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      雞蛋中全氟化合物殘留特征及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估*

      2015-12-25 01:58:02謝劉偉張鴻李靜劉寶林柴之芳沈金燦楊波
      食品與發(fā)酵工業(yè) 2015年1期
      關(guān)鍵詞:全氟雞蛋

      謝劉偉,張鴻,李靜,劉寶林,柴之芳,沈金燦,楊波

      1(深圳大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,廣東深圳,518060)2(深圳大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,廣東深圳,518060)

      3(深圳大學(xué) 化學(xué)與化工學(xué)院,廣東深圳,518060)4(中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所,北京,100049)

      5(深圳出入境檢驗(yàn)檢疫局食品檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心,廣東深圳,518045)

      全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)是一類碳鏈上氫原子全部被氟取代的新型有機(jī)污染物,主要分為全氟磺酸(perfluoroalkyl sulfonic acids,PFSAs)和全氟羧酸(perfluoroocarboxylic acids,PFCAs)兩大類。PFCs具有疏油、疏水特性,因此被廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、包裝、農(nóng)藥和消防等工業(yè)和民用領(lǐng)域。由于PFCs含有極高鍵能(鍵能約460.5 kJ/mol)的C-F共價(jià)鍵,因此這類化合物具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性,能夠耐受熱、光、化學(xué)和高等生物降解,并可隨食物鏈的放大在生物體內(nèi)富集至相當(dāng)高的濃度[1]。進(jìn)入生物體的PFCs主要與體內(nèi)蛋白質(zhì)結(jié)合,可引發(fā)線粒體能量代謝障礙、脂肪代謝紊亂及生殖、發(fā)育、神經(jīng)系統(tǒng)等中毒現(xiàn)象[2],有鑒于此,包括PFOS在內(nèi)的9種新型持久性有機(jī)污染物(persistent organic pollutants,POPs)于2009年5月被增列入POPs公約黑名單,并于2010年8月26日正式生效[1]。

      目前,PFCs 在 動(dòng)物血 液[3]、乳[3]、肌 肉[4]、肝臟[4]、蛋[5]中均有檢出,且殘留特征因地區(qū)而異[6]。近期研究表明,鳥蛋中有較高 PFCs富集。Karin等[7]研究發(fā)現(xiàn),瑞士崖海鴉蛋中PFOS最高可達(dá)400 μg/kg,Gouter等[8]則發(fā)現(xiàn),加拿大海鷗蛋中 PFCs主要暴露源緣于海洋捕食。生物樣本中PFCs主要來(lái)源雖未有確切定論,但研究普遍認(rèn)為食物攝入是其主要暴露途徑。雞蛋是人類攝取蛋白質(zhì)的重要途徑,故PFCs可能通過(guò)攝食雞蛋對(duì)人體健康造成潛在的危害。本研究采用離子對(duì)提取、固相萃取與高效液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用,對(duì)11個(gè)省(直轄市)雞蛋中PFCs殘留水平進(jìn)行分析,同時(shí)比較生、熟雞蛋中PFCs的殘留變化,并對(duì)經(jīng)雞蛋攝入人體的PFCs風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。

      1 材料與方法

      1.1 材料與試劑

      甲醇(色譜純,美國(guó)J.T.Baker公司),甲酸(色譜純,美國(guó)Dikma公司),氨水(25%,優(yōu)級(jí)純,比利時(shí)Acros公司),四丁基硫酸氫銨(tetra-n-butylammonium hydrogen sulfate,TBA)(>99%,百靈威),甲基叔丁基醚(methl tert-butyl ether,MTBE),Na2CO3(>90%,美國(guó)Sigma公司)。實(shí)驗(yàn)用水為電阻率18.2 MΩ的超純水。12種PFCs混合外標(biāo)為全氟戊酸(perfluoropentanoic acid,PFPeA)、全氟己酸(perfluorohexanoic acid,PFHxA)、全氟庚酸(perfluoroheptanoic acid,PFHpA)、全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)、全氟壬酸(perfluorononanoic acid,PFNA)、全氟癸酸(perfluorodecanoic acid,PFDA)、全氟十一酸(perfluoroundecanoic acid,PFUdA)、全氟十二酸(perfluorododecanoic acid,PFDoA)、全氟十三酸(perfluorotridecanoic acid,PFTrDA)、全氟十四酸(perfluorotetradecanoic acid,PFTeDA)和全氟辛烷磺酸鹽(sodium perfluoro-1-octanesulfonate、L-PFOS)、全氟癸烷磺酸鹽(sodium perfluoro-1-decanesulfonate、L-PFDS);9 種PFCs混合內(nèi)標(biāo)為 MPFBA(perfluoro-n-[1,2,3,4-13C4]butanoic acid)、MPFHxA(perfluoro-n-[1,2-13C2]hexanoic acid)、MPFOA(perfluoro-n-[1,2,3,4-13C4]octanoic acid)、MPFNA(perfluoro-n-[1,2,3,4,5-13C5]nonanoic acid)、MPFDA(perfluoro-n-[1,2-13C2]decanoic acid)、MPFUdA(perfluoro-n-[1,213C2]undecanoic acid)、MPFDoA(perfluoro-n-[1,2-13C2] dodecanoic acid)、MPFHxS(sodium perfluoro-1-hexane[18O2]sulfonat)、MPFOS(sodium perfluoro-1-[1,2,3,4-13C4]octanesulfonate),均購(gòu)自加拿大Wellington公司。用甲醇逐級(jí)稀釋為 0、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5 ng/mL,8個(gè)濃度用于HPLC-MS/MS標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。

      1.2 儀器與設(shè)備

      HPLC-MS/MS聯(lián)用儀(Agilent 1100-API 3000,美國(guó)AB公司),氮吹儀(HSC-12B,天津市恒奧科技發(fā)展有限公司),12管真空萃取裝置(美國(guó)BESEP公司),Polymer WAX(150 mg,6 cc)固相萃取柱(美國(guó)Chrom-Matrix公司),純水機(jī)(Simplicity,美國(guó) Millipore公司),離心機(jī)(centrifuge 5804,德國(guó)eppendorf公司)。

      1.3 實(shí)驗(yàn)方法

      1.3.1 樣品采集與前處理

      2013年8~9月,雞蛋分別產(chǎn)自吉林、北京、山東、河南、安徽、浙江、湖北、湖南、江西、四川和廣東等11個(gè)省(直轄市)。每產(chǎn)地取90枚蛋,由其下轄每地級(jí)市(區(qū),縣)8~12枚蛋混合組成,依次用超純水、甲醇、超純水清洗蛋殼。生蛋去殼用打蛋器充分混勻,取1.0 g裝入15 mL聚丙烯管,存入-20℃冰箱中待用;另取60枚洗凈雞蛋,置于煮蛋器煮至全熟,去殼,研缽中研碎混勻,取1.0 g裝入15 mL聚丙烯管,加入10 mL超純水,存于-20℃冰箱待用。

      取出裝有1.0 g雞蛋的聚丙烯管,離子對(duì)萃取,加入2 ng PFCs內(nèi)標(biāo),1 mL TBA,2 mL Na2CO3,5 mL MTBE,室溫下?lián)u床萃取1 h后離心10 min(10 000 r/min),上清液移至50 mL聚丙烯管中,沉淀加5 mL MTBE重復(fù)提取2次,共收集約15 mL上清液,氮吹至干,加入8 mL 2%甲酸水溶液,并加超純水稀釋至50 mL,上處理過(guò)的WAX固相萃取柱(依次用4 mL甲醇,4 mL水進(jìn)行活化),流速1滴/s,待樣品流干,依次用4 mL 2%甲酸水溶液、4 mL 2%甲酸水溶液∶甲醇(體積比1∶1)混合液淋洗,抽干,用4 mL甲醇淋洗至流干,最后用5 mL 9%氨水甲醇溶液洗脫,抽干,收集洗脫液氮吹至干,甲醇定容至1 mL后過(guò)0.22 μm尼龍膜,轉(zhuǎn)入2 mL進(jìn)樣瓶待HPLC-MS/MS分析。

      1.3.2 儀器分析

      HPLC分析:色譜柱為 Agilent Eclipse XDB C18(3.5 μm,2.1 mm × 150 mm),進(jìn)樣體積 20 μL。在50℃柱溫,0.3 mL/min流速下,流動(dòng)相A(甲醇)與B(2 mmol/L醋酸銨水溶液)的梯度洗脫程序?yàn)?起始時(shí)20%A、80%B,8 min 時(shí)95%A、5%B,13 min 時(shí)100%A,14 min 時(shí)20%A、80%B,保持6 min。

      MS/MS分析:使用API 3000三重四極桿串聯(lián)質(zhì)譜,選擇電噴霧負(fù)離子化模式、負(fù)離子掃描方式及多反應(yīng)監(jiān)測(cè)模式,在4 500 V電噴霧電壓、10 L/min霧化氣流速、9.0 L/min氣簾氣流速、5.0 L/min輔助氣流速和450℃離子源溫度下,內(nèi)標(biāo)法定量。

      1.3.3 人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

      化學(xué)污染物進(jìn)入人體主要有2種途徑,一是主動(dòng)吸收,即污染物以經(jīng)口進(jìn)食或經(jīng)鼻呼吸的方式進(jìn)入人體,另一種則是通過(guò)體表暴露,即污染物通過(guò)裸露的皮膚、眼睛進(jìn)入人體[9]。基于中國(guó)居民膳食指南建議的蛋類攝入量(成年男性27.35 g/d;成年女性25.25 g/d)與中國(guó)人平均體重[10](成年男性62.70 kg;成年女性54.35 kg),通過(guò)雞蛋攝入PFCs的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可通過(guò)日暴露劑量(daily exposure dose,DED)予以指示[11]:

      式中:DDI(dietary daily intake)為日雞蛋進(jìn)食量,g/d;c為PFCs濃度,μg/kg(wet wt);m為人體質(zhì)量,kg;i=1,2,…,n。

      1.4 質(zhì)量保證和控制

      雞蛋中PFCs含量均以濕重平均值計(jì)。實(shí)驗(yàn)器皿均采用聚丙烯材質(zhì),使用前先經(jīng)甲醇淋洗,所有實(shí)驗(yàn)用水均為Milli-Q超純水。為控制樣品前處理過(guò)程可能帶來(lái)的外源性污染,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全程空白并在數(shù)據(jù)中扣除。生、熟蛋中12種PFCs在2 ng/L濃度水平的加標(biāo)回收率分別為83%~118%和66%~129%,在0~5.0 ng/mL濃度范圍的線性相關(guān)系數(shù)(r2)在0.990 7~0.999 7,檢測(cè)限范圍0.010 ~0.095 2 ng/g,滿足分析要求。低于定量檢測(cè)限(limit of quantification,LOQ)的 PFCs取1/2 LOQ。

      1.5 統(tǒng)計(jì)分析

      十二種PFCs間pearson相關(guān)分析應(yīng)用SPSS(Statis-tical Product and Service Solutions,19.0)統(tǒng)計(jì)分析軟件。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 雞蛋中全氟化合物殘留特征

      11個(gè)省(直轄市)雞蛋中PFCs含量均值、中位數(shù)、最大最小值見(jiàn)圖1。除PFDS、PFTeDA PFDoA未檢出外,其他10種PFCs檢出率(%)依次為PFOA(100)>PFNA(91)>PFOS=PFHxA(82)>PFDA(73)>PFHpA=PFPeA(64)>PFTrDA=PFUdA(9),灰塵中含有較高含量的PFOA[12],因此PFOA 的高檢出率可能與蛋雞暴露環(huán)境灰塵較多有關(guān)。

      圖1 雞蛋中PFCs含量Fig.1 PFCs concentration in chicken eggs

      檢出PFCs以中短鏈(C≤10)為主,約占ΣPFCs的99%,雞肝[13]、雞血清[14]中長(zhǎng)鏈 PFCs比例相對(duì)較高,禽鳥可通過(guò)產(chǎn)蛋將自身 PFCAs轉(zhuǎn)移至下一代[15],但隨碳鏈增長(zhǎng),PFCs空間位阻增大,可能影響長(zhǎng)鏈PFCs的傳遞比率。長(zhǎng)鏈PFCs僅有C11的PFU-dA 和C13的 PFTrDA 檢出,與文獻(xiàn)報(bào)道[16]PFCs碳鏈奇數(shù)碳原子檢出高于偶數(shù)碳原子一致。

      雞蛋中檢出PFOS(0.094 6 μg/kg)殘留水平最高,其次為 PFOA(0.085 8 μg/kg),分別占 ΣPFCs的23%和20%,是雞蛋中PFCs主要?dú)埩?。由于PFOS、PFOA性質(zhì)穩(wěn)定、生物半衰期長(zhǎng),是多種PFCs前體物質(zhì)的主要降解產(chǎn)物[17],可能是造成雞蛋中 PFOS、PFOA殘留較高的原因。雞蛋中 PFOS檢出率較PFOA低,但殘留水平較PFOA高的原因應(yīng)與雞體去除PFOA的速度快于PFOS[18]有關(guān)。此外,由于樣本采自夏季,蛋雞增加飲水,雞舍采用噴水降溫以及玉米、豆粕、魚粉等雞飼料中常含有較高的磺酸類PFCs[13]都是致雞蛋暴露于PFCs不容忽視的途徑。

      檢出的10種PFCs間Pearson相關(guān)性分析結(jié)果(表1)顯示,雞蛋中 PFPeA與長(zhǎng)鏈 PFUdA、PFDoA、PFTrDA呈顯著相關(guān)(P<0.01),表明長(zhǎng)鏈PFCs存在降解行為[17],PFHxA 與 PFHpA(P <0.01),PFOA 與PFHxA(P<0.01)、PFDA(P<0.05)亦呈正相關(guān),表明雞蛋中全氟羧酸類PFCs有相似來(lái)源或相同生物積累途徑。究其原因,與PFCAs類產(chǎn)品的前體物質(zhì)氟調(diào)聚醇(fluorotelomer alcohols,F(xiàn)TOH)易揮發(fā),可氧化形成長(zhǎng)鏈PFCAs并進(jìn)一步降解生成短鏈PFCAs[17]有關(guān),而PFCAs可經(jīng)食物鏈進(jìn)入蛋中。

      表1 雞蛋中PFCs相關(guān)系數(shù)矩陣Table 1 Correlation matrix of PFCs concentration in eggs

      目前對(duì)于食物源中PFCs的分析多限于對(duì)其生鮮狀態(tài)的檢測(cè),本研究對(duì)同產(chǎn)地生、熟雞蛋中PFCs含量分析結(jié)果顯示,煮熟雞蛋中僅測(cè)得 PFHxA(0.013 9 μg/kg)和 PFOA(0.021 6 μg/kg),其ΣPFCs僅為生蛋的11%。導(dǎo)致熟蛋PFCs殘留顯著減少的可能原因有:(1)煮熟過(guò)程中,蛋黃水分有向外釋放趨勢(shì)[19],可能使PFCs外移至蛋殼,令雞蛋可食部分PFCs殘留大幅下降;(2)煮蛋器在煮蛋過(guò)程產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽,可能使PFCs類發(fā)生降解[20];(3)PFCs通常與蛋白質(zhì)結(jié)合,高溫致蛋白質(zhì)變性可能會(huì)使蛋白質(zhì)中 PFCs殘留減少[21]。

      2.2 不同產(chǎn)地雞蛋中PFCs殘留分布

      雞蛋中ΣPFCs殘留呈沿海產(chǎn)地高于內(nèi)陸的趨勢(shì)(P<0.05),沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá),人口密集,涉PF-Cs產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用較多,應(yīng)是造成東部沿海產(chǎn)雞蛋中ΣPFCs較高的原因。此外,來(lái)自海洋的PFCs前體物質(zhì)的外源性輸入與沉降亦有可能對(duì)東部沿海PFCs含量造成影響。夏季我國(guó)東部沿海地區(qū)盛行東南季風(fēng),易揮發(fā)的PFCs前體物質(zhì)FTOH可隨大氣遠(yuǎn)距離傳輸,沉降并氧化降解轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的PFCAs與PFSAs[22]。

      以秦嶺淮河為界,北京、吉林、山東、河南等北方產(chǎn)雞蛋中PFOS約占ΣPFCs的33%,顯著高于南方產(chǎn)雞蛋的17%,其原因可能與北方蛋雞飼料中更廣泛添加中草藥類添加劑有關(guān)[23],中草藥飼料添加劑有效成分包括生物堿、油脂、維生素、礦物質(zhì)等,這些物質(zhì)在蛋黃中廣泛存在,而幾乎不存在于蛋清中。研究結(jié)果顯示,蛋黃中 PFOS約占雞蛋中 ΣPFOS的98%,蛋黃幾乎100%含有PFOS,而蛋清的檢出率幾近為零[5],這可能與蛋黃特有成分如生物堿等物質(zhì)利于PFOS的富集有關(guān)。

      2.3 PFCs風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

      金一和等[25-27]研究PFCs的動(dòng)物毒理學(xué)結(jié)果顯示,PFOS可穿過(guò)大鼠胎盤屏障和血腦屏障,可能對(duì)仔鼠和成年大鼠神經(jīng)系統(tǒng)造成影響,亦可造成雄性鵪鶉生殖系統(tǒng)發(fā)育障礙;PFOA則可引發(fā)大鼠中樞神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)鈣超載,造成引發(fā)神經(jīng)毒性。研究還表明,人血清中PFOA濃度達(dá)到0.20 μg/mL時(shí),可能使腦細(xì)胞鈣離子濃度升高,引發(fā)神經(jīng)毒性。

      基于攝食生雞蛋計(jì)算的中國(guó)成年人雞蛋攝入PFOS[成年男性:3.625 ×10-5μg/(kg·d);成年女性:3.861×10-5μg/(kg·d)]和 PFOA[成年男性:3.420×10-5μg/(kg·d);成年女性:3.642×10-5μg/(kg·d)]的日暴露劑量遠(yuǎn)低于歐洲食品安全局推薦的參考劑量[PFOS:0.025 μg/(kg·d);PFOA:0.333 μg/(kg·d)][28],而煮熟雞蛋中 PFCs 顯著減少,表明攝食雞蛋對(duì)PFCs的暴露不具有即時(shí)危害,與文獻(xiàn)報(bào)道[29-30]相一致。但考慮人體暴露于PFCs是多方面的,除飲食、呼吸、皮膚接觸,還受地域PFCs本底、個(gè)體暴露時(shí)間等因素的影響,對(duì)PFCs的人體暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)仍有待更加系統(tǒng)和全面的研究。

      3 結(jié)論

      雞蛋中PFCs主要?dú)埩魹镻FOS(0.094 6 μg/kg)和PFOA(0.085 8 μg/kg)。就產(chǎn)地而言,東部沿海雞蛋中ΣPFCs高于內(nèi)陸,北方雞蛋中PFOS殘留高于南方。煮雞蛋中ΣPFCs殘留大幅減少,與煮蛋過(guò)程蛋黃水分外移有關(guān)?;跀z食雞蛋暴露PFCs的風(fēng)險(xiǎn)值遠(yuǎn)低于參考值,不具即時(shí)危害。

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