Бисфенол А в продуктах питания: пути попадания, содержание, вред для здоровья и ограничительные меры
Бисфенол А в продуктах питания: пути попадания, содержание, вред для здоровья и ограничительные меры
Аннотация
Бисфенол А (БФА) – это мономер поликарбонатного пластика и эпоксидных смол, активно используемых для изготовления материалов, контактирующих с пищевой продукцией. Объёмы производства бисфенола А в мире (>10 млн тонн) и России неуклонно растут, при этом ряд стран ввёл ограничения на его использование в материалах, контактирующих с продуктами питания, вплоть до планируемого в ЕС полного запрета. Допустимые уровни для соединения в пищевой продукции пока не регламентированы, установлено только предельное значение миграции из упаковки (0,01 мг/л в России).
Пищевую продукцию бисфенол А может загрязнять на всех этапах производства – от этапа получения сырья до упаковки (например, из эпоксидной смолы выстилающей поверхности консервных банок). Среди основных методов определения содержания загрязнителя в пищевой продукции – высокоэффективная жидкостная хроматография с масс-спектрометрическим или флуоресцентным детектированием. Количество бисфенола А в растительной и животноводческой продукции находится в диапазоне от единиц до десятков мкг/кг (в консервированной продукции в разы выше). В некоторых видах морских рыб и моллюсков содержание вещества может достигать сотен мкг/кг. Загрязнитель может вносить вклад в развитие у человека нарушений работы репродуктивной, нервной, иммунной систем, печени и почек, дефектов развития плода. В 2023 г. Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) установило новую переносимую дозу 0,2 мг/кг веса день (в 20,000 раз ниже установленной ранее) и пришло к выводу, что при потреблении большей части различных видов продукции, содержащих бисфенол А (как консервированной, так и неконсервированной) здоровью может быть нанесён вред.
Выводы: Пути загрязнения БФА пищевой продукции изучены недостаточно. В нашей стране официально утверждённые методы определения содержания БФА в пищевой продукции отсутствуют, систематических исследований cодержания БФА в продуктах питания не проводилось. Разработка собственных методик анализа и мониторинговые исследования необходимы для обеспечения безопасности пищевой продукции.
1. Введение
Бисфенол А (CAS No. 80-05-7) – это синтетическое фенольное соединение, мономер для производства поликарбонатных пластиков и эпоксидных смол (95% от объёма производства БФА) ) и других полимерных материалов, контактирующих с пищевой продукцией . В частности, из поликарбонатного пластика изготавливают тару для твёрдых и жидких продуктов, столовую посуду и кухонную утварь, контейнеры для микроволновки, а плёнкой на основе эпоксидной смолы покрывают дно консервных банок. Полимеры из БФА имеют и многочисленное непищевое применение – краски, медицинские приборы, различные покрытия, чернила для печати, огнеупорные материалы, детские игрушки, термобумага для чеков и др.
, , .БФА был впервые синтезирован русским химиком Александром Дианиным в 1891 г.
, а промышленное его производство началось в 1957 году . Глобальный объём потребления БФА неуклонно увеличивается, в 2015 году он достиг 7,69 млн тонн., а в 2023 году, по оценкам, составил 10.2 млн тонн , . Особенно активный рост использования БФА отмечен в Китае, Индии, России и Мексике . Вещество относится к ксенобиотикам, производимым человеком в наибольших объёмах .Активное производство и использование БФА делают неизбежным его попадание в окружающую среду.
2. Попадание БФА в окружающую среду и пищевую продукцию
Основными источниками попадания БФА в окружающую среду являются стоки предприятий, где производят сам мономер и материалы на его основе, бытовые сточные воды и свалки мусора. В окружающей среде пластик деградирует с высвобождением свободного БФА
. В морскую воду БФА попадает из пластика в океанах, накапливаясь в водных организмах .БФА не относится к соединениям, стойким в окружающей среде. Он подвержен быстрой фотодеградации (в течение менее 7 ч), обладает низкой летучестью, и низкой способностью к переносу на большие расстояния . Соответственно, наиболее загрязнены им места вблизи источников эмиссии. Тем не менее, в небольших концентрациях его находят в воде, почве, донных осадках, воздухе и живых организмах в различных частях света, поэтому в целом он может быть признан повсеместным загрязнителем
, . БФА обнаруживается в моче 95% взрослых и детей, и в тканях плода в той же концентрации, что и в крови матери .Учитывая распространение содержащих БФА материалов в быту и загрязнение им окружающей среды, попадание в пищевую продукции может происходить на всех этапах её производства, при этом пути попадания БФА в пищевую продукции изучены недостаточно
, , .Наиболее значимым источником контаминации являются, по всей видимости, контактирующие с пищей материалы, из которых мигрирует как непрореагировавший остаточный мономер, так и высвобожденный при деградации материала
, , , . На миграцию БФА из упаковки критическое влияние оказывают ряд факторов. Нагревание и щелочная среда, солнечный свет, щелочные детергенты, жёсткая вода для мытья, а также повторное использование увеличивают миграцию БФА из пластиковых контейнеров для хранения и разогрева пищи .Содержание БФА в консервированной продукции в среднем выше, чем в неконсервированной, в первую очередь из-за интенсивной миграции БФА из выстилающего внутреннюю поверхность консервных банок покрытия из эпоксидной смолы, на величину миграции влияет состав и толщина покрытия, время и температура хранения консервов, содержание жира, объём воздуха в банке, наличие нитратов и окислителей, температура обработки консервов
, , .Пища является основным путём воздействия БФА на человека
, а на ингаляционный и дермальный пути приходится не более 5% . В этой связи ряд стран ввёл ограничения на использование БФА в упаковке для пищевой продукции.3. Ограничительные меры по использованию БФА
В связи с потенциальным вредом для здоровья человека ряд стран ограничивает использование БФА в производстве материалов, контактирующих с пищей, в том числе путём замены его на другие бисфенолы, производя продукцию с маркировкой «BPA-free» (не содержит БФА)
.С 2011 г. БФА был запрещён к использованию при производстве бутылочек для грудных младенцев на территории Европейского Союза
, а некоторые члены ЕС запретили его в любой таре пищевой таре для детей до 3-х лет . Во Франции с 2012 г. полностью остановлено применение и импорт содержащих БФА материалов, контактирующих с продуктами питания . В 2024 году Европейская комиссия опубликовала проект директивы о полном запрете использования БФА в контактирующих с пищей материалах . В США БФА с 2013 г. запрещён и в бутылочках, и другой таре для детских смесей , аналогичный запрет с 2011 г. действует и в Китае .В ряде стран для БФА установлено предельно допустимое количество его миграции БФА из тары в пищевую продукцию. В ЕС оно составляет 0.05 мг/кг , в Китае – 0,6 мг/кг, во Франции – на уровне «ниже предела определения метода» , в нашей стране – 0,01 мг/л
. Показатель миграции определяется с использованием специальных сред, имитирующих продукты питания .Установление допустимых уровней и другие ограничения устанавливают на основе данных о вреде БФА для здоровья человека от попадания загрязнителя в организм.
4. Вред для здоровья
БФА относится к группе веществ, нарушающих работу эндокринной системы
, в зарубежной литературе для них принят термин «endocrine disruptors» (англ. вещества, нарушающие работу эндокринной системы) . БФА связывается с рецепторами тиреоидных гормонов, эстрогеновыми, андрогеновыми и рядом других клеточных рецепторов, влияя на их сигнальные пути .После попадания внутрь организма человека и животных БФА быстро преобразуется в несколько неактивных метаболитов, таких как его глюкуронид и сульфат. Свободный БФА выводится в основном через кишечник, а его метаболиты с мочой
. Метаболизм БФА в организме человека, обезьян и мышей очень схож . Токсичность БФА изучается активно, всего этому вопросу посвящено более 1600 исследований, большинство проведены в Китае и США . У сотрудников, которые подвергались воздействию очень высоких доз БФА на производстве, были выявлены гормональные и репродуктивные нарушения .В описании токсических свойств БФА мы будем ориентироваться в первую на отчёт Европейского управления по безопасности продуктов питания (European Food Safety Authority, EFSA)
, поскольку, на наш взгляд, в нём представлены наиболее полные и детальные сведения от одной из наиболее авторитетных в мире организаций по вопросам пищевой безопасности.БФА обладает низкой острой токсичностью для млекопитающих при пероральном введении
, . Генотоксические свойства были выявлены in vitro, но не in vivo. По заключению EFSA, опыты на грызунах не выявили влияния БФА на развитие опухолей , ряд других исследователей разделяет мнение об отсутствии доказательств связи БФА с онкологическими заболеваниями и у животных, и у человека . Международное агентство по изучению рака не проводило оценку канцерогенных свойств БФА .Опыты на животных показали отрицательное влияние БФА на репродуктивную систему, обусловленное взаимодействием с эстрогеновыми и андрогеновыми рецепторами и ингибированием метилирования ДНК
, , на внутриутробное развитие плода, на печень и почки по механизму окислительного стресса, нервную систему, включая её развитие у плода, на поведение, а также метаболизм (содержание мочевой кислоты). Однако, самой чувствительной к воздействию БФА оказалась иммунная система. Опыты на мышах показали эффект в отношении клеток Т-хелперов 17 (Th17) – важнейших участников борьбы с внеклеточными паразитами, Th17 играют важную роль в развитии воспалений, включая аутоиммунные заболевания и воспаление лёгких .ЕFSA не указывает, что какие-либо вредные эффекты БФА были выявлены в опытах на людях. Другие исследователи ссылаются на эпидемиологические данные, которые позволяют предполагать, что БФА может вносить вклад в развитие заболеваний у человека, например, в развитие дефицита внимания, аутизма, депрессии и других нарушений психики у детей
, диабета и ожирения , женского бесплодия , повторных выкидышей , снижает подвижность сперматозоидов и качество спермы у мужчин , в особенности при производственном контакте. При этом отмечается, что чёткие и однозначные выводы данные сделать всё-таки не позволяют , и для решения вопроса о влиянии БФА на здоровье человека необходимы двойные слепые плацебо-контролируемые исследования . При разработке мер по минимизации загрязнения, контролирующие органы используют в первую очередь данные специально установленной для этого процедуры – оценки риска, которая позволяет рассчитать переносимую дозу вещества.5. Оценки риска БФА в пищевой продукции
В 2015 году Европейское агентство по безопасности продуктов питания (European Food Safety Authority, EFSA) выпустило оценку риска с выводом, что БФА не представляет риска для здоровья европейского потребителя, поскольку переносимая суточная доза в 4 мкг/кг веса в день при воздействии БФА из пищевой продукции и других источников для европейского населения не превышается
.В 2023 году EFSA опубликовало повторную оценку риска , в которой была предложена новая переносимая суточная доза в 0,2 нг/кг веса в день (в 20000 раз ниже предыдущей!) на основании воздействия на Th17 клетки мышей. Было показано, что все возрастные группы населения подвергаются воздействию БФА в дозах, на два или три порядка превышающих переносимую, что говорит о наличии риска развития воспалений и аллергических реакций
.Однако, некоторые исследователи критикуют пересмотр EFSA переносимой дозы 2015 года (4 мкг/кг веса в день), указывая, что новое значение в 0,2 нг/кг веса было установлено по результатам малого количества не обладающих достаточным качеством исследований только на мышах, также не предоставлено сведений о том, влияние на Т-хелперы может привести в каким-либо патологическим процессам, отсутствуют данные о корреляции между воздействием БФА и воспалениями и аллергиями у людей
, .В 2008 году Управление по безопасности продуктов питания и лекарственных средств США (Food and Drug Administration, FDA) провело оценку риска, по результатам которой установило, что Бисфенол А в продуктах питания не представляет риск для здоровья человека. В последующие годы FDA рассмотрело свежие данные, но мнения не изменило. Ограничения использованию БФА были приняты в связи с поступившими от общественности петициями. После последней оценки риска EFSA 2023 года появились призывы установить предельное значение миграции, как в ЕС
, .В России ещё в советское время было проведено исследование токсичности БФА и дано научное обоснование его ПДК в воде. Максимальная недействующая доза хронического эксперимента установлена на уровне 25 мкг/кг веса в день
.Ограничительные меры, обусловленные вредом БФА для здоровья, требуют контроля его содержания в продуктах питания, для чего была создана необходимая методологическая база.
6. Методы определения БФА в пищевой продукции
Описанная в литературе методология аналитического определения БФА в пищевой продукции отличается значительным разнообразием. Процедура может включать следующие этапы: пробоподготовка (экстракция и очистка) и собственно аналитическое определение. Для жидких видов продукции, таких как, напитки, супы, соусы, молоко, имитационные среды пробоподготовка проще и включает в себя фильтрацию, центрифугировование и осаждение белков
. Для твёрдых образцов (мясо, рыба, овощи, фрукты, детское питание и т.д.) необходима гомогенизация, лиофильная сушка, для сложных матриц (мясные продукты), может потребоваться удаление белков и жиров . Для жидких матриц проводится жидкостно-жидкостная экстракция, твердофазная экстракция и микроэкстракция, сорбционная экстракция с магнитной мешалкой, для твёрдых – жидкостная экстракция, микроволновая экстракция, жидкостная экстракция под давлением, матричное твердофазное диспергирование , . В очистке экстрактов предложены подходы на основе твердофазной экстракции и жидкостно-жидкостной экстракции. Для непосредственно анализа в литературе описаны методики как на основе газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием, так и жидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим, флуоресцентным, диодно-матричным и электрохимическим детектированием. Также предложены иммунохимические методы и поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия , , . Чаще всего для определения содержания БФА в пищевой продукции используют методы на основе ВЭЖХ с масс-спектрометрическим или флуоресцентным детектированием , .В нашей стране был разработан метод определения содержания БФА в консервированных пищевых продуктах, воде, напитках и морепродуктах на основе экстракции ацетонитрилом, дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции тетрахлорметаном и газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием
, . Однако, государственная аттестация данной методики проведена не была. В Федеральном реестре аттестованных методик (методов) измерений (ФГИС «Аршин» ) методики для анализа БФА в продуктах питания пока отсутствуют.Разработанные в разных странах методы были применены в ряде исследований реальных образцов, позволивших оценить уровни загрязнения БФА различных видов как консервированной, так и неконсервированной продукции.
7. Содержание БФА в продуктах питания
В таблице 1 приведены значения содержания БФА в некоторых видах консервированной и неконсервированной продукции из разных стран.
Таблица 1 - Содержание БФА в пищевой продукции
Страна | Вид продукции | Среднее значение/диапазон концентраций, мкг/кг |
Консервированная продукция | ||
Евросоюз (EFSA) | Консервированные овощи и грибы | 23,5 (0-116,3) [3] |
Консервированные бобовые, орехи и маслосемена | 34,6 (0-137,0) [3] | |
Консервированные фрукты | 13,4 (0-107,0) [3] | |
Консервированная мясная продукция | 31,5 (0-203,0) [3] | |
Консервированная рыбная продукция | 37,0 (0-169,3) [3] | |
Консервированная молочная продукция | 4,9 (0-15,2) [3] | |
Южная Корея | Консервированное мясо, ветчина, рыба, овощи и фрукты | 1,41–278,50 [41] |
Китай | Консервированное мясо, морепродукты, грибы, фрукты и овощи | 0,3–837 [42] |
Канада | Консервированная рыба | 28,0 [1,0-265,0] [43] |
Россия | Консервированные овощи (кукуруза, горошек, фасоль) | 0-770 [38] |
Россия | Консервированное мясо, горошек | 19,4-42,9 [44] |
Различные виды неконсервированной продукции | ||
Франция | Говяжьи стейки Свинина Баранина Телятина | 3,40 (0,11–26,91) [45] 16,95 (4,09–40,09) [45] 7,76 (1,71–22,74) [45] 34,41 (3,68–223,52) [45] |
ЕС (EFSA)
| Рыбная и рыбная продукция | 8,5 (0-11,2) [3] |
Мясо и мясная продукция | 9,5 (0-394,8) [3] | |
Молоко и молочная продукция | 0,3 (0-6,1) [3] | |
Яйца и яичная продукция | 0,9 (0-4,5) [3] | |
Злаки | 1 (0-11,9) [3] | |
Овощи | 1,2 (0-5,3) [3] | |
| Фрукты и фруктовые соки | 0,3 (0-6,0) [3] |
Бразилия | Молоко | 0,12-0,36 [46] |
Китай | Молоко | 0 -10,8 [47] |
Иран | Молоко | 0,47 - 1,01 [48] |
Некоторые употребляемые в пищу рыбах и водных беспозвоночных | ||
Греция | Мидия средиземноморская | 453,6 (342,8-611,9) [51] |
Польша-Россия (Балтийское море) | Треска | 236,3 (25,4-798,4) [52] |
Польша-Россия (Балтийское море) | Сельдь | 98,6 [52] |
Польша-Россия (Балтийское море) | Камбала | 430 (98,3-755,7) [52] |
Польша-Россия (Балтийское море) | Мидии | 43,3 (6,8-197,2) [52] |
Франция | Лещ | 19,8 [53] |
Испания | Карп | 37,3 (0-223,9) [54] |
Китай (о. Тайвань) | Тилапия | 33,6 (0,1-102,1) [55] |
Китай (Материковый) | Карп | 23,5 [56] |
Иран | Карп | 1,6 (1,3-1,8) [57] |
Как следует из таблицы, в неконсервированной продукции содержание БФА ниже, чем в консервированной в несколько раз.
Интересно, что французские исследователи в работе
не обнаружили в мясе и мясной продукции глюкуронидных метаболитов БФА, только его свободную форму. Ирландские учёные полагают, что метаболиты не были обнаружены в образцах пищевой продукции, поскольку они нестабильны и быстро переходят обратно в родительское соединения . При этом они ссылаются на исследование, проведенное на крысах, показавшее, что в гомогенатах плаценты и тканей плода метаболиты стабильны только в течение 24 ч . Нами не было обнаружено исследований о стабильности метаболитов БФА в продукции животноводства.Ни EFSA, ни французские исследователи не делают вывода о том, как бисфенол А попадает в мясо: после смерти животного в результате контакта мяса с выделяющими загрязнитель материалами или прижизненно через корм, воду и т.д.
, .В уже упомянутом выше исследовании
был проведён анализ БФА в продукции, продаваемой в упаковке и на развес. Среднее содержание БФА в упакованном и на развес мясе и рыбе отличалось несущественно, а в птице, печени и мясных деликатесах на развес содержание БФА оказалось выше, чем в упакованном. Авторы делают вывод, что миграция из упаковки может быть далеко не основной причиной загрязнения продукции. Среди других путей загрязнения авторы указывают разделочные доски, плёнку для заворачивания мяса, косметику с рук работниц .Аналогичная ситуация и с молочной продукцией. Итальянские исследователи показали, что в упакованном молоке содержание БФА оказалось ниже, чем в исходном сырье. Авторы полагают, что причина загрязнения – корм и объекты окружающей среды
. Возможно, отличие связано с липофильными свойствами БФА и меньшим содержанием жира в молоке из упаковки . В другом исследовании в молоке из стальных цистерн с резиновыми прокладками БФА оказалось больше, чем в сыром .В таблице 1 также приведены сведения о содержании БФА в некоторой употребляемой в пищу рыбе и водных беспозвоночных. В рыбе и водных беспозвоночных БФА может накапливаться в относительно больших количествах. В целом, в морской рыбе БФА выявляется в более высоких, чем в пресноводной, концентрациях
.В ряде исследований показан потенциал БФА к биомагнификации, т.е. увеличению содержания по мере продвижения вверх по пищевой цепи
, . Другие источники говорят о наиболее высоких его концентрациях на низких трофических уровнях, в особенности в организмах, контактирующих с ресуспендированными осадками, т.е. в фильтраторах . Важным источников БФА в организме водных животных также являются поглощаемые ими частицы микропластика , .Нами не было обнаружено результатов проведённых в нашей стране систематических исследований содержания БФА в продуктах питания. Данные по некоторым видам консервированной продукции пока получены всего на нескольких образцах
, .8. Заключение
БФА относится к широко используемым в промышленности мономерам при производстве пластика. До последнего времени в аспекте пищевой безопасности он считался представляющим относительно небольшой риск для здоровья. Однако результаты оценки риска EFSA 2023 года снизили переносимую дозу в 20000 раз до 0,2 нг/кг веса в день по сравнению с оценкой 2015 года. По данным 2015 года для европейского населения доза, воздействующая на население доза (по самым оптимистичным сценариям) составила более 100 нг/кг веса в день , т.е. превышала переносимую в более, чем в 500 раз. Простой расчёт показывает, что потребление в сутки более 200 г пищи, содержащей более 0,6 мкг/кг БФА (при модельном весе человека, используемом в расчётах ВОЗ – 60 кг
) переносимая доза может быть превышена. Сравнение данного значения со средними концентрациями БФА в пищевой продукции показывает, что она может быть ниже только для потребляемого молока и молочной продукции (неконсервированных). При этом люди подвергаются воздействию БФА не только из пищи, но и из воды, воздуха, и через кожу при контакте с содержащими мономер материалами , .Даже несмотря на критику снижения EFSA переносимой дозы, выводы последней оценки риска привели к планируемому запрету в ЕС использования БФА для производства материалов, контактирующих с пищевой продукцией
. В мире ЕС рассматривается как локомотив мер в области обеспечения пищевой безопасности, вероятно, его примеру запрета БФА последуют и другие страны. При этом данные убедительно показывают, что помимо упаковки контаминация сырья также вносит существенный вклад в загрязнение пищевой продукции (например, в случае морской рыбы). До сих пор нигде в мире не установлены допустимые уровни содержания БФА в продовольственном сырье, для их появления в будущем необходим в первую очередь мониторинг его содержания.В нашей стране растут объемы применения БФА
, законодательные ограничительные меры по его использованию пока не приняты. В настоящее время отсутствуют официально утверждённые аттестованные методики определения содержания БФА в пищевой продукции, нами не было обнаружено данных каких-либо систематических исследований.В этой связи актуальными являются разработка и государственная аттестация методик анализа и реализация целевых мониторинговых программ, которые могли бы стать основой для проведения собственной оценки риска и разработки мер контроля для БФА, а также дальнейшее изучение путей загрязнения пищевой продукции.