作者:段歆涔 来源:中国科学报 发布时间:2014-4-24 11:03:24
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谁是下一个“双酚A”
专家称全球塑料毒理学研究刻不容缓

 
当一种化学制品被证实有害时,整个行业都将面临一场大变革。
 

图片来源:Shutterstock.com

 
在婴儿产品领域,塑料奶瓶、防溢水杯以及微型刀具均以“不含BPA”为傲。双酚A(BPA)常见于各种塑料制品中,而以上这些婴儿产品已不再含有此类化合物。此外,从搅拌机到水壶,各类厨具用品也已经不再使用BPA。在结账台,消费者在购买此类物品时甚至还能收到一份“不含BPA”的收据。
 
但是,研究人员认为这还远没有到能真正放心的时候。BPA仍用在多种食品包装中,尤其是罐头制品。而且当食品公司放弃BPA后,他们将用与BPA具有高度相似化学特性的化合物来替代,例如新宠BPS,而该化合物对人体的危害与BPA如出一辙。韩国首尔国立大学环境毒物学家Kyungho Choi说:“商家在使用此类BPA的替代物之前,并没有对替代物的毒性进行充分研究。这正是问题所在。”
 
走向衰落
 
自上世纪50年代以来,BPA一直是大多数坚硬、透明的聚碳酸酯材料的主要化学成分。一直以来,不断有研究表明,BPA会从塑料材料中滤出并污染食物,对人体健康造成诸多不利影响,例如降低生育能力和出生体重,男性生殖器畸形,影响行为发展,引发糖尿病、心脏病和肥胖症。
 
许多BPA对人体健康的潜在影响很难测量,为了应对长期以来悬而未决的问题,美国北卡罗来纳州国家环境卫生科学研究所启动了一项3000万美元的研究项目。几年后,研究获得了大量证据,外加民众对此问题的关心,终于迫使政府采取行动。2011年,欧盟将BPA列为生产婴儿奶瓶的违禁物,美国政府也于1年后采取了相同的应对措施。
 
若要禁用BPA,寻找合适的替代物成为当务之急。但是,研发出一种能够同时满足从豆类到西红柿再到咖喱等多种食物包装需求的廉价包装材料绝非易事。包装材料不仅必须避免细菌和真菌入侵,还必须保护包装自身抵御内部食物的撞击和侵蚀。此外,当金属物品与食物相混合时有可能影响到食品的口味。洛厄尔市马萨诸塞大学塑料工程师Daniel Schmidt说:“如果食物的口味尝起来怪怪的,却和顾客说可以安心食用,他们会相信吗?”
 
华盛顿市北美金属包装联盟认为,以BPA为基础的环氧树脂衬里之所以被广泛应用,就是因为它足够强力、柔韧性好,且成本低廉。此外,它还能够承受罐头加工所必需的高温消毒过程,不会与里面的食物和饮料相互影响。该联盟预测95%以铝和铁为材料的罐头内壁涂料使用的是环氧树脂,99.9%的环氧树脂含有BPA成分。
 
尽管目前已有一些替代品,但它们都有自身缺陷。1999年,密歇根州克林顿市Eden Organic公司开始以从植物中提取的含油树脂作为内壁的材料,最终新材料的应用使得涂料成本上升了超过20%。油性树脂衬里一样能够影响食物的口味,且极易受高酸性食物,如西红柿的侵蚀。
 
新选择可能即将出现。当BPA成为“过街老鼠”之后,许多生产商将目光转向与BPA具有相似化学结构的BPS。一个BPA分子包含两个酚基,由一组分支状的三碳循环相连;在BPS的分子中,两个酚基则是由砜基相连。
 
BPS最早于1869年首次合成出来,最初作为一种染料使用,直到2006年才被用于消费品,因此很少有研究者研究过它的毒性。巴黎第七大学内分泌学家René Habert说:“最大的问题在于BPS的毒性是否和BPA一样大,而这正是我们目前无法回答的。”
 
行动的关键
 
正常状态下的雌性激素是一种小型分子,只含有为数不多的酚环。BPA和BPS的体形相同,具有相似的酚环和连接物,因此都能对雌激素受体产生影响。意大利伊斯普拉市健康与消费者保护协会的Susanne Bremer和同事在一个对雌激素敏感的人类细胞株上对BPS和BPA进行了测试。结果发现,两种化合物会像雌激素一样工作,但却比雌甾二醇的活性低10万倍。雌甾二醇是雌激素的一种,通常由它来触发酶级联反应,而BPS和BPA也能在某种程度上触发这种反应。
 
Choi和同事发现,当斑马鱼置身于BPS含量为每升0.5微克的水中时,它们产下的卵会变少,孵化出来的畸形后代更多,并且比正常状态下的同类含有更高比例的睾丸素和雌激素。Habert领导了BPS对老鼠和人类胎儿睾丸细胞影响的预备实验,他说:“高浓缩的BPS与高浓缩的BPA会产生相同的影响,而低浓度条件下的结果还未知晓。”
 
目前还不清楚究竟多高浓缩程度的BPS才是对人体无害的。健康和消费者保护协会的Catherine Simoneau及同事,对来自12个国家的30个含有BPS成分的婴儿奶瓶进行了分析。研究者准备了滚烫的沸水和70度的热水,将奶瓶投入沸水5分钟后,没有一个奶瓶检测出BPS成分;将奶瓶投入70度热水2小时后,情况一样如此。由此可见,BPS材料对水解分解的抵御能力强于聚碳酸酯。Schmidt认为这是BPS的一大卖点。
 
人们在生活中也能通过各种各样的方式接触到BPS。纽约州奥尔巴尼市卫生部化学分析师Kurunthachalam Kannan与其研究团队在收银机打印的账单、飞机行李标牌以及登机牌上都检测到了BPS,因为这些以热敏纸为材料的纸张将BPS用作彩色显影液。此外,科学家还在披萨盒及食品桶等再生环保纸上发现了BPS的痕迹。
 
Kannan研究小组估计,普通人皮肤每日受BPS影响的平均数值低于毒性效应的界限值。尽管如此,BPS还能透过食品等其他渠道影响人们的健康,因此Kannan呼吁对此类化合物进行更进一步的研究。
 
深入分析
 
目前尚不清楚有多少种浓缩在塑料制品中的化合物对人体有毒。但是这些化合物聚合在一起后会产生协同效应。得克萨斯大学医学部生物化学家Cheryl Watson近期在实验室培养的小白鼠身上研究了类似雌激素的BPA、BPS以及其他壬基苯酚的影响。她们发现2~3种化合物聚合在一起后,将对雌激素信号系统造成更严重破坏,即便浓缩度很低也会比单独的化合物造成更大损害。
 
Watson认为:在理想状态下,下一代的化学制品应当在广泛推广前接受雌激素信号影响测试。为了达成这一目的,她和一个由生物学家和化学家组成的小组共同推动了一项名为TiPED的计划。在设想中的检测系统中,新合成出来的化学制品将接受内分泌扰乱潜在威胁的评估。整个评估过程共分为5个阶段,从最初对化学结构的计算分析,到最终进行完整的动物实验。
 
这样做的目的在于建立一个由各个独立实验室组成的协作机制,在塑料制品企业的要求下帮助检测其产品。Watson承认要想说服这些公司予以配合具有一定的挑战性,但她同时认为塑料制品企业与研究者的合作存在一种激励机制。
 
因为如果出现关于产品对消费者身体健康的负面报道,这些公司将损失惨重。Watson说:“当一种化学制品被证实有害时,整个行业都将面临一场大变革。”
 
TiPED计划若能实现,将有助于确保扰乱内分泌的化学制品在市场上无法立足。对于Watson和其他许多研究者来说,当前境况令人担忧,因为有许许多多未经检测的化合物被用于大量的塑料制品之中。Watson说:“这些有害化学制品充斥在我们的生活中。”(段歆涔)
 
《中国科学报》 (2014-04-24 第3版 国际)
 
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