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不粘锅涂层是塑料,小划痕即可释放百万级有毒微塑料进入食物
转载 发布时间:2022-11-22 浏览次数: 137 来源: 生物探索

核心提示:很多人都知道不粘锅的涂层是特氟龙或聚四氟乙烯,但很少人知道它们是一种合成塑料。虽然具有较好的热稳定性,但是当其与坚硬物体发生摩擦时,会形成微小(<5毫米甚至1微米)的塑料颗粒,并被人类摄入体内。


  很多人都知道不粘锅的涂层是特氟龙或聚四氟乙烯,但很少人知道它们是一种合成塑料。虽然具有较好的热稳定性,但是当其与坚硬物体发生摩擦时,会形成微小(<5毫米甚至1微米)的塑料颗粒,并被人类摄入体内。这些塑料被称为“永不降解的化学物质”,几乎无法排出体外,对健康造成永久化学危害。近期研究表明,几微米不粘锅划痕释放的塑料颗粒量已高达230万,并进入食物中被人体摄取。

  不粘锅涂层通常是聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTEE)或特氟龙。这种不沾涂层是一种合成塑料,属于PFAS(Polyfluoroalkyl substances)家族,其化学成分由碳原子和氟原子组成,具有极低的摩擦系数和出色的化学、热和电稳定性。虽然不沾涂层为人类提供了很多便利,但由于疑似健康问题,这些塑料涂层的安全性在过去十年中一直受到审查。

  你看到或看不到的不粘锅划痕,一直在向食物释放有毒塑料

  为了表征和量化不粘锅划痕释放的微塑料和纳米塑料,澳大利亚纽卡斯尔大学和弗林德斯大学研究团队采用拉曼光谱成像扫描了不同不粘锅的表面,收集光谱矩阵数据,并结合识别算法和扫描电子显微镜成像进行了综合分析。

  图1 研究概要(图源:[1])

  研究人员选用了同品牌2种不沾锅:新锅和使用两年的旧锅。为了模拟日常使用,新锅使用了不锈钢锅铲、不锈钢勺子和不锈钢夹子进行翻炒,旧锅使用了不锈钢刷和木铲进行翻炒,翻炒加热时间为30秒(图2)。

  图2 本研究中测试的烹饪锅和翻炒器的照片(图源:[2])

  注:a、b和c:试验材料;d:模拟烹饪过程约30秒后,锅铲与不粘锅接触位置出现涂层碎屑;e:不粘锅表面划痕,标尺为0.5mm。

  结果发现:

  1、几毫米破损即可释放大约230万个聚四氟乙烯的微塑料和纳米塑料

  由于试验中的破损肉眼甚至不可见,结合拉曼图像,研究人员通过扫描电子显微镜图像,发现单个视野区域几毫米的破损涂层能释放大约230万个聚四氟乙烯的微塑料和纳米塑料(图3a)。

  图3 不同放大倍数下的扫描电镜图像(图源:[1])

  2、细微的小裂缝或断裂边缘可能包含约9100个微塑料和纳米塑料

  由划痕造成的裂缝或断裂处,也可能包含约9100个微塑料和纳米塑料(图4i)。

  图4 结合扫描电镜和拉曼光谱图像的塑料颗粒计数(图源:[1])

  3、模拟烹饪过程仅持续30秒,实际烹饪时释放的数量将会更高

  研究中模拟的不粘锅使用过程,是在没有食物和油的情况下加热30秒,并用不同工具模拟翻炒的。通过比较不粘锅处理后的塑料释放密度,研究人员发现破损涂层的塑料释放密度在5-18.7/μm2的范围内,划痕的释放密度在2.7-28.3/μm2的范围内(表1)。旧锅的不粘涂层经历了约2年的烹饪发生划伤和老化,通常比新锅释放更多或更大的塑料碎片。

  表1 不粘锅试验后释放的聚四氟乙烯微塑料和纳米塑料的估计

  数据来源:[1]∣制图:生物探索编辑团队

  此项研究表明不粘锅涂层在使用过程中,会不可避免地产生划痕和老化,进一步释放百万级PFAS。研究人员建议在日常生活中必须小心选择和使用炊具,以避免PFAS污染食物。

  PFAS:润物细无声,潜移默化的健康影响

  PFAS广泛存在于饮用水、食品、食品包装材料和其他消费品中,是日常生活中的高频接触物质,极易进入人体。但是PFAS在人体内几乎无法通过代谢排出,也无法在环境中降解。长期接触PFAS影响孩子的社交和身体发育,还会提高成年后患肾癌、睾丸癌、卵巢癌、前列腺癌、甲状腺癌和骨髓癌的风险。我们列举几项相关研究,浅述PFAS对健康的危害。

  儿童自闭症高发:子宫内接触PFAS功不可没

  自闭症谱系障碍(Autism spectrum disorder,ASD)是一种复杂的神经发育障碍,其特征是社交交流和互动障碍、兴趣受限和重复行为以及感觉敏感。根据国际最新数据,自闭症发病率已由2009年的88:1.上升至现在的54:1.ASD连年上升的患病比例让科学家深思背后的诱因。

  德克萨斯州大学研究团队注意到怀孕期间接触环境神经毒物会导致ASD的发展,特别是妊娠早期或中期接触PFAS,与儿童自闭症风险增加相关。研究人员使用在高危ASD队列中前瞻性收集的母体血清样本,来检查产前母体血清PFAS浓度是否与儿童ASD风险增加有关,以及接触PFAS混合物对ASD风险的潜在综合影响。结果发现产前暴露于PFOA和PFNA的儿童患ASD的风险增加。

  图5 研究成果(图源:[2])

  肾脏:发现PFAS是肾脏致癌物的证据

  在超过98%美国人口的血清中检测到PFAS,引起了美国国家癌症研究所、国家环境卫生中心和哈佛医学院联合研究团队(简称联合团队)的注意。国际癌症研究机构已将全氟辛酸(PFOA)归类为可能的人类致癌物(2B类),部分原因是与肾癌相关的流行病学证据。

  联合团队认为美国人群PFAS检出率超高,但是还没有前瞻性研究评估PFOA与一般人群肾癌风险之间的关系,也没有评估其他PFAS与肾癌风险之间的关联。为了填补这一空白,联合团队在前列腺癌、肺癌、结直肠癌和卵巢癌筛查试验中进行了一项巢式病例对照研究,以评估血清PFAS浓度与肾细胞癌(Renal cell carcinoma,RCC;最常见的肾癌形式)风险的关系(图6)。

  图6 研究成果(图源:[3])

  最终,研究人员发现血清PFOA浓度与RCC风险呈正相关,最高四分位数与最低四分位数的风险增加两倍以上。在对其他PFAS进行调整后,PFOA和RCC之间的这种关联仍然存在。这些发现大大增加了PFOA是一种肾致癌物的证据,并且可能对全世界接触这种无处不在且高度持久的化学物质的人产生重要影响。

  卵巢:PFAS干扰生殖功能和激素分泌

  几种PFAS已被确定为干扰内分泌的化学物质,因为它们能够干扰正常的生殖功能和激素信号传导。为了更好地了解PFAS对人类卵巢功能的潜在风险,密歇根大学研究团队通过搜索PubMed,对学界已发表的相关研究进行了全面审查,总结PFAS暴露与卵巢功能之间关联和毒理学研究(图7)。

  图7 研究成果(图源:[4])

  通过实验模型和流行病学研究表明,PFAS暴露以卵巢为目标,对卵巢卵泡生成和类固醇生成具有不利影响。临床发现卵泡液中存在PFAS,PFAS具有通过血卵泡屏障的能力。许多流行病学研究已经确定较高的PFAS暴露与月经初潮较晚、月经周期不规则、月经周期较长、绝经年龄较早有关,且降低雌激素和雄激素水平。根据实验室研究结果,PFAS可以通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体减少卵巢储备并减少内源性激素合成。

  伦敦大学高级研究员Cheng Fang博士表示:“鉴于PFAS是一个大问题,我们食物中的这些聚四氟乙烯微粒可能是一个健康问题。因此需要进行全面调查,因为我们对这些新出现的污染物知之甚少。”澳大利亚弗林德斯大学研究人员Youhong Tang教授说:“这给我们一个强烈的警告,必须谨慎选择和使用炊具,以免污染食物。不要使用不粘锅,尤其是那些使用聚四氟乙烯产品的锅。鉴于特氟龙是PFAS的家族成员,建议开展更多研究来解决特氟龙微塑料和纳米塑料的风险评估问题。”

  参考资料:

  [1]Luo Y, Gibson CT, Chuah C, et al. Raman imaging for the identification of Teflon microplastics and nanoplastics released from non-stick cookware. Sci Total Environ. 2022 Dec 10;851(Pt 2):158293. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.158293. Epub 2022 Aug 27. PMID: 36030853.

  [2]Oh J, Bennett DH, Calafat AM, et al. Prenatal exposure to per- and polyfluoroalkyl substances in association with autism spectrum disorder in the MARBLES study. Environ Int. 2021 Feb;147:106328. doi: 10.1016/j.envint.2020.106328. Epub 2020 Dec 30. PMID: 33387879; PMCID: PMC7856021.

  [3]Shearer JJ, Callahan CL, Calafat AM, et al. Serum Concentrations of Per- and Polyfluoroalkyl Substances and Risk of Renal Cell Carcinoma. J Natl Cancer Inst. 2021 May 4;113(5):580-587. doi: 10.1093/jnci/djaa143. PMID: 32944748; PMCID: PMC8096365.

  [4]Ding N, Harlow SD, Randolph JF Jr, et al. Perfluoroalkyl and polyfluoroalkyl substances (PFAS) and their effects on the ovary. Hum Reprod Update. 2020 Sep 1;26(5):724-752. doi: 10.1093/humupd/dmaa018. PMID: 32476019; PMCID: PMC7456353.

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