过量摄入生物降解塑料 家蚕也会“闹肚子”

2023-08-12 09:18:17 来源: 科技日报

科技日报记者 江耘 实习生 卢馨怡


(资料图片仅供参考)

8月11日,记者从浙江省农业科学院了解到,该院蚕桑与茶叶研究所工厂化养蚕研究室联合苏州科技大学、苏州大学研究团队,从系统生物学角度发现,过量摄入生物降解塑料会对家蚕消化系统(中肠组织、微生物区系)造成一定程度的损伤,进而影响家蚕生长发育,降低养蚕成绩。相关研究成果近日发表于国际学术期刊《环境污染》。

聚乳酸对全龄人工饲料育家蚕的毒性影响示意图 科研团队供图

饲料养蚕为“毒性测试”提供便利

作为传统塑料的替代品,生物降解塑料指在自然界下通过微生物(如细菌、霉菌和藻类等)的生命活动就能降解的塑料,包括聚乳酸、聚羟基烷酸酯等种类。生物降解塑料经降解后会成为碳素循环的一部分。

然而,若不具备合适的场景条件,生物降解塑料发挥不了“绿色”特性,仍会对生态环境造成污染。因此,生物降解塑料对生态系统的潜在影响值得进一步研究。

“家蚕作为陆地生态系统中鳞翅目代表性昆虫之一,因其高灵敏度而成为毒性研究中理想的模式生物。”国家蚕桑产业技术体系杭州综合试验站站长、浙江省农科院蚕桑与茶叶研究所工厂化养蚕研究室主任周文林介绍。

2022年,南开大学科研团队在《环境科学与技术》发文,定量测算出环境样本聚乳酸含量为53.5—491ng/g干重,考虑到93%的回收率,实际含量约为57.5—528ng/g干重。

“经过换算,自然环境下聚乳酸浓度约是0.0527—0.528mg/kg。我们这项研究在家蚕人工饲料组成原料中添加了浓度为1mg/L的聚乳酸悬浮液。经过换算,聚乳酸在最终制备完成的家蚕人工饲料饲喂饵料中的实际浓度为0.526 mg/kg,贴近聚乳酸在当前自然环境中的分布情况。”论文共同第一作者、浙江省农科院蚕桑与茶叶研究所武雪会博士介绍。

通过对照正常家蚕的中肠上皮组织结构和组织病理学检验结果,联合团队研究表明:食用添加了1mg/L聚乳酸的人工饲料,家蚕中肠细胞内各种微细结构基本正常,未见明显病变或损伤,家蚕的存活率、结茧量等亦未发生改变。

生物降解塑料应用需完善规划

2022年,中国石化与清华大学联合研究的《可降解塑料的环境影响评价与政策支撑研究报告》发布。该报告认为,目前可降解塑料制品使用存在结构性矛盾,需要正视可降解材料的应用场景及产能的有效布局。

以聚乳酸为例,已有研究表明,它对水生与陆生生态系统均构成风险,并可能通过营养转移进入人体。

“本项研究中,家蚕的人工饲料由干粉和水组成。我们将聚乳酸原料溶于水,超声波处理后再倒入饲料干粉中搅拌均匀,制备的家蚕人工饲料中含有一定浓度的聚乳酸,其浓度可根据实验需要进行调节。”武雪会表示,考虑到聚乳酸应用的增长趋势以及养蚕配方饲料适口性等因素,此次研究还做了预判性实验,即将聚乳酸浓度提高至5mg/L和25mg/L,持续观察不同实验条件下家蚕的健康状况。

研究显示,食用含有高浓度聚乳酸(5mg/L和25mg/L)的人工饲料后,家蚕的存活率和养蚕成绩(全茧量)均显著下降。家蚕过量摄入聚乳酸,会损害中肠上皮细胞,诱导氧化应激反应,改变中肠代谢以及中肠微生物群的丰富度和组成,从而导致生长和存活受到威胁。

周文林表示,此次研究初步表明了聚乳酸对蚕的影响,具体结论有待进一步验证。此次研究为生物降解塑料在环境中的生态风险提供了新的思路。

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