Food Chemistry:预洗法减少滤袋中茶液中微塑料的释放:基于拉曼成像和Py-GC/MS的定量证据

文摘   科学   2024-03-27 14:39   中国台湾  

Food Chemistry:预洗法减少滤袋中茶液中微塑料的释放:基于拉曼成像和Py-GC/MS的定量证据

在该研究中,作者研究了三种不同的茶包在预洗和浸泡过程中释放到茶叶中的微塑料的特性。采用lCM -拉曼成像联合化学计量学对过滤膜上微米级微塑料进行定量,采用Py-GC/MS对茶泡茶滤液中亚微米级微塑料进行检测。通过过滤膜上的微塑料数量和滤液中微塑料的浓度来量化茶泡液中微塑料的污染程度,并验证预洗对降低微塑料吸收量的有效性。本研究可为评价食品包装中微塑料向食品的释放提供参考方法,也可为茶包加工者和消费者避免微塑料过量摄入提供操作方法和科学依据。



结果讨论:
(1)

图1(样品a的滤袋(a)、样品b的滤袋(b)和滤绳(c)、样品c的滤袋(d)和滤绳(e)的平均拉曼光谱和显微图像(100×),以及基于光谱相似度的不同样品组成比例(f)。

图2(不同积分时间的拉曼成像(a)和微塑料像元的统计量(b),不同步长的拉曼成像(c)和微塑料像元的统计量(d),通过峰强度、峰面积和DCLS成像方法获得PET、PP、NY 6和PE的拉曼图像(e)。)

不同滤袋和滤绳样品的平均光谱如图1(a) - (e)所示。根据特征拉曼位移的分配,样品A的平均拉曼光谱呈现出与PET、PP、ny6和PE高度相容的拉曼位移特征,计算出的组成比例分别为68.03%、2.82%、0.91%和28.24%(图1(A)和(f))。样品B的滤袋仅由PP材料制成(图1(B)),而细绳包含PET(93.61%)、PP(0.18%)和PE(6.21%)(图1(c)和(f))。样品C与其标签一致,仅由NY 6材料制成(图1(d)),其弦也由多种材料制成,即PET(14.05%)和PP(85.95%)(图1(e)和(f))。

为了保证微塑性鉴定的准确性,缩短分析时间,对扫描步骤进行优化尤为必要。在同一区域内,以1 μm、3 μm、5 μm和10 μm扫描步长进行拉曼成像(图2(c)),并分别计算微塑像元个数(图2(d))。
从图2(c)中可以看出,随着扫描步长从1 μm增大到10 μm,拉曼图像逐渐失真和模糊,捕获的微塑料像元数量明显减少,更重要的是,随着扫描步长增大,较小的微塑料难以识别。与扫描步长为3 μm和1 μm时的图像相比,拉曼图像的清晰度和亮度以及微塑像元数量没有明显差异,但比步长为5 μm时的图像清晰得多(图2(c)和(d))。
DCLS成像结果和可视化图像如图2(e)所示。对于PET微塑料,三种成像方法均可获得清晰明亮的拉曼图像,PP和NY 6微塑料的峰面积和DCLS成像优于峰强度成像,而PE微塑料的峰面积成像不如峰强度和DCLS成像清晰。DCLS成像可以基于多个光谱特征峰,不仅清晰,而且在光谱特征峰较弱的情况下也能准确识别微塑料。因此,在后续研究中采用DCLS成像方法进行拉曼成像。



(2)

图3(DCLS获得的拉曼图像和RIO在不同样品GMF上的叠加图像(a);通过预洗处理将图像叠加在不同样品的中心roi上(b);预洗处理下不同样品的微米级微塑料总量估算及显著性分析(c)。

可以看出,随着水洗次数的增加,A样品茶包中检测到的微塑料含量呈下降趋势。样品A的微塑料释放量减少了94.26%,经过三次洗涤,样品B中未检测到微塑料。第二次水洗释放出更多的微塑料,这可能是由于第一次水洗没有洗掉牢固吸附的微塑料。C样品水洗后微塑料含量没有减少,但释放到泡茶液中的微塑料相对较少,进一步证明了编织尼龙袋的安全性。

图4(PET (a)、PP (b)、ny6 (c)、PE (d)微塑料标准品特征热解产物质谱及定量曲线不同样品的预洗液和泡茶液中亚微米级微塑料含量的定量检测(e)。)
从图4(e)中可以看出,预洗次数与检测到的微塑料数量和类型之间没有显著的相关性。由此可以推断,亚微米大小的微塑料主要以碎片的形式通过GMF进入过滤液,并以吸附的形式附着在滤袋和滤绳的表面,经过搅拌和洗涤后可被排入茶液中。此外,非织造样品A含有PET、PP、ny6和PE(图1(A)和图4(e)),非织造样品B含有PET、PP和PE(图1(B)、(c)和图4(e))。它们作为非纯产品材料滤袋,容易吸水溶解,导致亚微米级碎片脱落。相比之下,ny6编织样品C的滤袋(图1(d))是稳定的,没有碎片移位。
(3)

图5(预洗可减少滤袋释放的茶液中的微塑料)


综上所述,预洗是一种有效的方法,可以大幅减少茶泡茶中微塑料残留的数量,而茶成分的损失可以忽略不计。


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总结:

采用lCM -拉曼成像技术和Py-GC/MS技术对过滤袋释放的茶叶冲剂中的微塑料进行鉴定和定量。结果表明,由不同塑料基材料制成的茶包会将微塑料释放到茶液中,包括微塑料和亚微米微塑料。定量结果显示,ny6编织袋的微塑料释放量明显低于塑料基无纺布滤袋,尤其是非单材料滤袋,含塑料的细绳也是微塑料释放的来源。研究提供了定量证据,证明用室温水预洗可以显著减少茶泡茶中微塑料的残留,而茶成分的损失可以忽略不计。建议厂家在进行茶叶分配制时,应将滤袋洗净,消费者也可以在泡茶前,将滤袋预洗几次,这样可以显著减少泡茶中微塑料的数量和质量,从而降低微塑料接触人体的风险。

如对文章感兴趣,请阅读原文: DOI: 10.1016/j.foodchem.2024.138740



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