地球与环境

安赛蜜钾会离开有毒环境中苦乐参半的味道吗?

我们的现代化的污水被来自我们在日常生活中使用的新化合物许多潜在的有毒物质威胁定义。这种现象的一个可能意外参赛者是醋磺内酯钾(ACE-K),一个无热量的甜味剂。因为它是不被人体消化的,ACE-K被排泄直入厕所,在我们的废水和地表水到达。帕特里克Guiney博士,首席科学家ECOTOX-Guiney咨询,导致第一次系统审查,研究ACE-K的我们在废水中越来越多地出现是否会做它可能是有毒的环境最新的化学品。他发现,幸运的是,ACE-K对环境影响甚微。

近几十年来,我们的社会越来越被垃圾所占据。随着大城市的扩张和地球人口的持续增长,需要管理更多的垃圾。这包括污水和废水的增加。人口的增加意味着有更多的厕所和水龙头来冲走我们产生的各种水基废物,从冲的排泄物到洗掉锅里的食用油。

污水中含有各种化学物质,需要在污水处理厂进行处理,这并不奇怪。即使有一些国家现有的现代和复杂的污水和水处理系统,一些化学品和污染物仍能通过处理过程。这可能会对人和动物造成威胁,造成环境污染。来自药品、农药和个人护理产品的内分泌干扰化学物质是一类被怀疑改变水生动物生殖性别的化学物质的例子。

图1所示。无热量甜味剂安赛蜜钾(ACE-K)以前曾被报道在污水处理厂耐生物降解。因此,它的增加使用被认为是一个合理的环境问题。

一种可能意想不到的废水化学物质是安赛蜜钾(ACE-K)。ACE-K是几种低卡路里和无卡路里甜味剂(LNCS)之一,被用作糖的健康替代品。ACE-K于1967年由卡尔·克劳斯偶然发现,1988年被美国食品和药物管理局(FDA)批准为食品/饮料甜味剂。它已经成为一种流行的无卡路里替代糖,也许是因为它比蔗糖甜200倍,因此,在食品和饮料产品中,要达到理想的甜度,需要更少的糖。

ACE-K是直接在Sweet One和Sunett甜味剂中销售的,并被用于许多产品的调味,包括(但不限于)烘焙产品、苏打水、果汁、甜点和牙膏。在过去的几十年里,LNCS作为糖的低热量替代品得到了更广泛的应用。糖的吸收需要消耗卡路里,而ACE-K甚至不能被身体吸收。相反,ACE-K在排出体外时不会发生变化。但是,如果不含卡路里的甜味是要付出代价的呢?

ACE-K已经成为一种流行
它是糖的无卡路里替代品,可能是因为它比蔗糖甜200倍。

一种人工的苦乐参半的味道?
LNCS一直是许多怀疑和争议的主题,有很多关于潜在的负面副作用的讨论。研究人员对癌症、肾脏疾病、控制身体血糖水平和怀孕问题提出了担忧。虽然美国和欧洲的监管机构已经声明这种甜味剂是安全的,但研究已经开始发现ACE-K的另一个潜在问题:与废水污染有关的可能的环境问题。

由于ACE-K不能被身体吸收,它会被排泄到厕所,然后进入当地的污水处理系统。最终,如果污水处理厂不能生物降解它,ACE-K可能会进入环境,包括各种水体。传统上,ACE-K在体外的生命一直被忽视。只是在最近几年,新的环境研究才开始探讨环境健康问题。随着它在地表水中的浓度增加,研究人员最近开始担心,它可能是人类制造并释放到水生环境中的最新有毒污染物。

图2。概念命运的ACE-K在废水处理厂。

这是一个新的研究课题,其结果之一是,迄今为止还没有任何系统的评估ACE-K可能的环境影响的研究,而且没有办法在这个课题上辨明一个明确的共识。对于任何需要对ACE-K相关科学文献进行可获取和可靠评估的人来说,这是一个问题,比如风险管理人员和负责制定政策以阻止环境破坏的决策者。

Patrick Guiney博士是ecotoxg -Guiney咨询公司的总裁,也是威斯康星大学麦迪逊分校的兼职教授,他领导发表了一篇关于ACE-K的环境风险的综述论文。基于已发表的科学论文和灰色文献的环境风险评估的可靠和相关数据,Guiney博士和他的团队首次整理和评估了ACE-K上所有可用的环境数据。他们使用专家的科学判断来评估、审查和整合所有的数据,以形成一个有意义的结论,预测ACE-K的环境影响。

Guiney博士和他的同事们开始通过寻找专注于地表水,指的是没有地面时是水的循环的一部分的表面远低于穿透任何天然水。这包括海洋,河流,湖泊和湿地。通过仔细评估周围的ACE-K的化学结构和性质的科学文献,他们能够预测它应该在环境中的分区。ACE-K的化学结构适合于被吸收在热切水,这并不令人惊讶因为它已在污水和地表水每十亿分之一(ppb)的范围中检测到通常在较低的部分。

在环境中回顾ACE-K
不过,幸运的是,土壤吸收ACE-K的热情不像水那样高(即污泥和地下水中的万亿分之一),这意味着它不会对土壤或河流/海洋沉积物床产生重大影响。此外,其化学结构也表明ACE-K不能在水生生物体内积累,这已在已发表的研究中得到证实。

但问题依然存在,可能如果它在地表水中的浓度超过无毒曝光ACE-K仍然是有毒的水生动物?Guiney医生能够从其中记载的水体中的ACE-K的浓度来自世界各地的报纸收集数据。他的研究小组还评估了研究,其确定为国内污泥中的微生物在该ACE-K变有毒短期或长期,到各种各样的水生生物,包括鱼类和无脊椎动物,鱼胚胎,淡水植物的浓度,以及毒性。

结合这些数据进行概率暴露分析,Guiney博士和他的合作者发现,目前水生生物接触到有毒浓度ACE-K的风险非常低。数据显示,地表水中的ACE-K含量不足以伤害任何被研究的水生生物。即使在最坏的情况下,ACE-K的浓度仍然比造成伤害所需的最低毒性浓度低3.5个数量级。

在这项研究中所使用的概率曝光模型是美国为中心的,但Guiney博士确保他的审查通过创建“曝光指数”,其计算和ACE-K的浓度在美国水域比较世界其他地区有全球意义。据证实,在美国的ACE-K含量是相似的世界高ACE-K消费的其他部分,而这个评价的结果是适用于整个世界。

几内亚博士的综述显示ACE-K对水生生物的影响微乎其微。但重要的是,我们要继续评估我们消耗的资源和我们消耗的影响。

生物降解性的ACE-K
这项科学研究的另一个有趣的地方是ACE-K的生物降解率,这是一种有机物被微生物分解成更简单的物质,如二氧化碳、水和氨,而不破坏环境的过程。如果ACE-K在污水处理厂(WWTPs)或外部环境中不容易降解,那么它可能会在水中产生长期累积的ACE-K(或有毒副产品)。最终,这种积累可能会达到有毒浓度,并开始伤害动物。有一段时间,科学家们对这种情况感到担忧,因为研究表明ACE-K不容易生物降解。

有趣的是,吉尼博士注意到最近文献中的一个变化,2014年之后的研究报告称,ACE-K在世界各地的几个污水处理厂中实际上是相当可生物降解的。然而,目前还不完全清楚为什么会这样。这种转变的原因可能是在一些污水处理厂中发现的更高、更有效的操作温度,或者是新细菌种群的进化和建立,这些新细菌更容易代谢ACE-K——实际上就是把它当早餐吃。不管这种机制如何运作,这确实意味着ACE-K不会有长期积聚到有毒浓度的危险。相反,我们甚至可以预测可测浓度的降低在地表水ACE-K据报道在一些河流在德国,在减少ACE-K浓度在70%和80%之间的观察研究期间的2013年到2016年(卡尔et al ., 2018)。

ACE-K的浓度仍然是幅度的3.5订单小于伤害水生生物需要毒性的最小浓度。

继续推进ACE-K研究
虽然ACE-K初步环境风险评估令人鼓舞,但我们不应假定我们的工作已经完成。研究人员仍然可以做一些有用的工作,以识别ACE-K饮食中的细菌中的降解酶,并对它们的基因组进行测序,以了解它们是如何分解ACE-K的。还需要加大努力从不同区域分离和鉴定ACE-K降解细菌。其他问题,如阳光对ACE-K降解的影响,是目前研究中缺乏明确的另一个领域。尽管我们的知识中有这些阴云,但更广泛的积极信息现在对每个人都很明显。

ACE-K对环境影响甚微,冒充这个星球取决于对水生生物的威胁不大。此信息,而不是头版头条醒目的戏,往往深深吸引广大市民的利益,因为我们会继续评估消费叶子背后,我们所消耗的资源,什么是同样重要的。As we continue to flush away more wastewater, with an increasingly varied cornucopia of new chemical compounds, it’s more important than ever to be vigilant about the professional values and applications we use when developing and describing the science of environmental risk assessment that ensure transparency, reliability, and reduction of bias related to the potential impacts of these chemicals on our wastewaters and aquatic ecosystem.

重要的是,我们要知道我们冲进厕所或放进水槽的是什么,以及这些东西离开我们的身体和家后会产生什么影响。

个人反应

从环境风险评估的角度,您认为最近发表的ACE-K在世界范围内的增强生物降解的研究结果的意义是什么?

在2014年前后发表的研究倾向于得出结论,ACE是抗生物降解的,通常只被生物降解到相对较小的程度(通常在5-41%之间)。ACE-K有限的代谢被认为与协同代谢过程有关,并导致这种低热量甜味剂可能被用作地表水废水输入示踪剂的建议。最近的研究发现,在世界各地的多个污水处理厂中,ACE-K的生物降解率显著提高(高达>97%),这表明使用ACE-K作为环境废水示踪剂的想法已经废弃。我们现在知道,细菌对ACE-K的降解是一个分解代谢过程,它导致ACE-K分子的完全矿化,并将产生碳的部分并入环境中。ACE-K生物降解增强的另一个重要特征是,尽管ACE-K的使用量不断增加,但在我们的综述中确定的当前较大的安全性余量应该长期有效。

本文是在研究团队的批准下创建的。这是一个合作制作,由那些特色的支持,免费援助,全球分发。

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