Mikroplastik - nowe zagrożenie w przetwórstwie mięsa, ryb i owoców morza

Czym jest mikroplastik?

Mikroplastik definiuje się jako rodzaj cząstek plastiku średnicy mniejszej niż 5 mm, który powstaje w wyniku rozpadu większych kawałków plastiku. Ze względu na swój niewielki rozmiar mikroplastik może szybko wchodzić w interakcje z zanieczyszczeniami organicznymi i nieorganicznymi w środowisku, takimi jak metale ciężkie, związki organiczne lub mikroorganizmy. Zanieczyszczenia te wiążą się z drobnymi cząsteczkami mikroplastiku, który działa jako wektor do ich przenoszenia w środowisku. Podstawowymi źródłami mikroplastiku w środowisku są mikrokulki, włókna syntetyczne, granulki przedprodukcyjne i tworzywa sztuczne rolnicze, natomiast wtórnymi źródłami są degradacja i fragmentacja większych plastikowych resztek [1,2].

Mikroplastik, w typowych warunkach narażenia środowiskowego, może mieć negatywny wpływ na ekosystemy i organizmy w nim występujące. Jednym z głównych problemów jest spożycie mikroplastiku przez różne organizmy wodne, w tym plankton, ryby i ssaki morskie, co może prowadzić do uszkodzeń tkanek czy niedrożności jelit tych zwierząt. Ważnym problemem jest także bioakumulacja toksycznych substancji w organizmach, co stwarza długoterminowe ryzyko dla zdrowia. Ryzyko to może wpływać na proces rozrodczy, wzrost i wskaźnik przeżywalności u różnych gatunków [3].

Również ekosystem glebowy jest zakłócany przez mikroplastik, który pojawia się w środowisku poprzez różne działania rolnicze, takie jak system nawadniania ściekami, stosowanie ściółki z tworzywa sztucznego czy stosowanie osadów ściekowych [2]. Wprowadzenie takich cząstek do środowiska może negatywnie zmienić strukturę gleby, jej zdolność do zatrzymywania wody czy porowatość. Mikroplastik obecny w glebie zaburza mikrobiotę glebową i obieg składników odżywczych. Ponadto, obecność mikroplastiku może zwiększać biodostępność niektórych niebezpiecznych substancji chemicznych i metali ciężkich, a także pestycydów w środowisku glebowym, co wpływa na zanieczyszczenie roślin, a w konsekwencji zwierząt hodowlanych, karmionych paszą pochodzenia roślinnego [4].

Oprócz implikacji ekologicznych, mikroplastik budzi obawy dotyczące potencjalnych zagrożeń dla zdrowia ludzi. Badania wykazały obecność mikroplastiku w ludzkich odchodach, co ma zapewne związek ze spożyciem przez ludzi żywności i wody zanieczyszczonej mikroplastikiem. Ponadto, zdolność mikroplastiku do przenoszenia toksycznych substancji chemicznych może potencjalnie prowadzić do niekorzystnych skutków zdrowotnych, takich jak stany zapalne i stres oksydacyjny [5].

Szlaki rozprzestrzeniania zanieczyszczenia

W ekosystemach zanieczyszczenie mikroplastikiem ma swoje pierwotne źródło przede wszystkim w działalności człowieka i rozprzestrzenia się różnymi szlakami łańcucha żywnościowego (rys. 1).

Rys.1. Szlaki rozprzestrzeniania się mikroplastiku w łańcuchu żywnościowym [5]

Ryby i owoce morza

Zanieczyszczenie mikroplastikiem stało się poważnym problemem dla przetwórstwa ryb i owoców morza. Uważa się, że większość mikroplastiku gromadzi się w morzu [5]. Badania przeprowadzone w rejonie Zatoki Bengalskiej wykazały, że ryby mięsożerne i planktonożerne miały wyższe stężenie mikroplastiku w ciele, przy czym organami, które charakteryzowały się najwyższą koncentracją mikroplastiku były skrzela i przewód pokarmowy [6]. Niestety, zanieczyszczenie mikroplastikiem występuje również wśród gatunków ryb słodkowodnych, w tym dostępnych komercyjnie. Badania behawioralne ujawniły negatywny wpływ mikroplastiku na zachowanie ryb, w tym zmniejszenie prób drapieżnictwa, redukcję szybkości pływania i zmniejszenie spożycia pokarmu. Wykazano także, że polistyrenowy mikroplastik o rozmiarze od 1 do 5 mm stanowi dominującą część mikroplastiku występującego w rybach morskich i słodkowodnych [5,7].

Mięso

Spożycie mięsa zanieczyszczonego mikroplastikiem jest obecnie jednym z głównych problemów przemysłu mięsnego. Badania wskazały, że w różnych typach tkanek mięsnych występuje różne stężenie mikroplastiku, najwyższe w podrobach, niższe w tkance mięśniowej. W łańcuchu żywieniowym następnym etapem po hodowli zwierząt gospodarskich jest produkcja żywności. Przetwory mięsne stanowią istotne źródło zanieczyszczenia mikroplastikiem dla organizmu człowieka. W badaniach dotyczących hamburgerów wołowych wykazano wysokie stężenia poliwęglanu, polipropylenu i polietylenu, które mogło wynikać z zanieczyszczenia mięsa oraz z innych źródeł, takich jak opakowania i procesy przemysłowe [8]. W innych badaniach dotyczących mięsa drobiowego, jagnięciny i wieprzowiny wykazano, że polistyren i poliamid hamują działanie związków odpowiedzialnych za kształtowanie jakości mięsa, jak np.: enzymy, aktywne peptydy, czy inne metabolity [5].

Możliwości monitorowania i ograniczenia zagrożenia

Ogromne ilości odpadów z tworzyw sztucznych trafiają do gleby i wód gruntowych, a ostatecznie stają się częścią łańcucha pokarmowego. Opracowanie skutecznych metod usuwania mikroplastiku ze środowiska jest istotną potrzebą społeczną dzisiejszych czasów. Uważa się, że jedynie połączone podejście strategiczne z wydajnymi i opłacalnymi metodami wykrywania/usuwania może przynieść sukces w ograniczaniu ilości mikroplastiku w środowisku.

W związku z tym opracowano nowe metody oczyszczania ścieków z mikroplastiku, które skupiają się na degradacji mikrobiologicznej, flotacji, trawieniu enzymatycznym, czy bioremediacji [5]. Flotacja to metoda, w której mikroplastik można usunąć z zanieczyszczonej wody za pomocą medium, prowadząc rozdzielenie faz. Flotacja jest szybką i dokładną metodą ekstrakcji, w której wydajność sięga prawie 100% w separacji mikroplastiku. Inną metodą usuwania mikroplastiku jest wykorzystanie technologii filtracji połączonej z procesami uzdatniania wody. W tej metodzie różne membrany filtracyjne wykonane z piasku, glinokrzemianu, biowęgla lub zintegrowanych systemów są używane do skutecznego usuwania mikro- lub nano-plastiku z wody. Adsorbenty magnetyczne są bardzo obiecującym narzędziem, gdyż są tanie, bardzo skuteczne w usuwaniu mikroplastiku poprzez specyficzny mechanizm adsorpcji, a także łatwo je później oddzielić za pomocą sił magnetycznych [9].

Istotnym problemem, poza usuwaniem mikroplastiku z wód, jest obecność mikroplastiku w żywności. Wang i wsp. [10] wykorzystali superhydrofobowe magnetyczne nanocząstki adsorbentu jako nową strategię usuwania mikroplastiku z żywności w postaci płynnej. W innej pracy autorzy opisali wysoce wydajną i ekonomiczną metodę usuwania mikroplastiku przy użyciu metody elektrokoagulacji, osiągając wydajność ponad 99% [11]. Innym innowacyjnym podejściem może być integracja elektrokoagulacji z technologią biofilmu. W tym przypadku biofilm można uznać za biokatalizator, który rozkłada fragmenty mikroplastiku, podczas gdy elektrokoagulacja będzie je agregować i usuwać [12].

W niedawno opublikowanym artykule opracowano nowy czujnik wykorzystujący sieci metalowo-fenolowe o właściwościach luminescencyjnych, składające się z kwasu garbnikowego, cyrkonu i rodaminy B. Czujnik może być obsługiwany przez nieprzeszkolony personel i ma wysoki zakres czułości (detekcja od 330 do 3 milionów cząstek mikroplastiku, w czasie 20 minut) [13]. Tego typu urządzenia czujnikowe instalowane u źródła zanieczyszczenia, w połączeniu z wydajnymi metodami usuwania mogą zapobiec przenikaniu mikroplastiku do łańcucha żywnościowego, tym samym ograniczając to zagrożenie.

Istnieją wciąż ograniczenia do powszechnego stosowania tych technologii, którymi są trwałość materiałów i ich koszt. Uważa się jednak, że dzięki strategicznemu połączeniu takich obiecujących metod możliwe będzie wkrótce osiągnięcie celu całkowitego usunięcia mikro- lub nanoplastiku z łańcucha pokarmowego.

Podsumowanie

Prognozy globalnej produkcji plastiku wskazują na ilości rzędu 34 miliardów ton do 2050 r. [1,2,5]. W celu rozwiązania problemu zanieczyszczenia mikroplastikiem ustanowiono kilka globalnych polityk i działań społecznych. Ponadto, zachęca się do stosowania modelu gospodarki o obiegu zamkniętym, czyli ponownego użycia i recyklingu, w celu zmniejszenia ilości odpadów z tworzyw sztucznych. Dzięki wdrożeniu tych strategii, w ostatnich latach współczynnik recyklingu tworzyw sztucznych wzrósł o około 40%. Tak więc, ujednolicone podejście, które obejmuje świadomość społeczną i reformy polityczne, a także stosowanie innowacyjnych rozwiązań służących detekcji i usuwaniu mikroplastiku z wód, gleby i surowców żywnościowych mogłoby przyczynić się do globalnego ograniczenia zanieczyszczenia mikroplastikiem.

Dr hab. inż. Dorota Zielińska, prof. SGGW - Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Dr inż. Anna Łepecka – Zakład Technologii Mięsa i Tłuszczu, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego im. prof. W. Dąbrowskiego – Państwowy Instytut Badawczy

Literatura:

• Cózar, A., Echevarría, F., González-Gordillo, J. I., Irigoien, X., Úbeda, B., Hernández-León, S., ... & Duarte, C. M. (2014). Plastic debris in the open ocean. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(28), 10239-10244.
• Habib RZ, Kindi RA, Salem FA, Kittaneh WF, Poulose V, Iftikhar SH, Mourad A-HI, Thiemann T. Microplastic Contamination of Chicken Meat and Fish through Plastic Cutting Boards. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2022; 19(20):13442.
• Pourebrahimi, S., & Pirooz, M. (2023). Microplastic pollution in the marine environment: A review. Journal of Hazardous Materials Advances, 10, 100327.
• Sajjad, M., Huang, Q., Khan, S., Khan, M. A., Liu, Y., Wang, J., ... & Guo, G. (2022). Microplastics in the soil environment: A critical review. Environmental Technology & Innovation, 27, 102408.
• Bhattacharjee, U., Baruah, K. N., & Shah, M. P. (2025). Exploring sustainable strategies for mitigating microplastic contamination in soil, water, and the food chain: A comprehensive analysis. Environmental Chemistry and Ecotoxicology.
• Harikrishnan, T., Janardhanam, M., Sivakumar, P., Sivakumar, R., Rajamanickam, K., Raman, T., ... & Singaram, G. (2023). Microplastic contamination in commercial fish species in southern coastal region of India. Chemosphere, 313, 137486.
• Liang, W., Li, B., Jong, M. C., Ma, C., Zuo, C., Chen, Q., & Shi, H. (2023). Process-oriented impacts of microplastic fibers on behavior and histology of fish. Journal of hazardous materials, 448, 130856.
• Visentin, E., Niero, G., Benetti, F., Perini, A., Zanella, M., Pozza, M., & De Marchi, M. (2024). Preliminary characterization of microplastics in beef hamburgers. Meat Science, 217, 109626.
• Sridhar, A., Kannan, D., Kapoor, A., & Prabhakar, S. (2022). Extraction and detection methods of microplastics in food and marine systems: A critical review. Chemosphere, 286, 131653.
• Wang, H. P., Huang, X. H., Chen, J. N., Dong, M., Nie, C. Z., & Qin, L. (2023). Modified superhydrophobic magnetic Fe3O4 nanoparticles for removal of microplastics in liquid foods. Chemical Engineering Journal, 476, 146562.
• Sezer, M., Isgoren, M., Veli, S., Topkaya, E., & Arslan, A. (2024). Removal of microplastics in food packaging industry wastewaters with electrocoagulation process: Optimization by Box-Behnken design. Chemosphere, 352, 141314.
• Zeng, J., Ji, M., Zhao, Y., Helmer Pedersen, T., & Wang, H. (2021). Optimization of electrocoagulation process parameters for enhancing phosphate removal in a biofilm-electrocoagulation system. Water Science and Technology, 83(10), 2560-2574.
• Ye, H., Zheng, X., Yang, H., Kowal, M. D., Seifried, T. M., Singh, G. P., ... & Yang, T. (2024). Cost-Effective and Wireless Portable Device for Rapid and Sensitive Quantification of Micro/Nanoplastics. ACS sensors, 9(9), 4662-4670.