食品接触用再生PET制品中非有意/有意添加物迁移量的筛查及安全评估

董 犇，黎梓城，郑建国，刘中勇，陈 胜,4，李 丹，林勤保，钟怀宁,4,

（1.广州海关技术中心，国家食品接触材料检测重点实验室（广东），广东广州 510623；2.中国检验认证集团广东有限公司，广东广州 510623；3.暨南大学，包装工程研究所，产品包装与物流广东普通高校重点实验室，广东珠海 519070；4.中国食品接触材料可持续发展工作组，广东广州 510070）

食品安全越来越受到广大消费者的重视，食品接触材料的安全性是其中的一个非常重要的环节[1]。食品接触材料与被包装或接触的食品之间通过吸收、溶解、扩散等途径相互交换，可能影响食品风味及可接受性，产生毒性，危害消费者健康。在投放市场之前，任何用于食品接触用途的材料或制品都必须进行迁移测试[2]，并将从接触材料中迁移出的物质进行准确的识别和定量分析。然后，将所检出物质及其迁移量与相关法规中允许使用的物质列表和限值进行比较和安全评估。食品接触材料迁移出物质除了有来自各种添加剂和原料之类的有意添加物（Intentionally Added Substance，IAS）之外，还有许多是非有意添加物（Non-Intentionally Added Substance，NIAS）[3−5]，其主要来源包括聚合物的降解产物、单体的残留杂质、反应过程中的副产物和生产过程中引入的污染物等[6−9]。这些非有意添加物可能为有害物质，或因缺乏毒理学信息和风险评估而未被批准使用，为了确保食品安全，来自食品接触材料的NIAS必须被有效分析和安全评估，以符合食品接触材料框架性安全标准对NIAS管理的要求[2]。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）广泛用于饮料瓶、纤维、薄膜等领域[10]，尤其是碳酸饮料、矿泉水、食用油等产品所用包装物几乎都是PET瓶[10−12]。伴随着日益严重的塑料污染问题和2020新版限塑令的实施，再生利用作为一个核心解决方案而备受重视，尤其是对于产量和消费量巨大的PET食品包装瓶，如果能够在消费后再回收，并用于生产食品接触材料，将是实现再生PET高价值循环利用，实现塑料食品接触材料可持续发展的重大突破。然而不符合安全标准的再生PET制品用于包装食品极易带来安全风险问题。研究表明再生PET材料中污染物来源主要有混入的少量聚醋酸乙烯酯和聚氯乙烯以及粘合剂等产生的乙酸等有机酸[10,13−15]、残留的水分[16]、有色污染物、醛类化合物[17]和因不当使用而残留的洗涤剂和杀虫剂等外来物[18]。此外，也有文献报道了再生PET在清洗、回收和加工过程中受热和光等因素影响会导致材料中的添加剂等化合物发生降解[19]。当含有上述物质的再生PET用于食品接触材料时，可能会迁移到食品中，从而威胁消费者的身体健康。欧盟食品接触材料生产GMP法规EC 2023/200规定了从源头开始，再生PET必须满足一系列安全指标要求才可用于制造食品包装[20−21]。相对于欧美发达国家，国内对再生PET材料用于食品接触材料的研究正处在起步阶段，在安全标准和政府监管层面，由于担心再生PET的食品安全风险，迄今并未允许再生PET用于食品接触材料生产。而对于食品接触用再生PET材料中的IAS和NIAS等物质的分析检测尚未见有报道，也无关于再生PET中NIAS/IAS测定的规范标准或方法。方法和监测数据的缺失导致难于开展食品接触用PET的风险评估和风险管理工作，因此，亟需开展食品接触用再生PET材料中NIAS/IAS检测方法的相关研究。

由于再生PET食品接触材料中NIAS来源复杂，迁移水平低且相当数量是未知的物质，在缺乏完整化学物质结构数据库、质谱谱图数据库以及标准物等情况下，对这些物质的鉴定和定量测定一直是食品接触材料安全分析所面临的重大技术挑战[22]。本文主要通过非靶向筛查的方法对食品接触用再生PET制品在不同迁移条件下的食品模拟物进行检测，对检出的物质通过半定量的方法进行定量，并依据GB 9685-2016[23]等相关法规以及基于毒理学关注阈值（Threshold of toxicological concern，TTC）法进行符合性及安全性评估[24]，选择基于再生PET制备的杯子、圆盒和方盒等成品样品作为研究对象，使用顶空-气质联用（HS-GC/MS）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相-四级杆飞行时间高分辨质谱（LCQTOF）等分析技术对迁移出来的挥发性物质、半挥发性物质和不挥发性物质进行鉴定、定量分析和安全评估，以期为食品接触用再生PET材料的分析检测、风险评估、标准制修订和风险管理工作提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

再生PET杯子（底部直径6.2 cm×高12.0 cm×口部直径12.0 cm）、再生PET方盒（长15.5 cm×宽11.2 cm×高5.2 cm）、再生PET圆盒（底部直径13.5 cm×高9.0 cm×口部直径16.5 cm）等成品样品 是同一批次的样品，是由某再生PET公司提供；固体标准物质需配制成标准储备液和标准工作标准溶液。

1290-6546液相色谱-串联高分辨飞行时间质谱仪、5975C-7890B气质联用色谱仪、5975C-7890B气质联用色谱仪（配备G6500-CTC顶空进样装置）

美国Agilent公司；ME204电子分析天平 瑞士Mettler Toledo公司；Milli-Q超纯水发生器 美国Millipore公司；AS-7240BT超声波发生器 天津奥特赛恩斯公司。

1.2 实验方法

1.2.1 迁移实验方法 按照GB 31604.1-2015进行迁移实验[25]，具体条件如表1所示，考虑样品杯子预期接触的食品主要是水和酒，依据迁移试验条件选择要求，以及严苛测试的原则，选择50%乙醇和95%乙醇作为食品模拟物；接触条件则分别选择70 ℃和2 h，以及40 ℃和10 d进行迁移试验。而方盒和圆盒最严格的使用条件是承装热的含油脂的熟食，依据迁移试验条件选择原则，应选用95%、100 ℃或回流温度和2 h的实验条件，但在实际实验中，从安全角度考虑，95%乙醇的最高实验温度不得超过60 ℃，因此初始条件就调整为95%乙醇作为食品模拟物在60 ℃和2 h的条件下进行实验；并进一步选择相对严苛的实验条件（40 ℃和10 d）进行实验。为便于与样品杯子进行对比，也使用50%乙醇作为食品模拟物在40 ℃和10 d的条件下进行实验。

表 1 迁移实验条件Table 1 Migration test conditions

1.2.2 浸泡液前处理方法 挥发性化合物：对于50%乙醇样品，取5 mL溶液直接顶空上机；对于95%乙醇样品，因安全问题不能直接顶空上机测试，需使用蒸馏水稀释成50%乙醇后再上机测试。半挥发性化合物：对于50%乙醇样品：加入氯化钠和二氯甲烷，振荡后静置5 min。取下层有机相至试管中氮吹浓缩至近干，使用二氯甲烷复溶，离心取上清液定容至1.0 mL，上机测试；对于95%乙醇样品：量取适量溶液至分液漏斗，加入超纯水、氯化钠和二氯甲烷，振荡后静置5 min。取下层有机相至试管中氮吹浓缩至近干，使用二氯甲烷复溶后，离心取上清液定容至1.0 mL，上机测试。不挥发性化合物：迁移后的溶液离心，取上清液定容至1.0 mL，上机测试。

1.2.3 色谱条件

1.2.3.1 顶空气质联用质谱仪（HS-GC/MS）条件 对于挥发性物质采用HS-GC/MS测试，具体仪器条件为顶空加热温度85 ℃；加热时间1 h；进样针温度100 ℃；进样体积1 μL；程序升温的始温度35 ℃ 保持12 min，10 ℃/min至100 ℃保持0 min；20 ℃/min至250 ℃保持2 min；进样口温度280 ℃；进样模式为分流进样，分流比2:1；色谱柱是DB-5MS 30 m×250 μm×0.25 μm；采集模式为全扫描模式；扫描范围20~800 m/z；阈值150。

1.2.3.2 气质联用质谱仪（GC-MS）条件 对于半挥发性物质采用气质联用质谱仪（GC-MS）测试，具体仪器条件为不分流进样；进样体积：0.1 μL；程序升温：初始温度40 ℃保持1 min，5 ℃/min to 315 ℃保持8 min；进样口温度280 ℃；色谱柱DB-5MS 30 m×250 μm×0.25 μm；全扫描采集模式；扫描范围为20~800 m/z；阈值150。

1.2.3.3 液质四极杆飞行时间高分辨质谱仪（LCQTOF）条件 对于不挥发性物质采用LC-QTOF的DDA模式测试，具体仪器条件为流动相：A相：0.1%甲酸水，B相：乙腈；洗脱梯度：0~1.5 min，5%B；1.5~15 min，5%~40%B；15~25 min，40%~98%B；25~32 min，98%B；柱温40 ℃；进样量3 μL；全一级离子扫描与全二级离子扫描，正负离子模式；扫描范围一级离子，50~1100 m/z；二级离子，20~800 m/z；二级离子碰撞能量是10、20和40 eV。

1.2.4 定性和定量方法 所有样品在每一个迁移实验条件下平行测定三次，取三次测试均出现的化合物进行分析。对LC-QTOF的测试数据，未知化合物通过Agilent MassHunter Qualitative Analysis 软件进行分析。通过实验室自建食品接触材料数据库使用非靶向筛查的方法根据软件的“化合物发现”和“鉴别”功能筛选出候选分子式，通过与未知化合物的测试谱图信息进行了比较分析，理论碎片和实验碎片之间的匹配程度是确认未化合物的关键因素。对于GCMS的测试数据，通过Agilent MassHunter和NIST数据库进行测试和鉴别。能否对未知化合物做出准确的鉴别高度依赖于研究人员对样品材质和添加剂所拥有的知识和经验。

检出物质的定量是通过半定量的方法进行。标准品尽可能选择与待定量化合物物理化学性质相近且不与待定量化合物发生化学反应的物质。本文半定量测试选择油酸乙酯、邻苯二甲酸丁基苄酯（BBPD4）和对苯二甲酸作为内标物，在半定量时选择与内标物结构或性质相近的一种物质进行半定量。

1.2.5 迁移量的计算 迁移量是指从食品接触材料及制品中迁移到与之接触的食品模拟物中的待测物质的质量，以每千克食品模拟物中迁移物的毫克数（mg/kg）表示。样品杯子预期接触食品的面积和体积分别为2.59 dm2（S2）和0.42 kg（V4）；实际测试时，样品杯子中加入0.2 L（V1）的95%乙醇作为食品模拟物，此时对应的面积是1.37 dm2（S1）。按照40oC和10 d的条件置于事先设定好温度的烘箱中进行迁移实验。不挥发性物质的前处理按照1.2.2进行，V2和V3的体积都是1 mL。按照1.2.3.3的方法条件上机测试，根据1.2.4的方法进行定性和定量，得到检出物质的浓度C（单位mg/L），根据迁移实验中使用的食品模拟物的体积和测试试样与食品模拟物的检出面积，通过下面的公式换算得到检出化合物的迁移量。

式中：X表示迁移量，单位mg/kg；C表示样品检出物质的浓度，单位mg/L；V1表示样品浸泡体积，单位L；V2表示样品测定用浸泡液体积，单位L；V3表示样品测定用浸泡液定容体积，单位L；V4表示预期或实际使用中接触的质量，单位kg；S1试样与浸泡液接触的面积，单位dm2；S2试样预期接触食品的面积，单位dm2。

1.3 安全评估

1.3.1 符合性评估方法 符合性评估是通过与安全物质列表比较来进行，将检出的化合物在GB 9685-2016《食品接触塑料材料及制品允许使用添加剂标准》进行检索，检查化合物是否在国家安全标准允许使用的物质列表内列出，以及是否符合安全标准中相关规范性要求[23]。

1.3.2 安全性评估方法 对于在GB 9685-2016中没有列出的化学物质，则参考欧盟规定的食品接触材料暴露评估方法来开展安全性评估，即假定一个60 kg体重的成年人，每天摄入1 kg含目标化合物的食品接触材料所包装的食品（暴露量=1 kg×最大迁移量（mg/kg））。

对于浓度较低且缺乏明确毒理学数据的化学物质，按照通用的TTC方法对目标化学物质进行评估[26−27]。根据联合国粮农组织（JECFA）颁布的《食品中化学物风险评估原则和方法》（人民卫生出版社编译，2012）中的规定，对于浓度较低且缺乏明确毒理学数据的化学物质，按化合物结构的不同[28−29]，利用欧洲化学品局建立的Toxtree软件将它们分为CramerⅠ类、Ⅱ类和Ⅲ类[30]，并赋予相应的安全暴露阈值，只要人体暴露量低于相应的阈值，则该化合物对人体健康产生危害的可能性较低[31]。其中，Cramer Ⅰ类属于化学结构简单，代谢途径明确，经口毒性很低的化合物，对应的安全暴露阈值为1.8 mg/人/d。Cramer Ⅱ类属于化学结构介于Ⅰ类和Ⅲ类之间，属于中等毒性化合物；对应的安全暴露阈值为0.54 mg/人/天。Cramer Ⅲ类[32]属于化学结构复杂，可能具有明显毒性或活性功能基团的化学物质；对应的安全暴露阈值为0.09 mg/人/d。如果超过安全暴露阈值, 则需要对该化学物质进行进一步毒理学评价或个案评估。

2 结果与分析

2.1 筛查结果

对于挥发性化合物，三个样品在使用50%乙醇为食品模拟物，在70 ℃和2 h以及40 ℃和10 d的实验条件下，浸泡液按照1.2.2处理后进行测试，扣除空白后未发现需要关注的化合物；当使用95%乙醇作为食品模拟物时，在60 ℃和2 h以及40 ℃和10 d的实验条件下，浸泡液按照1.2.2处理后进行测试，扣除空白后也未发现需要关注的化合物。

对于半挥发性化合物，首先使用50%乙醇作为食品模拟物，在70 ℃和2 h的迁移条件进行实验，浸泡液按照1.2.2处理后进行测试，扣除空白未发现需要关注的化合物；基于迁移实验规定的严苛测试原则，进一步选择不同的模拟物和接触条件进行测试，使用95%乙醇作为食品模拟物，在60 ℃迁移2 h进行迁移实验，扣除空白也未发现需要关注的化合物；使用50%乙醇作为模拟物，在40 ℃条件下，延长迁移实验时间至10 d，按相同方法处理后上机测试，三个样品扣除空白后仍然未发现需要关注的化合物；而当使用95%乙醇作为模拟物，在40 ℃条件下，延长实验时间至10 d，三个样品都检出了油酸甲酯和亚油酸甲酯（表2），其中油酸甲酯化合物用作表面活性基础原料、塑料增塑剂、抗水剂和树脂的韧化剂，是一种IAS[33]；而亚油酸甲酯可能是制备或再生过程中引入的污染物，是一种NIAS。而样品方盒也检出了棕榈酸甲酯，该化合物常用作用作乳化剂、湿润剂、稳定剂及增塑剂的中间体[34]，可能也是一种IAS。

表 2 样品中半挥发性化合物迁移量测试结果Table 2 Migration results of semi-volatile substances in the samples

由三个化合物的质谱图可知，三个化合物易于形成对应的分子离子峰（图1），对于丢失-CH3或-OCH3形成的[M-15]或[M-31]的碎片峰，油酸甲酯和亚油酸甲酯则没有形成（图1a和1b），而棕榈酸甲酯丢失-OCH3形成了[M-31]的碎片峰（图1c）。亚油酸甲酯和棕榈酸甲酯形成较多的M=28、M=41、M=55、M=81的碎片峰，这主要是由于化合物含有的双键导致的；而油酸甲酯主要形成的是M=29、M=43、M=55、M=74等烷基的碎片峰。三个化合物与标准谱图对比，主要碎片峰基本吻合，且主要碎片峰的相对丰度与标准谱库中该化合物的碎片峰的相对丰度基本一致，表明定性结果较为可靠。

对于不挥发性化合物，当使用50%乙醇或95%乙醇作为食品模拟物，在60或70 ℃的温度，2 h的迁移实验条件下，按照前述处理方法处理后上机测试，扣除空白后未发现需要关注的化合物。当使用50%或95%乙醇作为模拟物，在40 ℃、10 d条件下，三个样品都检出了三乙二醇二异辛酸酯，如图2a和表3所示，且在95%乙醇条件下检出化合物的迁移量大于在50%乙醇条件下的。以上结果可能是由于三乙二醇二异辛酸酯在95%乙醇溶液中的溶解性更好。该化合物是溶剂型耐寒环保增塑剂，具有优良的低温性，耐久性，耐油性，耐紫外线照射和抗静电性，因此，该化合物可能是一种IAS[35]。在40 ℃和10 d条件下，使用95%乙醇做模拟物时，三个样品还都检出了三甘醇辛酸癸酸酯（图3b）和1,2-双-（4-羧基-苯甲酰基）-乙烷（图3c）两个化合物[10,36]，前者是塑料工业中经常使用的表面活性剂，可能是IAS；后者是PET的原料对苯二甲酸和乙二醇的低聚物，是NIAS[11]。检出的三个化合物的质谱图如图4所示，三乙二醇二异辛酸酯形成了[M+H]+离子峰，三甘醇辛酸癸酸酯形成了[M+NH4]+离子峰，而1,2-双-（4-羧基-苯甲酰基）-乙烷形成了[M-H]−的负离子峰。通过数据处理软件得到的上述三个化合物和谱库中对应的化合物碎片峰匹配较好，上述结果表明样品中检出三种化合物的可靠性。

图 1 亚油酸甲酯（a）、油酸甲酯（b）和棕榈酸甲酯（c）三个化合物的质谱图Fig.1 Mass spectrogram of methyl linoleate (a), methyl oleate(b) and methyl hexadecanoate (c)

图 4 三乙二醇二异辛酸酯（a）、三甘醇辛酸癸酸酯（b）和1,2-双-（4-羧基-苯甲酰基）-乙烷（c）三个化合物的质谱图Fig.4 Mass spectrogram of triethylene glycol bis (2-ethylhexanoate) (a), triethylene glycol caprate caprylate (b)and 1,2-bis-(4-carboxy-benzoyloxy)-ethane (c)

表 3 样品中不挥发性化合物迁移量测试结果Table 3 Migration results of non-volatile substances in the samples

图 2 杯子、方盒和圆盒样品的不挥发性化合物迁移量的TIC图（95%乙醇，40 ℃、10 d）Fig.2 TIC chromatogram of non-volatile compound migration of cup (a), box (b) and round box (c) samples (95% ethanol, 40 ℃, 10 d)

图 3 三乙二醇二异辛酸酯（a）、三甘醇辛酸癸酸酯（b）和1,2-双-（4-羧基-苯甲酰基）-乙烷（c）三个化合物的EIC图Fig.3 EIC chromatogram of triethylene glycol bis (2-ethylhexanoate) (a), triethylene glycol caprate-caprylate (b)and 1,2-bis-(4-carboxy-benzoyloxy) -ethane (c)

2.2 安全评估

在确认了筛查所得到未知化合物的名称和迁移量等相关信息后，依据相关的法规或TTC法对所检出的化合物进行安全风险评估[9]，具体包括，一是基于化学物质许可角度的符合性评估，二是基于TTC方法的暴露水平安全评估。

2.2.1 符合性评估 对所采集再生PET样品开展迁移实验，如表4所示，共检出6个化合物，包括油酸甲酯、亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯、三甘醇辛酸癸酸酯、1,2-双-（4-羧基-苯甲酰基）-乙烷和三乙二醇二异辛酸酯，迁移量介于0.00197~0.0745 mg/kg之间，最高值为样品杯子在40 ℃和10 d的条件下，使用95%乙醇做模拟物时，迁移出0.0745 mg/kg的三甘醇辛酸癸酸酯，对于有不同含量的化合物，本文中选取迁移量最高的数据进行评估。

表 4 TTC法对检出化合物的安全评估Table 4 The safe assessment of the detected substances by the TTC method

将检出的化合物在GB 9685-2016食品接触塑料材料及制品允许使用添加剂标准进行检索，发现这6个化合物均未在食品安全国家标准内列出，是未被允许使用的化合物。虽然检出物质不属于安全按标准允许物质，但这些化合物迁移量普遍较低，因此，还需要对检出物质的来源进行进一步溯源分析，确认相关物质是在生产过程中主动添加的，还是生产过程中产生的。

2.2.2 安全评估 使用TTC法对检出的6个化合物进行基于暴露水平下的安全评估，上述Cramer分类显示所检出化合物具有脂肪酸酯或芳香酸酯的结构，不具有基因毒性的官能团，属于含氧的酯类化合物。使用Toxtree分类决策树分析6个酯类化合物，均为Cramer Ⅰ类物质, 其对应的阈值为1.8 mg/人/d。而检出化合物的最大迁移量范围为0.00456~0.0745 mg/kg，结合欧盟暴露评估模型推到得到的暴露量大大低于安全暴露阈值1.8 mg/人/d。因此，这6个化合物对人体健康产生危害的可能性较低。

3 结论

利用LC-QTOF、GC-MS和HS-GC-MS建立的分析方法对再生PET杯子、方盒和圆盒三个样品进行了非有意添加物/有意添加物迁移量的非靶向筛查。共筛查检出了6个化合物，其中油酸甲酯、棕榈酸甲酯、三甘醇辛酸癸酸酯和三乙二醇二异辛酸酯4个化合物可能是IAS，亚油酸甲酯和1,2-双-（4-羧基-苯甲酰基）-乙烷是NIAS。检出的化合物均不在GB 9685-2016化学物质列表中，是未被允许使用的物质。依据TTC法进行安全评估，所检出的化合物均为Cramer Ⅰ类物质，基于欧盟暴露评估模型推导的暴露量大大低于TTC安全暴露阈值1.8 mg/人/ d，对人体健康产生危害的可能性较低。