塑料食品包装材料中壬基酚的风险评估

张 庆，白 桦，马 强，王 超

(中国检验检疫科学研究院，北京100123)

塑料食品包装材料中壬基酚的风险评估

张 庆，白 桦，马 强，王 超

(中国检验检疫科学研究院，北京100123)

壬基酚是目前最受关注的环境激素之一，由于其常被用作塑料增塑剂，因此有可能残留于塑料食品包装材料中，对消费者健康造成影响。基于风险评估的基本步骤，对壬基酚的毒理学性质进行了综述，并结合从市场上采集的30种食品包装材料中壬基酚迁移量的检测结果，对目前我国塑料食品包装材料中壬基酚对消费者的健康影响进行了风险评估，结果发现，存在一定的风险，需要采取相应的风险控制措施。

壬基酚，食品包装材料，风险评估

1 危害识别

“壬基酚”(nonylphenol)实际上指得是一类化合物，其分子式为C6H4(OH)C9H19，根据壬基在苯环上的位置以及链结构形成多种同分异构体。工业生产的商业化产品主要以具有不同枝化程度的4-nonylphenol(CAS:25154-52-3)为主，同时含有少量的其他壬基酚同分异构体，因此在本研究中主要考察的是4-nonylphenol。

1.1 毒代动力学

关于壬基酚的毒代动力学，研究者已经开展了一些动物及人体实验。在Knaak等人［4］的研究中，雄性大鼠被饲以6.6mg/kg14C标记的壬基酚，然后收集尿液、粪便和呼吸气体作为样本进行放射性分析。研究发现在4d内有70%的壬基酚通过粪便被排出体外，而有20%的壬基酚通过尿液被排出体外，在呼出气体中则没有检测到壬基酚。放射性尿液显示壬基酚在体内有明显的吸收。通过离子交换色谱，研究者发现壬基酚的主要代谢产物是葡糖醛酸配合物。壬基酚的人体实验数据［5］表明，有超过80%的壬基酚并未通过粪便和尿液被排出，仍然留在体内，但该研究无法确定这些壬基酚是否蓄积在人体组织中。另外皮肤接触实验表明，壬基酚很难经皮肤被吸收。

1.2 急性毒性

壬基酚的急性毒性数据目前都是从动物实验中得到的，还缺乏相关的人体数据。雄性大鼠和雌性大鼠的经口LD50分别为1200～1900mg/kg和1600～1900mg/kg，属 于 中 等 毒 性;兔 经 皮 LD50为2000mg/kg。研究还表明，壬基酚对于皮肤和眼睛具有一定的刺激性。

1.3 致癌性和致畸性

对于壬基酚的致癌性，目前还缺乏人体及动物实验数据，只能从其他方面的数据进行推测。在典型的反复暴露毒性研究中没有发现细胞增殖现象，虽然有报道称在0.05mg/(kg·day)的壬基酚给药浓度下会引起大鼠乳腺细胞增生，但由于该实验无法被重复而且其实验模型存在争议，因此无法从中得到确切的结论。综合目前的研究结果来看，壬基酚不可能是一种致癌性物质。

日本科学家曾经采用沙门氏菌和大肠杆菌对壬基酚的致畸性进行了研究［6］，结果表明，壬基酚没有致畸性。在另外一项采用哺乳动物细胞(V79细胞)的实验中［7］也得到了相同的结论。研究者还采用动物实验对壬基酚的致畸性进行了研究。在一项采用小鼠作为实验动物的研究中［8］，每组雌雄各5只小鼠被注射了单次浓度为50、150、300mg/kg的壬基酚，结果表明壬基酚无致畸性。

1.4 生殖与发育毒性

研究人员采用体外实验［9-11］和动物实验［12-13］对壬基酚的雌激素活性进行了研究，实验结果表明，壬基酚的雌激素活性比雌二醇低3～6个数量级。

对于壬基酚对生殖与发育的影响，研究者采用多代动物实验和睾丸毒性实验等方法进行了研究，但这些研究结果尚未达成一致意见。有的研究者认为壬基酚对生育和求偶无明显不良影响［14-15］。然而也有研究者通过实验认为壬基酚在一定浓度下具有睾丸毒性［16］。

1.5 重复剂量毒性

为了得到壬基酚慢性影响的剂量阈值，研究人员已经进行了多项研究，从实验中得到无可见不良作用剂量水平(NOAEL)或者最低可见不良作用剂量水平(LOAEL)在15～100mg/(kg·day)之间。在一项为期28d的动物实验中［17］，每组雌雄各5只大鼠被暴露于含有不同浓度壬基酚的饮食中，研究中对大鼠的毒性临床反应、体重、血液和尿液理化指标进行了记录，确定NOAEL为100mg/(kg·day)。在另一项为期90d的动物实验中［18］，每组雌雄各15只大鼠被暴露于含有不同浓度壬基酚的饮食中，实验结果确定的NOAEL为50mg/(kg·day)。而在1997年美国国家毒理学计划进行的一项研究中［14］，每组雌雄各30只大鼠被暴露于含有不同浓度壬基酚的饮食中，实验跨度为三世代，结果表明LOAEL为15mg/(kg·day)。

2 剂量－反应评估

从上述危害识别中可以看出，壬基酚的危害主要体现在急性危害、重复剂量毒性和生殖发育毒性。根据文献调研，本研究中将壬基酚的口服LD50定为1200mg/kg，经皮LD50为2000mg/kg。吸入途径下的急性毒性目前缺乏相关数据，但实验表明吸入壬基酚会引起不良反应。壬基酚的重复剂量毒性的LOAEL为15mg/(kg·day)，无明显的致畸性和致癌性。对于生殖毒性，多世代研究表明壬基酚的 NOAEL为15mg/(kg·day)。睾丸毒性的LOAEL为100mg/(kg· day)。综上所述，我们选择15mg/(kg·day)作为风险评估中参考剂量，选择100的安全系数，由此可得:

ADI(每日允许摄入量)=NOAEL/100=0.15mg/ (kg·bw·day)

3 暴露评估

3.1 暴露量计算模型

本研究中壬基酚暴露量的计算采用了美国食品药品管理局(FDA)推荐的模型［19］，即:

式中:E-每日每公斤体重暴露量;CF-各种类型包装材料的消费因子;faq、fac、fal和各种类型食品的分布因子，依次分别为水类、酸类、醇类和脂类食品; Maq、Mac、Mal和各种类型食品模拟物中壬基酚迁移量，依次为水类、酸类、醇类和脂类食品;mf-每日食品消耗量;M-人均体重。

3.2 实际样品中壬基酚迁移量测定

随机选取市场上30种塑料材质的食品包装材料，以水、3%乙酸水溶液、10%乙醇溶液和异辛烷作为不同类型的食品模拟物，采用本研究组开发建立的用于食品包装材料中壬基酚检测的液相色谱-串联质谱法［20］对这些食品包装材料中的壬基酚迁移量进行了测定，结果如表1所示。

表1 塑料食品包装材料中壬基酚的检测结果

续表

采用SPSS 13.0统计软件对数据进行统计分析，分别得到壬基酚每日暴露浓度的平均值、中位值和第95百分位值，如表2所示。

表2 食品包装材料中壬基酚的迁移量

3.3 食品包装材料中壬基酚的暴露量

根据FDA的推荐值［19］，塑料包装材料的CF为0.4，faq、fac、fal和ff分别为0.49、0.16、0.01和0.34。每日食品消费量取3kg，人均体重取60kg。结合上面得到的壬基酚的迁移量，代入式(1)中计算可得壬基酚的每日暴露量，如表3所示。

表3 食品包装材料中壬基酚的暴露量［μg/(kg·bw·day)］

4 风险特征描述

将食品包装材料中壬基酚暴露评估的结果与其毒理学参考剂量相比较，可以看出壬基酚暴露量的第95百分位值已经略高于壬基酚的ADI，说明目前部分含有较高浓度壬基酚食品包装材料对人体健康已经存在较高的风险，需要加强对这些产品的监管，并定期进行风险评估以确定其是否还存在风险。

5 结论

本研究对壬基酚的危害和剂量-反应关系进行了归纳总结，同时根据实际产品的检测数据对其进行了暴露评估，并在此基础上对食品包装材料中壬基酚对消费者的健康影响进行了风险评估。本课题的研究结果表明，壬基酚在塑料食品包装材料中的暴露量的平均值和中位值远低于壬基酚的每日允许摄入量，这说明从总体上看其对消费者的健康风险较小。但是另一方面，壬基酚暴露量的第95百分位值已经达到其安全阈值，说明在目前市场上还存在着较少部分对消费者健康构成风险的塑料包装材料。针对上述情况，建议监管部门密切关注壬基酚在塑料食品包装材料中的存在状况，开展壬基酚的抽查工作，并根据抽查结果重新进行风险评估，确定风险的变化情况，从而采取进一步的风险管理措施。

［1］ Mol H G J，Suharto S，Steijger OM.Determination of endocrine disruptors in water after derivatization with N-methyl-N - (tert- butyldimethyltrifluoroacetamide)using gas chromatography with massspectrometric detection［J］.J Chromatogram A，2000，879:97-112.

［2］Van der Kraak G.Natural and anthropogenic environmental oestrogens:the scientific basis for risk assessment［J］.Pure＆Appl Chem，1998，70:1785-1794.

［3］Risk Assessment Report.4-nonylphenol(branched)and nonylphenol［R］.Rope an Union，United kingdom，2002.

［4］Knaak J B，Sullivan L J.Metabolism of bisphenol A in the rat［J］.Toxicol Appl Pharmacol，1966(8):175-184.

［5］Müller S.Risk evaluation of bioactive compounds in humans: I Synthetic musk fragrances;II Alkylphenols［R］.Dissertation ETH No.12175，Swiss Federal Institute of Technology，Zürich，1997.

［6］Shimizu H，Suzuki Y，Takemura N，et al.The results of microbial mutation test for forty-three industrial chemicals［J］. Jpn J Ind Health，1985，27:400-419.

［7］Hüls AG.In vitro mammalian cell gene mutation test with nonylphenol［R］.IBR project No.95-86-0449-90，1990.

［8］Hüls AG.Determination of the biological degradability of nonylphenol in the modified sturm test(EEC Directive 79/831 ENV/283/80)Report ST-3/84［R］.1996.

［9］Routledge EJ，Sumpter JP.Structural features of alkylphenolic chemicals associated with estrogenic activity［J］.J Biol Chem，1997，272(6):3280-3288.

［10］Soto AM，Justicia H，Wray WW，et al.p-Nonyl-phenol:an estrogenic xenobiotic released from“modified”polystyrene［J］. Environ Health Perspect，1991，92:167-173.

［11］ White R，Jobling S，Hoare SA，et al.Environmentally persistent alkylphenolic compounds are estrogenic ［J］. Endocrinology，1994，135:175-182.

［12］ICI Surfactants.Screening chemicals for effects on uterine growth in immature female rats:nonylphenol，octylphenol，and nonylphenoxyacetic acid［R］.Zeneca CTL report No.CTL/R/ 1249，1996.

［13］Lee PC，Lee W.In vivo estrogenic action of nonylphenol in immature female rats［J］.Bull Environ Contam Toxicol，1996，57: 341-348.

［14］NTP.Nonylphenol:multigenerational reproductive effects in Sprague-Dawley rats when exposed to nonylphenol in the diet［R］.R O W Sciences study No.8989-30，1997.

［15］Initiative Umweltrelevante Altstoffe.Teratogenicity study in Wistar rats treated orally with“nonylphenol”［R］.IBR project No.20-04-0502/00-91，1992.

［16］De Jager C，Bornman MS，van der Horst G.The effect of pnonylphenol，an environmental toxicant with oestrogenic properties，on fertility potential in adult male rats［J］.Andrologia 1999，31:99-106.

［17］Hüls AG.Nonylphenol:28 day oral(dietary)sub-acute toxicity study in the rat［R］.Hazleton UK report No.5917-671/ 1，1989.

［18］Cunny HC，Mayes BA，Rosica KA，et al.Subchronic toxicity study with paranonylphenol in rats［J］.Reg Toxicol Pharmacol 1997，26:172-178.

［19］ Food and Drug Administration，“Recommendations for Chemistry Data for Indirect Food Additive Petitions”［R］.1995.

［20］马强，白桦，王超，等.纺织品和食品包装材料中烷基酚和双酚A迁移量的液相色谱-串联质谱分析［J］.分析测试学报，2009，28:1415-1418.

Risk assessment of nonylphenol in plastic food contact materials

ZHANG Qing，BAI Hua，MA Qiang，WANG Chao
(Chinese Academy of Inspection and Quarantine，Beijing 100123，China)

Nonylphenol is one of endocrine disrupter chemicals of very high concern.Since nonylphenol can be used as plasticizer，its residue in plastic food contact materials may occurred and caused impact on the health of consumers.Based on the basic procedures of risk assessment，combined with the testing results of nonylphenol migration from the commercial plastic food contact materials，the risk of nonylphenol was evaluated.The results had shown a certain degree of risk and some management methods must be taken.

nonylphenol;food contact materials;risk assessment

TS206.4

A

1002-0306(2011)09-0340-04

环境激素(或称内分泌干扰物)是一类由人工合成的、对人体和动物的内分泌系统具有干扰作用的化学物质，其能够模拟或拮抗内源激素，对人体健康和生态环境存在严重危害。壬基酚是一种重要的环境雌激素，早在上世纪30年代研究人员就已经发现包括壬基酚和辛基酚在内的多种烷基酚类物质具有雌激素活性。研究表明［1-2］，这类物质与男性睾丸癌和前列腺癌发病率的上升、女性乳腺癌、子宫癌发病率的增加、雄性动物的雌性化和免疫功能的改变等具有非常密切的联系。同时，壬基酚还是一种重要的化工原料，被广泛应用于洗涤剂、增塑剂、农药乳化剂和纺织整理剂的生产中，目前全世界每年的壬基酚产量接近40万t。由于壬基酚的潜在危害和巨大用量，壬基酚在产品中的使用安全性日益受到关注。欧洲化学品管理局曾对壬基酚在欧盟范围内的生产使用以及对产业工人和一般消费者的危害进行了评估［3］。塑料食品包装材料是一类与消费者健康密切相关的产品，由于壬基酚是一种常用的塑料增塑剂，因而可能在塑料食品包装材料中残留，然而目前对于我国食品包装材料中壬基酚的潜在风险和存在水平还缺乏相应的研究。本文将根据风险评估的基本步骤(危害识别、危害特征描述、暴露评估和风险特征描述)，结合塑料食品包装材料实际样品的检测数据，对壬基酚的存在水平以及对消费者的健康风险进行评估，旨在引导消费者科学的认识壬基酚的安全性，同时为政府监管部门的决策提供科学依据。

2010-11-06

张庆(1981-)，男，副研究员，主要从事仪器分析及消费品安全方面的研究。

国家质检总局科研课题(2007IK094)。