可降解塑料的“綠色”陷阱

你可能沒料到，可降解塑料這個“濃眉大眼的家伙”竟然“背刺”人類。

聚乳酸（PLA）是美國食品藥品監督管理局（FDA）認證的醫用可降解材料，目前已在食品包裝領域規模化應用。然而，中國科學院院士、國家納米科學中心研究員陳春英團隊一篇發表于美國《國家科學院院刊》的最新研究卻發現，頭頂“綠色”“環保”光環的PLA進入體內后，其“脆性特質”更易生成微塑料顆粒，高效入侵機體腸道系統，并被微生物分解、利用，甚至進入代謝循環影響機體健康。

“環境友好”不代表“生物安全”

“這項工作的最大亮點是首次發現微塑料顆粒能進入機體代謝循環。”該論文通訊作者之一、國家納米科學中心副研究員崔雪晶告訴《中國科學報》。

此前的研究中，科學家在人體中發現了微塑料顆粒。但人們并不清楚，這些塑料顆粒進入人體后，如何對人體產生影響。陳春英團隊通過空間功能分析，發現腸道微生物可識別并切割PLA酯鍵，從而加速PLA微塑料的降解。

據崔雪晶介紹，腸道中兩種微生物（鼷鼠螺桿菌和居腸巴恩斯氏菌）可以分泌特異性酯酶。這種酶被稱為“分子剪刀”，它能把進入體內的塑料顆粒“剪”成更小（微米、納米級）的顆粒，并逐步形成一些小分子。

遺憾的是，這些PLA降解形成的小分子很難直接排出體外，它們會被腸道微生物吸收并參與代謝過程，對機體產生影響。比如，部分小分子會促進尿酸形成，引起高尿酸血癥的風險。一些小分子能進入腸道上皮，參與核酸、氨基酸的生成，導致腸道重要的能量分子——短鏈脂肪酸的減少，從而破壞腸道屏障的能量供應及完整性。還有些小分子能參與神經遞質生成，進而影響遠端器官。

PLA微塑料作為碳源進入體內“碳循環”示意圖。受訪者供圖

研究人員發現，一些塑料顆粒可以通過腸腦軸（腸道與大腦之間的雙向溝通系統，通過神經、內分泌、免疫等途徑實現信息傳遞）引起腦部改變，甚至影響消化、情緒、認知、免疫調節等。

“雖然可降解塑料對環境相對‘友好’，但這并不代表它就‘生物安全’”崔雪晶說，“可降解塑料進入體內代謝循環后，可能會產生一些不良影響。兒童、孕婦、腸炎患者等腸道功能較弱的群體尤其需要注意。”

一次餐盒加熱，釋放上億微粒

傳統塑料制品要經過數百年時間才能完全降解。與此相比，可降解塑料大大提高了在自然環境中的降解速度，因而頭頂環保、綠色的“光環”。這更容易讓人們對可降解塑料“放下戒心”。

目前常見的可降解原材料有淀粉基塑料、纖維素基塑料、PHA、PHB和PLA。其中PLA價格便宜，且性能較好。因此， PLA制品占全球可降解塑料制品份額的60%以上。

“基本上，我們常用的一次性吸管，外賣包裝盒、水瓶、超市提供的可降解塑料袋大部分由PLA材料制成。目前還有廠家以PLA為原料生產T恤衫、襪子等產品。”崔雪晶補充說，“PLA材料在為我們生活帶來方便的同時，也讓我們幾乎每天都在攝入這種顆粒。”

研究人員曾在容量為一升水的礦泉水瓶里，檢測到約20萬個微米及納米塑料顆粒。這讓他們覺得探討塑料顆粒對人體的生物安全性十分必要。

“與傳統塑料制品相比，PLA的特性更‘脆’，也就是說，它更容易形成微米或納米顆粒。”該論文第一作者、國家納米科學中心博士生鮑琳說，“尤其在高溫情況下，PLA釋放微納顆粒的速度更快。”

研究人員發現，一次微波爐加熱外賣餐盒，就能釋放出上億個這種微米或納米級的顆粒。

研究團隊合影。受訪者供圖

傷害不可逆且缺乏干預手段

研究人員在小鼠模型中，明確觀察到PLA顆粒進入小鼠代謝過程后，引起食欲減退、體重下降以及腸黏膜結構受損的跡象。同時，血液和尿液中一些代謝物的紊亂往往指向更深層次的能量代謝障礙和潛在的酸堿平衡失調。

更令人擔憂的是，研究人員在小鼠暴露實驗中發現，這種由PLA顆粒引起的代謝問題似乎具有一定的“記憶效應”。即使停止暴露后，部分代謝網絡的改變也難以完全恢復。

“這提示我們PLA顆粒帶來的健康風險是長期的，有些影響可能不可逆。”崔雪晶補充說，“PLA顆粒進入代謝循環后，目前人們沒有辦法將它排出體外或無害處理，只能依靠機體自身的反應來應對”。

從食品包裝到日常用品，我們似乎被塑料制品包圍。微塑料顆粒的攝入也難以避免，尤其是外賣、奶茶的可降解塑料包裝，高溫條件下貌似“人畜無害”的環保餐盒反而更兇險。

“塑料顆粒進入代謝循環后，目前還缺少有效的干預手段。”崔雪晶建議，“最可靠的辦法是從源頭上盡量少接觸塑料制品。”

相關論文信息:https://doi.org/10.1073/pnas.2417104122