中分别检出7 种和5 种PFCA,猪肾中检出4 种,其余部位检出3 种,表明不同PFCA在不同组织的分布特征不同,且总PFCA含量高于总PFSAs,与周龙飞等[26]的研究结果一致。
在本研究中,相较于其他6 类样本,猪肝的样本量足够大且PFC的检出率最高,因此对猪肝中检出的11 种PFC单体进行Spearman相关性分析。PFOA被广泛应用于工业和消费品中,如聚四氟乙烯、防水材料、涂层等[27];PFOS被广泛应用于工业表面活性剂[28]、消防泡沫等;PFHpA被应用于制作食品包装[29]、消费品等。另一方面,猪的饲养方式主要是商业化喂养,这类动物主要食用人工饲料,饲料中不仅有最基本的五谷杂粮,还有鱼粉、血粉、肉粉等动物源性食品,以满足动物生长所需的蛋白质和氨基酸,因此这种混合饲料的使用会增大动物的PFC暴露风险。PFHpA、PFDoA、PFNA、PFOA、PFOS和PFODA这6 种单体均为长链PFC(碳原子数>8)。由图3可知,PFHpA和PFDoA的相关系数为1,表明这2 种污染物的暴露是同一种来源,出现这种可能的另一个原因是本研究纳入的猪肝样本量过少,导致相关性系数过高。这2 种单体与PFNA的相关系数分别为0.48、0.48,与PFOA的相关系数分别为0.72、0.72,这4 种化合物存在明显的正相关性,这可能是由于饲料和水严重受到PFC污染,从而使其在生物体内蓄积;PFNA和PFOA、PFOS的相关系数分别为0.64、0.42,PFODA和PFOS的相关系数为0.36,表明污染可能来自于生物的生长环境、屠宰过程中、包装运输等环节,因此建议对以上各环节加强监管,进行规范化管理,从而减少污染。
图3 猪肝中PFC含量相关性分析
Fig. 3 Correlation analysis of PFC contents in pig liver
*.显著相关(P<0.05);**.极显著相关(P<0.01)。
摄入动物源性食品是PFC进入人体的途径之一[30],尤其畜肉的人均消费量随着经济的发展逐年上升,因此针对市售猪肉及其副产品进行健康风险评估。为避免高估或低估摄入此类食品所带来的健康风险,因此计算时6 种猪副产物的日均消费量与猪肉的消费量一致,如表4所示,在此暴露环境下,成人和儿童的EDI范围分别为9.90×10-4~6.45×10-3、2.39×10-3~1.56×10-2 μg/(kg·d),EDI最小与最大的部位均分别为猪心和猪肝,且猪肝总PFC的EDI是其他组织的1.8~4 倍。在7 种组织中,PFBA所占比例最高,对总PFC的贡献最大,猪心、猪肚、猪大肠和猪肾的EDI相似,EDI排在第2位的均为PFOA,而猪肝中5 种PFC单体对总PFC的EDI贡献顺序为PFBA>PFOS>PFHxA>PFOA>PFBS,由此说明,EDI的差异由不同组织中PFC含量决定。
表4 PFC在肉类食品中的EDI
Table 4 Estimated daily intake of PFC in pork and its by-products μg/(kg·d)
?
7 种组织中PFBA、PFBS、PFHxA、PFOA和PFOS的HR均小于1,表明市售肉类食品中PFC的含量不会对人体健康造成危害。如图4所示,成人的HR范围分别为1.67×10-4~1.06×10-3、2.52×10-4、3.39×10-4~4.68×10-4、5.42×10-3~1.28×10-2、5.42×10-3~1.4 9×1 0-1;儿童的H R 范围分别为4.0 3×1 0-4~2.57×10-3、6.09×10-4、8.18×10-4~1.13×10-3、1.13×10-2~3.09×10-2、1.31×10-2~3.61×10-1。值得注意的是,儿童的HR是成人的2 倍以上,这可能是由于儿童的体质量较低,增加了暴露风险,因此PFC对儿童的健康风险不容忽视。除猪大肠外的6 种组织中,食用猪肝的风险最值得关注,其中占比最高的PFC单体是PFOS,而猪大肠则是PFOA,因此某些特定的消费人群需引起重视。综上,由于PFC具有持久性与强生物蓄积性,对人群的健康存在风险隐患,需要加强关注,确保饮食安全。
图4 成人和儿童的HR
Fig. 4 HR values for adults and children
从市售猪肉及其副产品中共检出1 3 种P F C,PFBA、PFNA、PFOS是主要污染物,检出率范围为1.18%~55.29%,总PFC检出范围为<4.05~43.14 μg/kg。PFC在7 种组织中的分布特征不同,但猪肝中的总PFC含量最高,其中PFOS的含量明显高于其他组织,表明PFC会在生物体内的肝脏内蓄积。Spearman相关性分析结果表明,PFHpA、PFDoA、PFNA、PFOA、PFOS和PFODA可能具有相同来源,污染来源可能是当地的环境、饲料、屠宰过程的污染等,应引起广泛重视。运用HR法进行健康评估,结果表明,通过食用本研究的85 份样品摄入的PFC不会对人体造成危害,但猪肝中蓄积PFC含量最高,爱好食用猪肝的人群需引起重视,因此在后续研究中,需要对市售畜肉中的PFC含量持续关注,为我国出台相关政策提供依据。
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