微塑料(MPs)定义为直径小于5微米的塑料颗粒,已成为普遍存在的环境污染物,对生态系统完整性和人类健康具有深远影响(Dumichen等人,2017年;Hidalgo-Ruz等人,2012年)。由于塑料材料的轻质、耐用和成本效益等优势,其全球生产和广泛应用导致了通过环境风化、紫外线辐射和机械破碎等途径的广泛污染(Chen等人,2023年;Ho等人,2018年;Kim等人,2023年;Xiang等人,2023年)。目前估计,人类每天摄入的微塑料量从数百纳克到几微克不等,其中摄入是主要暴露途径(Mohamed Nor等人,2021年)。这种暴露与多种不良健康后果相关,包括炎症反应、氧化应激、代谢紊乱和肠道屏障功能受损(Li等人,2021年)。
食品系统中的传统微塑料污染途径通常是间接的,即环境中的微塑料首先通过水生或农业系统在初级生产者中积累,然后进入人类食物链(Arias-Andres等人,2019年;Chen等人,2019年)。然而,一种日益被认识到但尚未充分量化的污染途径是在食品加工过程中直接释放微塑料,通过塑料材料与食品产品的直接接触造成即时污染。这种与加工相关的污染发生在日常食品准备活动中,如塑料切板、刀具和食品接触材料的机械磨损(Luo等人,2022年)。尽管先前的研究已经记录了来自各种食品接触场景(包括饮料容器、乳制品和食品包装)的微塑料释放(Chen等人,2023年;Hussain等人,2023年;Kutralam-Muniasamy等人,2020年),但肉类加工由于涉及剧烈的机械操作、富含蛋白质的基质以及较长的接触时间,成为特别高风险的场景,这可能加剧了颗粒的产生和附着过程(Habib等人,2022年;Luo等人,2022年)。
肉类变质遵循一个可预测的生态路径:最初有多种微生物竞争营养物质,随后由专门的腐败细菌占据主导地位。在初始定殖阶段,多种细菌物种相对平衡共存。然而,随着储存条件有利于特定的代谢途径和生长特性,会发生功能性的 succession,其中主要的腐败菌(如假单胞菌属、布罗克特氏菌属和乳酸菌)会超越其他微生物并建立数量优势(Barcenilla等人,2024年)。这种 succession 最终导致总挥发性碱性氮(TVBN)的产生加快、异味产生以及pH值变化,从而缩短保质期。尽管已有研究表明微塑料表面可以容纳独特的微生物群落并作为抗生素抗性基因的载体(Wang等人,2023年;Yan等人,2024年),但加工过程中产生的微塑料在调节肉类变质动态中的具体作用仍大多未被探索。鉴于肉类加工涉及剧烈的机械操作,可能产生具有不同表面特性和污染模式的微塑料,这一知识空白尤为重要。关键问题是,微塑料是通过增加细菌负荷的定量效应还是通过改变微生物群落结构和代谢功能的定性机制来影响变质过程的。
尽管这种加工引起的污染途径具有潜在重要性,但零售环境中切板上微塑料的积累模式和尺寸分布仍不为人所知。此外,这些微塑料从切板表面转移到食品产品的转移效率和分配行为也未得到评估。没有这些污染动态数据,就无法系统地研究微塑料的存在与微生物群落 succession 之间的关系,包括它们对肉类变质的功能影响。对于禽肉来说,这一差距更为关键,因为禽肉通常在零售销售时被切割和切碎。禽肉是中国第二大蛋白质来源,其成分使其特别容易受到微生物污染,使其成为研究微塑料介导的交叉污染和变质相互作用的理想模型系统(Malvano等人,2022年)。
因此,本研究通过两个协同研究部分来解决这些空白。第一部分通过表征来自切板的微塑料的形态和聚合物特性、量化微塑料在肉类和切板表面的积累时间模式以及研究不同基质之间的尺寸选择性分配行为来探讨微塑料污染。第二部分基于第一部分检测到的污染特征,研究微塑料对冷藏鸡肉微生物群落的影响,包括对群落组成、多样性和功能潜力的影响。这些发现将对食品安全风险评估和塑料污染食品系统中缓解策略的制定具有重要意义。