The assessment of the consumption of food packaged in plastic containers

• Kudryavtseva K.V.
• Arseny N. Martinchik
• Vladimir A. Shipelin
• Denis A. Kraskevich
• Dmitriy O. Gorbachev.ru
• Yury Yu. Eliseev
• Oleg V. Mitrokhin
• Sergey A. Khotimchenko

Abstract

Microplastics (MP) contamination of food has become a serious problem due to its increasing accumulation in ecosystems, including terrestrial and aquatic, as well as in organisms of living creatures, including humans. MP can enter food such as water, milk, fish and seafood, which contributes to their entry into the human body and creates health risks. The main sources of contamination of food include the raw materials used and packaging or materials in contact with food during its transportation, cooking and storage. MP can be added or removed from food during processing and cooking. However, it is difficult to assess the total oral exposure to MP due to the lack of data on MP contamination in many other food groups. In addition, there is no data in the Russian Federation on the amounts of actual consumption of food packaged in plastic containers that may be contaminated with MP, which makes it relevant to study the scale of consumption of food groups in which microparticles are found most frequently.

The purpose of the research was to assess the actual consumption of liquid products by the population of the Russian Federation, including dairy products, carbonated drinks, juices, mineral and drinking waters packaged in plastic containers as well as products in which, according to scientific data, the largest amounts of MP particles have been identified.

Material and methods. The assessment of food consumption was carried out using data obtained by analyzing the frequency of food consumption applying an online survey, which was based on a specially designed questionnaire. The survey was conducted on a voluntary basis among 494 respondents aged over 18 who lived in various regions. The data from the electronic survey was automatically stored in an Excel database.

Results. The obtained primary data on the frequency and volume of portions of consumed products, which were recalculated into average daily values – per capita and per consumer, and statistically processed. The average per capita consumption of water in plastic bottles was 411 ml/day, and per consumer – 497 ml/day. The average daily per capita consumption of milk in plastic bottles was 114 ml, in a tetrapack package – 68 ml. Milk consumption per consumer was 179 ml/day in a plastic bottle and 129 ml/day in a tetrapack package. There was also a high frequency of tea bag consumption. The average daily consumption of sugary carbonated and non-carbonated beverages was 81 and 55 ml, respectively. Among the products obtained from the aquatic ecosystem, boiled/ fried fish was the most consumed product – 16.9 g/day. However, the consumption of oysters (68.8 g/day) and mussels (29.9 g/day) per consumer was higher (this is due to the small number of consumers, n=30 and n=118, respectively). In general, the consumption of products packaged in plastic containers varied depending on the product category.

Conclusion. The developed online questionnaire made it possible to assess the consumption of liquid food packaged in plastic containers, as well as products in which the highest quantities of MP particles were detected. The largest volume of liquid products packaged in plastic containers is accounted for by water and packaged tea. At the same time, there is a significant variation in consumption volumes, which is related to the individual preferences and habits of the respondents. Dairy products and sugary drinks are consumed in smaller volumes, but they also remain significant. Energy drinks, although consumed less frequently, are in high demand among consumers. Using the data obtained after quantifying the MP content in food will allow us to get closer to calculating the total oral MP exposure of the urban population of the Russian Federation. The need to expand the groups of respondents living in other regions remains urgent.

Keywords: microplastic; sources; liquid food; beverages; consumption volumes

Воздействие на человека частиц микропластика (МП), загрязняющих пищевые продукты, стало серьезной проблемой из-за их растущего распространения практически во всех наземных и водных экосистемах, что приводит к накоплению частиц МП в тканях различных организмов, включая человека. Частицы МП обнаруживаются в пищевых продуктах, таких как питьевая вода, напитки, молоко, крупы, рыба и морепродукты, что способствует постоянной экспозиции человека МП. Потребление контаминированной МП пищевой продукции может представлять опасность для здоровья. Частицы МП могут попадать в пищевую продукцию различными путями: при загрязнении исходного сырья частицами МП (накопление в органах и тканях животных или гидробионтов) [1], в случае миграции частиц МП из упаковочных материалов [2] и/или во время приготовления пищи [3, 4].

В зарубежных исследованиях бутилированной воды было выявлено, что большая часть образцов имела признаки загрязнения МП. Данные свидетельствуют о том, что эта контаминация, по крайней мере частично, происходит из самой упаковки и/или в процессе розлива [5]. Оценка распространенности и объемов потребления бутилированной воды, других напитков и продуктов в пластиковой таре в Российской Федерации необходима для дальнейших исследований потенциальных величин перорального поступления частиц МП в организм человека и оценку рисков здоровью.

Большинство оценок содержания частиц МП сосредоточено на морских и пресноводных экосистемах. Несмотря на то что существует внушительное количество исследований морепродуктов и рыбы, оценить общее воздействие МП на человека в целом при потреблении пищи сложно из-за отсутствия убедительных данных по многим другим видам пищевой продукции. Частицы МП могут попадать или удаляться из пищевого сырья при его обработке и приготовлении. Преобладающее распространение частиц МП в водных экосистемах создает потенциальные риски для здоровья человека при потреблении рыбы и морепродуктов, которые рассматриваются как значимые источники поступления частиц МП с рационом питания человека [6-8]. Использование синтетических полимеров на разных этапах производства, приготовления и хранения пищевой продукции вызывает обеспокоенность, поскольку частицы МП размером от 1 мкм до 5 мм могут загрязнять конечный продукт [9].

Несмотря на растущее количество исследований, многие аспекты воздействия МП на организм человека остаются недостаточно изученными. Необходимы дальнейшие исследования для оценки долгосрочных последствий влияния частиц МП и разработка стратегий по снижению уровней загрязнения ими. В этой связи требуется понимание количеств потребляемых частиц МП вместе с пищевой продукцией. Повышение осведомленности населения о проблеме МП может способствовать уменьшению рисков, связанных с их вероятными негативными воздействиями на здоровье человека.

В настоящий момент времени не существует убедительных данных о количествах пищевой продукции, упакованной в пластиковую тару, потребляемых населением РФ. Большинство исследований о фактическом питании населения не учитывает тару, в которую они упакованы. Вследствие вышеизложенного, представляется актуальным проведение исследований по оценке уровней потребления пищевой продукции, упакованной в пластиковую тару, а также продуктов, в которых, по данным различных исследований, были обнаружены частицы МП (бутилированная вода, различного рода напитки, морепродукты, рыба, морская соль и др.).

Цель данной работы - оценка фактического потребления жидких пищевых продуктов (молочные продукты, газированные напитки, соки, минеральные воды и др.), упакованных в пластиковую тару, и продуктов, в которых, согласно научным данным, выявлены наибольшие количества частиц МП.

Материал и методы

Потребление пищевой продукции оценивали на основе данных, полученных методом анализа частоты потребления продуктов с помощью онлайн-опроса по специально разработанному опроснику.

Итоговая версия анкеты содержит 3 раздела и в общей сложности 83 вопроса. Первый раздел анкеты состоит из 13 общих вопросов о социально-демографических характеристиках участников опроса (пол, возраст, образование, количество членов домохозяйства). Второй раздел является основным и содержит 51 вопрос о частоте потребления и количестве потребляемых порций различных жидких пищевых продуктов (молоко и кисломолочные продукты; сладкие газированные и негазированные напитки; соки, морсы, нектары; минеральная и питьевая вода; энергетические напитки; чай, завариваемый с помощью нейлоновых "пирамидок"; чай, завариваемый с помощью целлюлозных пакетиков; кофе/чай навынос; растительное масло; майонез; молоко сгущенное с сахаром; мед, упакованных в пластиковую тару, а также продуктов, в которых выявлены наибольшие количества частиц МП (рыба, мидии, креветки, устрицы, морская соль). Анкета также включает вопросы о частоте потребления нежидких продуктов, в которых, согласно научным исследованиям, были выявлены частицы МП (крупы в варочных пакетах; рыба свежая; рыба соленая или копченая; мидии; креветки; устрицы; соль морская пищевая; соль пищевая). Оценку частоты потребления пищевой продукции проводили по 8 фиксированным категориям: "не употреблял(а)"; "1-2 раза в месяц";"3-4 раза в месяц"; "2-3 раза в неделю"; "1-2 раза в день"; "3-4 раза в день";"5 раз в день и более"; "затрудняюсь ответить". Третий раздел состоит из 19 вопросов: об используемой респондентами посуде для приготовления, хранения и приема пищи, частоте использования пластиковой посуды и пластиковых трубочек и о повторном использовании пластиковых бутылок. Онлайн-версия анкеты находится по ссылке: https://forms.yandex.ru/u/66c32c4b5d2a0656832a0392/

Опрос респондентов проходил с помощью онлайн-анкеты с 08.10.2024 по 01.11.2024 и с 10.02.2025 по 26.02.2025. Большая часть респондентов проживали в Москве, в Саратовской и Самарской областях (табл. 1). Опрос прошли 494 респондента (390 женщин и 104 мужчины) старше 18 лет. Респонденты были ранжированы по возрастным группам (табл. 2).

Данные электронного опроса автоматически сохранялись в базу Excel. Далее первичные материалы были обработаны и адаптированы для статистической обработки с помощью программы IBM SPSS Statistics v. 20.0.

В результате первичной обработки полученных материалов была создана электронная база данных, состоящая из 99 переменных. Категории частот потребления продуктов были перекодированы в единую частоту потребления за 1 мес (30 дней) Так, при выборе респондентом категории "не употреблял(а)", переменная перекодировалась в значение 0, что означает, что продукт не потреблялся в течение месяца, предшествующего опросу. Потребление продукта "1-2 раза в месяц" означает, что в среднем продукт был потреблен 1,5 раза за месяц, и т.д. (табл. 3). Среднее количество потребленного пищевого продукта за месяц вычислено путем умножения частоты потребления на величину (объем) порции, которую обычно потребляет респондент. Среднесуточное потребление было вычислено путем деления среднемесячного потребления на 30. Оценивали 2 среднесуточные величины потребляемых продуктов: среднедушевая в расчете на всех респондентов (в том числе не потреблявших данный продукт), и расчетная величина на потребителей, т.е. средняя величина с учетом только потреблявших продукт (эта величина практически всегда больше или равна среднедушевой).

Распределение величин суточного потребления продуктов, упакованных в пластиковую тару, не отвечает критериям нормального распределения, поэтому в качестве меры центральной тенденции принята медиана. Однако ключевой задачей исследования является получение величин среднесуточного потребления, в связи с чем среднее арифметическое значение также было рассчитано. Мерами изменчивости для медианы были приняты 25-й и 75-й процентили [Q25; Q75]; для среднего арифметического дополнительно приведено среднеквадратичное отклонение (σ). Поскольку величина потребления не может быть отрицательной, высокое σ указывает не на разброс в обе стороны, а на наличие редких, но очень высоких значений. Мы приводим обе меры, чтобы дать репрезентативную оценку для большинства значений (медиана - Ме) и учесть потенциальный вклад крайних значений в общее воздействие МП (среднее - М).

Результаты и обсуждение

Считается, что одним из основных источников попадания МП в организм человека является бутилированная вода и напитки в пластиковой таре. В табл. 4 представлено среднедушевое потребление жидких пищевых продуктов, упакованных в пластиковую тару, в общем для всей выборки (n=494), а в табл. 5 - в расчете на потребителя. Наиболее часто потребляемым продуктом, упакованным в пластиковую тару, является бутилированная вода как в общей выборке (411,4 мл/ сут), так и среди потребителей (497,4 мл/ сут). При этом стандартное отклонение (σ) для воды самое высокое (687,8 и 727,5 мл/сут соответственно), что указывает на значительный разброс в объемах потребления. Чай, заваренный с помощью пакетика, занимает 2-е место по потреблению в общей выборке (333,3 мл/сут) и среди потребителей (428,0 мл/сут). Это свидетельствует о популярности чая в пакетиках как повседневного напитка. Молоко и кисломолочная продукция в пластиковой бутылке и упаковке тетрапак потребляются в меньших объемах: в среднем по выборке - 114,5 и 68,3 мл/сут соответственно, а среди потребителей - 178,6 и 128,9 мл/сут. Сладкие газированные напитки в среднем потребляются на уровне 80,8 мл/сут по выборке и 137,1 мл/сут среди потребителей. Негазированные напитки показывают схожие значения - 55,5 и 141,1 мл/сут соответственно. Энергетические напитки характеризуются низким среднедушевым потреблением (34,1 мл/сут), но в расчете на потребителей (n=78) оно значительно выше (211,7 мл/ сут).

В табл. 6 представлено среднесуточное потребление рыбы и морепродуктов, а также морской соли. Наибольшее среднесуточное потребление для всей выборки наблюдается для отварной/жареной рыбы - в среднем 16,9 г/сут. Это значительно выше, чем потребление других категорий, таких как рыба соленая/копченая (7,9 г/сут). Потребление морепродуктов: мидий, креветок и устриц - составило соответственно 7,7; 10,9 и 4,4 г/ сут. Стоит отметить, что σ для всех категорий достаточно высокие, что указывает на значительный разброс в потреблении среди участников выборки. Наибольшее потребление в расчете на потребителя выявлено для устриц - в среднем 68,2 г/ сут, при этом их потребляют только 30 человек из всей выборки (см. табл. 6). Рыба отварная/жареная по-прежнему остается одной из самых потребляемых групп продуктов - 20,5 г/сут среди 392 потребителей. Потребление рыбы соленой/копченой среди потребителей составило 12,6 г (n=288). Морская соль потребляется в количестве 8,8 г/ сут на потребителя. Это выше, чем ее среднедушевое суточное потребление, составляющее 3,72 г.

При анализе полученных данных было выявлено, что среднесуточное потребление круп, приготовленных в варочных пакетах, составило 19,0 г при значительном разбросе в объемах потребления, а в расчете на потребителя - 44,2 г/сут. Растительное масло из пластиковой бутылки потребляли в объеме 12,6 и 14,8 мл/ сут в расчете на потребителя, а майонез из упаковки дой-пак в количестве 5,0 и 8,2 г/сут в расчете на потребителя (табл. 7).

Дополнительные источники поступления микропластика в пищевые продукты

Используемое кухонное оборудование также имеет важное значение для оценки состава и количества частиц МП, попадающих в организм человека с пищей. Механические, физические и химические процессы, происходящие во время приготовления пищи, способствуют высвобождению частиц МП, что ставит под сомнение предположение о том, что воздействие МП в пищевых продуктах связано исключительно с пищевыми продуктами или упаковкой [10]. Механическое воздействие на посуду с антипригарным покрытием (политетрафторэтилен) при высокой температуре может привести к выделению химических соединений, деформации полимерного покрытия с образованием частиц МП и их миграции в пищу. Аналогичным образом МП могут выделяться с внутренней поверхности пищевых контейнеров во время циклов замораживания и размораживания. Старение и износ посуды и кухонной утвари из синтетических полимеров могут существенно способствовать образованию частиц МП. При длительном использовании пластиковой посуды и кухонного оборудования (утвари) увеличивается вероятность растрескивания и окисления полимеров. Таким образом, выбор материалов для приготовления и хранения пищи может существенно влиять на загрязнение пищевой продукции частицами МП [11].

При анализе результатов проведенного исследования было выявлено (табл. 8), что около половины респондентов для приготовления пищи используют посуду с тефлоновым покрытием, что при ненадлежащем использовании может являться дополнительным источником миграции частиц МП в пищу. Около 40% опрошенных при приготовлении пищи используют посуду из нержавеющей стали, каждый 5-й использует стеклянную посуду, и лишь 17,2% используют посуду из чугуна. При проведении анкетирования была предусмотрена возможность выбора нескольких вариантов ответа, т.е. одним респондентом может использоваться посуда из разных материалов, что учтено при анализе. Почти 2/3 респондентов для хранения пищи используют пластиковые контейнеры (табл. 9). Посуду из стекла для хранения пищи использует 1/3 респондентов.

Более половины респондентов для разогрева пищи используют посуду из стекла, а около 1/8 части всех опрошенных - пластиковую посуду (рис. 1). На рис. 2 показано, что 2/3 респондентов для разогрева пищи используют микроволновую печь. При этом каждый 10-й ежедневно разогревает пищу в пластиковых контейнерах (рис. 3).

Заключение

Разработанный впервые вопросник по оценке потребления жидких пищевых продуктов (молочные продукты, газированные напитки, соки, минеральные воды), упакованных в пластиковую тару, позволил оценить среднесуточные количества (объем, масса) потребления жидких и других пищевых продуктов, упакованных в пластиковую тару. Результаты исследования показали, что из жидких продуктов бутилированная вода потребляется в наибольших объемах. Чай, заваренный с использованием целлюлозного пакетика, является вторым по объему потребления жидким продуктом. Молочная и кисломолочная продукция, упакованная в пластик, потребляется в меньших объемах. Сладкие газированные и негазированные напитки, а также соки и морсы в пластиковой упаковке хотя и потребляются в меньших объемах, также могут являться потенциальными источниками частиц МП, особенно это касается напитков с высокой кислотностью, которая может ускорять деградацию пластиковой упаковки. Энергетические напитки употребляет относительно небольшая группа людей, но в значительных объемах, что может увеличить риск попадания частиц МП в организм этой группы лиц. Анализ потребления продуктов, в которых выявлены наибольшие количества частиц МП, показал, что рыба отварная/жареная и морская соль являются наиболее употребляемыми продуктами водной экосистемы. Исследование также выявило, что кухонное оборудование и посуда также могут быть дополнительными источниками частиц МП. Около половины респондентов используют для нагревания посуду с тефлоновым покрытием, которое при нагревании может выделять частицы МП. Более половины опрошенных хранят пищу в пластиковых контейнерах. Эти обстоятельства делают целесообразным изучение возможности и количественной оценки миграции частиц МП в модельных исследованиях комбинации воздействия различных физико-химических факторов и сценариев экспозиции.

Проведенное исследование предоставляет возможность оценить количественно возможную пероральную нагрузку микрочастицами пластика на организм человека при получении данных о степени загрязнения ими пищевой продукции. В перспективе, полученные данные могут внести свой вклад в изучение влияния частиц МП на здоровье человека и способствовать разработке стратегий по снижению их попадания в организм с пищевыми продуктами.

References

1. Forrest A.K., Hindell M. Ingestion of plastic by fish destined for human consumption in remote South Pacific Islands. Australian Journal of Maritime & Ocean Affairs (AJMOA). 2018; 10 (2): 81–97. DOI: https://doi.org/10.1080/18366503.2018.1460945
2. Sobhani Z., Lei Y., Tang Y., Wu L., Zhang X., Naidu R., et al. Microplastics generated when opening plastic packaging. Sci Rep. 2020; 10 (1): 4841. DOI: https://doi.org/10.1080/18366503.2018.1460945
3. Cole M., Gomiero A., Jaén-Gil A., Haave M., Lusher A. Microplastic and PTFE contamination of food from cookware. Sci Total Environ. 2024; 929: 172577. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.172577
4. Martinchik A.N., Kudryavtseva K.V. Contamination of food and beverages with microplastic particles. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2024; 93 (6): 49–56. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2024-93-6-49-56 (in Russian)
5. Mason S.A., Welch V.G., Neratko J. Synthetic polymer contamination in bottled. Water Front Chem. 2018; 6: 407. DOI: https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00407
6. Lusher A.L., Welden N.A., Sobral P., Cole M. Sampling, isolating and identifying microplastics ingested by fish and invertebrates. Anal Methods. 2017; 9: 1346–60. DOI: https://doi.org/10.1039/C6AY02415G
7. Smith M., Love D.C., Rochman C.M., Neff R.A. Microplastics in seafood and the implications for human health. Curr Environ Health Rep. 2018; 5 (3): 375–86. DOI: https://doi.org/10.1007/s40572-018-0206-z
8. Dellisanti W., Leung M.M., Lam K.W., Wang Y., Hu M., Lo H.S., et al. A short review on the recent method development for extraction and identification of microplastics in mussels and fish, two major groups of seafood. Mar Pollut Bull. 2023; 186: 114221. DOI: https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2022.114221
9. Espiritu E.Q., Pauco J.L.R., Bareo R.S., Palaypayon G.B., Capistrano H.A.M., Jabar S.R., et al. Microplastics contamination in selected staple consumer food products. J Food Sci Technol. 2024; 61 (11): 2082–92. DOI: https://doi.org/10.1007/s13197-024-05978-2
10. Snekkevik V.K., Cole M., Gomiero A., Haave M., Khan F.R., Lusher A.L. Beyond the food on your plate: investigating sources of microplastic contamination in home kitchens. Heliyon. 2024; 10 (15): e35022 DOI: https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e35022
11. Shamloo E., Nickfar F., Mahmoudzadeh M., Sarafraz M., Salari A., Darroudi M., et al. Investigation of heavy metal release from variety cookware into food during cooking process. Int J Environ Anal Chem. 2023; 104 (19): 8085–101. DOI: https://doi.org/10.1080/03067319.2023.2192872

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

© GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems - including machine learning models and neural networks - is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.