紙吸管中鋁元素遷移量的風險分析與評估

◎ 張小明，張玉萍，陶曉琳，黃 鑫，王 穎，朱 榮，沈琳琳

（南京市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，江蘇 南京 210000）

隨著人們飲食習慣的改變，吸管的使用越來越普遍。目前，市面上使用的吸管主要有塑料和紙兩種材質(zhì)，與紙吸管相比，塑料吸管因其制作工藝簡單、成本較低，受到餐飲行業(yè)的青睞，因此市場使用率也比較高。近些年，隨著人們環(huán)保意識的提高和世界各國對環(huán)境保護的重視，餐飲行業(yè)開始嘗試使用紙吸管，如從2019 年9 月份開始，英國和愛爾蘭地區(qū)的所有麥當勞餐廳全面停止使用塑料吸管，替換為紙吸管；星巴克也宣布，從2020 年開始，旗下的門店全面使用紙吸管，以響應抵制一次性塑料產(chǎn)品的號召。

在紙和紙板的生產(chǎn)過程中，明礬，即十二水硫酸鋁鉀[KAl（SO4）2·12H2O]的使用已久，鋁酸鈉、氯化鋁等鋁鹽也同樣廣泛用于施膠、pH 調(diào)整、紙料的濾水等[1]。人體攝入鋁（Al）后，大部分在體內(nèi)蓄積；當鋁在體內(nèi)超過一定量時，會威脅人體健康，甚至導致兒童發(fā)育遲緩、誘發(fā)老年癡呆癥[2]。因此，針對市面上越來越多的紙吸管產(chǎn)品，有必要對該類產(chǎn)品進行質(zhì)量調(diào)研，以探究紙吸管產(chǎn)品中的鋁元素可能導致的食品安全風險，為今后食品接觸用紙制品的風險估及標準修訂提供依據(jù)，也為我國食品接觸用紙制品的市場監(jiān)管提供可靠的參考。

1 材料與方法

1.1 樣品來源

從市場流通環(huán)節(jié)購買26 批紙吸管產(chǎn)品，擬對其中的鋁元素特定遷移量進行測定，然后針對鋁元素的特定遷移結(jié)果進行風險分析與評估。

1.2 主要儀器與試劑

鋁標準溶液（1 000 mg·L-1）、硝酸（優(yōu)級純）、純水（一級純）、乙酸（優(yōu)級純）。

Agilent710電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP-OES）、分析天平（感量0.1 mg）、全自動微波消解儀、移液槍（量程為100 μL 至5 mL 不等）；所有玻璃及塑料器皿用20%硝酸溶液浸泡48 h，用一級水沖洗干凈備用。

1.3 方法

1.3.1 試驗方法

紙吸管為一次性使用制品，且使用前無需清洗，故本次試驗前不對樣品做清洗處理，直接進行浸泡。

金屬離子在酸性水溶液中的遷移量最大，因此根據(jù)樣品的預期使用條件，參照《食品安全國家標準食品接觸材料及制品遷移試驗通則》（GB 31604.1—2015）[3]選擇本次遷移試驗的條件：4%乙酸，70 ℃條件下遷移2 h；參照《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品遷移試驗預處理方法通則》（GB 5009.156—2016）[4]進行樣品的前處理，隨后采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法測定浸泡液中Al 元素的遷移量（檢出限0.5 mg·kg-1）。

1.3.2 評估方法

目前，由于我國缺乏包裝食品攝入量、各類包裝食品的消費量、各類食品包裝材料的使用量以及食品包裝材料和對應包裝食品的分類等資料，尚未建立系統(tǒng)的食品包裝材料暴露評估方法，故參考歐盟和美國的方法開展暴露評估，獲得此次鋁元素的暴露水平。

風險評估主要包括危害評估、暴露評估和風險表征等步驟。①危害評估：通過在權(quán)威數(shù)據(jù)庫中查詢毒理學資料，得到適合本次待評估物質(zhì)的健康指導值（Health-Based Guidance Value，HBGV）。②暴露評估：采用歐洲食品安全局（EFSA）和美國食品和藥品監(jiān)督管理局（FDA）的計算方法，獲得待評估物質(zhì)的膳食暴露量。③風險表征：將膳食暴露量與健康指導值進行比較，得到本次待評估物質(zhì)的風險系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 遷移試驗結(jié)果

26批紙吸管樣品中Al元素的特定遷移量統(tǒng)計結(jié)果，如表1 所示。本次26 批紙吸管的測試結(jié)果中，所有樣品的Al 元素特定遷移量均大于1 mg·kg-1。雖然《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》（GB 9685—2016）[5]中未對紙和紙板材料及制品中Al 的特定遷移量作出要求，但歐盟（EU）《食品接觸的塑料材料和制品》（No 10/2011）[6]中Al 的特定遷移限量為1 mg·kg-1。根據(jù)此限量要求，筆者認為，有必要對本次樣品中的Al 元素進行風險評估。

2.2 風險評估結(jié)果

2.2.1 危害評估

通過資料查詢，根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織下的食品添加劑聯(lián)合專家委員會（WHO/JECFA）在2011 年發(fā)布的鋁元素毒理學評估報告Al 元素的暫定每周耐受量（PTWI）為2 mg·kg-1BW，由此換算可得到Al 元素的每日耐受量（TDI）為0.29 mg·kg-1BW。

根據(jù)食品接觸材料風險評估的基本原則和要求，引用國際通用的食品接觸材料膳食暴露評估參數(shù)，推導得到Al 元素的健康指導值（HBGV），推導方法見公式（1）。

因此，本次評估的Al 元素健康指導值為3.48 mg·d-1。

表1 紙吸管樣品Al 元素特定遷移量統(tǒng)計表

2.2.2 暴露評估

（1）按照EFSA 的方法計算膳食暴露量。根據(jù)國際生命科學研究所（International Life Sciences Institute，ILSI）歐洲包裝材料工作組發(fā)表的報告《Food Consumption And Packaging Usage Factors》[7]，歐盟食品包裝材料的暴露評估思路采用最壞的假設(shè)，即假設(shè)食品包裝材料中的某物質(zhì)遷移到食品中的量全部由人體通過膳食攝入這一極端情況。此方法假設(shè)體重60 kg 的人一生中日均攝入1 kg 由含有目標遷移物的食品包裝材料包裝的食品，食品和包裝材料接觸面積為6 dm2，食品始終和含有目標遷移物的相同包裝材料相接觸，且食品中目標遷移物的含量為其最大特定遷移量Mmax。

根據(jù)本次紙吸管的檢測結(jié)果，26 批紙吸管樣品中，Al 元素的特定遷移量最大值（Mmax）為20 mg·kg-1，特定遷移量平均值（Mave）為3.51 mg·kg-1。分別采用這兩個特定遷移量數(shù)值來計算Al 元素的EDI：

（2）按照FDA 的方法計算膳食暴露量

根據(jù)美國FDA《行業(yè)指南：食品接觸物質(zhì)上市前提交的準備：化學建議》[8]（下稱《行業(yè)指南》），如公式（4），EDI 是用M乘以包裝的消費因子（CF）求得膳食中食品接觸物質(zhì)的濃度，然后用膳食濃度乘以每人每天消耗的食品總量求得估計每日攝入量。美國FDA 假設(shè)每人每天消耗3 kg 食品（包括固體和液體食品）。

根據(jù)美國FDA《行業(yè)指南》附錄Ⅳ中的內(nèi)容，紙制品（不含聚合物涂層）的食品類分布因數(shù)（fT）見表2。

表2 紙制品（不含聚合物涂層）的食品類分布因數(shù)表

美國FDA《行業(yè)指南》在評估食品接觸材料中特定物質(zhì)膳食暴露量時，根據(jù)每種食品模擬物中特定物質(zhì)的遷移量和相應食品的分布系數(shù)，計算出食品中特定物質(zhì)總含量。為最大限度地評估Al 元素的風險性，認為Al 元素在所有食品模擬物中的遷移量均為最大遷移量（Mmax）20 mg·kg-1或均為平均遷移量（Mave）3.51 mg·kg-1。計算過程如下：

或

根據(jù)美國FDA《行業(yè)指南》附錄IV 中的內(nèi)容，紙制品（不含聚合物涂層）的消費因子（CF）為0.1，由上述計算得到的M值，計算EDI值，如下：

或，

2.2.3 風險表征

風險表征即將膳食暴露量與健康指導值進行比較，用膳食暴露量除以健康指導值，得到本次評估的風險系數(shù)。

（1）按照EFSA 的評估方法進行表征。

或

（2）按照FDA 的評估方法進行表征。

或

此外，還采用Al 元素的安全限量用FDA 的評估方法反推Al 元素可接受的最大遷移量（Macceptable），假設(shè)Al 元素的暴露量即為安全限量3.48 mg·d-1，則可接受的最大遷移量為：

2.3 風險評估結(jié)果

當風險系數(shù)超過100%（即暴露量大于安全限量）時，可認為在預期使用情況下，攝入該物質(zhì)對人體是不安全的。通過FDA 評估方法計算，得到本次評估的Al 元素的最大風險系數(shù)為172.4%，平均風險系數(shù)為30.3%，同時得到Al 元素可接受的最大遷移量為11.6 mg·kg-1。

根據(jù)本次26 批紙吸管樣品的Al 元素特定遷移結(jié)果，有2 批樣品的特定遷移量大于11.6 mg·kg-1，分別為20 mg·kg-1和15.3 mg·kg-1，其他24 批樣品的特定遷移量均小于11.6 mg·kg-1。

因此，綜合考慮使用人群對該風險的可接受水平，認為本次評估中僅有2 批紙吸管的Al 元素特定遷移量可能會產(chǎn)生食品安全風險，其余24 批紙吸管的Al 元素特定遷移量不會引起導致較大的食品安全風險。

3 結(jié)論

已有研究表明我國居民日常膳食中鋁含量較高，已經(jīng)成為威脅人體健康的隱患[9]。當鋁在人體內(nèi)超過正常值5 ～10 倍后，可能引起骨質(zhì)松軟、關(guān)節(jié)疼痛；長期攝入會損害大腦，尤其對嬰幼兒、孕婦和身體較弱的老年人危害更大，會導致兒童發(fā)育遲緩、誘發(fā)老年癡呆癥[10]。

隨著餐飲行業(yè)對紙吸管使用的推廣，紙吸管的使用量和使用人群有望不斷增加。為保護我國居民的健康，有必要采取措施降低該類產(chǎn)品的鋁元素含量。世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（WHO/FDC）在1989年正式將鋁確定為食品污染物加以控制；歐盟在2016年修訂食品接觸用塑料制品的法規(guī)[11]，將鋁元素的特定遷移量限制在1 mg·kg-1。我國GB 9685—2016 的附表A.6食品接觸用紙和紙板允許使用的添加劑清單中，批準了一些含鋁元素的物質(zhì)，例如鋁酸鈉、氫氧化鋁、硫酸鋁等，但并未對這些物質(zhì)中鋁元素的特定遷移量做限制，同時GB 9685—2016 附錄C 金屬元素特別限制規(guī)定中，也并未對鋁元素做特別限制要求。

本研究結(jié)果顯示，目前市售的紙吸管中鋁元素的遷移水平較高，均超過歐盟對塑料產(chǎn)品中鋁元素遷移量的限制，個別樣品的鋁元素膳食暴露量甚至超過了其健康指導值，故存在很大的食品安全風險。為更全面地了解我國市售紙吸管及紙制品中鋁元素的遷移情況，建議開展更廣泛的行業(yè)調(diào)研與持續(xù)的市場監(jiān)測。生產(chǎn)企業(yè)應改進傳統(tǒng)工藝，減少含鋁物質(zhì)遷移到食品中。相關(guān)部門也應引起重視，在標準修訂時建議增加鋁元素的特定遷移限量，以減少此類產(chǎn)品中鋁元素遷移量過大的問題。