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
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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。
