Probability assessment of dietary aluminum exposure among primary school students in Henan Province
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摘要:
目的 结合河南省食品中铝含量数据和儿童食物消费量数据,以评估小学生人群膳食铝暴露水平,为相关健康教育和干预措施的制定提供参考。 方法 选择可能添加含铝添加剂的9种食品,建立河南省9种食品的铝含量数据库和小学生消费量数据库,通过Crystal ball 11.1.2.4软件Monte Carlo模拟计算得到小学生膳食铝暴露量概率分布,并做暴露量敏感性分析。 结果 各类食品中铝含量最高的为油条油饼,平均为150.89 mg/kg。日均每公斤体重消费量较高的食物为馒头,平均为0.15 g。河南省小学生膳食每周每公斤体重铝暴露量平均为1.99 mg,占暂定每周允许摄入量(provisional tolerable weekly intake,PTWI)的99.7%;每周每公斤体重暴露量P95值为6.16 mg;13.22%的小学生膳食铝暴露量超过每周耐受摄入量(PTWI)。各类食品中,油条油饼的平均每周每公斤体重铝暴露量最高,为1.19 mg,对小学生膳食铝平均暴露水平影响相对突出的变量是油饼油条铝含量。 结论 河南省小学生人群膳食铝平均暴露水平已非常接近食品添加剂专家委员会(JECFA)制定的PTWI,高消费量人群的膳食铝暴露量已超过PTWI,应采取措施降低小学生人群的膳食铝暴露风险。 Abstract:Objective Combining the aluminium content data of food in Henan Province with the data of children's food consumption, to evaluate probability of dietary aluminum exposure among primary school students. Methods Database of nine types of aluminum-containing food and their consumption among primary school students in Henan Province were established. The probability distribution of dietary aluminum exposure was calculated by Monte Carlo simulation using Crystal Ball 11.1.2.4 software, and the sensitivity analysis of exposure was conducted. Results The average content of aluminum in fried bread stick was the highest, with the value of 150.89 mg/kg. The consumption of dietary aluminum was highest in steamed bun, with the value of 0.15 g. The average dietary aluminum exposure per kilogram of body weight was 1.99 mg per week of primary school students in Henan Province, accounting for 99.7% of the provisional tolerable weekly intake (PTWI). The 95th percentile of aluminum exposure per kilogram of body weight per week was 6.16 mg, which was three times of that of PTWI. Nearly 13.22% of primary school students had dietary aluminum exposure higher than PTWI. Among all kinds of food, the average aluminum exposure of fried bread stick per kilogram of body weight per week was the highest 1.19 mg. Aluminum content in fried bread stick accounted the highest proportion of average dietary aluminum exposure among primary school students. Conclusion The average dietary aluminum exposure level of primary school students in Henan Province is close to the PTWI established by JECFA, with the high consumption population exceeds the PTWI. Measures should be taken to reduce the dietary aluminum exposure risk of primary school students. -
Key words:
- Diet /
- Aluminum /
- Probability /
- Students
1) 利益冲突声明 所有作者声明无利益冲突。 -
铝是一种广泛存在于环境中的金属,也被广泛应用于食品添加剂、混凝剂、药物以及各种容器和炊具中。有研究表明,作为一种慢性蓄积性物质,蓄积在人体内的铝可能会对神经系统、免疫系统、造血系统、骨骼造成健康损害[1]。相对成人来说,幼儿和年龄较小的儿童由于胃肠壁、肾系统和血脑屏障发育尚不成熟,更容易受到铝的损害[2]。1989年,联合国粮农组织/世界卫生组织正式将铝列为食品污染物[3]。在多种铝暴露方式中,膳食是人体摄入铝元素最主要的途径,由于大多数天然食品中铝元素的含量低于5 mg/kg,因此含铝食品添加剂的使用是人体铝膳食暴露的主要来源[4]。1989年世卫组织食品添加剂联合专家委员会(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives,JECFA)确定了铝的临时每周耐受摄入量(provisional tolerable weekly intake,PTWI)为每公斤体重7.0 mg[3],并于2007年将PTWI降至每公斤体重1.0 mg[5]。然而,由于新的生物利用度和毒理学数据的结果,JECFA随后在2011年将PTWI修订为每周每公斤体重2.0 mg[6],其适用于包括食品添加剂在内的所有食品中的铝化合物。
近年来,国内多省份相继开展了食品中含铝添加剂的监测和评估研究,多数研究认为相对于成人,儿童更应该控制含铝添加剂的摄入[7-8]。作为暴露评估的方法之一,概率评估可以提供更多目标人群的膳食暴露估计变异性方面的信息[9],在不能排除安全性问题的情况下,开展更为精确的概率评估十分必要。本研究结合2016—2019年河南省食品中铝含量数据和2017年河南省儿童食物消费量数据,以评估小学生人群膳食铝暴露概率,为相关健康教育和干预措施的制定提供参考。
1. 资料来源与方法
1.1 食品来源
研究纳入了生产制作过程中可能会使用含铝添加剂的5类9种食品,分别为油炸面制品(油条油饼)、淀粉制品(粉丝粉条)、焙烤食品(面包、饼干、蛋糕)、发酵面制品(馒头、花卷、烧饼烙饼)、膨化食品(薯片),共计1 744份样品,分别于2016—2019年采集于河南省18个省辖市(郑州、开封、洛阳、平顶山、安阳、焦作、漯河、信阳、三门峡、新乡、周口、濮阳、商丘、驻马店、许昌、鹤壁、南阳、济源),采样地点类型包括商店超市、农贸市场、中小型餐饮店、流动摊位,采用简单随机抽样方法进行样品采集。
1.2 检测方法
按照国家标准《(GB/T 5009.182—2017)食品安全国家标准食品中铝的测定》对样品中含铝添加剂(以铝计)水平进行检测[10]。
1.3 食物消费量
小学生食物消费量和体重数据来源于2017年河南省儿童营养与健康调查,根据多阶段分层随机抽样原则,在河南省选择6个县级监测点的11所小学,按年级分布在每所学校内随机抽取班级和学生,共计抽取738名学生,逐一开展连续3 d 24 h膳食回顾调查获取各类食物的日常消费量,其中包括2个学习日和1个休息日。该调查开展前已获得学生及家长的知情同意,并通过河南省疾病预防控制中心伦理审查委员会审批(批号:AF/SQ-01/02.0)。
1.4 暴露评估方法
采用《食品中化学物风险评估原则和方法》中概率分布评估方法[9],建立9种食物的每千克体重消费量数据库和铝含量数据库,利用Crystal ball 11.1.2.4软件分别对各类食物的每千克体重消费量数据和铝含量数据进行分布拟合,采用拉丁超立方抽样方法从各分布中随机抽样10 000次,将对应食品类别的铝含量与消费量相乘,利用Monte Carlo模拟计算得到小学生膳食铝暴露量概率分布。本研究利用Bootstrap抽样100次分析铝暴露量概率分布的不确定性,使用95%CI表示其不确定度。为了解各类食品中的铝含量和消费量对目标人群中膳食铝影响程度,利用Crystal ball进行敏感度分析,评估各个变量对膳食铝暴露量的影响程度。本研究利用每周每公斤体重2 mg的PTWI值[6]对目标人群的膳食铝暴露量进行对比。
1.5 统计学方法
利用Excel 2013对食品中铝含量数据和消费量数据进行整合清理。按WHO食品污染监测低水平数据处理原则对数据进行整理,未检出数据的比例>60%时,所有未检出数据用检出限(limit of detection,LOD)替代;未检出数据的比例≤60%时,所有未检出数据用1/2 LOD替代[11]。利用Crystal ball 11.1.2.4进行模拟计算和敏感度分析。
2. 结果
2.1 食品中铝含量分析
本研究中铝含量平均值最高的为油条油饼,平均值为150.89 mg/kg;其次为粉丝粉条,平均值为109.22 mg/kg。其余食品铝含量平均值均未超过30 mg/kg。铝含量P95值较高的是油条油饼、粉丝粉条、面包,P95值均超过100 mg/kg,见表 1。
表 1 河南省小学生各类食品中铝含量检测结果/(mg·kg-1)Table 1. Test value of aluminum content in various foods among primary school students in Henan Province/(mg·kg-1)食品类别 选项 样品数 平均值 P50 P95 范围 油炸面制品 油条油饼 491 150.89 8.31 796.00 0.02~1 280.00 淀粉制品 粉丝粉条 45 109.22 9.63 449.80 0.30~538.00 焙烤食品 面包 47 24.50 1.00 230.20 1.00~279.00 饼干 66 15.18 1.00 79.33 1.00~229.00 派类a 25 3.67 1.00 15.18 1.00~18.70 发酵面制品 馒头 754 27.63 2.50 15.91 0.15~776.00 花卷b 123 29.46 1.00 99.78 0.15~683.00 膨化食品 薯片 192 12.70 2.00 45.78 0.15~428.00 注:a指铝含量数据库中无蛋糕中的铝含量数据,因此用食品类别上较为接近的派类中铝含量数据替代;b指铝含量数据库中无烧饼烙饼中的铝含量数据,因此在暴露评估部分用食品类别上较为接近的花卷中铝含量数据替代进行计算。 2.2 食物消费量分析
各类食物消费量见表 2。
表 2 河南省中小学生每日各类食物每公斤体重消费量/gTable 2. Consumption of various types of food every day among primary school students in Henan Province/g食品类别 选项 平均值 P50 P95 范围 油炸面制品 油条油饼 0.15 0.00 1.09 0.00~3.72 淀粉制品 粉丝粉条 0.04 0.00 0.29 0.00~1.42 焙烤食品 面包 0.11 0.00 0.78 0.00~4.83 饼干 0.04 0.00 0.00 0.00~3.40 蛋糕 0.02 0.00 0.00 0.00~1.64 发酵面制品 馒头 0.46 0.00 2.14 0.00~6.20 花卷 0.02 0.00 0.00 0.00~2.85 烧饼烙饼 0.09 0.00 0.77 0.00~4.18 膨化食品 薯片 0.01 0.00 0.00 0.00~1.67 共纳入研究对象738人计算消费量。日均每千克体重消费量较高的食物为馒头,平均值为0.46 g,其次为油条油饼和面包,平均值分别为0.15和0.11 g。P95值较高的为馒头、油条油饼和面包,P95值分别为2.14,1.09和0.78 g。
2.3 膳食铝暴露量分析
河南省小学生膳食每周每公斤体重平均铝暴露量为1.994 mg,占PTWI的99.7%;暴露量P95值为6.158 mg,为PTWI的3倍;13.22%的小学生膳食铝暴露量超过PTWI。由表 3可见,各类食品中,油条油饼的每周每公斤体重平均铝暴露量最高,为1.191 mg,仅油条油饼单类食品的暴露量占PTWI的59.55%;其次为粉丝粉条和馒头,平均值分别为0.551和0.102 mg,分别占PTWI的27.55%和5.10%。暴露量P95值最高的为油条油饼,P95值为4.249 mg,已超出PTWI;其次为粉丝粉条和烧饼烙饼,P95值分别为0.579和0.301 mg。
表 3 河南省小学生膳食每周每公斤体重铝暴露量/mgTable 3. Dietary aluminum exposure of primary school students in Henan Province/mg食品类别 选项 平均值(95%CI) P50 P95 油炸面制品 油条油饼 1.191(1.187~2.843) 0.062 4.249 淀粉制品 粉丝粉条 0.551(0.322~1.516) 0.003 0.579 焙烤食品 面包 0.015(0.015~0.017) 0.003 0.060 饼干 0.035(0.034~0.036) 0.007 0.138 蛋糕 0.014(0.014~0.014) 0.010 0.042 发酵面制品 馒头 0.102(0.083~0.104) 0.004 0.296 花卷 0.004(0.004~0.005) 0.000 0.015 烧饼烙饼 0.080(0.077~0.091) 0.009 0.301 膨化食品 薯片 0.001(0.001~0.001) 0.000 0.004 总计 1.994(1.830~3.060) 0.312 6.158 2.4 敏感度分析
河南省小学生膳食铝暴露敏感性分析见图 1,敏感度的绝对值表示该变量对膳食中铝平均暴露水平的影响能力。结果表明,对小学生膳食铝平均暴露水平影响相对突出的变量是油饼油条铝含量,其次为油饼油条消费量和粉丝粉条铝含量;影响相对较小的变量为花卷消费量、薯片铝含量和薯片消费量。
3. 讨论
本研究利用9种生产制作过程中易使用含铝添加剂的食品消费量,并结合铝含量数据进行膳食铝概率评估,结果显示河南省小学生膳食每周每公斤体重铝平均暴露量为1.99 mg/kg,已非常接近PTWI;若以P95代表高消费量人群暴露量,河南省小学生中高消费量人群膳食铝暴露已超过PTWI;河南省小学生中13.22%的人群铝暴露量超过PTWI,因此对儿童的铝摄入过量应加以重视。
有研究结果显示儿童膳食铝的暴露量高于其他年龄段人群,Ma等[12]的研究结果显示,天津2~8岁人群的膳食每周每公斤体重铝暴露量(18.19 mg)高于其他年龄段人群;You等[13]的研究认为,膳食铝暴露量在6岁以上的台湾人群中随年龄增加而减少;吴春峰等[14]采用总膳食研究方法对上海市中小学生膳食铝摄入量进行评估,结果显示上海市中小学生膳食每周每公斤体重铝暴露量为1.06 mg,占PTWI的53.12%,P97.5达2.55 mg,为PTWI的1.28倍;河南省膳食铝暴露点评估结果也显示居民膳食铝暴露量随消费者年龄降低而升高[15];因此,婴幼儿和儿童青少年应是膳食铝暴露风险控制的重点人群。关于膳食铝暴露的主要贡献食品,Cao等[7]对中国0~3岁婴幼儿膳食铝摄入量进行评估后认为,应更加关注该年龄段面制品高消费人群的膳食铝健康风险;Ding等[16]的研究结果显示,中国北方居民的平均膳食每周每公斤体重铝摄入量为1.82 mg,略低于PTWI,油条为主要的膳食铝贡献食品,贡献率为28.2%,油条中铝摄入量的P95已达到2.3 mg,超过PTWI;Wang等[17]对吉林省人群的研究结果显示,2~6岁人群的膳食铝暴露风险值得关注,其中谷物及其制品是膳食铝暴露的主要来源;聂晓玲等[18]使用点评估法对陕西省居民膳食铝进行暴露评估,结果显示2~7、8~12岁儿童膳食铝平均摄入量均超过了PTWI,2~7岁儿童摄入量占PTWI的174%,主要贡献食品为谷类及其制品和薯类及其制品;之前河南省点评估结果也显示河南居民膳食铝暴露量主要贡献食品即发酵面制品、油条、粉丝粉条[15]。
本研究中油饼油条的每周每公斤体重铝暴露量为1.191 mg,是铝暴露量最高的食品,油饼油条暴露量P95为4.249 mg,已超过PTWI值,敏感度分析结果显示油条油饼的铝含量对总体暴露量的影响程度高于其它变量。相比之下,河南省小学生膳食铝暴露在主要贡献食品上与其他研究报道[18]较为一致,即主要贡献食品为谷物及其制品。各地数值水平的不同可能与采用了不同的评估方法以及膳食结构的差异有关,但从结果可以看出儿童群体的膳食铝暴露量风险普遍存在,由于南北方膳食结构的不同,对于北方地区来说,儿童人群中油条、发酵面制品以及淀粉制品的高消费者膳食铝暴露风险更高。除油条油饼外,铝暴露量较高的粉丝粉条和馒头,均为河南省居民日常膳食结构中消费量较大的食品。上述食品在生产制作过程中为改善口感可能会加入含铝添加剂,铝含量数据库中的油条油饼样品多来自于餐饮环节,相比生产加工企业,餐饮环节对食品原料的用量和使用原则把控不够精准,更容易发生含铝添加剂的滥用和过量使用,造成目标人群的膳食铝暴露量过高[19]。
本研究所涉及的各数据库建立时间集中于2016—2019年,均在《国家食品安全标准食品添加剂使用标准》修订颁布之后,通过研究结果可见食品中含铝添加剂的滥用和过量使用现象依然存在,日常生活中消费量较大的部分食品中铝含量过高造成了河南省儿童膳食铝暴露量过高,应进一步加大对相关食品和食品添加剂的监管力度,对学生群体开展营养健康教育,合理调整饮食结构,从而将河南省小学生膳食铝暴露量控制在PTWI推荐范围内。本研究亦存在局限性,在评估过程中纳入的9种食品虽已包含主要的高含铝食品种类,但仍不够全面,有待进一步收集更多类别的食品信息,完善评估结果;文中的消费量数据和部分食品中铝含量数据非近5年内数据,时效性上存有局限,有待数据更新后及时开展评估,更新评估结果,并持续跟踪关注小学生群体膳食铝暴露情况。
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表 1 河南省小学生各类食品中铝含量检测结果/(mg·kg-1)
Table 1. Test value of aluminum content in various foods among primary school students in Henan Province/(mg·kg-1)
食品类别 选项 样品数 平均值 P50 P95 范围 油炸面制品 油条油饼 491 150.89 8.31 796.00 0.02~1 280.00 淀粉制品 粉丝粉条 45 109.22 9.63 449.80 0.30~538.00 焙烤食品 面包 47 24.50 1.00 230.20 1.00~279.00 饼干 66 15.18 1.00 79.33 1.00~229.00 派类a 25 3.67 1.00 15.18 1.00~18.70 发酵面制品 馒头 754 27.63 2.50 15.91 0.15~776.00 花卷b 123 29.46 1.00 99.78 0.15~683.00 膨化食品 薯片 192 12.70 2.00 45.78 0.15~428.00 注:a指铝含量数据库中无蛋糕中的铝含量数据,因此用食品类别上较为接近的派类中铝含量数据替代;b指铝含量数据库中无烧饼烙饼中的铝含量数据,因此在暴露评估部分用食品类别上较为接近的花卷中铝含量数据替代进行计算。 表 2 河南省中小学生每日各类食物每公斤体重消费量/g
Table 2. Consumption of various types of food every day among primary school students in Henan Province/g
食品类别 选项 平均值 P50 P95 范围 油炸面制品 油条油饼 0.15 0.00 1.09 0.00~3.72 淀粉制品 粉丝粉条 0.04 0.00 0.29 0.00~1.42 焙烤食品 面包 0.11 0.00 0.78 0.00~4.83 饼干 0.04 0.00 0.00 0.00~3.40 蛋糕 0.02 0.00 0.00 0.00~1.64 发酵面制品 馒头 0.46 0.00 2.14 0.00~6.20 花卷 0.02 0.00 0.00 0.00~2.85 烧饼烙饼 0.09 0.00 0.77 0.00~4.18 膨化食品 薯片 0.01 0.00 0.00 0.00~1.67 表 3 河南省小学生膳食每周每公斤体重铝暴露量/mg
Table 3. Dietary aluminum exposure of primary school students in Henan Province/mg
食品类别 选项 平均值(95%CI) P50 P95 油炸面制品 油条油饼 1.191(1.187~2.843) 0.062 4.249 淀粉制品 粉丝粉条 0.551(0.322~1.516) 0.003 0.579 焙烤食品 面包 0.015(0.015~0.017) 0.003 0.060 饼干 0.035(0.034~0.036) 0.007 0.138 蛋糕 0.014(0.014~0.014) 0.010 0.042 发酵面制品 馒头 0.102(0.083~0.104) 0.004 0.296 花卷 0.004(0.004~0.005) 0.000 0.015 烧饼烙饼 0.080(0.077~0.091) 0.009 0.301 膨化食品 薯片 0.001(0.001~0.001) 0.000 0.004 总计 1.994(1.830~3.060) 0.312 6.158 -
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