中国居民氯吡脲膳食风险评估

中国居民氯吡脲膳食风险评估

0氯吡蝽在国内外的使用情况[研究意义]近年来，植物生长活性剂的使用有所增加，引起了消费者对植物生长添加剂残余的广泛担忧。其中网络和传统媒体广泛关注的很多典型事件都与氯吡脲的使用有关,如“顶花带刺”的黄瓜和未成熟先爆裂的西瓜。【前人研究进展】氯吡脲最早由美国Sandoz公司确证其植物生长调节剂功能,日本协和发酵工业株式会社首先开发成功并于1989年获得专利。目前在美国、日本、欧盟、澳大利亚、新西兰、印度和南非等很多国家都已获得使用登记,登记的使用范围包括葡萄、猕猴桃、西瓜、甜瓜、茄子、烟草等多种作物。国内于1987年由四川大学合成成功,1988起进行应用评价试验,1992年获准临时登记生产。目前有9家企业生产的氯吡脲产品登记用于黄瓜、西瓜、甜瓜、葡萄、猕猴桃和枇杷等作物,前几年也曾临时登记用于脐橙。近年氯吡脲的使用量显著增加,已成为农业生产上广泛使用的一种新的高效植物生长调节剂,主要应用于水果和果菜类作物的花期至幼果期,达到提高坐果率、促进果实生长和增加产量等目的。除主要用于上述登记使用的作物外,其它水果和果菜类作物偶尔有使用。【本研究切入点】在欧盟、美国、澳大利亚和日本等很多发达国家,氯吡脲的登记使用都有详细的评估报告。中国虽然也按照自身的登记管理规范进行了评估,但未见有公开的氯吡脲膳食摄入风险的综合评估报告。【拟解决的关键问题】为明确中国人群的氯吡脲膳食摄入风险,笔者采用国内外可以获得的氯吡脲毒理学数据、国内人群的膳食数据、在国内完成的规范的氯吡脲残留试验数据、中国的市场农产品氯吡脲残留监测数据和残留管理标准,以及农药残留国家估计膳食摄入量和理论最大膳食摄入量评估方法,对中国各类人群的氯吡脲膳食摄入风险进行评估。1评估方法1.1根据标准化残留试验数据测定食品摄入风险1.1.1其他加工食用农产品的规范化管理(1)式中,NEDI——国家估计每日摄入量(nationalestimateddailyintake),单位μg·kg-1bw·d-1;STMRi——第i类初级食用农产品的规范试验残留中值(supervisedtrialsmedianresidue),单位mg·kg-1;STMR-Pi——第i类加工食用农产品的规范试验残留中值(supervisedtrialsmedianresidue,processedcommodity),单位mg·kg-1;Fi——第i类食用农产品的消费量(consumptionoffoodagro-producti),单位g/d;bw——人群平均体重(bodyweight),单位kg。氯吡脲的慢性摄入风险用国家估计每日摄入量占ADI的百分率表示,计算公式如下:(2)式中,ADI——每日允许摄入量(acceptabledailyintake)单位为μg·kg-1bw·d-1,本文中氯吡脲的ADI值采用美国环保局确定的70μg·kg-1bw·d-1;%ADI——占ADI的百分率(percentageofADI)。当%ADI≤100%时,表示慢性风险可以接受,%ADI越小,风险越小;当%ADI>100%时,表示有不可接受的慢性风险,%ADI越大,风险越大。1.1.2急性风险的计算按照产品的性质,分4种不同情景进行评估,但本文评估的产品只涉及下列2种情景:1.1.2.1产品的单个重量大于25g但小于大份餐,该产品的一餐量可能含有高于混合样本的残留水平该情景下用公式(3)计算国家估计短期摄入量:(3)式中,NESTI——国家估计短期摄入量(nationalestimatedshort-termintake),单位μg·kg-1bw·d-1;LP——大份餐(largeportionconsumed),即某类食品一餐的最大消费量,一般以日消费量的97.5百分位点值为准,单位g/d;HR——最高残留量(highestresidue),单位mg·kg-1;HR-P——加工农产品的最高残留量(highestresidueinaprocessedcommodity),单位mg·kg-1;Ue——以可食部分计的产品单个重量(unitweightoftheedibleportion),一般采用中值,单位g;v——变异因子(variabilityfactor),表示同一批产品中不同个体或同一个体中不同部位的残留变异,定义为97.5百分位点残留量与平均残留量的商,一般取3。然后,分别用公式(4)和公式(5)计算急性风险和安全界限:(4)—(5)式中,ARfD——急性参考剂量(acutereferencedose),单位为μg·kg-1bw·d-1,本文中氯吡脲的ARfD值采用美国环保局确定的1000μg·kg-1bw·d-1;%ARfD——占急性参考剂量的百分率(percentageofARfD);SM——安全界限(safetymargin),单位mg·kg-1。当%ARfD≤100%时,表示急性风险可以接受,%ARfD越小,风险越小;当%ARfD>100%时,表示有不可接受的急性风险,%ARfD越大,风险越大。当产品的氯吡脲残留量在安全界限以内时,急性风险可以接受;反之,则有不可接受的急性风险。1.1.2.2产品的单个重量大于大份餐,该产品的一餐量可能含有高于混合样本的残留水平该情景下用公式(6)计算国家估计短期摄入量:然后,分别用公式(4)和公式(7)计算急性风险和安全界限:1.2未检出样品的检测基于市场监测数据的膳食摄入风险评估的计算公式与基于规范残留试验数据的评估类似,只是在NEDI计算中用市场产品残留监测数据的平均值代替STMRi(或STMR-Pi),在NESTI计算中用市场产品残留监测数据的99.5百分位点值代替HR(或HR-P)。葡萄和黄瓜产品的氯吡脲残留监测在2010—2011年进行,样品采自浙江、河北、山西、重庆和黑龙江的农产品批发市场、农贸市场和大型超市。其中葡萄样品共255个,产地包括浙江、河北、山西、山东、天津、新疆、四川、辽宁、海南和云南;黄瓜样品共80个,产地包括浙江、河北、山西、山东、重庆、内蒙古、辽宁和黑龙江。检测方法采用“粮谷中486种农药及相关化学品残留量的测定液相色谱-串联质谱法(GB/T20770-2008)”,检出限0.006mg·kg-1。采用@risk软件对监测得到的葡萄和黄瓜中氯吡脲的残留数据进行处理。在数据处理时假设监测的每个样品在其生产过程中都曾使用过氯吡脲,产品也都存在氯吡脲残留,因此,所有的未检出样品也都是有残留的,其残留量分别在0至检出限之间随机取值。同时,利用@risk软件的模拟抽样功能,进行了10000次的模拟抽样,拟合出葡萄和黄瓜的氯吡脲残留分布,并根据残留分布计算残留的平均值和99.5百分位点值。1.3现有mri模式对消费者的保护水平的评估1.3.1保护水平的计算(8)式中,TMDI——理论最大每日摄入量(theoreticalmaximumdailyintake),单位μg·kg-1bw·d-1;MRLi——第i类食用农产品的最高残留限量(MRL),单位mg·kg-1。现有MRL标准对消费者慢性摄入风险的保护水平用氯吡脲的ADI值与理论最大每日摄入量的商值表示,计算公式如下:(9)式中,CPLc——慢性风险的消费者保护水平(consumerprotectionlevel)。当CPLc≥1时,表示现有的MRL标准对消费者在慢性摄入风险方面的保护达到了可以接受的水平,CPLc越大,保护水平越高;当CPLc<1时,表示现有的MRL标准对消费者在慢性摄入风险方面的保护没有达到可以接受的水平,CPLc越小,保护水平越低。1.3.2.1产品的单个重量大于25g但小于大份餐,该产品的一餐量可能含有高于混合样本的残留水平该情景下分别用公式(10)和公式(11)计算理论最大短期摄入量和急性风险的消费者保护水平:(10)—(11)式中,TMSTI——理论最大短期摄入量(theoreticalmaximumshort-termintake),单位μg·kg-1bw·d-1,CPLa——急性风险的消费者保护水平(consumerprotectionlevel)。当CPLa≥1时,表示现有的MRL标准对消费者在急性摄入风险方面的保护达到了可以接受的水平,CPLa越大,保护水平越高;当CPLa<1时,表示现有的MRL标准对消费者在急性摄入风险方面的保护没有达到可以接受的水平,CPLa越小,保护水平越低。1.3.2.2产品的单个重量大于大份餐,该产品的一餐量可能含有高于混合样本的残留水平该情景下分别用公式(12)和公式(11)计算理论最大短期摄入量和急性风险的消费者保护水平:2结果2.1氯吡脲残留试验如上所述,氯吡脲在中国登记用于黄瓜、西瓜、甜瓜、葡萄、猕猴桃和枇杷等作物(表1)。从氯吡脲的登记、实际使用情况和相关农产品的消费量分析,中国人群的氯吡脲膳食摄入来源主要是黄瓜、葡萄、西瓜和甜瓜,猕猴桃、枇杷及其它水果和果菜类产品也会有少部分的贡献。上述6种登记使用作物中,国内在猕猴桃、西瓜、甜瓜和黄瓜4种作物上已有规范的氯吡脲残留试验报告发表,规范试验残留中值(STMR)为0.0022—0.023mg·kg-1,最高残留值(HR)为0.0029—0.037mg·kg-1(表2)。考虑到还有2种作物没有公开的残留试验数据,实际生产中农药使用的规范性相对较差,超登记范围使用尚难避免等现实情况,按照最大风险原则,假设所有的水果和蔬菜都使用了氯吡脲,水果和蔬菜中的残留量采用已做过残留试验的4种作物中STMR最高的数值来评估其长期膳食摄入的慢性风险。结果显示各类人群氯吡脲的国家估计每日摄入量在0.117—0.318μg·kg-1bw·d-1,只占ADI的0.17%—0.45%,慢性膳食摄入风险很低(表3)。短期膳食摄入急性风险评估结果,猕猴桃、西瓜、甜瓜和黄瓜消费带来的氯吡脲国家估计短期摄入量在0.06—1.33μg·kg-1bw·d-1,只占ARfD的0.01%—0.13%,虽然不同产品之间以及儿童与成人之间有明显差异,但总的来说,急性风险也都很低,氯吡脲的最高残留水平远低于安全界限(表4)。2.2长期膳食:氯吡脲根据中国市场上葡萄和黄瓜产品的氯吡脲残留监测结果,拟合得到葡萄和黄瓜氯吡脲残留分布如图所示。根据该残留分布模型,葡萄和黄瓜氯吡脲残留的均值分别为0.0044和0.0032mg·kg-1,99.5百分位点值分别为0.0114和0.0108mg·kg-1。长期慢性膳食摄入估计应包括所有主要的膳食来源,而现有的市场监测数据仅有葡萄和黄瓜。本文按照最大风险原则,假设所有水果和蔬菜在生产过程中均使用了氯吡脲,并在产品中残留,长期膳食摄入估计时,其平均残留量采用2种监测产品中残留量较高的葡萄的残留均值。评估结果表明各类人群国家估计每日摄入量在0.022—0.061μg·kg-1bw·d-1,仅占ADI的0.03%—0.09%(表4),显示慢性膳食摄入风险非常低。短期急性膳食摄入估计时残留量采用99.5百分位点值,评估结果显示,氯吡脲的国家估计短期摄入量在0.20—0.83μg·kg-1bw·d-1,只占ARfD的0.02%—0.08%(表5)。虽然不同产品之间以及儿童与成人之间有明显差异,但总的来说,氯吡脲的急性膳食摄入风险很低,葡萄和黄瓜99.5百分位点的氯吡脲残留量也远低于安全界限。2.3氯吡脲mrl标准目前中国共制定了猕猴桃、葡萄、西瓜、甜瓜和黄瓜5种农产品的氯吡脲MRL标准。与国外主要国家(地区)的相应标准比较显示,中国的猕猴桃和葡萄的MRL标准与欧盟和韩国一致,严于日本,宽于澳大利亚、美国和加拿大;西瓜、甜瓜和黄瓜的MRL标准与日本一致,宽于澳大利亚、美国、加拿大、欧盟和韩国(表6)[20,21,22,23,24,25,26,27,28]。总体来看,中国已制定的氯吡脲MRL标准与主要发达国家相近或少偏宽松。同时,这5个MRL标准值也都显著大于上述相应的规范残留试验得到的最高残留值和市场监测的99.5百分位点残留值,说明只要按照规范使用,可以保证产品的氯吡脲残留符合标准。在理论最大每日摄入量的估计中,按照最大风险原则,假设所有的果蔬作物使用氯吡脲,在产品中的残留按现有MRL标准中最高的限量值0.1mg·kg-1计。结果表明中国各类人群的理论最大每日摄入量为0.51—1.38μg·kg-1bw·d-1,只占ADI值的0.73%—1.97%,现有的氯吡脲MRL标准对消费者慢性膳食风险的保护水平达51—138倍。中国成人(30—44岁)和儿童(4—6岁)通过消费葡萄、猕猴桃、西瓜、甜瓜和黄瓜可能带来的氯吡脲理论最大短期摄入量在0.64—23.25μg·kg-1bw·d-1,只占ARfD值的0.06%—2.33%,这些果蔬产品的氯吡脲MRL标准对消费者急性膳食风险的保护水平达43—1564倍(表7)。3讨论3.1鼠慢性毒性试验结果国际上的毒理学研究显示,氯吡脲对鼠的急性经口LD50为4902mg·kg-1bw,属于低毒;兔急性经皮LD50≥2000mg·kg-1bw,也属于低毒;鼠急性吸入LC50≥3.0mg·L-1,属于无毒;兔眼睛刺激性为中等强度,但对皮肤无刺激性。鸟类急性经口LD50≥2250mg·kg-1,亚急性LC50≥5620mg·kg-1,均为低毒。对冷水鱼和温水鱼的LC50分别>9.2mg·kg-1和>8.8mg·kg-1,属于中等毒性。慢性和亚慢性试验结果表明,氯吡脲只对鼠肾脏有轻微的影响,而对其它器官无影响,也无神经毒性、致癌或内分泌干扰毒性。为期2年的鼠慢性毒性试验结果,观察到的有害作用最低剂量(LOAEL)为:雄性93mg·kg-1·d-1,雌性122mg·kg-1·d-1;最大无作用剂量(NOAEL)为:雄性7mg·kg-1·d-1,雌性9mg·kg-1·d-1。兔急性影响试验结果,对眼有轻微的刺激性,NOAEL为≥100mg·kg-1·d-1。代谢研究结果表明,氯吡脲在葡萄、苹果和猕猴桃树中的代谢途径相似,首先是苯基的3或4-位被羟基化,然后酚羟基与糖基结合。植物体内的整个代谢过程中未发现有毒理学关注意义的代谢物,因此,氯吡脲在植物体中的残留物定义仅为母体化合物。大鼠经口试验显示,口服摄入的氯吡脲可迅速被消化道吸收,代谢途径与植物类似,主要是对苯环的羟基化,然后再迅速地形成硫酸酯结合物,经尿排出,羟基氯吡脲则通过粪便排出。现有的毒理学试验结果表明,氯吡脲对人和环境都是比较安全的。在动物毒理学试验获得NOAEL的基础上,采用物种和个体差异各10倍的不确定系数,得到人的每日允许摄入量(ADI)和急性参考剂量(ARfD)等膳食风险的毒理学终点。虽然美国的食品质量保护法(FQPA)要求额外考虑亚人群之间的敏感性差异,但美国环保局(EPA)确定的氯吡脲对各类人群(包括婴儿和儿童)的FQPA安全系数均为1。目前,欧盟、美国、澳大利亚和日本评估后确定的氯吡脲ADI值分别为0.05、0.07、0.07和0.093mg·kg-1bw;欧盟和美国确定的氯吡脲ARfD值均为1.0mg·kg-1bw,而澳大利亚的评估报告认为没有必要制定氯吡脲的ARfD值。3.2氯吡脲急性膳食风险评估结果基于残留试验和市场监测的氯吡脲慢性膳食风险评估结果,中国各类人群的国家估计每日摄入量分别只占ADI的0.17%—0.45%和0.03%—0.09%。而美国、欧盟和澳大利亚的评估结果分别为占ADI的0.05%—0.3%、0.0025%(成人)和<0.1%。其中美国和澳大利亚与中国基于市场监测的评估得到的风险程度相近,欧盟则更低一点,而中国基于残留试验的评估结果则稍高于其它国家。基于残留试验和市场监测的氯吡脲急性膳食风险评估结果,中国人群的国家估计短期摄入量分别只占ARfD的0.01%—0.13%和0.02%—0.08%,而美国为占ARfD的0.02%—0.08%,与笔者的评估结果非常接近。总体来说,中国人群的氯吡脲膳食摄入风险非常低,且与主要发达国家的评估结果相近。目前中国共有猕猴桃、葡萄、西瓜、甜瓜和黄瓜5种农产品的氯吡脲MRL标准。假设所有的果蔬作物使用氯吡脲,产品残留为现有5种产品MRL标准中最高的限量值0.1mg·kg-1。这样的限量标准对消费者慢性膳食风险的保护水平达51—138倍。而5种产品的氯吡脲MRL标准对消费者急性膳食风险的保护水平达43—1564倍。可见现有的氯吡脲MRL标准对消费者健康的保护水平非常高。3.3风险评估中的主要不确定因素分析3.3.1市场监测效果本文评估中所用的氯吡脲残留数据来源于残留试验和市场农产品的残留监测。但残留试验仅有猕猴桃、西瓜、甜瓜和黄瓜4种作物的数据,且其中的甜瓜数据偏少;市场监测也仅有葡萄和黄瓜2种产品的数据。为了弥补残留数据的不确定性,在氯吡脲长期膳食摄入评估中按照最大风险原则,假设所有的水果和蔬菜都使用了氯吡脲,基于残留试验和市场监测的评估中果蔬产品的残留量分别采用已做过残留试验的4种作物中STMR最高的数值和2种监测产品中残留量较高的葡萄的残留均值。笔者认为,经过处理之后,对长期膳食慢性风险的评估总体上是偏于保守的。但由于上述的评估结论已显示慢性风险很低,因此,对最终结论基本无影响。3.3.2氯吡脲的长期膳食观念产品量的影响本文中氯吡脲的长期膳食摄入评估的膳食数据采用卫生部在2002年进行的中国居民营养与健康状况调查资料,这是目前可以获得的能全面系统反映中国居民膳食情况的最新数据。不可否认,2002年以来,中国居民的膳食结构已经发生了一定的变化,其中果蔬的消费量总体上可能会有所增加。但氯吡脲的长期膳食摄入评估采用的食物消费量是果蔬的总量,而可能存在残留的只是其中的部分产品,因此完全可以抵消可能的消费量增加,不存在因此造成低估风险的可能。另外,由于中国目前尚未见有可用于短期膳食摄入评估的大份餐调查数据,本文从全球环境监测系统/食品污染监测与评估计划(GEMS/Food)提供的部分国家的大份餐数据中选择最高的用于氯吡脲的短期膳食摄入评估。笔者认为,本文选用的大份餐数据与中国居民实际的情况会有一些差异,其中多数产品可能是偏向于高估的,但由于上述的评估已经显示急性风险很低,因此,对最终结论基本无影响。3.3.3监狱比较评估中的化合物虽然FAO/WHO农药残留联合专家委员会(JMPR)尚未对氯吡脲进行评估,但欧盟、美国、澳大利亚和日本已确定氯吡脲的ADI值分别为0.05、0.07、0.07和0.093mg·kg-1bw;欧盟和美国确定的氯吡脲ARfD值均为1.0mg·kg-1bw,而澳大利亚的评估结论是没有必要制定氯吡脲的ARfD值。这些毒理学终点都是以符合良好实验室规范(GLP)要求的毒理学研究为基础,分别由欧盟委员会健康和消费者保护总司(EuropeanCommissionHealth&Consum