Оцінка дієтичного впливу кадмію серед китайського населення

Ключова лабораторія оцінки ризиків безпечності харчових продуктів, Національна комісія з питань планування сім'ї та здоров'я сім'ї Китайської Народної Республіки (Китайський національний центр оцінки ризиків безпечності харчових продуктів), Пекін, Китай

Афілійований університет Лідса, Лідс, Великобританія

Ян Сонг,
Ібана Ван,
Вейфен Мао,
Хайсія Суй,
Лінг Йонг,
Даджин Ян,
Дінго Цзян,
Лей Чжан,
Юньюн Гун

Цифри

Анотація

Цитування: Song Y, Wang Y, Mao W, Sui H, Yong L, Yang D, et al. (2017) Оцінка дієтичного впливу кадмію серед китайського населення. PLoS ONE 12 (5): e0177978. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0177978

Редактор: Готхард Кунце, Leibniz-Institut fur Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung Gatersleben, НІМЕЧЧИНА

Отримано: 23 грудня 2016 р .; Прийнято: 5 травня 2017 р .; Опубліковано: 18 травня 2017 р

Наявність даних: Усі відповідні дані знаходяться в газеті та в допоміжних файлах.

Фінансування: Ця робота була частково підтримана Спеціальним фондом для випробування технологій безпеки та стандартів традиційної китайської медицини (2014ZX09304307) та China Agro-Scientific Research in the Public Interest (200903054-06).

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Кадмій, важкий метал, повсюдно поширений у навколишньому середовищі. Він становить 0,1 проміле земної кори і природним чином потрапляє в навколишнє середовище в неорганічній формі в результаті викидів вулканів та вивітрювання порід. Кадмій завжди асоціюється зі сфалеритом. Як наслідок, видобуток, виплавка та переробка сульфідних руд цинку можуть викидати в навколишнє середовище додатковий кадмій. Тим часом, через широке використання кадмію в промисловості та сільському господарстві, антропогенна діяльність, така як викиди відходів, спалювання відходів та використання добрив, може збільшити рівень забруднення кадмію в ґрунті, воді та повітрі, а отже, і в харчовому ланцюгу [1]. Загальне населення зазнає впливу кадмію з різних джерел, включаючи куріння, при цьому їжа становить близько 90% експозиції кадмію серед некурящих [2]. Зерно та овочі, як правило, найбільше сприяють [3–4].

Всмоктування кадмію після прийому у людей відносно низьке (3% -5%), але кадмій ефективно утримується в нирках та печінці, з дуже тривалим біологічним періодом напіввиведення від 10 до 30 років [5–6]. Кадмій не має відомих біологічних функцій у тварин і людей, але імітує інші двовалентні метали, які мають важливе значення для різноманітних біологічних функцій. Кадмій в першу чергу токсичний для нирок, особливо для проксимальних канальцевих клітин, де він накопичується з часом і може спричинити зменшення швидкості клубочкової фільтрації та, зрештою, ниркову недостатність. Деякі токсикологічні дослідження показали, що тривалий вплив кадмію з їжею може спричинити пошкодження нирок та кісток [7–9].

Міжнародне агентство з досліджень раку (IARC) класифікувало кадмій як канцероген людини (група 1) на основі професійних досліджень [10]. Хоча недостатньо доказів того, що кадмій є канцерогенним для людей, які потрапляють перорально [11], деякі епідеміологічні дані показали, що кадмій може збільшити ризик раку в легенях, ендометрії, сечовому міхурі, передміхуровій залозі та молочній залозі [12–18].

Щоб контролювати шкоду від кадмію для здоров’я людини, Спільний експертний комітет ФАО/ВООЗ з харчових добавок (JECFA) встановив попереднє допустиме щотижневе значення споживання (PTWI) 7 мкг/кг БТ/тиждень у 1988 році [19]. Однак комітет вилучив PTWI і встановив попередньо допустимий щомісячний прийом (PTMI) 25 мкг/кг БТ/місяць на своєму 73-му засіданні на основі нових даних, отриманих в результаті епідеміологічних досліджень та врахування тривалого періоду напіввиведення кадмію [20].

В Азії кадмій постійно збільшувався з приблизно 43 відсотків світового виробництва в 1998 р. До близько 60 відсотків у 2004 р. [21]. Серед десятки світових компаній Китай був першим виробником кадмію в 2014 р. [22]. В останні десятиліття, зі швидким зростанням виробництва, забруднення навколишнього середовища кадмієм погіршилось, і, отже, рівень забруднення кадмієм у продуктах харчування збільшився. На сьогоднішній день визначено декілька сильно забруднених районів, більшість з яких розташовані в основних рисових провінціях Китаю [23]. Рис є однією з улюблених страв серед китайського населення, але це також одна із сільськогосподарських рослин, які, як правило, забирають кадмій із ґрунту. Велике споживання рису, забрудненого кадмієм, було найважливішим фактором, що спричиняє хворобу італі-ітай, яка сталася в Японії в 1940-х роках [24]. Китайські дослідження загальної дієти показали, що дієта кадмію серед дорослих китайців різко зросла з 1990 р. По 2000 р. [25–27]. Необхідно вжити заходів для вивчення загального ризику для здоров'я та виявлення субпопуляцій з високим ризиком від впливу кадмію.

Однак дані про споживання кадмію в їжі китайських підгруп обмежені. У цьому дослідженні була проведена напіввірогідна оцінка ризику дієтичного впливу кадмію на населення Китаю, включаючи загальну популяцію, віково-статеві групи та південне та північне населення, використовуючи дані про концентрацію кадмію в їжі, зібрані в Китаї з 2011 по 2015 рік.

Матеріали і методи

1. Дані про концентрацію кадмію в їжі

У період з 2011 по 2015 рік у супермаркетах, на місцевих ринках і в полі під час збору врожаю було зібрано 228687 окремих проб їжі в 31 провінції, автономних регіонах та муніципалітетах Китаю., горіхи, риба, молюски, креветки, краби, овочі, гриби, гриби, фіолетові водорості, водорості, м’ясо, печінка, нирки, яйце, молоко, фрукти, сік і чай.

Зразки їжі аналізували в місцевих лабораторіях 31 провінції, автономних областей та муніципалітетів. Усі лабораторії застосовували однакові процедури аналізу, і перед проведенням аналізу проводилось навчання.

Кадмій у харчових продуктах аналізували відповідно до протоколу елементарного аналізу в Китайському національному моніторинговому довіднику з питань безпечності харчових продуктів та Китайському національному стандарти безпеки харчових продуктів GB/T 5009.15–2003. Межа виявлення (LOD) коливалась від 0,00001 мг/кг до 0,1 мг/кг для різних груп продуктів харчування. Всім зразкам з результатами нижче LOD було присвоєно значення LOD або половину LOD залежно від рекомендованого методу GEMS/Food [28]. Як показано в таблиці 1, загальний відсоток зразків нижче LOD становив 35,7%. Для молока та свіжих яєць відсоток зразків нижче LOD становив понад 60%, отже, значення LOD (UB, верхня межа) було присвоєно цим не виявленим зразкам. В іншому випадку ½ LOD було присвоєно невизначуваному (МБ, середня межа).

2. Дані про споживання їжі

Дані про споживання їжі були отримані в рамках Національного обстеження харчування та охорони здоров'я Китаю (CNNHS) 2002 р. У цьому опитуванні було відібрано 67 608 досліджуваних за допомогою багатошарової багатошарової кластерної вибірки з 31 провінції, автономних областей та муніципалітетів Китаю. Дані про споживання їжі збирали цілодобовим методом відкликання дієти протягом трьох днів поспіль. Одночасно досліджували індивідуальну масу тіла. Споживання їжі в межах кожної категорії продуктів було підсумоване для кожної досліджуваної особи, щоб узгодити її з даними про вміст кадмію для кожної категорії продуктів харчування. Дані про щоденне споживання серед населення для кожної категорії продуктів харчування наведені в таблиці 1.

3. Оцінка споживання кадмію

Щоденне споживання кадмію обчислювали множенням даних про щоденне споживання окремих категорій продуктів харчування з відповідною середньою концентрацією кадмію в харчовій категорії та складали, щоб отримати розрахункову загальну добову норму споживання кадмію. Коефіцієнт 30 днів використовувався для отримання щомісячної експозиції для кожної людини. Було підраховано загальну щомісячну кількість кадмію для кожної особини.

Споживання кадмію розраховували за такою формулою:

Де Expi позначає дієту кадмію для споживача i (мкг/кг БТ/місяць); Fj позначає кількість споживання споживача i із категорії продуктів харчування j (г/день); Cj позначає вміст кадмію в їжі категорії j (мг/кг); Wi відноситься до маси тіла споживача i (кг); n посилається на кількість категорій продуктів харчування, що використовуються для похідного терміну придатності для споживача i.

Середнє значення та 95-й процентиль експозиції були отримані для загальної популяції та кожної віково-статевої групи, а саме для дітей (4–11 років), молодих людей (12–17 років) та дорослих (старше 18 років).

4. Статистичний аналіз

Усі статистичні аналізи проводились за допомогою SPSS 19.0. Результати були представлені як середні значення ± SD. Порівняння між двома або кількома групами проводили за допомогою t-тесту або одностороннього ANOVA з подальшим тестом на порівняння Bonferroni post hoc, коли передбачалося рівне відхилення, та тестами T3 Dunnett post hoc, коли припущення про рівні відхилення не було виконано. Статистика зі значеннями р менше 0,01 вважалася значущою.

Результати

1. Концентрація кадмію в продуктах харчування

Як показано в таблиці 1, середня концентрація кадмію у всіх продуктах харчування становила 0,049 мг/кг. Рівень кадмію значно різнився серед продуктів харчування. Фіолетові морські водорості мали найвищу концентрацію забруднення кадмієм, а потім морський краб, молюски, сухий гриб, суха ламінарія та нирки. У зернових (включаючи рис, пшеницю та інші злаки) рис мав найвище середнє значення кадмію (0,062 мг/кг). Листові овочі показали найвищу середню концентрацію кадмію 0,021 мг/кг серед усіх овочів, за винятком їстівних грибів.

2. Оцінка дієтичного впливу кадмію на населення Китаю

2.1. Дієта кадмію за різними підгрупами.

Дієтичний вміст кадмію для загальної популяції та різних віково-статевих підгруп населення Китаю наведено в таблиці 2. Середня експозиція кадмію для загальної популяції становила 15,3 мкг/кг БТ/місяць, що дорівнювало 61,2% від PTMI.

Для дорослих китайців середня експозиція кадмію становила 13,7 мкг/кг БТ/місяць як для чоловіків, так і для жінок, що становило близько 54,8% PTMI. Діти, які зазнали впливу кадмію, значно вищі, ніж молоді та дорослі (p Рис. 1. Тенденції впливу кадмію з віком.

(чорна колонка: середня експозиція кожного віку; біла колонка: середня експозиція за період від 4 років до будь-якої вікової точки).

2.2. Внесок різних груп продуктів харчування у вплив кадмію.

Кожну групу продуктів харчування аналізували окремо для загальної популяції та віково-статевих груп. Оскільки не було очевидної різниці в харчовому внеску в вплив кадмію серед віково-статевих груп, внесок у вплив кадмію у загальній популяції показано лише на рис. 2. Три найбільш важливі фактори, що впливають на споживання кадмію в їжі, були рис, листові овочі та пшениця борошно. Завдяки високому рівню споживання кадімунда та рису, його частка становила понад 55,8% від споживання кадмію. Листяні овочі та пшеничне борошно складали 11,8% та 10,5% споживання кадмію відповідно, переважно завдяки їх більшому споживанню. Хоча рівні кадмію в фіолетових водоростях, морському крабі, молюсках, грибах, водоростях і нирках були набагато вищими, вони мало сприяли загальному харчуванню через дуже мале споживання.

(A, загальна сукупність; B, популяція з високою експозицією).

Для субпозиції з високим ступенем експозиції кадмію, що перевищує 95-й процентиль, рис все ще найбільше сприяв (58,6%), за ним слідували молюски (13,2%) та листові овочі (9,2%). Порівнюючи свій внесок із внеском у загальну популяцію, пшениця вже не була таким важливим фактором, який вніс менше 2%, але їжа з високими концентраціями, така як морські водорості, внесла більше (6,4%).

2.3. Порівняння експозиції кадмію між північним та південним населенням.

Кордон Півночі та Півдня в Китаї географічно визначається річкою Хуай та горами Ціньлін. Існує велика різниця в особливостях харчування між північним і південним населенням Китаю, і тому їх дієтичний вміст кадмію був різним. Як для загальної популяції, так і для групи споживачів з високим рівнем споживання, вміст кадмію в харчуванні у південного населення був значно вищим, ніж у північного населення (P Таблиця 3. Порівняння впливу кадмію між північним та південним населенням.

Порівнюючи внесок груп продуктів харчування до впливу кадмію серед населення, південне населення випромінювало більше кадмію, ніж північне населення, від рису, листових овочів, м'яса та молюсків, але не від пшениці. Рис, як найважливіший фактор, як для північних (37,8%), так і для південних популяцій (65,1%), і сприяв зростанню кадмію в півдні вдвічі більше, ніж півночі (рис. 3). На відміну від цього, північне населення зазнало вищого вмісту кадмію через пшеничне борошно, ніж південне через вищі споживання пшеничного борошна.

Обговорення

Середня дієта кадмію для населення Китаю в цілому становила 15,3 мкг/кг БТ/місяць (30,6 мкг/день для 60 кг БТ дорослих), що дорівнювало 61,2% від встановленого ПТМІ (25 мкг/кг БТ/місяць) JECFA. Ця величина була вищою, ніж попередні оцінки в китайських дослідженнях загальної дієти (13,8 мкг/добу, 19,4 мкг/добу та 22,2 мкг/добу відповідно у 1990, 1992 та 2000 рр.) [25–27], що вказувало на посилення тенденції до вмісту кадмію в їжі опромінення в Китаї. Порівняно із зафіксованими значеннями в інших країнах Азії, експозиція кадмію серед дорослих китайців була подібною до такої у Бангладешців (34,6 мкг/день) [29], але нижча, ніж у дорослих чоловіків (50–56 мкг/день) у районі Бангкока Таїланду [30] і вище Японії (22,8 мкг/день) [31], Лівану (15,8 мкг/день) [32] та Республіки Корея (14,5 мкг/день) [33]. Дієта кадмію в країнах за межами Азії, як правило, була дуже низькою. Вплив кадмію серед європейського населення становив 7,6 (6,4–9,6) мкг/кг БТ/місяць, за оцінками EFSA, Австралія - 2,2–6,9 мкг/кг БТ/місяць, США - 4,6 мкг/кг БТ/місяць, Чилі - 9 мкг/кг БТ/місяць, як повідомляє JECFA [34,35].

Діти (4–11 років) зазнавали більшої кількості кадмію, ніж молоді люди (12–17 років) та дорослі (старше 18 років), хоча показник PTMI не перевищував. Однією з можливих причин більш високого споживання у дітей було те, що споживання їжі як фактора маси тіла (кг/мас. Мас. Тіла) було більшим у дітей, ніж в інших популяціях підгруп. Враховуючи кумулятивну токсичність та тривалий період напіввиведення кадмію, оцінка тривалого впливу була більш важливою при оцінці ризику. Хоча люди зазнавали більшої кількості кадмію на етапах раннього дитинства, рівень впливу кадмію на місяць, як правило, зменшувався із збільшенням віку. Середня тривалість експозиції протягом життя 16,6 мкг/кг БТ/місяць була оцінена для людини у віці 50 років, у якому передбачалося досягти стабільного вмісту кадмію в нирках людини [35]. Це значення було закритим для оціненого впливу загальної сукупності, що висвітлюється цим дослідженням.

Основний внесок кадмію у дієту був визначений у багатьох країнах. Продовольчими групами, які сприяли найбільшій експозиції серед різних країн протягом більше десяти років, були рис та зернові, молюски та морепродукти, м'ясо, включаючи їстівні субпродукти, та овочі [36–41]. У США найбільшу трійку внесли молюски та їжа, що містить морські продукти, пшеничні страви та хліб та картопля [37]. У Європі зернові, овочі та м’ясо найбільше сприяли найбільшій експозиції [39]. У цьому дослідженні для дітей та дорослих найбільшу роль внесли рис, листові овочі та пшеничне борошно. Рис був найбільш важливим фактором, оскільки його споживання в якості основної їжі та більша концентрація кадмію. Згідно з деякими попередніми звітами, рис також був найбільш важливим фактором впливу харчового кадмію в деяких країнах, таких як В'єтнам (90%), Корея (31%) і Таїланд [36, 38, 40].

Висновок

У довгостроковій перспективі ризик для здоров'я внаслідок дієтичного впливу на вміст кадмію серед населення Китаю був низьким для середніх споживачів, але ризик для високих споживачів не можна виключити. Основним внеском був рис. Ризик здоров'я кадмію для деяких підгруп повинен викликати занепокоєння.