《Food and Chemical Toxicology》：Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in aquaculture feeds and potential dietary exposure to and from aquaculture fish
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本研究测定了13种商业水产养殖饲料中的29种PFAS，发现PFOS为主要成分。通过63天喂养试验发现，PFOS在鱼肉和肝脏中检出率随投喂量增加，但未超过EFSA安全标准，为制定安全消费建议提供数据支撑。
Kelsey Blevins|Jessica Reiner|Aaron M. Watson|Michael Janech|Ashley S.P. Boggs
查尔斯顿学院，66 George Street，查尔斯顿，SC 29424，美国
摘要
“永久性化学物质”即全氟和多氟烷基物质（PFAS）已在野生捕捞的鱼类中被检测到，但关于水产养殖中PFAS的研究却很少。本研究旨在量化商业水产养殖饲料中的PFAS含量，以及食用这些饲料的养殖鱼类鱼片和肝脏中的PFAS含量，并估计人类通过食用水产养殖鱼类而摄入PFAS的量。分析了13种商业饲料中的29种PFAS，其中全氟辛烷磺酸（PFOS）在所有饲料中都被检测到。进行了一项为期63天的实验，将幼年红鼓鱼（Sciaenops ocellatus）分为三组，分别喂食不同的饲料。仅在鱼片和肝脏中检测到了PFOS，且喂食较高PFOS含量的鱼组的鱼片检出率（70.8%；平均值为0.09 ng/g）高于喂食较低PFOS含量的鱼组（0%）。不同饲料组之间的体型存在显著差异（p值<0.0001），这可能表明了生长过程中的稀释效应。不同饲料组中的PFOS含量没有差异，且鱼片中的PFOS含量未超过欧洲食品安全局（EFSA）的指导标准。本研究提供了关于水产养殖鱼类中PFAS来源和摄入量的基础数据，有助于制定安全消费建议以保护人类健康。
引言
全氟和多氟烷基物质（PFAS）是一类人造化学物质，由于具有热稳定性和耐水耐油性，自20世纪50年代以来被广泛应用于各种工业和消费品中（Buck等人，2011；Kwiatkowski等人，2020）。强C-F键赋予了PFAS独特的化学性质，使其在各种环境条件下不易分解，从而导致水、土壤、野生动物和人类受到广泛污染（Henry等人，2018）。
高PFAS暴露与肾脏和睾丸癌、肝脏疾病、生育能力下降、甲状腺问题、激素紊乱、免疫毒性和发育毒性有关（Barry等人，2013；DeWitt等人，2012；Lopez-Espinosa等人，2012；Zhang等人，2015）。虽然美国尚未制定膳食暴露指南，但欧洲食品安全局（EFSA）已将四种PFAS（全氟辛烷磺酸（PFOS）、全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）和全氟己烷磺酸（PFHxS）的每周可耐受摄入量设定为4.40 ng/kg体重。
人类通过海产品摄入PFAS是一个令人担忧的途径。研究表明，食用鱼类和贝类与人体血清中PFAS浓度升高有关（Christensen等人，2017；Sunderland等人，2019）。许多PFAS具有生物累积性（Conder等人，2008），处于食物链较高营养级的可食用鱼类（如金枪鱼、鲑鱼和鳕鱼）由于PFAS的生物放大作用而面临更高的PFAS积累风险（Miranda等人，2023；Xu等人，2014）。因此，监测海产品中的PFAS含量并采取措施减轻污染对于保护公众健康至关重要。
尽管有研究表明野生捕捞的海产品是PFAS暴露的主要来源，但关于水产养殖鱼类中的PFAS及其可能的暴露途径知之甚少。一项研究发现芬兰的野生淡水鱼类中含有PFAS的亚组——全氟烷基酸（PFAAs），但在养殖鱼类中未检测到（Koponen等人，2015）。然而，另一项研究在养殖淡水鱼类的血液和组织中检测到了至少十种PFAS，其中PFOS占所有PFAS总浓度的半数以上（Shi等人，2012）。因此，进一步研究水产养殖中的PFAS及其可能的暴露途径是必要的，以便更好地了解养殖鱼类对人类健康的潜在风险。
水产养殖系统中的一个潜在污染源是商业饲料，其中通常含有高蛋白成分——鱼粉。鱼粉是由用于人类消费的野生捕捞海鱼的加工废弃物制成的（Rust等人，2011）。由于PFAS更倾向于与蛋白质结合而非脂质（Alesio等人，2022；Woodcroft等人，2010），鱼粉中的PFAS可能会被纳入水产养殖饲料中。然而，热处理可以降低海产品中的PFAS含量（Vendl等人，2022）。因此，了解水产养殖饲料和鱼类中的PFAS含量对于制定安全消费指南非常重要。
由于在水产养殖环境中可以控制鱼类的饲料量，因此可以通过调整饲料比例来限制PFAS的摄入量。适当的水产养殖喂养对于提高生长效率和盈利能力以及减少过度喂养和浪费至关重要。两种常见的喂养策略包括按表观饱腹量喂养和按每日体重百分比喂养。通常，每日饲料比例范围为0.5%体重/天至10%体重/天，具体取决于物种和生命阶段（Patillo，2014）。由于水产养殖中使用的饲料比例范围较广，鱼类通过饲料摄入的PFAS量可能会有所不同，据我们所知，目前尚无研究评估饲料比例对PFAS生物累积的影响。
最终，海产品是一种营养丰富的食物来源，全球大部分海产品来自水产养殖，因此有必要研究人类通过食用水产养殖鱼类而摄入PFAS的情况。
本研究的目标有三个：（1）量化不同蛋白质含量、蛋白质来源和制造商的商业水产养殖饲料中的PFAS含量。（2）量化在两种不同PFAS污染水平和三种不同饲料比例下饲养的水产养殖鱼类的鱼片和肝脏中的PFAS含量，以评估饲料对可食用部分和生物累积器官中PFAS含量的影响。（3）利用第二项研究的结果，估算人类通过食用水产养殖鱼类鱼片而摄入PFAS的潜在量。
标准与化学品
从Wellington Laboratories购买的含有30种PFAS的标准储备溶液（表1），浓度为1.26 ng/g（甲醇溶液，产品编号：PFAC-30PAR，圭尔夫，安大略省）。通过将储备溶液用甲醇按重量稀释成三种工作溶液，制备了八种校准溶液（浓度范围为79.9 ng/g至0.52 ng/g）。还使用了从Wellington Laboratories购买的含19种稳定同位素标记PFAS的浓缩储备溶液（产品编号：MPFAC-24ES）来进行内部校准。
商业水产养殖饲料中的PFAS
在所研究的29种PFAS中，有15种在至少一种饲料中达到了可检测水平（图1）。检测频率最高的四种化合物是PFOS、PFNA、PFDA和PFUnA，它们都属于长链化合物。其他检测到的长链化合物包括PFTriA、PFOA、PFOSA、PFNS、PFDoA、PFHxS和PFTA。还检测到了四种短链化合物：PFHxA、PFHpA、6:2 FTS和PFBS。PFOS是唯一在所有13种饲料中都检测到的化合物，其最大浓度为（2.73 ±商业水产养殖饲料中的PFAS
在所有商业水产养殖饲料中都检测到了PFAS，含量和浓度各不相同，其中PFOS始终是主要化合物。四种饲料仅含有PFOS，这与Rushing等人（2023）的先前研究结果一致，该研究发现两种品牌的鱼饲料中仅检测到了PFOS。此外，在本研究中，PFOS的检测浓度最高，与Cao等人（2022）的研究结果相当。结论
本研究量化了商业水产养殖饲料中的PFAS含量，并评估了其在养殖鱼类中的积累情况以及人类可能的膳食暴露风险。虽然确认了商业可用饲料中存在可检测水平的PFAS，但PFOS是饲料中最普遍的化合物，也是唯一在鱼片和肝脏中检测到的PFAS，这突显了其持久性和生物累积潜力。不同饲料中的PFOS浓度没有显著差异。
CRediT作者贡献声明
Michael G Janech：撰写 – 审稿与编辑，概念构思。Aaron M Watson：撰写 – 审稿与编辑，资源获取，方法学，资金筹集，概念构思。Jessica Reiner：撰写 – 审稿与编辑，验证，监督，资源获取，方法学，数据管理，概念构思。Kelsey Blevins：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，可视化，验证，软件使用，资源管理，项目协调，方法学，数据分析未引用参考文献
Bossi等人，2008；CDC，2021；FAO，2020；Hardy和Brezas，2022；Hong等人，2015；Houde等人，2011；Johnson等人，2021；Knutsen等人，2018；Li等人，2019；Novak等人，2023；OECD，2018；Pérez等人，2013；Solan等人，2022；Terry等人，2018；美国农业部和美国卫生与公共服务部，2020；美国环保署，2022；USDA，2023；Zhou等人，2014。数据声明
本研究的支持数据可向通讯作者K. Blevins索取。免责声明
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项目#MML-2022-0352已获得NIST研究保护办公室的批准，仅使用符合NIST《脊椎动物人道护理和治疗计划》政策中定义的不涉及活体脊椎动物标准的样本和/或数据。资金
该项目部分得到了海水休闲渔业咨询委员会（SRFAC）的资助。利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。致谢
我们感谢南卡罗来纳州自然资源部海洋养殖部门的过去和现任团队成员，特别是Molly Milstein、Adam Zeigler、TJ McBride、Colin Ward、Justin Yost和Haley Lasco在鱼类饲养、喂养和采样方面的协助。同时感谢Fabio Casu博士在饲料均质化方面的帮助，以及Jared Ragland在统计工作上的支持。
