食品包装材料中双酚A的毒性以及降解研究进展

钟林江　聂丽军

摘要：双酚A是重要的化工原料，在食品包装中广泛使用，但双酚A具有毒性，会导致人体和动物生殖系统、神经系统、免疫系统等的异常。文章综述双酚A的毒性、食品中双酚A的主要來源以及降解方法，以期引起对食品包装材料中安全性的重视，并为未来研究双酚A的降解提供方向。

关键词：双酚A 毒性 食品包装 降解

中图分类号：TS206 文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2014）08-0064-02

食品包装材料是指包装、盛放食品用的纸、竹、木、金属、搪瓷、陶瓷、塑料、橡胶、天然纤维、化学纤维、玻璃等制品和接触食品的涂料。近年来国内外发生的多起食品安全事件，如PVC塑料薄膜风波、雀巢婴儿牛奶ITX污染事件、回收PC塑料加工饮用水桶事件等，无不与食品包装材料的安全性有关。随着人们对食品安全的日益关注，作为与食品直接接触的包装材料的安全性也备受关注。

1 食品中双酚A的主要来源

双酚A（BPA）是一种重要的有机化工原料，主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂等多种高分子材料。由于双酚A是聚碳酸酯与环氧树脂产品的一个重要单元结构，因此被广泛应用于聚氯乙烯塑料袋抗氧化剂中。在塑料制品的制造过程中，添加双酚A可以使其具有透明、耐用、轻巧和防冲击性等特性，尤其能防止酸性蔬菜和水果从内部侵蚀金属容器，因此在罐头食品、饮料包装、奶瓶等产品的制造过程中，双酚A发挥了重要作用，然而，也不可避免的导致食物与双酚A接触。双酚A具有毒性以及严重的不确定副作用，食品包装内部含有双酚A的化学成分会因为直接接触食品而向食品发生迁移，如果迁移量超过一定界限，就会影响到食品安全。因此，过量地使用双酚A将会威胁人类的身体健康。

已有研究证明双酚A能够从双酚A制品中迁移到食物中。Cao et al.（2010）[1]研究发现，在罐头蔬菜中双酚A含量为9-48ng/g，饮料中双酚A含量低于检测线2ng/g，金枪鱼罐头产品中双酚A的浓度最高，平均值和最大值分别为137和534ng/g。在浓缩汤产品中双酚A的浓度明显高于那些即食汤产品，双酚A在浓缩汤和即食汤中的平均值和最大值分别为105、108ng/g和15、34ng/g。双酚A在加热状态下更易从双酚A制品中逸出，Lim et al.（2009）[2]研究发现，与室温条件相比， 100℃微波加热装满食物的聚碳酸酯瓶9min，提高了双酚A的迁移水平，在米饭中的迁移水平从6μg/L提高到18μg/L，在猪肉中的迁移水平则从5μg/L提高到15μg/L。由于双酚A广泛地用于食品及饮料包装的制作中，因此，食物是消费者接触双酚A的主要来源。成年消费者暴露在双酚A下的浓度平均值为36ng/kgbw/d，使用PC奶瓶的婴儿所暴露的浓度平均值为792ng/kgbw/d，其中婴儿所暴露下的双酚A浓度上下限分别为1690与400ng/kgbw/d（Von Goetz et al.，2010）[3]。而世界卫生组织规定成人每日可容忍摄入量为0.4-1.4μg/kgbw，最坏的摄入量为4.2μg/Kgbw。

2 双酚A的生理毒害效应

已有的研究证明，双酚A具有类雌性激素的功能，会增加女性患乳腺癌的危险。研究人员给怀孕小鼠喂了微量的双酚A，该剂量相当于人类在日常生活中接触到的剂量，发现出生后的小鼠在30天时（青春期）乳腺细胞数量和乳腺末端芽组织密度大幅增高，而这些变化是人或动物发生乳腺癌的危险因素。Yigit et al.（2010）[4]研究发现，母鸡子宫暴露在67μg/g与134μg/g的双酚A下，子宫管状腺体密度和鞘膜粘膜厚度降低，表明高剂量双酚A对胚胎发育有不利影响。此外，双酚A还能够诱导细胞活性氧的产生，而氧化胁迫对女性的疾病病理如子宫内膜炎起重要作用，通过影响怀孕时的卵细胞成熟、卵巢类固醇生产、排卵、黄体融化和黄体维护来影响女性的整个生殖过程（Yi et al.，2011）[5]。由于双酚A的大量使用，许多植物不可避免地受到双酚A污染。高浓度的双酚A会抑制植物的生长，还会干扰植物生殖功能并且具有致畸性（Speranza et al.，2011）[6]。此外，双酚A可以与镉、紫外线发生协同作用，加重他们对机体的伤害。

3 双酚A的降解方法

3.1 生物方法

生物降解是利用从自然界筛选得到的或人工改造得到的可代谢双酚A的微生物对其进行降解，双酚A能够在各种环境中进行生物降解。有研究报道称河流中的双酚A能够在4天内被细菌降解。MV1细菌能够将双酚A降解为4-羟基苯甲酸，且Loffredo et al.（2010）[7]的研究证明，一些微生物能够抑制双酚A的活性。日本学者发现，真菌可以清除溶液中双酚A的活性，并且真菌中提取的过氧化物酶对降解双酚A具有重要作用。也有研究证明某些植物也具有降解双酚A的能力，植物对双酚A代谢方式主要分为羟基化与氧化两种方式。Watanabe et al.（2012）[8]对马蛇子代谢双酚A机理研究发现，双酚A被羟基化后，最终被氧化成醌类化合物。此外，Xuan et al.（2002）[9]的研究发现从土豆、蔬菜中提取出来的酶提取液能够将双酚A氧化，并且其氧化产物C15H16O3的雌激素活性明显低于双酚A。

3.2 物理方法

双酚A是一种有机物，可以通过吸附的途径去除。双酚A能够被活性炭有效吸附，双酚A和木质材料或活性炭之间的亲和力是相似的，它们的弗兰德里希常数和温度均比活性炭的高，因此，木质材料能有效地吸附双酚A。Karim and Husain（2010）[10]的研究表明，吸附在载体上的过氧化物酶能够有效吸附并去除双酚A。此外，有些植物根部具有亲脂特性，对于吸附、降解双酚A具有重要作用（Okuhata et al.，2010）[11]。

3.3 化学方法

双酚A可以通过电化氧化和光催化的方法进行降解。用碳纤维做电极，在中性水溶液中，双酚A会被氧化，在电极的阳极形成薄膜，从而达到去除目的。双酚A在有氧条件下能够被降解，Toyama et al.（2009）[12]研究发现芦苇能够刺激根际沉积物中双酚A降解细菌的活性，而在缺氧沉积物中细菌活性受到抑制，降解途径主要以化学氧化为主，需氧植物与降解细菌对双酚A的降解具有协同效应。亦有研究表明，运用芥菜型油菜合成的混合碳纳米管可以增强光催化的双酚A的降解效率（Qu et al.，2012）[13]。

4 展望

双酚A广泛地应用于食品包装的生产中，不可避免地对食品包装材料的安全性带来影响，过量地添加双酚A对人类的健康造成威胁，因此，在食品包装的制造過程中，应限制双酚A的使用。目前，加拿大、美国、丹麦等多个国家和地区发布了关于食品包装及食品接触材料、容器及器皿中禁止使用双酚A的法律法规。我国也出台了食品接触材料中双酚A检测的新标准，但仍不能和国际接轨。因此，除了出台更为严格的法律法规，在食品包装的制造中采用物理吸附以及生物降解的方法也能减少双酚A对食品安全的威胁。此外，改良包装材料的高分子特性，如使用植物类或食品类等对人体无损害作用的原料制作包装材料，能减少食品包装带来的安全问题。

参考文献

[1]Cao XL et al. Bisphenol A in canned food products from Canadian markets. Journal of Food Protection. 2010；73：1085-9.

[2]Lim DS et al. Potential risk of bisphenol A migration from polycarbonate containers after heating， boiling， and microwaving. Journal of Toxicology and Environmental Health， Part A. 2009；72：1285-91.

[3]Von Goetz N et al. Bisphenol A： how the most relevant exposure sources contribute to total consumer exposure. Risk Analysis. 2010；30：473-87.

[4]Yigit F， Daglioglu S. Histological changes in the uterus of the hens after embryonic exposure to bisphenol A and diethylstilbestrol. Protoplasma. 2010；247：57-63.

[5]Yi B et al. Inhibition by wheat sprout juice of bisphenol A induced oxidative stress in young women. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2011；724：64-8.

[6]Speranza A et al. The environmental endocrine disruptor， bisphenol A， affects germination， elicits stress response and alters steroid hormone production in kiwifruit pollen. Plant biology. 2011；13：209-17.

[7]Loffredo E et al. Potential of various herbaceous species to remove the endocrine disruptor bisphenol A from aqueous media. Chemosphere. 2010；80：1274-80.

[8]Watanabe I et al. Characterization of Bisphenol A Metabolites Produced by Portulaca oleracea cv. by Liquid Chromatography Coupled with Tandem Mass Spectrometry. Bioscience， biotechnology， and biochemistry. 2012；76：1015-7.

[9]Xuan YJ et al. Oxidative degradation of bisphenol A by crude enzyme prepared from potato. Journal of agricultural and food chemistry. 2002；50：6575-8.

[10]Karim Z， Husain Q. Application of fly ash adsorbed peroxidase for the removal of bisphenol A in batch process and continuous reactor： Assessment of genotoxicity of its product. Food and Chemical Toxicology. 2010；48：3385-90.

[11]Okuhata H et al. Floricultural（Salvia） plants have a high ability to eliminate bisphenol A. Journal of bioscience and bioengineering. 2010；110：99-101.

[12]Toyama T et al. Biodegradation of bisphenol A and bisphenol F in the rhizosphere sediment of Phragmites australis. Journal of bioscience and bioengineering. 2009；108：147-50.

[13]Qu J et al. Synthesis of hybrid carbon nanotubes using Brassica juncea L. application to photodegradation of bisphenol A. Environmental Science and Pollution Research. 2012：1-8.