MIKROMUOVIT ELINTARVIKKEISSA
Lahtinen Patrik Mikael Pro-gradu tutkielma Ravitsemustiede Lääketieteen laitos Terveystieteiden tiedekunta Itä-Suomen yliopisto toukokuu 2020
Itä-Suomen yliopisto, Terveystieteiden tiedekunta
Kansanterveystieteen ja kliinisen ravitsemustieteen yksikkö Ravitsemustiede
LAHTINEN PATRIK M: MIKROMUOVIT ELINTARVIKKEISSA Pro gradu tutkielma, 44 sivua
Ohjaajat: FM Kaisa Raninen, FM Emilia Uurasjärvi, FT Arto Koistinen toukokuu 2020
Avainsanat: mikromuovi, elintarvikkeet, kontaminaatio, nestekartonkipakkaus MIKROMUOVIT ELINTARVIKKEISSA
Muovi on paljon käytetty ja hyvin pysyvä materiaali, josta irtoaa pieniä partikkeleita fyysisen rasituksen ja ultraviolettisäteilyn vaikutuksen seurauksena. Näitä kokoluokaltaan 0,1-5000 m palasia kutsutaan mikromuoviksi. Mikromuovipartikkeleita valmistetaan myös tarkoituksella erilaisiin käyttökohteisiin. Mikromuovin on todettu olevan haitallista mereneläville, mutta mikromuovin tai siitä vapautuvien yhdisteiden vaikutuksia ihmiseen ei toistaiseksi tiedetä.
Ruoan ja juoman mikromuovikontaminaatiota on tutkittu vähän ja suppeista elintarvikeryhmistä. Tämä voi johtua tutkimusmenetelmien puutteesta. Haasteena mikromuovien tutkimukselle on erityisesti mikromuovien erottaminen elintarvikkeesta. Tämä tutkielma pyrki kokoamaan ihmisen ja elintarvikkeiden kannalta olennaista tutkimustietoa, kehittämään tutkimusmenetelmiä mikromuovien ja niiden sisältämien yhdisteiden tutkimiseksi ja tekemään alustavaa tutkimusta toistaiseksi tutkimattoman elintarvikkeen, maidon, sisältämistä mikromuoveista.
Menetelmänkehitysvaiheessa testattiin mikromuovien erotustekniikoita erilaisille nestemäisille elintarvikkeille. Nämä kokeet epäonnistuivat osittain kokeiden haasteellisuuden ja tukkeutuneiden suodattimen tukihuokosten takia. Lopulta maidolla saavutettiin onnistunut suodatus. Maidon mikromuovien määrittämiseen kehitettiin analyysimenetelmä perustuen kaksivaiheiseen suodatukseen ja kuvantamiseen Fourier-muunnosinfrapunaspektrometrillä (FTIR). Menetelmällä tutkittiin mikromuovien laatu ja määrä neljästä vähittäiskaupasta ostetusta kartonkipakkauksessa olevasta maitojuomasta. Tarkastellut näytteet sisälsivät keskimäärin 396 mikromuovipartikkelia/litra. Suurin osa mikromuovista oli polyeteeniä tai polypropeenia. Mikromuovien koko oli keskimäärin 73,0 59,1 m, joista pienin havaittu partikkeli oli 11,0 m ja suurin 607,4 m. Yksittäisen mikromuovipartikkelin keskimääräinen massa oli 26,0 17,8 ng ja näytteen sisältämän muovin massa oli keskimäärin 10,5 g/l.
Mikromuoveista irtoavia yhdisteitä tutkittiin altistamalla erilaisista elintarvikepakkauksista valmistettuja mikromuoveja simuloituihin mahan olosuhteisiin (vetykloridihappoliuos, pH 1,3, 37 C, 2 h) ja tarkastelemalla kaksiulotteisella kaasukromatografiamassaspektrometrillä (2D- GC-MS), irtoaako mikromuoveista yhdisteitä. Kokeessa elintarvikepakkauksista peräisin olevista polystyreeni- tai polypropeenimikromuoveista ei havaittu vapautuvia yhdisteitä.
Tämä tutkielma toimii pohjana jatkotutkimukselle elintarvikkeiden mikromuoveista ja tukena menetelmäkehitykselle. Tämän tutkielman osana tehdyt testit ovat luonteeltaan menetelmäkehityksellisiä pilotteja, joten tuloksista ei voida vetää johtopäätöksiä maitotuotteiden mikromuovipitoisuuksista tai mikromuoveista irtoavista yhdisteistä. Testien tulokset viittaavat kuitenkin siihen, että maitojuoman mikromuovipitoisuuksia olisi syytä tutkia perusteellisemmin. Jatkossa etenkin nestekartonkipakkauksia ja niiden erilaisten avausmekanismien vaikutuksia pakatun elintarvikkeen mikromuovipitoisuuteen tulisi tarkastella.
University of Eastern Finland, Faculty of Health Sciences Institute of Public Health and Clinical Nutrition
Nutrition
LAHTINEN PATRIK M: MIKROMUOVIT ELINTARVIKKEISSA Master’s Thesis, 44 pages
Supervisors: FM Kaisa Raninen, FM Emilia Uurasjärvi, FT Arto Koistinen May 2020
Keywords: microplastic, food, contamination, beverage carton packaging MICROPLASTICS IN FOODS
Plastic is highly utilized and lasting material. However, due to physical stress and ultraviolet radiation, small particles detach from plastics. These 0,1-5000 m sized particles are called microplastics. Microplastics are also being manufactured for different applications.
Microplastics have been deemed harmful for marine life but so far, their effects to human health are unknown. Also, there is deficient information concerning the human exposure as microplastic contamination of food and drink. One major challenge in research is separating microplastics from food. This thesis aimed to gather current knowledge of microplastic contamination of food and how they might affect human health. Also, to pilot research for detecting possible compounds released from microplastics and to develop method for analyzing microplastic content of dairy milk.
On method development phase, different separations techniques were tested with various liquid foods for separating microplastics. Separation turned out to be challenging because of blocked pores of filter’s support. Eventually milk was filtered successfully. Two-phased filtering and Fourier Transform Infrared (FTIR) based method for analyzing microplastic content of milk was developed. This method was used to study quality and quantity of microplastics from four carton packages containing milk, bought from local grocery shop. Analyzed samples contained 396 microplastic particles/liter on average. Most of microplastics were polyethylene or polypropylene. Size of microplastics were on average 73,0 59,1 m, of which smallest was 11,0 m and largest 607,4 m. Single microplastic particle’s mass was on average 26,0 17,8 ng and samples contained on average 10,5 g/l of plastic material. Compounds releasing from microplastics were studied by exposing microplastics obtained from food packages to simulated gastric conditions (HCl, pH 1,3, 37 C, 2 h) and analyzing with two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry. There were not observed releasing compounds from polystyrene or polypropylene microplastics, in these tests.
This thesis serves as basis for research concerning microplastics in foods and supports further method development. Tests conducted in this thesis are method developmental pilots and therefore conclusions about milk’s microplastic contents or compounds releasing from microplastics cannot be drawn. However, tests results indicate that milk and liquid holding carton packages should be further researched for possible microplastic contamination.
LYHENNELUETTELO
2D-GC-MS kaksiulotteinen kaasukromatografimassaspektrometri GC-MS kaasukromatografimassaspektrometri
FTIR Fourier-muunnosinfrapunaspektrometri
PET polyeteenitereftalaatti
RPET kierrätetty polyeteenitereftalaatti
PP polypropeeni
HDPE korkeatiheyksinen polyeteeni
LDPE matalatiheyksinen polyeteeni
PE polyeteeni
PS polystyreeni
PVC polyvinyylikloridi
UV ultraviolettisäteily
DEHP di(2-etyyliheksyyli)ftalaatti
DINP di-isononyyliftalaatti
BPA bisfenoli A
PCB polykloorattu bifenyyli
UHT iskukuumennettu
MTBE metyyli-tert-butyylieetteri
H hapan
N neutraali
SISÄLTÖ
1 JOHDANTO ... 6
2 TEORIATAUSTA ... 7
2.1 Muovin sisältämät kemialliset yhdisteet ja muovi elintarvikepakkauksissa ... 7
2.1.1 Elintarvikemuovit ja muovin koostumus ... 7
2.1.2 Elintarvikemuovien lainsäädäntö ... 8
2.1.3 Ihmisen altistuminen muovien lisäaineille ja niiden vaikutukset terveyteen ... 8
2.2 Mikromuovi ... 10
2.2.1 Määritelmä ... 10
2.2.2 Mikromuovien tutkiminen elintarvikkeista ... 10
2.2.3 Elintarvikkeet mikromuovin lähteenä ... 13
2.2.4 Mikromuovin vaikutukset terveyteen ... 16
3 MENETELMÄT ... 18
3.1 Mikromuovien tutkiminen elintarvikkeista ... 18
3.1.1 Suodatuskokeet ... 18
3.1.2 Maitonäytteet ... 20
3.2 Pilotti mikromuoveista mahanesteen pH:ssa liukenevien yhdisteiden tutkimisesta 21 4 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU ... 24
4.1 Elintarvikkeiden mikromuovipitoisuuden tutkiminen ... 24
4.2 Mikromuoveista irtoavat yhdisteet ... 28
5 POHDINTA ... 30
5.1 Elintarvikkeiden mikromuovipitoisuuden tutkiminen ... 30
5.2 Mikromuoveista irtoavat yhdisteet ... 35
6 JOHTOPÄÄTÖKSET ... 37
LÄHTEET ... 38
1 JOHDANTO
Mikromuoviksi määritellään 0,1-5000 µm kokoiset muovipartikkelit (EFSA, 2016). Ihmiseen mikromuovia päätyy hengitysilman, juomaveden ja ruoan mukana (Cox ym. 2019).
Elintarvikkeisiin mikromuovi voi päätyä valmistuksen aikaisesta kontaminaatiosta, elintarvikepakkauksista tai mikäli elintarvikkeena käytetty eläin on syönyt eläessään mikromuovia. Ihmisen altistusta mikromuoville on toistaiseksi vaikea arvioida luotettavasti, sillä tutkimuksia elintarvikkeiden mikromuovipitoisuuksista on toistaiseksi vähän, eivätkä eri tutkimusten tulokset ole kovin vertailukelpoisia keskenään standardoitujen analyysimenetelmien puuttumisen vuoksi. Mikromuovipitoisuuksia on tutkittu merenelävistä, sokerista, hunajasta, suolasta, alkoholista, pullovedestä ja hanavedestä (Cox ym. 2019). Edellä mainittujen tutkimusten pohjalta on tehty arvioita ruoansulatuskanavaan päätyvän mikromuovin määrästä (Cox ym. 2019; WWF 2019). Huomattavaa on, että paljon käytetyissä elintarvikeryhmissä kuten liha, vilja, maitotuotteet ja vihannekset tutkimustieto mikromuoveihin liittyen puuttuu kokonaan. Tässä työssä pyrittiin analysoimaan mikromuoveja nestemäisistä elintarvikkeista eli maidosta, kauramaidosta, jogurtista ja hedelmäsoseista.
Mikromuovit sisältävät erilaisia yhdisteitä, jotka voivat olla muoviin joko tarkoituksellisesti lisättyjä muovien lisäaineita tai yhdisteet ovat päätyneet muoviin kontaminaationa ympäristöstä (Hermabessiere ym. 2017). Tutkimuksissa on havaittu pienmerenelävien selviytymisen olevan huomattavasti heikompaa vedessä, jossa on uutettu muovia, verrattuna kontrolliin (Bejgarn ym.
2015; Li ym. 2016a). Elinkyvyn heikkenemisen arveltiin johtuvan muoveista vapautuvista yhdisteistä. Merenelävillä on havaittu myös mikromuovin sisältämien lisäaineiden kulkeutuvan eliöiden kudoksiin (Devriese ym. 2017). Muovin sisältämät yhdisteet vapautuvat elintarvikemuoveista herkemmin happamissa olosuhteissa (Fang ym. 2017). Eräässä tutkimuksessa lämminveristen suolisto-olosuhteissa yhdisteiden vapautuminen mikromuoveista oli 30-kertaista meriympäristöön verrattuna (Bakir ym. 2014).
Mikromuovitutkimuksen menetelmäkehityksessä on puolestaan havaittu, että jotkut hapot hajottavat muoveja, kun näytematriisia on yritetty hajottaa hapoilla mikromuovien erottelemiseksi (Dehaut ym. 2016). Edellä mainitut tutkimukset antavat viitteitä, että ihmisen syömästä mikromuovista voisi vapautua yhdisteitä ruoansulatuksen aikana. Tässä tutkimuksessa pyrittiin simuloimaan mahan happamia olosuhteita ja havaitsemaan mahdolliset elintarvikkeiden mikromuoveista vapautuvat yhdisteet kaksiulotteista kaasukromatografi- massaspektrometria (2D-GC-MS) hyödyntäen.
2 TEORIATAUSTA
2.1 Muovin sisältämät kemialliset yhdisteet ja muovi elintarvikepakkauksissa
2.1.1 Elintarvikemuovit ja muovin koostumus
Elintarvikepakkausmateriaaleista muovi on eniten käytetty erinomaisten ominaisuuksiensa ansiosta (Hoppe ym. 2016). Muovipakkaus suojaa tuotetta lämpövaihteluilta, iskuilta ja puristukselta, sekä estää hapen, vesihöyryn, pölyn tai mikro-organismien kontaminaatiota.
Muovi on kevyttä verrattuna muihin pakkausmateriaaleihin, jolloin saavutetaan säästöjä kuljetuskustannuksissa verrattuna esimerkiksi lasiin ja metalliin. Tyypillisiä muovilaatuja elintarvikepakkauksissa ovat polyeteenitereftalaatti (PET), polypropeeni (PP), korkeatiheyksinen polyeteeni (HDPE), matalatiheyksinen polyeteeni (LDPE) ja polystyreeni (PS) (Geueke ym. 2018). Nämä muovilaadut ovat kestomuoveja, eli niitä voidaan kierrättää ja käyttää uudelleen. Muovit valmistetaan pääasiassa fossiilisista raaka-aineista, mutta uusiutuvien raaka-aineiden käyttö on lisääntymässä.
Muovit koostuvat keskimäärin 93 % polymeereistä ja 7 % erilaisista lisäaineista (Geyer ym.
2017). Polymeerit ovat korkean molekyylipainon omaavia hiiliketjuja, jotka sisältävät hiilen ja vedyn lisäksi usein myös happea, typpeä, klooria, fluoria ja/tai rikkiä riippuen muovilaadusta (Schott ym. 2010). Polymeeriketjut voivat olla asettuneet saman suuntaisesti tai haaroittuneet.
Ketjujen avaruusrakenne vaikuttaa paljon muovin ominaisuuksiin. Polymeeri rakentuu useista pienemmistä molekyyleistä, monomeereista, joita liitetään yhteen kemiallisella reaktiolla.
Monomeerit ovat usein reaktiivisia eli helposti polymerisoituvia, mutta ne vaativat yleensä katalyytteja, aloitekatalyytteja, oikean pH:n ja lämpöä toimiakseen halutulla tavalla. Muoveissa käytetään aina lisäaineita, joilla saadaan muoviin haluttuja ominaisuuksia. Lisäaineita ovat muun muassa pehmentimet, täyteaineet, palonestoaineet, liukastusaineet, stabilointiaineet, UV- absorbentit, antioksidantit, sähköisyyden estäjät, väriaineet ja kirkasteet (Geyer ym. 2017;
Ibarra ym. 2018). Muovin lisäaineet eivät ole sitoutuneet polymeeriin kovalenttisesti, mikä mahdollistaa lisäaineiden vapautumisen muovista ympäröivään aineeseen.
2.1.2 Elintarvikemuovien lainsäädäntö
Elintarvikemuovit eroavat muista muoveista siten, että niihin ei tavanomaisesti lisätä haitallisiksi todettuja lisäaineita, mutta silti niitä havaitaan myös elintarvikemuoveista mahdollisen kontaminaation seurauksena (Geyer ym. 2017). Elintarvikemuoveissa lisäaineiden käyttöä rajoitetaan lainsäädännöllä ja muoveista vapautuville yhdisteille on asetettu rajat Euroopan parlamentin ja neuvoston asetuksessa elintarvikkeen kanssa kosketukseen joutuvista materiaaleista ja tarvikkeista N:o 1935/2004 (Euroopan parlamentti ja neuvosto 2004), jota on täydennetty muovimateriaalien osalta asetuksessa elintarvikkeiden kanssa kosketukseen joutuvista muovisista materiaaleista ja tarvikkeista N:o 10/2011 (Euroopan komissio 2011).
Asetukset linjaavat, että muovisille elintarvikepakkauksille on tehtävä riskinarviointi, joka kattaa itse pakkausmateriaalin valmistamiseen käytetyn aineen, siinä esiintyvät epäpuhtaudet, ennakoitavissa olevat reaktio- ja hajoamistuotteet aiotussa käyttötarkoituksessa, niiden potentiaaliset siirtymät epäsuotuisimmissa ennakoitavissa olevissa käyttöolosuhteissa ja niiden toksisuuden. Valmistajan olisi arvioitava mahdolliset terveysriskit lopullisessa materiaalissa tieteellisten periaatteiden mukaisesti. Muovimateriaalin inerttiyden raja-arvona pidetään 10 mg vapautuvaa materiaalia / 1 dm2. Aineita, jotka ovat perimää vaurioittavia, syöpää aiheuttavia tai lisääntymiselle vaarallisia, ei saa käyttää elintarvikepakkausmateriaaleissa ilman ennalta annettua hyväksyntää. Direktiivissä 2002/72/EY (Euroopan komissio 2002) listataan kaikki monomeerit, lähtöaineet ja lisäaineet, jotka ovat sallittuja muovin valmistuksessa.
2.1.3 Ihmisen altistuminen muovien lisäaineille ja niiden vaikutukset terveyteen
Ihmisen verestä, virtsasta ja äidinmaidosta on löytynyt tuhansia eri kemikaaleja, jotka on yhdistetty muoveihin (Rist ym. 2018). Osa näistä kemikaaleista on todettu ihmiselle haitallisiksi. Jopa hyvin inerteiksi koetuista polyeteenistä ja polypropeenista on havaittu irtoavan monomeerejä, oligomeerejä ja lisäaineita, joista useat olisivat suurilla annostuksilla haitallisia ihmisen kehitykselle, lisääntymisterveydelle ja hengityselimistölle. Mikromuovien aiheuttaman kemikaalialtistuksen arvellaan kuitenkin olevan hyvin pientä verrattuna pakkausmateriaalien, ruokapakkauksien, keittiövälineiden ja rakennustarvikkeiden aiheuttamaan altistukseen.
Muovin lisäaineista ftalaatteja on tutkittu paljon niiden mahdollisten ihmisen terveyden kannalta haitallisten ominaisuuksien takia (Benjamin ym. 2017). Ftalaatteja on useita erilaisia ja niitä käytetään pehmentiminä. Ihmiset altistuvat eniten di(2-etyyliheksyyli)ftalaatille
(DEHP) ja di-isononyyliftalaatille (DINP), joiden pääasialliset lähteet ovat ruoka ja juoma.
Rudel ym. (2011) suorittivat kolme päivää kestävän ruokavaliointervention, jossa osallistujat söivät pääasiassa pakkaamatonta ruokaa ja käyttivät mahdollisimman paljon tuoreita raaka- aineita. Koehenkilöiksi oli valittu ihmisiä, jotka söivät tavallisesti paljon pakattuja elintarvikkeita. Intervention aikana koehenkilöiden virtsan bisfenoli A:n (BPA) pitoisuus laski kolmasosaan ja DEHP-pitoisuus puolittui. Benjamin ym. (2017) mukaan jotkut ftalaatit toimivat elimistössä hormonihäirikköinä, mikä tarkoittaa, että ne voivat sitoutua samoihin reseptoreihin kuin elimistön hormonit. Ftalaatit on yhdistetty ihmistutkimuksissa kroonisiin sairauksiin ja häiriintyneisiin kognitiivisiin funktioihin. Hiiri- ja in vitro -kokeissa niiden on havaittu kykenevän aiheuttaa epigeneettisiä muutoksia. Ihmisten altistus yksittäisille ftalaateille on yleensä EFSA:n määrittelemien turvallisen saannin rajojen sisällä. Poikkeuksena ovat pienet lapset, sillä useissa tutkimuksissa eri puolilta maailmaa on havaittu lasten ylittävän turvallisen saannin rajat ftalaattien suhteen (Benjamin ym. 2017).
Muovit voivat toimia kuljettimena erilaisille yhdisteille. Mikromuoveihin voi esimerkiksi imeytyä ympäristöstä vesipakoisia ympäristömyrkkyjä (Wright ja Kelly 2017). Toisaalta muovit vapauttavat sisältämiään lisäaineita ympäristöön (Hermabessiere ym. 2017).
Vesilinnuilla havaittiin syödyn muovin ja polykloorattujen bifenyylien (PCB) pitoisuuksien korreloivan toistensa kanssa, minkä arveltiin johtuvan muoveista vapautuvasta PCB:stä, sekä muista vapautuvista aineista, jotka mahdollisesti yhdessä vaikuttavat synergistisesti (Ryan ym.
1988). Valailla ja haikaloilla havaittiin suora korrelaatio syödyn mikromuovin ja ftalaattipitoisuuksien välillä (Fossi ym. 2014). Kaloilla tehdyissä tutkimuksissa toisille kaloille syötettiin ympäristömyrkkyjä ja toisille ympäristömyrkkyjen ja mikromuovien yhdistelmää (Granby ym. 2018; Rainieri ym. 2018). Yhdistelmää syöneiden kalojen lihasta löydettiin merkittävästi suuremmat myrkkypitoisuudet verrattuna kaloihin, joille ei syötetty mikromuovia. Devriese ym. 2017 suorittivat kokeellisen tutkimuksen, jossa he syöttivät hummereille PCB:llä rikastettuja mikromuoveja. Hummereilla, jotka söivät rikastettua PE- mikromuovia, oli kudoksissa merkittävästi korkeammat PCB-pitoisuudet negatiiviseen kontrolliin verrattuna, eli PCB oli irronnut tehokkaasti PE-mikromuovista ruoansulatuskanavassa. Rikastettua PS-mikromuovia syöneillä hummereilla ei puolestaan havaittu merkittävää PCB:n siirtymistä kudoksiin. Eroja muovilaatujen välillä havaittiin myös tutkimuksessa, jossa simpukoita altistettiin mikromuoveille ja PCB:lle (Rochman ym. 2017).
Simpukoilla, jotka altistuivat PCB:lle ja PVC- tai PS-mikromuoveille, havaittiin enemmän epämuodostumia kuin PCB:lle ja PET- tai PE-muoveille altistuneilla.
Rist ym. (2018) argumentoivat mikromuoveista aiheutuvan lisäaine- ja ympäristömyrkkyaltistuksen olevan mitätöntä verrattuna muihin lähteisiin. Päätelmä perustuu arvioon keskimääräisestä mikromuovimäärästä simpukoissa ja keskimääräiseen simpukoiden kulutukseen Euroopassa. Tämän mukaan Euroopassa keskimääräinen kuluttaja altistuisi simpukoista 11 000 mikromuovipartikkelille vuodessa. Oletettaessa mikromuovin kooksi 20
m, neliön muodon ja 1,38 g/cm3 tiheyden, olisi mikromuovin paino 0,00012 g. BPA:ta on mikromuoveista löydetty 5-284 g/kg, mikä tarkoittaisi suurimmilla pitoisuuksilla 3,4 x 10-5
g altistusta BPA:lle. Ihmisen on arvioitu altistuvan keskimäärin 1400 g:lle BPA:ta vuodessa, mikä olisi melkein neljäkymmentä miljoonaa kertainen simpukoiden mikromuoveista peräisin olevaan altistukseen verrattuna.
2.2 Mikromuovi
2.2.1 Määritelmä
Mikromuoviksi luokitellaan 0,1-5000 µm kokoiset muovipartikkelit (EFSA 2016).
Mikromuovit jaotellaan niiden alkuperän mukaan primäärisiin ja sekundaarisiin.
Muovipartikkeleita, joita valmistetaan esimerkiksi tiettyihin kosmetiikan käyttötarkoituksiin, kuten hammastahnoihin ja pesuaineisiin kutsutaan primäärisiksi mikromuoveiksi (Napper ym.
2015). Ympäristössä muodostuvaa sekundääristä mikromuovia irtoaa muoviroskasta fyysisen rasituksen ja auringon UV-säteilyn seurauksena (Geyer ym. 2017). Mikromuovia on löytynyt ympäristöstä ympäri maailmaa meristä, makeista vesistä, maasta ja ilmasta (Rist ym. 2018), myös paikoista, joissa ihmisen toiminta on vähäistä, kuten napa-alueet (Waring ym. 2018).
Elintarvikkeiden mikromuovipitoisuuksia kartoittavissa tutkimuksista on saatu viitteitä, että myös elintarvikepakkauksista irtoaisi mikromuovia, mahdollisen tuotannon aikaisen kontaminaation lisäksi (Mason ym. 2018; Schymanski ym. 2018).
2.2.2 Mikromuovien tutkiminen elintarvikkeista
Mikromuovitutkimukseen kuuluu tyypillisesti mikromuovin eristäminen, tunnistaminen ja sen määrän selvittäminen. Käytössä on useita erilaisia menetelmiä, joilla on omat heikkoutensa ja vahvuutensa. Elintarvikkeiden mikromuovitutkimuksessa käytetyt menetelmät ja esimerkkiviitteet tutkimuksiin on esitetty taulukossa 1. Yleisesti tutkittava näyte on saatava tarpeeksi hienojakoiseksi suodatukseen, ellei se ole sitä jo valmiiksi, minkä jälkeen näyte suodatetaan ja suodattimeen jääneet mikromuovit analysoidaan (Anger ym. 2018). Tyypillisiä
luotettavina pidettyjä tutkimusmenetelmiä ovat spektroskooppiset ja massaspektrometriin perustuvat menetelmät. Paljon tutkimusta on tehty myös mikroskoopilla, jonka tunnistusta on avustettu värjäämällä muovipartikkelit (Mason ym. 2018), muut kuin muovipartikkelit (Kosuth ym. 2018) tai pistelemällä partikkeleita kuumalla neulalla (De Witte ym. 2014).
Taulukko 1. Elintarvikkeiden mikromuovitutkimuksissa käytettyjä menetelmiä ja esimerkkitutkimuksia
Analyysi-menetelmä Esimerkkiviite
Fourier-muunnosinfrapunaspektrometri (FTIR) (Mintenig ym. 2019)
Raman (Schymanski ym. 2018)
Kaasukromatografiamassaspektrometri (Peters ym. 2018)
Mikroskooppi (Liebezeit ja Liebezeit 2013)
Mikroskooppi + osittainen FTIR (Li ym. 2016b)
Mikroskooppi + kuuma neula (De Witte ym. 2014)
Mikromuovin värjäys (Mason ym. 2018)
Muun kuin mikromuovin värjäys + rikkoutumistesti spaattelilla
(Kosuth ym. 2018)
Värjäysmenetelmät ovat nopeita, eivätkä vaadi kalliita laitteita, mutta niillä ei saada tunnistettua muovin polymeeriä, mikä olisi tärkeää mikromuovin alkuperän arvioinnissa (Maes ym. 2017).
Väriaineen käyttäytymisestä riippuen, värjäys voi johtaa virheelliseen muoviksi tunnistamiseen useammin kuin spektroskooppisissa menetelmissä. Esimerkkinä värjäysmenetelmästä on Masonin ym. (2018) tutkimus, jossa käytettiin fluoresoivaa väriainetta pullotetun veden tutkimiseen. Fluoresoivan väriaineen annettiin vaikuttaa pulloissa, minkä jälkeen vesi suodatettiin ja suodatin kuvattiin. Värin oli tarkoitus jäädä vain muovipartikkeleihin, joten fluoresoivat partikkelit analysoitiin kuvasta tähtien laskemiseen kehitetyllä ohjelmalla. Ryhmän mukaan tällä menetelmällä havaittiin luotettavasti > 6,5 µm muovipartikkelit. Kosuth ym.
(2017) käyttivät väriainetta, joka värjäsi muut kuin synteettiset partikkelit. Värjäytymättömiä partikkeleja painettiin vielä teräslastalla ja mikäli ne eivät rikkoutuneet, ne laskettiin synteettisiksi partikkeleiksi. Ryhmä ei kutsunut eroteltuja partikkeleita mikromuoveiksi, koska he eivät pystyneet todentamaan niiden olevan mikromuovia. De Witte ym. (2014) koskettivat partikkelia kuumalla neulalla ja mikäli partikkeli suli, se laskettiin muoviksi. Mikroskoopin tunnistusta on myös täydennetty kuvaamalla valikoituja partikkeleita Fourier- muunnosinfrapunaspektrometrillä (FTIR) (Li ym. 2015, 2016b; Yang ym. 2015). Toisinaan tunnistetaan mikromuoveja pelkän mikroskoopin perusteella ja havainnoista lasketaan pitoisuutta ja/tai kokoa suodattimen merkkiviivojen avulla (Liebezeit ja Liebezeit, 2013).
Mikroskooppitunnistamiseen on kehitetty protokollia, joilla on pyritty parantamaan
tunnistustarkkuutta, mutta mikroskooppia ei kuitenkaan tulisi käyttää alle 500 m partikkelikoolle, menetelmän epäluotettavuuden takia (Renner ym. 2018).
Spektroskooppisia menetelmiä ovat FTIR tai Raman, jotka perustuvat partikkelien materiaalin uniikin värähtelyprofiiliin tunnistamiseen (Pinto da Costa ym. 2019). Näiden etuna on mahdollisuus tunnistaa luotettavasti pieniä mikromuoveja ja niiden polymeerityypit. ATR- FTIR:lla (vaimentunut kokonaisheijastus) voidaan analysoida suurempia partikkeleita nopeasti useista näytteistä. Kuvantava FTIR on tarkempi ja hitaampi menetelmä, jolla pystytään tunnistamaan > 5 m partikkelit. Kuvantavalla FTIR:lla tunnistaminen perustuu mikroskoopilla kuvatun suodatetun näytteen valaisemiseen infrapunavalolla, jonka absorboitumisen laite mittaa eri kohdissa suodatinta ja muodostaa absorboitumisen perusteella spektrikartan (Anger ym. 2018). Vertaamalla mitattuja spektrejä erilaisten muovilaatujen spektrit sisältävään referenssikirjastoon, saadaan selville, onko suodattimen päällä muovipartikkeleita ja mitä muovilaatua ne ovat (Pinto da Costa ym. 2019). Raman-spektroskopialla on tunnistettu 1 m partikkeleita (Anger ym. 2018). Teoriassa laite pystyy tunnistamaan > 300 nm partikkeleita.
Prosessi kuitenkin hidastuu mitä pienempiä partikkeleita halutaan havaita.
Massaspektrometriin perustuvissa menetelmissä tunnistetaan mikromuovien sisältämiä yhdisteitä. Analyysin vaiheisiin kuuluvat yleensä näytteen uuttaminen, näytteen sisältämien aineiden erottelu kromatografisesti ja niiden tunnistaminen massaspektrometrillä. Menetelmän rajoittavana tekijänä on mikromuovin pieni osuus tutkittavan näytteen massasta, jolloin yhdisteiden pitoisuudet voivat jäädä alle havaitsemisrajan. Menetelmällä ei myöskään saada selville muovipartikkelien kappalemääriä tai kokoa, ainoastaan materiaalin sisältämiä yhdisteitä. GC-MS-analytiikkaa onkin käytetty mikromuovitutkimuksessa lähinnä ympäristönäytteiden analysointiin, mutta esimerkiksi Peters ym. (2018) käyttivät laitetta kalojen suolien sisältämien mikromuovien luokitteluun polymeerityypeittäin. Samalla tunnistettiin myös muutamia muovin lisäaineita.
Mikromuovien tutkimuslaboratorioita ja niiden käyttämiä menetelmiä on vastikään arvioitu (Müller ym. 2020). Vertailussa arvioitiin eri menetelmien (mikroskooppi, FTIR, Raman, GC- MS, elektronimikroskooppi ja valonsirontaan perustuva partikkelilaskuri (PL)) kyvykkyyttä polymeerityypin tunnistamisessa, massan tunnistamisessa, partikkelimäärien tunnistamisessa kokonaisuudessaan ja polymeerityypeittäin. Polymeerityypin tunnistamisessa parhaiksi arvioitiin Raman ja GC-MS, FTIR antoi kyseenalaisen tuloksen ja mikroskooppi ei pystynyt tunnistukseen. Massan tunnistamisessa GC-MS antoi kyseenalaisen tuloksen, muut menetelmät
epäonnistuivat. Polymeerityypeittäin FTIR onnistui tunnistamaan suuremmat mikromuovit hyvin, mutta antoi kyseenalaisen tuloksen pienillä mikromuoveilla. Raman antoi kyseenalaisen tuloksen kummallakin kokoluokalla, minkä arveltiin johtuvan Ramanin pitkästä kuvausajasta.
Tämän takia suodattimelta kuvataan pieni osa, jonka tulokset ekstrapoloidaan, mikä aiheuttaa jonkin verran virhettä. Kokonaispartikkelimäärän arvioinnissa mikroskooppi antoi hyvän tuloksen kummallakin kokoluokalla, FTIR toimi hyvin suurilla partikkeleilla ja melko hyvin pienillä partikkeleilla. Täytyy kuitenkin huomioida, että tässä tutkimuksessa ei ollut ylimääräisiä muusta materiaalista koostuvia partikkeleja mikromuovin lisäksi. Käytännössä tutkittavissa näytematriiseissa on aina myös muita partikkeleja, mikä sekoittaisi kokonaismikromuovipartikkelimäärän arvioimista mikroskoopilla. PL:n tulokset olivat kyseenalaiset pienillä partikkeleilla ja epäonnistuivat suurilla partikkeleilla. Samassa tutkimuksessa havaittiin myös laboratorioiden välillä suuria eroja samojen menetelmien välillä (Müller ym. 2020).
2.2.3 Elintarvikkeet mikromuovin lähteenä
Tutkimuksia elintarvikkeiden mikromuovipitoisuuksista on julkaistu vähän ja rajatuista elintarvikeryhmistä. Elintarvikkeet, joita on tutkittu, on esitetty taulukossa 2.
Mikromuovipitoisuuksia on tutkittu merenelävistä, suolasta, hunajasta, sokerista, oluesta ja juomavedestä. Menetelmät ja pienimmät tutkitut partikkelikoot vaihtelevat suuresti tutkimusten välillä, minkä takia on hankalaa arvioida kyseisten elintarvikkeiden todellisia mikromuovipitoisuuksia.
Taulukko 2. Tutkimukset elintarvikkeiden mikromuovipitoisuuksista
Elintarviketyyppi Tutkimus Elintarvike Mikromuovi-partikkelien
määrä (kpl/g tai l**) kiinteä elintarvike/g tai nestemäinen elintarvike/l
Tutkittu partikkeli- koko
Näyte- määrä
Merenelävät
Van Cauwenberghe ja Janssen 2014 Simpukat 0,36 > 5 93
Li ym. 2015 Simpukat 4,20 > 5 45
Van Cauwenberghe ym. 2015 Simpukat 0,20 > 15 5
Davidson ja Dudas 2016 Simpukat 1,33 EI 54
De Witte ym. 2014 Simpukat 0,37 > 200 10
Li ym. 2016b Simpukat 2,22 > 10 396
Mathalon ja Hill 2014 Simpukat 4,35 EI 45
Naji ym. 2018 Simpukat 1,34 > 10 93
Qu ym. 2018 Simpukat 2,80 > 250 450
Su ym. 2018 Simpukat 1,38 > 21 630
Thushari ym. 2017 Simpukat 0,46 EI 45
Devriese ym. 2015 Äyriäiset 0,75 > 200 170
Karami ym. 2018 Säilykekalat 0 > 149 84
Akhbarizadeh ym. 2018 Kalat 1,00 > 30 71
Suola
Lee ym. 2019 Määrittelemätön suola 0,01 > 90 11
Yang ym. 2015 Järvisuola 0,20 > 45 15
Karami ym. 2017 Järvisuola 0,00* > 149 8
Kosuth ym. 2018 Vuorisuola 0,01 > 100 1
Iñiguez ym. 2017 Merisuola 0,12 > 30 48
Yang ym. 2015 Merisuola 0,62 > 45 15
Karami ym. 2017 Merisuola 0,00* > 149 56
Kosuth ym. 2018 Merisuola 0,00 > 100 11
Iñiguez ym. 2017 Kaivosuola 0,14 > 30 15
Karami ym. 2017 Määrittelemätön suola 0,00 > 149 4
Jatkuu
Taulukko 1, Jatkuu
Elintarviketyyppi Tutkimus Elintarvike Mikromuovi-partikkelien
määrä (kpl/g tai l**) kiinteä elintarvike/g tai nestemäinen elintarvike/l
Tutkittu partikkeli- koko
Näyte- määrä
Hunaja
Liebezeit ja Liebezeit 2013 Nestemäinen hunaja 0,10* EI 8
Liebezeit ja Liebezeit 2015 Nestemäinen hunaja 0,11 EI 32
Liebezeit ja Liebezeit 2013 Kiinteä hunaja 0,09* EI 11
Liebezeit ja Liebezeit 2015 Kiinteä hunaja 0,11 EI 27
Mühlschlegel ym. 2017 Erilaisia hunajia 0,00 EI 5
Sokeri Liebezeit ja Liebezeit 2013 Sokeri 0,44* EI 5
Alkoholi
Kosuth ym. 2018 Olut 4,05 > 100 11
Wiesheu ym. 2016 Olut 10,10 > 1 3
Liebezeit ja Liebezeit 2014 Olut 82,67 EI 30
Vesi
Wiesheu ym. 2016 Pullotettu vesi 0,33 > 1 3
Mason ym. 2018 Pullotettu vesi 325,33 > 6,5 518
Schymanski ym. 2018 Pullotettu vesi 48,25 > 5 38
Kosuth ym. 2018 Pullotettu vesi 3,57 > 100 3
Kosuth ym. 2018 Hanavesi 4,24 > 100 159
Mintenig ym. 2019 Hanavesi 0,00 > 20 15
*nollanäytettä ei huomioitu; **pitoisuudet vedelle ja oluelle partikkelia/l, muille partikkelia/g; EI=ei ilmoitettu
2.2.4 Mikromuovin vaikutukset terveyteen
EFSA:n (2016) kirjallisuusselvityksessä ruoan mikro- ja nanomuoveista todettiin, että mikromuovien vaikutuksista ihmisen terveyteen ei ole vielä tarpeeksi tietoa mikromuovien haitallisuuden arvioimiseksi. On arvioitu, että pieni osa alle 150 µm:n kokoisista partikkeleista voisi läpäistä suolen epiteelin ja että alle 1,5 µm:n kokoiset partikkelit voisivat läpäistä solukerroksia ja päätyä elimiin. Tutkimustietoa mikromuovien käyttäytymisestä elimistössä on kuitenkin hyvin vähän. Mikäli suolen läpäisevyys on lisääntynyt esimerkiksi tulehduksellisen suolistosairauden seurauksena, on mikromuovien siirtyminen epiteelin läpi huomattavasti suurempaa verrattuna terveeseen suolistoon (EFSA 2016).
Tutkijoilla on erilaisia näkemyksiä mikromuovien terveydelle haitallisten vaikutusten alkuperästä. Toiset arvioivat vaikutusten johtuvan fysikaalisista ominaisuuksista ja kemikaalien siirtymisen arvioidaan olevan hyvin pientä (Waring ym. 2018, Rist ym. 2018). Toisaalta partikkelien on havaittu olevan haitallisempia väliaineessa, verrattuna suoraan kosketukseen, minkä arveltiin johtuvan mikromuoveista vapautuvista yhdisteistä (Hwang ym. 2019).
Mikromuoveilla tehtyjä in vitro ja in vivo altistuskokeita ja niiden tuloksia on esitelty taulukossa 3. Mikromuovien vaikutuksia on tutkittu myös merenelävillä (Cole ym. 2011; Wright ym.
2013), mutta nämä on jätetty tarkastelun ulkopuolelle ihmisen näkökulmasta huomattavan eroavaisuutensa takia. Yleisin mikromuovien haittavaikutus tämän näytön pohjalta on tulehduksen aiheuttaminen. Mikromuovin koko näyttää olevan yksi tekijä haitallisuudessa, useimmissa tutkimuksissa pienemmät partikkelit osoittautuivat isompia haitallisemmaksi (Hwang ym. 2019). Poikkeuksena Wun ym. (2019) havainto, jossa 5 m:n kokoiset mikromuovit vaurioittivat mitokondrioita enemmän kuin 0,1 m:n partikkelit. Dengin ym.
(2017) artikkelia on kritisoitu tulosten epäjohdonmukaisuudesta ja mahdollisesta liioittelusta.
Braeuning (2019) argumentoi, etteivät Deng ym. voi tehdä johtopäätöksiä tulehdus ja rasva- aineenvaihdunnan häiriöistä histologisten kuvien perusteella. Tämän lisäksi kyseisessä tutkimuksessa mikromuovin kertyminen hiirten elimiin oli suurempaa kuin hiirille syötetty annos.
Taulukko 3. Tutkimuksia mikromuovien terveysvaikutuksista
Viite Kohde Altistus Tulokset
Schirinzi ym. 2017 T98G- ja HeLa- solut PE (3-16 µm), PS (10 µm), DEHP
Tulehdus: Happiradikaalien vaikutus lisääntyi soluissa: T98G ja HeLa PS (100
% 10 mg/L), T98G DEHP (70-80 % 10-50 mg/L), T98G PE (40 % 0,05 mg/L), suluissa merkittävimmät vaikutukset.
Stock ym. 2019 Caco-2-, HT29-MTX- ja E12- solut, hiiret
PS (1, 4 ja 10 µm) Solujen elinkelpoisuus: Laski merkittävästi 1 m partikkelikoolla korkeilla pitoisuuksilla, muilla kokoluokilla (4 ja 10 µm) ei merkittävää vaikutusta.
Hiiret: kudoksissa ei havaittu vaurioita, eikä oksidatiivista stressiä.
Hwang ym. 2019 Hiirten makrofaagit, lampaan punasolut, PBMC, ihmisen HDF ja HMC-1 -solut
PP (noin 20 m ja 25-200 m)
Solujen elinkelpoisuus: ei merkittävää vaikutusta 500 g/mL pitoisuuksilla, 20 µm partikkelit 1000 µg/ml konsentraatiolla väheni 20 %. Punasolut:
kaksinkertaista hajoamista suoraan muovin kanssa kosketuksissa olleilla soluilla, kokonaisuutena hyvin pieni vaikutus. Tulehdus: 20 m partikkelit lisäsivät tulehdusmerkkiaineita merkittävästi 100-1000 g/mL pitoisuuksilla.
Wu ym. 2019 Caco-2 solut PS (0,1 ja 5 m) Solujen elinkelpoisuus: ei merkittävää vaikutusta 1-200 g/mL.
Tulehdus: 0,1 ja 5 m merkittävää oksidatiivista stressiä 200 g/mL.
Muuta: Mitokondrioiden depolarisaatiota ja lisäsivät arseenin myrkyllisyyttä synergistisesti.
Jin ym. 2019 Hiiret PS (5 µm) Merkittäviä muutoksia suolistomikrobiston koostumuksessa, vaurioitti suolen epiteelin toimintaa ja muutti ravintoaineiden imeytymistä 1000 g/L annoksella, joitain lievempiä vaikutuksia myös 100 g/L.
Lu ym. 2018 Hiiret PS (0,5 ja 50 µm) Kehon ja maksan painon alenemista, suoliliman erityksen vähenemistä, häiritsi rasva-aineenvaihduntaa ja muutti suolistomikrobiston koostumusta 1000 g/L annoksella.
Deng ym. 2017 Hiiret PS (5 ja 20 µm) Kertymistä maksaan, munuaisiin ja suoleen; oksidatiivista stressiä, muutoksia energia ja rasva-aineenvaihdunnassa; muutoksia neurotoksisuusbiomarkkereissa.
PE = polyeteeni, PS = polystyreeni, PP = polypropeeni, DEHP = di(2-etyyliheksyyli)ftalaatti
3 MENETELMÄT
3.1 Mikromuovien tutkiminen elintarvikkeista
Tämän työn tavoitteena oli kehittää menetelmää mikromuovien tutkimiseen erilaisista nestemäisistä elintarvikkeista FTIR-spektroskopiaan perustuvalla menetelmällä. Työssä pyrittiin erottelemaan mikromuovit elintarvikkeesta suodattamalla ne hopeamembraanisuodattimelle ja analysoimaan suodattimelle jääneet partikkelit.
3.1.1 Suodatuskokeet
Elintarvikkeet hankittiin paikallisesta kaupasta. Näyte-elintarvikkeet sekä käsittelyaineet on esitelty taulukossa 4. Kaikki käytetyt astiat ja välineet huuhdeltiin tislatulla ja Milli-Q suodatetulla vedellä ennen käyttöä. Huoneilmaperäistä kontaminaatiota pyrittiin välttämään peittämällä astiat alumiinifoliolla. Työskentely tapahtui vetokaapissa, eikä työskennellessä käytetty muovikuiduista valmistettuja vaatteita. Mikäli elintarvike ei suodattunut sellaisenaan, elintarviketta laitettiin sekoittumaan dekantterilasiin rakennetta pilkkovan aineen kanssa.
Viimeisillä näytteillä magneettisekoittaja vaihdettiin näyteastioita heiluttavaan sekoittajaan.
Sekoitussuhteet, -ajat ja käytetyt suodattimet on esitetty taulukossa 4. Sekoituksen jälkeen näyteliuos kaadettiin suodatinjärjestelmän suppiloon, jonka pohjassa oli suodatin. Suodattimen alla sijaitsevaan astiaan tehtiin koneellisesti alipaine suodattumisen helpottamiseksi. Mikäli vähintään 200 ml näytettä läpäisi suodattimen, terässuodatin käsiteltiin uutta suodatusta varten ja hopeasuodattimet asetettiin petrimaljoihin kuivumaan vähintään vuorokaudeksi.
Taulukko 4. Suodatuskokeiden elintarvikkeet ja käsittelytiedot
Elintarvike Rakennetta hajottava
aine Hajottavan
aineen suhde
Suodattimen huokosten koko (m)
Suodatus- pinta-ala Esi-
käsittely- aika (h)
Suodatuksen onnistuminen (saanti vähintään 200 ml)
Maito - - 5 K 0 Ei
Jogurtti H2O2 1:5 5 K 3 Ei
Hedelmäsose H2O2 1:5 5 K 3 Ei
Maito H2O2 1:3 5 K 3 Ei
Maito 10 % KOH + 60 °C 3:4 5 K 44 Ei
Hedelmäsose 10 % KOH + 60 °C 1:4 5 K 44 Ei
Maito HCl (pH 1,5) +
pepsiini 2 g 1:10 5 K 24 Ei
Hedelmäsose HCl + pepsiini 2 g 1:10 5 K 24 Ei
Maito HCl (pH 1,3) 1:5 5 K 24 Ei
pepsiini 0,64 % K
Maito pepsiini 1,6 % 5 K 24 Ei
Maito 40 ml HCl (pH 1,3) 4:9 5 K 48 Ei
+ pepsiini 1:9 K
Kaurajuoma - - 15 K 0 Ei
Kaurajuoma 10 % KOH 1:3 15 K 24 Ei
Kaurajuoma H2O2 + 60 °C 1:2 15 K 24 Ei
UHT maito 5 % trietanoliamiini 1:2 5 K 3 Kyllä
Maitojuoma 5 % trietanoliamiini 1:2 5 K 2 Ei
Maitojuoma - - 15 K - Ei
Maitojuoma 5 % trietanoliamiini 1:2 15 K 4 Kyllä
- - 5 P 1 Ei
Maitojuoma - - 15 I - Kyllä
5 % trietanoliamiini 1 5 P 24 Kyllä
Suodatuspinnan halkaisija: K = keskikokoinen 2,0 cm, I = iso 3,8 cm P = pieni 1,2 cm
3.1.2 Maitonäytteet
Tuloksissa raportoidut maitonäytteet suodatettiin suoraan, ilman alkukäsittelyä suodatuslaitteistossa, jonka suodatuspinnan halkaisija oli 3,8 cm ja teräsverkkosuodattimen huokosten koko oli 15 m. Näytteiden kontaminaatiota estävät toimenpiteet olivat samat kuin suodatuskokeissa. Näytteissä MJ1 ja MJ2 suodatettiin 300 ml ja näytteissä MJ3 ja MJ4 500 ml maitojuomaa terässuodattimen läpi. Nollanäyte tehtiin samaan aikaan MJ1:n ja MJ2:n kanssa suodattaen maitojuoman sijasta saman verran suodatettua tislattua vettä. Kun näyte oli suodatettu, näytteen sisältänyt dekantterilasi huuhdeltiin 100 ml suodatettua tislattua vettä, jolla huuhdottiin myös suodatinlaitteiston suppiloa. Maitojuomanäytteillä ja nollanäytteellä ensimmäisen suodatuksen jälkeen terässuodatin asetettiin 250 ml dekantterilasiin, jossa oli 100 ml 15 µm huokosten läpi suodatettua 5 %:sta trietanoliamiinia. Suodattimelle mahdollisesti jääneet maidon kaseiiniproteiinit liukenivat paremmin 5 %:ssa trietanoliamiiniliuoksessa (Dong ja Hsieh 2000). Dekantterilasi laitettiin sekoittajaan vuorokaudeksi, minkä jälkeen trietanoliamiiniliuos suodatettiin suodatuslaitteistolla, jonka suodatuspinnan halkaisija oli 1,2 cm ja suodattimena käytettiin hopeamembraanisuodatinta, jonka huokosten koko oli 5 µm.
Toisen suodatuksen jälkeen tehtiin samat huuhtelut kuin ensimmäisen suodatuksen jälkeen.
Suodatin asetettiin petrimaljoille kuivumaan vähintään yhdeksi vuorokaudeksi.
Ensimmäinen positiivinen kontrollinäyte (K1) sisälsi 100 ml iskukuumennettua (UHT) maitoa, 100 ml 5 %:sta trietanoliamiinia ja 20 punaista HDPE-mikromuovipartikkelia. Mikromuovi valmistettiin viilaamalla teräsviilalla virvoitusjuomapullon korkkia petrimaljalle. Petrimaljalta mikromuovipartikkelit siirrettiin yksitellen silmämääräisesti lasisella pasteur-pipetillä maitonäytteeseen. Näytettä sekoitettiin 2 vrk, minkä jälkeen näyte suodatettiin halkaisijaltaan 3,8 cm terässuodattimelle. Suodatinsuppilon seinille mahdollisesti jääneitä partikkeleja huuhdeltiin 75 ml suodatettua tislattua vettä. Terässuodatin asetettiin sekoittumaan vuorokaudeksi dekantterilasiin, jossa oli 100 ml suodatettua tislattua vettä. Käsittelyn jälkeen vesi suodatettiin halkaisijaltaan 1,2 cm hopeasuodattimen läpi.
Toinen positiivinen kontrollinäyte (K2) valmistettiin lisäämällä 200 ml maitojuomaa 20 HDPE- partikkelia. Mikromuovit siirrettiin silmämääräisesti lasisella pasteur-pipetillä. Näyte suodatettiin lähes välittömästi muovin lisäämisen jälkeen halkaisijaltaan 3,8 cm terässuodattimelle. Dekantterilasi huuhdottiin 100 ml ja suodatussuppilo 75 ml suodatettua tislattua vettä. Terässuodatin siirrettiin 250 ml dekantterilasiin, jossa oli 100 ml 5 %:sta trietanoliamiiniliuosta. Suodatin laitettiin sekoittumaan 24 tunnin ajaksi. Sekoituksen jälkeen
trietanoliamiiniliuos suodatettiin hopeasuodattimelle halkaisijaltaan 1,2 cm alueelle. Toisen suodatuksen jälkeen tehtiin samat huuhtelut kuin ensimmäisen suodatuksen jälkeen.
Kuivunut suodatin kuvattiin FTIR-spektrometrillä (Agilent Cary 670/620, 128 x 128 FPA- detektori). Kuvauksessa käytetyt asetukset on lueteltu taulukossa 5. Suodattimelta kuvattiin yksi noin 1,2 x 1,2 cm neliö suodattimen keskeltä, mikä kattoi koko suodatuspinta-alan.
Taulukko 5. Fourier-muutosinfrapunaspektrometrissä käytetyt asetukset
Pikselikoko 5,5 m
Objektiivi 15x
Mittausmetodi Heijastus (reflection)
Näytteen tarkastelu/skannaus (Scan) 4
Taustan tarkastelu/skannaus 4
Resoluutio 8 cm-1
Spektrityyppi Absorbanssi
Spektrialue 3800-800 cm-1
Kuvauksesta saatu spektridata analysoitiin SiMPle-ohjelmalla (Primpke ym. 2020).
Referenssikirjasto sisälsi spektrejä PE, PP, PET, PS, PVC, polyamidi (PA), akryylinitriilibutadieenistyreeni (ABS), polyuretaani (PU), akryyli (PMMA) ja polyakrylonitriili (PAN) polymeereista.
3.2 Pilotti mikromuoveista mahanesteen pH:ssa liukenevien yhdisteiden tutkimisesta
Elintarvikemuovit altistettiin mahanesteen pH:ta vastaavaan vesiliuokseen, josta liuokseen mahdollisesti vapautuneet yhdisteet pyrittiin siirtämään uuttamalla ne hydrofobisempaan ajoliuottimeen ja analysoimaan kaasukromatografiamassaspektrometrillä. Mikromuovi valmistettiin viilaamalla tislatulla vedellä huuhdeltua elintarvikepakkausta teräsviilalla alumiinifoliolle. Elintarvikemuovilaadut olivat kierrätetty polyeteenitereftalaatti (RPET), PP, PS ja PA, joista lopullisiin näytteisiin valikoitui PS ja PP. Muovilaatujen välissä viila tiskattiin ja kuumennettiin uunissa 400 ℃ lämpötilassa vähintään 60 minuuttia. Alumiinifoliolta mikromuovipartikkelit siirrettiin 50 ml dekantterilasiin, joka punnittiin ennen lisäystä ja lisäyksen jälkeen. Näytteissä PS paino oli 0,148 g (3,7 g/l) ja PP 0,186 g (4,65 g/l). Ennen käyttöä, kaikki lasi- ja teräsvälineet kuumennettiin uunissa 400 ℃ lämpötilassa vähintään 60 minuuttia. Astioita suojattiin huoneilmasta tulevalta kontaminaatiolta pitämällä niiden päällä alumiinifoliota. Mikromuovit sisältäviin dekantterilaseihin lisättiin 40 ml suolahappoliuosta
(HCl, pH 1,3). Uusi magneettisekoitussauva huuhdeltiin tislatulla vedellä ja laitettiin näyteastiaan. Näyteastia asetettiin lämmitettävään magneettisekoittajaan voimakkaalla sekoituksella ja lämmityksellä (37 ℃ ± 1 ℃), joka vastasi elimistön lämpötilaa. Sekoitusta ja lämmitystä ylläpidettiin kaksi tuntia. Sekoituksen täytyi olla voimakas, että mikromuovipartikkelit painuivat nesteen pinnan alle. Käsittelyn jälkeen näyte asetettiin hetkeksi jäille, ettei lämmin näyte höyrystäisi liuotinta. Näyteliuosta kaadettiin muoviseen ruiskuun, minkä päässä oli lasikuitusuodatin. Näytettä puristettiin 2 ml suodattimen läpi lasiseen koeputkeen. Koeputkeen lisättiin 2 ml metyyli-tert-butyylieetteri (MTBE) -liuotinta, minkä jälkeen näytettä sekoitettiin voimakkaasti koeputkisekoittajalla. Jäljelle jäänyt HCl-liuos neutraloitiin NaHCO3-jauheella pH seitsemään, minkä jälkeen näytettä käsiteltiin samalla tavalla kuin neutraloimatonta näytettä. Sekoituksen jälkeen päällimmäisestä liuotinkerroksesta pipetoitiin muovisilla pipetinkärjillä 990 µl näytettä lasiseen näyteastiaan. Näyteastiaan lisättiin 10 µl sisäistä standardia lasiruiskulla. Sisäinen standardi sisälsi kloorioktaania MTBE- liuottimessa. Ennen ajoa, GC-MS näyteastioita säilytettiin jääkaapissa.
Näytteet analysoitiin Shimadzun 2D-GC-MS-laitteistolla, joka perustuu kaksiulotteiseen kaasukromatografiseen erotteluun ja yhdisteiden tunnistamiseen massaspektrometrilla (comprehensive GC-MS/2d-GC-MS, Shimadzu). 2D-GC-MS-analyysissä näytteen haihtuvat yhdisteet erotellaan kromatografisesti kahdella kemiallisesti erityyppisellä kolonnilla. Ensin yhdisteet erottuvat pidemmässä 1. kolonnissa, ja sen jälkeen lyhyessä 2. kolonnissa. 1.
kolonnista erottuvat yhdisteet pysäytetään jäähdyttämällä (nestetyppijäähdytetty ilma) 2.
kolonnin alkuun ja vapautetaan kuumailmapulssin avulla 8 sekunnin välein. Tämän johtaa 2- ulotteiseen kromatogrammiin (Tuloksissa Kuva 4), jossa 1. kolonnin erotus näkyy vaakasuunnassa ja 2. kolonnin pystysuunnassa. Yhdisteet tunnistetaan vertaamalla MS- spektreja MS-kirjastojen spektreihin. Analyysimenetelmän parametrit on kerrottu taulukossa 6.
Taulukko 6. 2D-GC-MS-analyysimenetelmän parametrejä
Laitteisto GCMS-QP2010 Ultra AOC-5000 Plus injection system (Shimadzu Scientific Instruments), jossa injektori Optic-4 multi-mode inlet (GL Science) ja 2D-analyysin mahdollistava ZX-1 thermal modulator (Zoex Corporation).
Näyte Nestenäyte 5 µl
Injektori Optic-4-monitoimi-injektori
Injektio 300 °C, split 10, injektion ajan näytteen jäähdytys kylmäloukkuun -20 C°
Kolonnisetti ZB-5HT (30m, 0,25 mm, 0,25 µm) + BPX50 (3m, 0,15 mm, 0,15 µm)
Kolonniuunin lämpötila 40-350 °C min
Kolonnin virtaus vakio linear velocity 29,2 cm/sec Modulaatioaika 8 s
Detektorin lämpötilat ion source 230 °C, interface 300 °C
m/z scan 33-325
MS kirjastot NIST 11 Mass Spectral library (The National Institute of Standards and Technology)
Wiley Registry 10th Edition (John Wiley & Sons)
Flavour & Fragrance Natural & Synthetic Compounds GCMS library FFNSC 2 (Shimadzu Corp., Kyoto, Japan).
4 TULOKSET JA NIIDEN TARKASTELU
4.1 Elintarvikkeiden mikromuovipitoisuuden tutkiminen
Maitojuomanäytteiden tulokset on esitetty taulukossa 7 ja kuvassa 1. Tarkempi mikromuovilaatukoostumus on esitetty taulukossa 8. Koska näytteitä MJ1, MJ2 ja Nolla suodatettiin eri määrä kuin MJ3 ja MJ4, on tulokset esitetty vertailukelpoisuuden vuoksi yksikössä partikkelia/litra. Osa mikromuovipartikkeleista tunnistettiin osittain PE:ksi ja osittain PP:ksi, mikä voi tarkoittaa, että muovi on näiden polymeerien sekoitusta tai FTIR-laitteen ja SiMPlen automaattisessa tunnistuksessa voi olla tapahtunut virhe. Mikäli mittauksessa ja data- analyysissä on tapahtunut virhe, on mikromuovia todellisuudessa ollut vähemmän, sillä osa partikkeleista on laskettu sekä PP:ksi ja PE:ksi. Tässä tapauksessa näytteessä olisi hieman raportoitua vähemmän mikromuovipartikkeleita ja partikkelien keskimääräinen koko olisi suurempi.
Taulukko 7. Näytteiden sisältämien mikromuovien määrä, koko ja massa
Näyte MJ1 MJ2 MJ3 MJ4 Nolla
Määrä (partikkelia/l) 347 197 248 792 7
Koko ka kh (m) 79,3 58,5 78,61 65,0 56,8 56,6 77,1 56,2 30,7 11,0
Pienin partikkeli (m) 16,5 22 13,3 11 22,9
Suurin partikkeli (m) 261,1 495,9 607,4 427,8 38,5
Partikkelin massa ka
kh (ng) 26,4 15,7 27,2 13,2 24,4 22,3 26,1 20,1 19,55 6,3
Muovin massa (g/l) 9,4 5,4 6,1 20,8 0,1
ka = keskiarvo, kh = keskihajonta
Taulukko 8. Maitojuomanäytteiden mikromuovipitoisuudet muovilaaduittain (partikkelia/litra)
MJ1 MJ2 MJ3 MJ4 Nolla
PE 227 130 202 516 0
PP 117 67 42 270 7
PET 0 0 0 4 0
PA 0 0 4 2 0
PMMA 3 0 0 0 0
PE = polyeteeni, PP = polypropeeni, PET = polyeteenitereftalaatti, PA = polyamidi, PMMA = akryyli
Kuva 1. Maitojuomanäytteiden sisältämät mikromuovit eroteltuna muovilaaduittain. pe = polyeteeni, pp = polypropeeni, pet = polyeteenitereftalaatti, pa = polyamidi, pmma = akryyli
Näytteessä havaittujen mikromuovien kokojakaumaa on havainnollistettu kuvassa 2 ja massajakaumaa kuvassa 3. Pienin muoviksi tunnistettu partikkeli oli 11,0 m ja suurin 607,4
m. Ensimmäisen suodatuksen teräsverkkosuodattimen huokoset olivat 15 m, joten alle 15
m partikkelit ovat todennäköisesti sellaisia, joita on tunnistettu sekä PE:ksi, että PP:ksi tai ne ovat takertuneet toisiin mikromuoveihin tai suodattimeen sen sijaan, että olisivat menneet sen läpi. Alle 15 m partikkeleita oli MJ3:ssa 1 ja MJ4:ssä 12, muissa näytteissä ei ollut alle 15 m partikkeleita.
0,0 100,0 200,0 300,0 400,0 500,0 600,0 700,0 800,0 900,0
MJ1 MJ2 MJ3 MJ4 Nolla
Mikromuovipartikkelien määrä ja laatu (partikkelia/l)
pe pp pet pa pmma
Kuva 2. Mikromuovien kokojakauma maitojuomanäytteissä Kuva 3. Mikromuovien massajakauma maitojuomanäytteissä
Vaikka osa mikromuoveista olisikin laskettu eri partikkeleiksi, nämä näytteet sisälsivät melko runsaasti mikromuovia. Nollanäytteen puhtauden perusteella mikromuovi ei tullut näytteiden prosessoinnin aikaisesta kontaminaatiosta. Nollanäyte tehtiin samaan aikaan MJ1:n ja MJ2:n kanssa. Näytemäärä on pieni, joten tästä otoksesta ei voida vielä tehdä johtopäätöksiä maitojuoman tai pakkauksen mikromuovikontaminaatiosta. Näytteet MJ1 ja MJ2 olivat varmuudella eri tuotantoerästä kuin MJ3 ja MJ4, sillä näiden purkkien ostoajankohtien välissä oli useita viikkoja. Tämä antaisi alustavia viitteitä, että mikromuovikontaminaatio ei ole eräkohtaista. Tutkimusta tarvitaan lisää.
Maitojuomapakkaus koostuu kartongista, jonka kummallakin puolella on ohut PE-kalvo.
Näytemaitojuoman sisältänyt pakkaus avataan repäisemällä toinen harjakattomaisen päällisosan kulma auki, jolloin pakkaukseen muodostuu kaatonokka. Päällimmäinen PE-kalvo vaikuttaa hieman rikkoutuvan repäistessä, sillä repäistyn alueen pinta jää karheaksi. Kun pakkauksesta kaadetaan juomaa, repäisty alue on kontaktissa juoman kanssa, jolloin mahdollisesti rikkonaisesta PE-kalvosta voisi irrota muovia juomaan. Repäisty pinta voisi olla yksi mahdollinen PE-mikromuovin lähde maitojuomassa. Tämän hypoteesin tutkimiseksi tulisi analysoida samankaltaisia juomia eri avausmekanismillisista nestekartonkipakkauksista.
Koska positiivikontrollinäytteiden mikromuovit oli asetettu näytteeseen silmämääräisesti ja punaiset partikkelit erottuivat hyvin valkoiselta suodattimelta, K1 ja K2 analysoitiin silmämääräisesti suodattimen päältä. K1:n saanto oli 5/20 ja K2:n 14/20 partikkelia. K2:sta käsiteltiin samalla tavalla kuin maitojuomanäytteitä, mutta nämä positiivikontrollinäytteet eivät silti edusta hyvin oikeaa tilannetta, joten niille ei tule antaa painoarvoa. Positiivikontrollien puutteista lisää pohdintaosiossa.
4.2 Mikromuoveista irtoavat yhdisteet
Tässä tutkielmassa testattiin menetelmää mikromuoveista irtoavien yhdisteiden havaitsemiseksi ja pyrittiin saamaan alustavaa tietoa elintarvikemuoveista irtoavista yhdisteistä ihmisen mahahappojen olosuhteissa. Rajallisen ajan ja teknisten vaikeuksien vuoksi menetelmää ehdittiin kokeilla vain pienellä otoksella. Otoksessa käytetyllä mikromuovimäärällä, liuottimella ja kaasukromatografiamassaspektrometrissä käytetyllä menetelmällä ei havaittu PS ja PP elintarvikepakkausten mikromuoveista vapautuneita haihtuvia yhdisteitä. Mikäli vapautuneita yhdisteitä olisi löytynyt, kuvan 4 näytteissä näkyisi pisteitä, joita ei olisi havaittavissa nollanäytteessä.
Ihmisen keskimääräiseen mikromuovialtistukseen peilaten, käytetyt mikromuovimäärät olivat hyvin suuret PS 3,7 g/l ja PP 4,65 g/l verrattaessa esimerkiksi WWF:n (2019) ja Cox ym. (2019) altistusarvioihin tai taulukon 2 tutkimusten pitoisuuksiin. Toisaalta yhdisteiden liukoisuudessa liuottimeen voi olla eroja ja yhdisteitä jää jossain määrin happoliuokseen. Ei siis voida olettaa, että tällä menetelmällä tutkittaessa käytetty mikromuovimäärä olisi verrannollinen mahdollisen ihmisen altistuksen kanssa ja siksi on perusteltua käyttää suurempia mikromuovimääriä. Koska mikromuovin käsittely oli haastavaa voimakkaan sähköistymisen takia, tässä tutkimuksessa ei vakioitu mikromuovipartikkelien kokoa ja samasta syystä osa näytteisiin päätyneistä mikromuoveista olivat suurehkoja. Joukossa oli mahdollisesti myös muutamia niin suuria muovipartikkeleja, ettei niitä enää luokiteltaisi mikromuoviksi. Suurien partikkelien reaktiopinta-ala painoa kohden on selvästi pienempi verrattuna pieniin partikkeleihin.
Menetelmänkehityksessä käytettiin kahta liuotinta, joista lopullisiin näytteisiin valittiin MTBE.
Pentaani rajattiin pois, sillä analysoiduissa pentaaniin tehdyissä näytteissä ei näkynyt sisäistä standardia, mikä voi mahdollisesti johtua pentaanin alhaisemmasta höyrystymislämpötilasta tai virheellisestä näytteenkäsittelystä. Menetelmän toimivuuden kannalta on tärkeää, että mahdolliset mikromuoveista happoon irronneet haihtuvat yhdisteet siirtyisivät käytettyyn liuottimeen, josta ne havaittaisiin. Koska yhdisteiden polaarisuudella on suuri vaikutus liukoisuuteen, näytteistä tehtiin myös neutraloidut versiot. Näytteet neutraloitiin natriumvetykarbonaatilla, joka on tärkeä neutraloiva tekijä myös ihmisen ruokasulan siirtyessä mahasta suolistoon. Koska muovien sisältämistä aineista on vähän tietoa ja tieto on hajautunutta, ei menetelmää valittaessa tiedetty mitä yhdisteitä pehmentimien ja joidenkin lisäaineiden lisäksi muoveista voisi odottaa vapautuvan. Myöhemmin Groh ja Muncke (2017) kokosivat tiedot muovien sisältämistä kemikaaleista yhteen paikkaan.
Kuva 4. Kaksiulotteisen kaasukromatografia-massaspektrometrin kuvat, suuri kuva nollanäytteestä, pienet kuvat muovilaaduista, PP = polypropeeni, PS = polystyreeni H = hapan, N = neutraloitu
5 POHDINTA
5.1 Elintarvikkeiden mikromuovipitoisuuden tutkiminen
Elintarvikkeiden mikromuoveja tarkasteleva kirjallisuus rajautuu suppeisiin elintarvikeryhmiin (Taulukko 2). Paljon käytettyjen elintarvikeryhmien kuten vilja-, liha- ja kasvituotteiden mikromuovipitoisuuksista ei ole lainkaan tietoa, eikä näitä siten ole huomioitu ihmisen altistusta arvioidessa (Cox ym. 2019). Erilaisten elintarvikkeiden sisältämien mikromuovien lisäksi tulisi arvioida pakkausten roolia ravinnon mikromuovipitoisuuksissa. Tietoa mikromuovien vaikutuksista ihmiseen on toistaiseksi vähän (Taulukko 3). Koska mikromuoveja ei toistaiseksi voida luokitella turvallisiksi, olisi tärkeää saada tarkempaa tietoa altistumisesta ja sen lähteistä. Muovin tarve ja käyttö kasvavat vuosittain (Geyer ym. 2017).
Muovit ovat hyvin pysyviä materiaaleja, mutta ympäristöön päätyessään muovit hajoavat aikanaan mikromuoviksi ympäristön aiheuttaman rasituksen seurauksena. Mikäli kasvavasta muovimäärästä päätyy kasvava määrä muovia ympäristöön, siellä valmiiksi olevien muovien lisäksi, lähivuosikymmeninä ympäristön mikromuovimäärä kasvaa huomattavasti nykyisestään (Rainieri ja Barranco 2019). Tällöin myös ihmisen altistus mikromuoveille kasvaisi väistämättä, etenkin vesistöistä lähtöisin olevasta ravinnosta.
Cox ym. (2019) arvion mukaan keskimääräisen amerikkalaisen kuluttajan ruoansulatuksen läpi kulkeutuu vuosittain 81 000-123 000 mikromuovipartikkelia. WWF (2019) puolestaan arvioi ihmisen ruoansulatuksen läpi kulkevan vuosittain noin 103 000 mikromuovipartikkelia. Nämä arviot perustuivat silloiseen saatavilla olevaan tutkimusnäyttöön ja niissä otettiin huomioon vain tutkitut elintarvikkeet ja hengitysilma. Kokonaisuutena WWF (2019) arvioi ihmisen ruoansulatuksen läpi kulkeutuvan keskimäärin 5 g muovia viikossa. Peilataan tämän tutkimuksen tuloksia edellä mainittuihin arvioihin. Keskimäärin suomalaiset joivat maitoa vuonna 2018 noin 110 litraa vuodessa per henkilö (Luonnonvarakeskus 2019). Mikäli juotava maito sisältäisi mikromuovia tämän tutkimuksen keskiarvolla 396 partikkelia litrassa, joisi keskimääräinen kuluttaja pelkän maidon mukana noin 43 600 partikkelia vuodessa. Tämä olisi suuri määrä aiempiin noin 100 000 partikkelin arvioihin peilaten. Verrattaessa tuloksia WWF:n (2019) 5 g/vk kokonaisaltistuksen arvioon, juotavan maidon osuus suomalaisessa väestössä olisi muovista noin 0,022 mg/vk. Yleisesti arvioissa täytyy ottaa huomioon, että elintarvikkeet sisältävät varmasti jonkin verran myös havaitsemisrajan alle jääviä mikromuoveja. Näitä pieniä partikkeleita on todennäköisesti määrällisesti enemmän kuin havaittuja isoja, joten partikkelimääräinen altistuksen arvioiminen on kyseenalaista niin kauan kun emme pysty
standardoimaan menetelmiä ja tarkastelemaan pienimpiä mikromuoveja. Tässä tutkimuksessa saatuihin muovin massan arvoihin tulee asennoitua kriittisesti, sillä FTIR arvioi massan partikkelikoon ja tiheyden perusteella, mikä on todettu olevan heikko tarkan massan arvioimisessa (Müller ym. 2020), mutta massa on suuntaa antava.
Mikromuovitutkimuksissa nestekartonkipakkauksiin pakattuja elintarvikkeita on tarkasteltu erittäin vähän. Schymanski ym. (2019) analysoivat kolme vettä sisältävää kartonkipakkausta.
Heidän havaintojen perusteella kartonkipakkaukset sisälsivät vähiten mikromuovia verrattuna muovi- ja lasipulloihin. Näytteet sisälsivät keskimäärin 11 partikkelia/litra, mikä on huomattavasti vähemmän kuin tässä tutkimuksessa. Polymeerityypit olivat suuruusjärjestyksessä PE, PET ja PP, mitkä vastasivat tässä tutkimuksessa löydettyjä polymeerityyppejä, PET:a lukuun ottamatta. Schymanski ym. (2019) eivät maininneet kartonkipakkausten avausmekanismeja, joten niiden osuutta tuloksiin ei voida arvioida.
Oletettavasti vettä sisältävissä kartonkipakkauksissa on usein jonkinlainen korkki. Mikäli Schymanskin ym. (2019) tutkimuksen vesipakkaukset olivat korkillisia, se tukisi hypoteesia kaatonokan repäisemisestä irtoavista mikromuoveista.
Yleensä mikromuoveja tutkitaan suodattamalla tutkittava elintarvike, minkä jälkeen suodattimen päällisiä jäännöksiä tutkitaan eri menetelmin. Suodattumisen onnistumiseksi elintarvike on hajotettava niin liukoiseksi ja hienojakoiseksi, että näytteessä ei ole suodattimen reikiä suurempia elintarvikepartikkeleita. Tämä voi joillain elintarvikkeilla olla hyvin haastavaa ja todennäköisesti sen takia kirjallisuus keskittyy lähinnä helposti liukeneviin elintarvikkeisiin (Tauluko 2). Toisinaan tutkimuksissa on käsitelty suodattamisen vaikeuksia, kuten suodattimen tukkeutumista (Mühlschlegel ym. 2017) ja elintarvikkeen rakennetta pilkkovien aineiden vaikutuksia mikromuoveihin (Dehaut ym. 2016). Tähän työhön valitut rakennetta pilkkovat aineet valittiin kirjallisuudessa aiemmin käytettyjen aineiden perusteella. Aineita, joiden oli havaittu tuhonneen joitain mikromuoveja ei käytetty tai niitä lisättiin miedompina liuoksina.
Entsyymejä ei käytetty taloudellisista syistä, pepsiiniä lukuun ottamatta. Pepsiiniä oli saatavilla ja sitä kokeiltiin, vaikka oli tiedossa, että pepsiini toimii parhaiten happamassa, kun toisaalta maidon liukoisuus heikkenee happamassa. Oikein valitut entsyymit olisivat voineet olla tehokas apu elintarvikkeiden pilkkomiseen ja niiden hyödyntämistä tulisi jatkossa tarkastella.
Elintarviketta suodattuvaksi pilkkovat aineet on jaoteltu happoihin, emäksiin, hapettaviin ja entsymaattisiin aineisiin (Dehaut ym. 2016). Joidenkin näihin ryhmiin kuuluvista aineista on havaittu tuhoavan joidenkin polymeerityyppien mikromuoveja. Esimerkiksi PS on sulanut
typpihapon vaikutuksesta ja natriumhydroksidi on hajottanut polykarbonaatti- ja PET- mikromuoveja. Toisinaan voimakkaat käsittelyt aiheuttavat muutoksia muovien spektriin, mikä voi haitata tunnistamista, kun mikromuoveja analysoidaan spektroskooppisilla menetelmillä.
Dehautin ym. (2015) mukaan edullisista kemikaaleista kaliumhydroksidi (KOH) oli paras vaihtoehto hajottamaan biologista ainesta. Heidän suorittamissa kokeissa kaliumhydroksidilla ei havaittu muutoksia suurimpaan osaan muoveista ja käsittelyllä oli pienimmät vaikutukset spektreihin muoveja kuvatessa. Kuitenkin tässä tutkimuksessa KOH värjäsi näyteliuoksen mustaksi ja suodatuksen jälkeen suodattimen päälle jäi syvän musta kerros. Mustunutta suodatinta ei olisi pystynyt analysoimaan FTIR-menetelmällä. Mustumista tapahtui vähemmän pienemmillä KOH:n määrillä, mutta tällöin suodatin meni tukkoon nopeasti. Elintarvikkeen koostumuksesta riippuen, jotkut pilkkomiseen tarkoitetut aineet voivat aiheuttaa yhdisteiden yhteenliittymistä, mikä heikentää suodattumista. Esimerkiksi hapon lisääminen maitoon, vähentää liukoisuutta ja saa maidon proteiinit kasautumaan toisiinsa (Singh 2011). Tässä tutkimuksessa kokeiltiin HCl:n ja pepsiinin yhdistelmää maidon kanssa. Maito oli käsittelyn alussa hyvin kokkareista, mutta käsittelyn jälkeen kasautumat olivat liuenneet todennäköisesti pepsiinin vaikutuksesta. Liuos jäi silti limaiseksi, eikä läpäissyt suodatinta. Lämpötilan nostaminen lisää liuoksen molekyylien liikettä ja törmäyksiä, jolloin elintarviketta pilkkovat aineet voivat vaikuttaa tehokkaammin. Joillain elintarvikkeilla, kuten maidolla, lämpötilan nostaminen voi heikentää liukoisuutta (Singh 2011). Eri elintarvikkeilla toimivat aineet ja lämpötilat täytyy aina tarkastella erikseen. Mikäli käsitellään helposti pilaantuvaa elintarviketta, eikä liuottava aine estä mikrobikasvua, voi mikrobien toiminta aiheuttaa liman muodostumista. Tämän seurauksena suodatin voi tukkeutua helpommin tai mikromuovit voivat tarrautua välineistön pinnoille. Mikrobit voivat myös muodostaa biofilmiä mikromuovien päälle, mikä haittaisi partikkelien tunnistusta (Anger ym. 2018; Mühlschlegel ym. 2017).
Kemikaalien, entsyymien ja lämmityksen lisäksi on käytetty ultraäänihaudetta apuna elintarvikkeen rakenteen hajottamiseen (Mühlschlegel ym. 2017).
Tässä tutkielmassa tehdyt positiivikontrollit antavat viitteitä siitä, että hävikki voi olla suurta, mikäli mikromuoveista tulee käsittelyn aikana tahmeita. Toisen positiivikontrollin saanto oli huomattavasti parempi, kun elintarviketta ei käsitelty ennen ensimmäistä suodatusta. Näissä positiivikontrollinäytteissä on kuitenkin huomioitava, että näytteisiin asetetut mikromuovit jäivät helposti kellumaan näytteeseen, mikä edesauttoi partikkelien jäämistä astian reunoille.
Oikeita elintarvikenäytteitä tarkastellessa näyteliuoksen tiheydestä riippuen, mikromuovit ovat todennäköisesti useimmiten liuoksen seassa, jolloin saanto voi olla parempi. Näytteiden
