加熱時に紙製カップから放出されるビスフェノール a の健康リスク評価

1. 紙コップの構造組成とビスフェノールAの形態

1.1 紙カップの基本構造とコーティング材質

使い捨て紙製サービングカップ通常は、紙基材と内部コーティングの 2 つの部分で構成されます。紙の基材は主に食品グレードの木材パルプやその他の植物繊維でできており、パルプ化、精製、その他のプロセスを経て、紙製サービング カップの基本素材が形成されます。-漏れ防止や耐久性など、紙製カップの性能を向上させるために、通常、カップの内壁にプラスチックの薄い層がコーティングされます。-一般的な素材には、食品グレードの PLA フィルムやポリエチレン (PE) フィルムなどがあります。-

コーティング材質によっては使い捨て紙製サービングカップ主に以下の3つのタイプに分かれます。

• ワックス-でコーティングされたカップ:表面にワックスの層が付いた紙製のサービングカップ。ワックスは高温で溶けるため、主に冷たい飲み物を入れるために使用されます。
• 真っ直ぐな-二重壁の-カップ:カップの壁には空気を挟んだ2層の紙があり、優れた断熱性を提供しますが、このデザインには特別な化学コーティングは必要ありません。
• ポリエチレン-でコーティングされたカップ:カップの壁はポリエチレンの薄い層で覆われており、現在市場で最も主流のタイプの紙製サービングカップです。鋳造プロセス中、ポリエチレン-でコーティングされたカップには、紙の表面にポリエチレン (PE) プラスチック コーティングの薄層が適用され、本質的にカップを覆うプラスチック フィルムが形成されます。

1.2 紙製カップにおけるビスフェノール A の用途と形態

ビスフェノール A (BPA) は重要な有機化学原料であり、主にプラスチックやコーティングの製造における基礎材料として工業的に使用されています。 BPA は、ポリカーボネート (PC) やエポキシ樹脂などの材料の合成に一般的に使用されます。これらの材料は、公衆衛生や食品の安全に不可欠な多くの用途を含め、現代生活で使用される多くの消費者製品や工業製品に不可欠です。

紙製サービングカップの製造では、BPA は主に 2 つの形式で存在します。

• エポキシ樹脂の成分として、エポキシ樹脂は主にBPAから作られています。コーティングの配合はさまざまですが、ほとんどの場合、効果的なコーティング性能を確保するために成分としてエポキシ樹脂が使用されています。 BPA を含むエポキシ樹脂は、食品および飲料の容器の内部コーティングとして一般的に使用され、保護と耐食性を提供します。
• 耐油紙コーティングの成分として、一部の特殊な耐油紙コーティングでは、紙の耐油特性を向上させるための添加剤または反応性モノマーとしてビスフェノール A (BPA) が存在する場合があります。

2. BPA の放出メカニズムと影響因子

2.1 BPA 放出に対する温度の影響

温度は、BPA の移行に影響を与える重要な要素です。紙製サービングカップ飲み物に。食品包装紙からの BPA の移行量は、温度の上昇とともに徐々に増加することが複数の研究で示されています。具体的な温度-関連データは次のとおりです。異なる温度範囲における放出速度の違い:

水温が50度を超えると、ビスフェノールA（BPA）の移行が著しく増加します。実験データによると、沸騰したお湯で満たされた紙製のサービングカップからの BPA の放出速度は、室温よりも 54 倍速いことが示されています。

BPA の移行が急増する温度範囲は、セロハンでは 50 ～ 55 度、紙製カップや灯油紙では 65 ～ 70 度、コート紙では 70 ～ 75 度です。

超純水では、95 度での BPA の総移動量は 80 度の 8 倍になります。 10% エタノール溶液では、95 度での BPA の総移動量は 80 度の 5 倍になります。

温度と放出速度の関係:

研究によると、80 度の水浴条件下では、BPA の総移動量は超純水と 10% エタノールの食品類似品の両方で一貫しています。しかし、95 度のウォーターバス条件下では、超純水食品類似物中の BPA の総移動量は 10% エタノール中よりも大幅に多くなります。 BPA の移行の総量は膨大です。これは、食品類似物質が異なると、高温条件下で BPA に対する溶解度が異なることを示しています。-

2.2 リリース率に対する時間の影響

使用時間も BPA の放出に影響を与える重要な要素です。接触時間が長くなると、BPA の累積放出量は徐々に増加しますが、増加速度は徐々に遅くなります。

• 短期間の連絡（分）:実験によると、BPA は通常の食品グレードのプラスチック カップからわずか 1 分で温かい飲み物に移行することがわかっています。{0}これは、BPA の放出が急速なプロセスであり、接触すると即座に開始されることを示しています。
• 中期-から長期の連絡-（時間）:研究によると、ポリカーボネート材料では、BPA の移行は 48 時間後に加速し始め、112 時間で最大移行速度に達し、その後移行速度が急激に遅くなります。これは、BPA 放出の飽和点があることを示しています。
• さまざまな時点でデータをリリースします。

ある研究では、研究者らは0.0855 ng/mLのビスフェノールA（BPA）を含む水道水を使い捨ての紙製サービングカップに注ぎました。しばらくすると (約数分)、水道水中の BPA 含有量は 3.12 ng/mL に上昇し、36 倍に増加しました。

2.3 紙コップの種類による離型特性の違い

さまざまな種類の紙製サービングカップは、コーティング材料とプロセスの違いにより、BPA 放出特性に大きな違いを示します。

温かいドリンクカップと冷たいドリンクカップの違い:

ホットドリンクのカップには通常、高密度ポリエチレン (HDPE) や特別に配合されたエポキシ樹脂など、耐熱性の高いコーティング材料が使用されています。{0}{1}{1}これらの材料は高温での安定性が優れているため、BPA の放出が比較的低くなります。
冷たい飲み物のカップにはワックスコーティングプロセスが使用されることがよくあります。ワックス自体には BPA は含まれていませんが、ワックス層が高温で溶けて内部素材が露出し、他の化学物質が放出される危険性が高まります。

コーティングの厚さの影響:

研究では、コーティングの厚さとBPA放出の間に正の相関があることが示されています。コーティングが厚いほどバリア特性は向上しますが、コーティング中により多くのビスフェノール A (BPA) が存在し、特定の条件下で放出される可能性があることも意味します。

材料の違いによる影響:

PE コーティング紙コップ:現在、市場で主流の紙製サービング カップは主に低密度ポリエチレン (LDPE) でコーティングされており、その結果得られる紙製サービング カップは PE コーティングされた紙製サービング カップと呼ばれます。-この材料の分子構造は非常に安定しており、通常の使用条件下では BPA の放出は低くなっています。

PLA コーティングされた紙コップ:PLA（ポリ乳酸）は生分解性プラスチックです。乳酸は、穀物やその他の有機物に由来する糖を発酵させて生成することができ、乳酸を重合させてポリ乳酸を得ることができる。 PLA- コーティングされた紙のサービング カップは、生分解性の点で PE- コーティングされたカップよりも優れていますが、高温での安定性についてはさらなる研究が必要です。

新しいプラスチック-フリーのコーティング紙コップ:一部の企業は、PHA（ポリヒドロキシアルカノエート）水ベースのコーティングや完全バイオ-ベースのコーティングなど、水{0}}プラスチック-を含まないコーティング技術を採用し始めています。これらのコーティングは BPA フリーです-。BPA 放出の問題を根本的に解決します。

2.4 他の影響要因

温度と時間以外にも、紙製カップからの BPA の放出に影響を与える要因がいくつかあります。

• フードシミュレーターの影響:食品類似物が異なれば、BPA に対する溶解度も異なります。研究によると、BPA は 10% エタノール中よりも超純水中でより多く移動し、この差は温度が上昇するにつれて増加します。 80 度では、超純水と 10% エタノールへの BPA の総移動量は、それぞれ 24.2 ug/L と 24.4 ug/L です。ただし、95 度では、これらの数値はそれぞれ 194.5 ug/L と 123.6 ug/L になります。
• pHの影響:ビスフェノール A (BPA) の安定性と移行性は、pH 条件が異なると変化します。研究では、酸性およびアルカリ性条件下で BPA の溶解が増加することが示されています。これは、酸性およびアルカリ性の環境がコーティング材料の構造に影響を及ぼし、それによって BPA の放出が促進されるためと考えられます。
• 機械的ストレスの影響:使用中に紙製サービングカップが受ける圧縮や曲げなどの機械的ストレスは、コーティングの完全性を損傷し、BPA の放出経路を増加させる可能性があります。剛性が不十分な紙製サービングカップは、温かい飲み物を入れると特に変形しやすく、コーティングに亀裂が入って BPA の放出が促進される可能性があります。
  

  

  

  

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3. Q紙製カップからのビスフェノール A (BPA) 放出の定量的評価

3.1 実際の検出データと濃度範囲

研究者は、市場で販売されているさまざまなブランドや種類の紙製サービングカップをテストすることで、BPA 排出に関する大量のデータを入手しました。

さまざまな研究による検出結果の比較:

南京医科大学の研究: 使い捨て紙製サービングカップ、使い捨てプラスチックカップ、および使い捨て弁当箱のBPA含有量を比較測定したところ、使い捨て紙製サービングカップのBPA濃度が最も高く、使い捨てプラスチックカップのBPA濃度のほぼ30倍であることが示されました。

0.0855 ng/mlのBPAを含む水道水を使い捨ての紙製サービングカップに注ぐと、しばらくするとカップ内の水道水中のBPA含有量は3.12 ng/mlに上昇し、36倍に増加しました。

ノースウェスト師範大学の研究:高速液体クロマトグラフィー-蛍光検出を使用して、10 個の紙製サービング カップのサンプルの BPA 含有量が 51.92 ～ 128.9 mg/L であることが検出されました。

この研究では、模擬使用条件（60度、30分）下では、一部のサンプルで国の基準値を超えるビスフェノールAの移行が見られたことも判明した。

その他の研究データ: 市販の紙製サービングカップを調査したところ、ビスフェノール A の検出率は 100% であり、その含有量は検出不能から 1 リットルあたり数百マイクログラムまでの範囲でした。

紙製のサービングカップを細かく切った後、ビスフェノール A を含まない水に浸すなど、極端な場合には、浸漬溶液中のビスフェノール A 含有量が 3.12 ng/ml に達する可能性があります。{0}

さまざまな使用条件でのリリース範囲:

複数の研究の包括的な分析に基づいて、さまざまな使用条件下での紙製サービングカップのビスフェノール A 放出範囲は次のとおりです。

3.2 国際標準との比較分析

国や地域が異なれば、食品と接触する材料中のビスフェノール A (BPA) の制限値も異なります。これは、BPA に関連する健康リスクについてのさまざまな認識を反映しています。

国/地域ごとの規格の比較:

標準の違いの理由の分析:

• リスク評価の違い:欧州食品安全機関 (EFSA) は、2023 年に BPA の制限を実施する予定です。BPA の耐容 1 日摂取量 (TDI) は、4 ug/kg 体重/日から 0.2 ng/kg 体重/日へと劇的に減少し、これは 20,000 分の 1 です。 

米国 FDA は、最新の安全性評価に基づいて、食品容器および包装における BPA の現在の使用レベルは安全であると考えており、0.6 mg/kg の制限を維持しています。

• 規制の焦点の違い: 中国と EU は、乳児や幼児などの敏感な人々の保護により重点を置いているため、乳児や幼児向けの製品に対してより厳しい制限、さらには全面禁止を実施しています。

米国の基準は比較的緩いですが、カリフォルニア州など一部の州では、3 歳未満の子供向けの液体、食品、または飲料の容器内の BPA 含有量が 0.1 ppb 以下であることを要求するなど、より厳しい地方規制を制定しています。

• 試験方法の違い: 国が異なれば、使用する試験方法や条件も異なる場合があり、それが限界基準の最終設定に影響を与える可能性があります。

たとえば、中国の標準では HPLC または UPLC{0}}MS/MS メソッドの使用が義務付けられていますが、一部の国では他のメソッドが使用される場合があります。

3.3 紙製サービングカップ製品の適合性分析:

中国市場のサンプリングデータによると、紙製カップ製品のビスフェノール A (BPA) の適合状況は次のとおりです。

2022 年の国家監督と抜き取り検査の結果によると、紙製サービングカップ製品の不適合率は 6.9% で、前回の抜き取り検査より 0.2 ポイント減少しました。{1}サンプリングされた 6 つの主要産業クラスターの中で、不遵守率が最も高かったのは江蘇省の 21.1% で、上海、浙江省、山東省はいずれも 0% でした。- -不適合項目は主にカップの剛性や漏れ性能などの物理的指標に集中していましたが、-化学的指標（BPA を含む）の不適合率は比較的低かったです。

化学指標の全体的な適合率は高いものの、一部の製品は、特に高温条件下では依然として過剰な BPA レベルを含んでいることに注意してください。{0}}したがって、消費者は紙製カップを選択および使用する際に、関連するリスクを認識しておく必要があります。

4. ビスフェノール A が人間の健康に及ぼす影響の評価

4.1 ビスフェノール A の毒性効果と作用機序

代表的な内分泌かく乱物質として、ビスフェノール A は人間の健康に多面的な影響を及ぼします。研究によると、ビスフェノール A (BPA) はエストロゲンに似た構造を持ち、人体の天然エストロゲンの効果を模倣することができます。-それはエストロゲン受容体に結合し、それによって内分泌系の正常な機能を妨害します。

内分泌かく乱のメカニズム:BPA の分子構造は、人体から分泌されるエストロゲンであるエストラジオールの分子構造に似ています。エストロゲン受容体（ER および ER ）に結合し、エストロゲン様作用または抗エストロゲン作用を生じます。-研究により、BPA には抗甲状腺ホルモン作用もあり、トリヨードチロニン (T3) の甲状腺ホルモン受容体への正常な結合を妨げることが判明しました。さらに、酵母レポーター遺伝子アッセイに基づくデータは、BPA が軽度の抗アンドロゲン活性も持つことを示しています。{7}}

生殖器系への影響:生殖器系に対する BPA の影響は、最も初期に、最も徹底的に研究された分野の 1 つです。動物実験では、たとえ非常に低用量であっても、BPA が女性の思春期早発症、精子数の減少、前立腺肥大を引き起こす可能性があることが示されています。人間を対象とした研究では、BPA が女性の卵子の質、男性の精子の数に影響を与え、さらには胎児の発育に潜在的なリスクをもたらす可能性があることが示されています。

代謝システムへの影響:最近の研究では、ビスフェノール A (BPA) と肥満や糖尿病などの代謝性疾患との密接な関連性が判明しました。疫学調査では次のことが示されています。

• 2 型糖尿病の遺伝的リスク スコア (GRS) と BPA 曝露は、異常なグルコース代謝の過程で相互作用します。 2 型糖尿病感受性遺伝子を持つ個人にとって、BPA への曝露はグルコース代謝を悪化させる危険因子の 1 つである可能性があります。
• 追跡調査により、BPA レベルが中枢性肥満のリスク増加と関連しており、BPA への高い曝露は中枢性肥満の潜在的な危険因子である可能性があることが判明しました。
• 研究により、ヒトの脂肪組織中の BPA 濃度は血漿や他の臓器よりもはるかに高いことが判明しており、BPA が脂質関連の代謝に慢性的かつ持続的な影響を及ぼしている可能性があることが示唆されています。{0}}

免疫系への影響:欧州食品安全機関（EFSA）は2023年の再評価で、BPA曝露に対して最も敏感なシステムとして免疫系を特定した。研究では、BPA がマウス Th17 細胞に重要な影響を及ぼし、細胞免疫機構で重要な役割を果たし、自己免疫疾患や肺炎症などの炎症性疾患の発症に関与していることがわかっています。

発がんリスク:データによると、ビスフェノール A (BPA) には特定の胎児毒性および催奇形性の影響があり、動物の卵巣がん、前立腺がん、白血病、その他のがんのリスクを大幅に増加させる可能性があります。米国の国民健康栄養調査（NHANES）に基づく前向きコホート研究では、BPA レベルが低いほど、尿中 BPA 曝露とがん死亡率との間に U 字型の関連性があることがわかりました。-<1.99 ng/ml) associated with a higher risk of cancer mortality.

4.2 安全閾値と暴露評価

人間の健康に対するビスフェノール A (BPA) のリスクを評価するために、さまざまな国の規制当局が対応する安全性閾値を設定しています。

一日許容摂取量 (ADI) 基準の進化:

• 初期の基準: 米国 FDA は当初、BPA の耐容 1 日摂取量を 50 μg/kg 体重/日と設定しました。これは、体重 60 kg の成人が 1 日あたり 3 mg を超える BPA を摂取すべきではないことを意味します。
• EU 基準の変更: 欧州委員会は、2015 年に基準を 4 ug/kg 体重/日まで引き上げ、2023 年にはさらに 20,000 倍に引き上げ、BPA 摂取量が 0.2 ng/kg 体重/日を超えないよう要求しました。
• 中国の基準: 中国は現在、0.6 mg/kg の移行制限を使用していますが、乳児用および幼児用製品についてはより厳しい要件を設けています。

集団曝露レベルの評価:

複数の研究のメタ分析に基づいて、BPA 曝露レベルは地域によって異なります。{0}

中国での研究によると、広州、武漢、済南の住民の95%の食事によるBPA曝露レベルはそれぞれ0.27、0.28、0.26μg/kg/日であり、いずれも米国の1日の耐容摂取量である50μg/kg体重/日よりも大幅に低いことが示されている。ただし、これらのデータは主に食事による曝露に基づいており、他の経路（吸入や皮膚接触など）による曝露は含まれていません。

紙製サービングカップの使用による追加の暴露:

以前のテストデータに基づいて、紙製サービングカップの使用による追加の BPA 曝露を推定できます。

体重 60 kg の成人が温かい飲み物 (250 ml) を入れるために毎日 1 つの紙製カップを使用すると仮定すると、次の条件下での追加曝露は次のようになります。

室温（25度）：<0.001 μg/kg bw/day

• 60度 : 0.0025-0.025 ug/kg体重/日
• 80度: 0.025-0.125 ug/kg体重/日
• 95度：0.1～1μg/kg体重/日

高温条件下では、紙製のサービングカップを介した BPA の摂取が総暴露量のかなりの部分を占める可能性があることがわかります。{0}

4.3 異なる集団間の感受性の違い

BPA 感受性には集団ごとに大きな違いがあり、最も脆弱なグループには次のようなものがあります。

• 胎児と乳児: BPA は胎盤関門を通過し、胎児の発育に影響を与える可能性があります。さらに重要なことは、この損傷の種は胎児期の早い段階で蒔かれるということです。ビスフェノール A (BPA) は膵臓の発達における重要な遺伝子 (Pdx1 や Ngn3 など) の発現を妨げ、細胞の割合の減少につながる可能性があります。出生時の血糖値が正常であっても、成人後に代謝不全に陥るリスクはあらかじめ決まっています。研究では、胎児が BPA にさらされると、生殖器系の異常や神経発達障害など、生涯にわたる健康への影響が生じる可能性があることもわかっています。
• 子供たち：主な理由として、子供は大人よりも BPA に対して敏感です。

子供は比較的体重が軽いため、同じ用量でも体内の BPA 濃度が高くなります。
子どもの代謝システムは十分に発達しておらず、有害物質を解毒する能力が弱いです。
子どもたちは成長と発達の重要な時期にあり、内分泌系が混乱しやすくなっています。

研究によると、子供たちはさまざまな経路（食品の包装、おもちゃ、日用品など）を通じて BPA にさらされる機会が多く、子どもの行動特性（噛みつきや手、口の動きなど）によって暴露のリスクが高まることがわかっています。

• 妊婦:妊娠中の女性も特別な注意が必要なグループです。妊婦は自分自身の健康に加えて、胎児への曝露のリスクにも直面しています。妊娠初期にビスフェノール A (BPA) にさらされると、乳児の喘息やその他の病気につながり、胎児の正常な発育に悪影響を与える可能性があることが研究で示されています。さらに、BPA は母乳を通じて乳児に感染し、健康に影響を与え続ける可能性があります。
• 高齢者および免疫不全の人:高齢者や免疫力が低下している人は、身体機能が低下しているため、BPAなどの環境汚染物質に対する抵抗力が低下しています。特に慢性疾患のある人は、BPA の毒性作用に対してより敏感になる可能性があります。

4.4 BPA代替品の健康リスク

BPA を巡る健康上の論争のため、多くのメーカーが BPA 代替品の使用に目を向けています。ただし、これらの代替手段が完全に安全ではないことを示す研究が増えています。

主な代替品とその特徴：

• ビスフェノールS (BPS):第 3 世代の代替品として、BPS のスルホニル架橋構造により分子極性が強化され、ポリスルホン樹脂のガラス転移温度が 30 ～ 50 度上昇します。

ただし、BPS は内分泌かく乱作用において新たな特徴を示します。-その甲状腺ホルモンのかく乱作用は BPA の 1.5 倍であり、皮膚から吸収されます。-感熱紙と接触すると、皮膚吸収は 10 分以内に 1 μg に達します。

2024 年のドイツ連邦環境庁の最新の毒性データによると、BPS の人体内での半減期は BPA に比べて地球軌道の 2 倍に及び、代謝がより困難であり、胎盤内で「定着」する可能性が高くなります。-

• ビスフェノール F (BPF):第 2 世代の代替品として、BPF のメチレン架橋構造により立体障害が軽減され、エポキシ樹脂系の粘度が 40% 低下し、加工性能が大幅に向上しました。{0}}

研究では、BPF の急性毒性は BPA の急性毒性とほぼ同等であることが判明していますが、一部の実験では、そのエストロゲン活性は BPA の [欠損量] の [{0}}/10] 倍ですが、より強い甲状腺ホルモン-阻害作用があることが示されています。

ある企業が缶コーティングの製造をビスフェノール F (BPF) に切り替えたところ、その結果、より高いエストロゲン様活性が示されました。

他の代替案:

• ビスフェノール AF (BPAF): エストロゲン受容体 (ER ) の活性化において BPA よりも 10 倍強力です。
• テトラメチルビスフェノール F (TMBPF): 重大な内分泌かく乱作用は示されず、比較的安全な代替品と考えられています。{0}

ビスフェノール B (BPB)、ビスフェノール Z (BPZ) など: これらの化合物の安全性はまだ評価中です。

代替品によくある問題:

研究によると、これらのビスフェノール A 代替品には次のような共通の問題があることがわかっています。

• 構造類似性：分子構造がBPAと非常に似ているため、「別名のBPA」とも呼ばれています。
• 内分泌かく乱：科学者による in vitro 実験により、これらの代替品はエストロゲン受容体に対して BPA と同等、またはそれ以上の活性化効果があることが確認されました。
• レギュラートry lag: これらの代替物質が検討されているため... 「新規物質」には、基準がまだ追いついていない多くの国で規制上のギャップがあります。

累積的影響: 複数の代替品を同時に使用すると、累積的な影響が生じる可能性がありますが、その全体的な健康への影響はまだ不明です。

したがって、「BPA-フリー」は「安全」とは言えず、消費者は製品を選択する際により注意する必要があります。