可生物降解食品接触材料中非有意添加物的鉴定和风险评估研究进展

胡 云，刘 源

（1.扬州市食品药品检验检测中心，江苏 扬州 225001；2.上海交通大学农业与生物学院，上海 200235）

目前，既节约能源又对环境友好的可生物降解材料在各国政府的支持下正得到快速发展[1-3]。这种新型食品接触材料通常由生物成分和聚酯混合制成，有的材料为了达到延长保质期的目的加入了活性组分[4-5]，因此，材料中的化学成分十分复杂。一些可生物降解食品接触材料在体外生物测定中显示出与最终产品相关而不是与原料相关的毒性[6]，说明其毒性成分主要来自于和加工有关的有意添加物及非有意添加物（non-intentionally added substances，NIAS）。已有标准（GB 9685—2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品用添加剂使用标准》[7]）和法规（(EU) No 10/2011[8]）对添加剂、加工助剂等有意添加物的使用进行规范。但是，NIAS大多数是未知的，这些未知物并不在上述标准和法规的规定范围之内。

食品接触材料中的NIAS是指存在于食品接触材料中的任何反应产物、降解产物及用于包装生产的原料中残留的杂质[9]。NIAS是食品的污染源之一。NIAS从食品接触材料到食品的迁移受分子质量、食品的性质、食品接触材料类型的影响[10-12]。一些NIAS有典型的醋味、腐臭味[13]，会影响食品的感官特性。据研究，食品接触材料提取物在体外毒理学生物测定中呈现出的细胞毒性和内分泌干扰作用与NIAS有关[14]。欧盟法规规定，在食品接触材料的风险评估中应考虑NIAS[8]。

对可生物降解食品接触材料中的NIAS进行风险评估，不仅要熟悉材料的配方和工艺，还要熟练掌握复杂的化学分析技术[15]。通常，化合物的风险评估包括化学结构鉴定、定量、暴露水平分析、毒理学评价4 个步骤。但是，大多数可生物降解食品接触材料中的NIAS没有确定的化学结构和浓度数据，风险评估面临巨大的挑战[16]。本文分析了可生物降解食品接触材料中NIAS的可能来源，总结了NIAS化学结构鉴定及风险评估方法，希望在提升可生物降解食品接触材料检验检测技术的同时，为生产企业对产品质量的管控和市场监管部门对产品质量安全的有效监管提供理论支撑。

1 可生物降解食品接触材料的种类

可生物降解聚合物是指易受生物活动（如类似被细菌或真菌等微生物分解的生物活动）降解的聚合物，伴随着摩尔质量的降低，聚合物可能会变成具有理想特性的环境可接受的物质（如水、二氧化碳、甲烷和生物质）[17-18]。该聚合物的生物降解不仅通过酶的催化活动进行，还通过多种生物活动进行。可生物降解食品接触材料在工业堆肥厂和厌氧消化器中可达到最佳降解效果[19-20]。有些材料，例如聚羟基丁酸酯（poly-3-hydroxybutyrate，PHB）在水生环境和土壤环境中就能完全生物降解[21]。材料的可生物降解性取决于其化学结构而不是其来源。根据来源能够将可生物降解食品接触材料分为两类[9]：一类是生物基可生物降解食品接触材料，如聚乳酸（polylactic acid，PLA）、聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates，PHA）、生物-聚丁二酸丁二醇酯（bio-poly (butanediol succinate)，bio-PBS）等；另一类是石油基可生物降解食品接触材料，如聚己内酯（polycaprolactone，PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（poly(butylene succinate)，PBS）、聚己二酸丁二醇酯（poly(1,4-butylene adipate)，PBA）、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（poly(butyleneadipate-co-terephthalate)，PBAT）等。通常，将多种可生物降解材料共混可获得更加优异的拉伸韧性[22]和抗冲击性能[23]。碳酸钙、纤维素纳米晶体、纳米黏土、海藻酸盐等组分能进一步增强可生物降解复合材料的热扩散率[24]、热稳定性[25]和黏弹性[26]。用百里酚、香芹酚、麝香草酚浸渍或混合的可生物降解复合食品接触材料具有抗氧化活性[27]，能延长食品的保质期[28]。

2 NIAS的来源

普遍观点认为食品包装中的NIAS来自原料和添加剂的降解、杂质、新形成的化合物、污染物[9,29]。

2.1 原料及添加剂的降解

可生物降解食品接触材料通常采用熔融共混后注塑[30-31]、挤压[32]、热压[33]以及薄膜叠压[34]等高温高压工艺制造，在制造的过程中，聚合物材料会发生一定程度的降解。聚酯PBAT由己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇经酯化、缩聚反应生成，与低密度聚乙烯的性能相似，具有良好的热稳定性、透明度、断裂伸长率、抗拉强度和刚度[35-36]，常与PLA、淀粉等聚合物熔融共混，产生己二酸-丁二醇的聚合物[11-12,37]、邻苯二甲酸-1,4-丁二醇-己二酸-1,4-丁二醇的环状低聚物[38]、新戊二醇-己二酸-1,6-己二醇-己二酸的环状低聚物[37]、邻苯二甲酸-邻苯二甲酸-1,4-丁二醇-1,4-丁二醇-1,4-丁二醇-己二酸的线性低聚物[39]等降解产物。2,6,10-三甲基十二烷也是生物聚合物聚酯部分的降解产物，因为已经规定了其无可见不良作用水平（no observed adverse effect level，NOAEL）为1 000 mg/（kgmb·d）[40]，所以它在可循环使用的可生物降解餐具中的迁移量备受关注[41]。有的竹基餐具为了改善机械性能，在原料中加入三聚氰胺树脂，在迁移试验中检测到的三聚氰胺单体的迁移量已经超过了(EU) No 10/2011法规规定的2.5 mg/kg限量要求[8]，这种由三聚氰胺树脂填充的竹基餐具并不是声称的可生物降解餐具[41]。聚酯在热降解的过程中，除了形成寡聚体，酯基水解还会产生风味小分子，如有樟脑臭味的2-甲基-2-丙醇[42]。

聚乳酸聚酯作为最具发展前景的食品接触材料，其中的PLA组分在热降解的过程中，通过分子内酯交换或者分子间酯交换形成低聚物丙交酯，这种乳酸的环状二聚体[11]并不属于(EU) No 10/2011法规的认可列表范围[8]，需要严格控制迁移量。在PLA薄膜的迁移试验中检测到的环状和线性乳酸寡聚体也属于PLA组分的降解产物[39]。在PLA颗粒、薄膜、热成型品中含量丰富的乙醛[42]产生于羟基末端引发的酯交换过程[43]，10～20 mg/L的乙醛就能使聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terepthalate，PET）瓶装矿泉水产生水果异味[44]。这种芳香化合物可以从PLA食品接触材料迁移到食品或饮料，导致感官品质劣变，因此，有研究者认为PLA聚合物中的乙醛是评判PLA产品等级的重要标记物[42]。

聚合物中的添加剂会在辐照等因素的影响下发生降解。在石油基塑料中经常添加的抗氧化剂三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯（Irgafos168），经电子束辐照和伽马射线辐照后化学键会发生断裂，进而形成2,4-二叔丁基苯和具有抗菌、抗炎和抗癌效果的2,4-二叔丁基苯酚[45-48]。为了改善生物聚合物的热稳定性、提高机械性能[49-51]，有的淀粉基生物聚合物中加入了Irgafos168，因为迁移试验的条件比较温和，并不会检测到相应的降解产物[12]。

2.2 杂质

杂质是指存在于聚合物的原辅料和添加剂中但是没有在初始物质信息数据表中明确的物质[15]。杂质不是故意添加的，但是在一些可生物降解餐具的迁移试验中可以检测到。PLA餐具中添加的改性剂水合硅酸镁和无机填料碳酸钙含有铝、钡、铁、锌等杂质，这些金属元素在质量浓度为30 g/L的乙酸食品模拟液中的迁移量会随着迁移温度的升高和迁移时间的延长而增加[52]。在一些竹基餐具的迁移试验中，竹笋中的一些组分如芦竹素、缬氨酸、原儿茶酸、L-组氨酸、咖啡酸、反式松柏醇也被检测到[41]。这些天然产物中的原儿茶酸和咖啡酸能降低细胞的氧化损伤[53-55]，对人体健康有益。

2.3 新形成的化合物

可生物降解食品接触材料在加工过程中会形成反应副产物。一些副产物是聚酯热降解产物醛酮自由基的反应产物[43]，如环戊酮[11]和具有黄油味的2,3-戊二酮[42]。有较高修正频率（modified frequency，MF）的化合物葫芦芭内酯被认为是PLA聚合物颗粒在一定的温度和压力条件下形成的，具有香料和甘草味[56]。这些小分子的风味物质会迁移到食品中，但是它们对食品感官的影响力[11]取决于风味阈值和迁移量。

可生物降解餐具中的间接添加剂会形成一些氧化代谢产物。间接添加剂是指间接导致或可能合理预期导致其成为任何食品的组成部分，或以其他方式影响任何食品特性的化合物[57]。间接添加剂并不是直接添加到食品中，而是从食品接触材料迁移到食品中。可生物

降解食品接触材料在迁移试验中被检测到的间接添加剂有爽滑剂[11-12]、增塑剂[12,37]、抗氧化剂[12]、表面活性剂[41]和生物灭杀剂[37]等。爽滑剂环氧大豆油用于改善PLA和淀粉基食品包装材料的机械阻力和柔韧性[58-60]，主要成分有棕榈酸和肉豆蔻酸等，这些脂肪酸与材料降解生成的醇进一步反应形成氧化代谢产物，如硬脂腈、棕榈酸异丙酯、2-棕榈酸甘油酯，肉豆蔻酸肉豆蔻酯、十四烷酸十六烷基酯、肉豆蔻酸乙酯、9,12-十八碳二烯酸甲酯等[12]。增塑剂己二酸二(2-乙基己基)酯（di-(2-ethylhexyl)-adipate，DEHA）与邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（di-(2-ethylhexyl)-phthalate，DEHP）的化学结构类似[61]，但是没有与DEHP类似的抗雄激素作用[62]，其氧化代谢产物单-2-乙基氧代己基己二酸酯（mono-2-ethyloxoexyl adipate）在淀粉基生物聚合材料中被检测到[12]。

可降解食品接触材料会与试验中的溶剂发生反应。在提取沉淀步骤中，PLA颗粒与有机溶剂二氯甲烷反应生成刺激性的有机化合物氯乙酸乙酯和氯乙醛[11]。PLA材料在迁移试验中检出了新的线性乳酸低聚物，在有机溶剂提取液中却没有出现，这种新化合物可能是材料中的化学成分与食品模拟液发生反应的结果[38]。与三聚氰胺聚酯混制的竹基生物聚合物在迁移试验中检出了三聚氰胺的衍生物，可能是聚合物与食品模拟液反应新生成的，也可能是聚合物在制造过程中形成的[41]。

2.4 污染物

目前，在世界各国政府实施的可循环经济模式下[3,63-65]，用于回收的食品包装材料中可能出现的污染物受到了越来越多的关注，因为与其相关的NIAS可能会迁移到食品中。这些NIAS来自以下几个方面：1）回收材料的内在污染物，如染料、添加剂及其降解产物；2）材料在使用和回收过程中的降解产物；3）回收材料中的杂质；4）材料被多次回收利用时积累的化学物质；5）食品包装之前使用过和/或滥用导致出现不需要的和/或意想不到的污染物；6）进入回收流程的非食品级材料；7）清洗溶剂[9,66]。普遍观点认为回收和生物降解[67]是可生物降解食品接触材料报废后的2 种互补的处理方式。目前，这种新型食品接触材料虽然允许被回收，但是其占废弃包装的比重非常低，达不到回收利用的盈利要求[68]，暂未发现可生物降解材料中与污染物相关的NIAS研究。将来，当可生物降解材料逐步取代不可降解的石油基食品接触材料时，来自回收过程的污染物中的NIAS将是不可忽视的涉及安全性评价的重要研究内容。

表1总结了从可生物降解食品接触材料中检出的NIAS及其可能的来源。

表1 从可生物降解食品接触材料中检出的NIAS及其可能的来源和分析鉴定方法Table 1 Possible sources and analytical methods of NIAS detected from biodegradable food contact materials

3 鉴定NIAS的分析方法

在鉴定NIAS时，可以对可生物降解食品接触材料本身进行分析[11,38]，也可以对与材料接触的食品模拟液[11-12,37-38,41]或者食品[39]进行分析，通常，材料中含有更多NIAS的信息[11]。但是，对食品模拟液或者食品的分析是必要的，因为它们最接近材料的真实使用状态。用仪器鉴定可生物降解食品接触材料中的NIAS，分为不需要前处理和需要前处理2 种不同的策略。解析电喷雾电离质谱（desorption electrospray ionization-mass spectrometer，DESI-MS）[69]、实时直接分析飞行时间质谱（direct analysis in real time-quadrupole-time of flight mass spectrometer，DART-QTOF）[70]等直接质谱分析法不需要对样品进行提取或者萃取。由于没有分离步骤，仅凭质谱片段鉴定目标化合物，因此这是一种基于已鉴定的NIAS对目标样品进行快速筛查的分析方法。同时，这种借助于亚稳态氦的环境电离技术会使目标化合物依据极性产生不同的加合物[41]。前处理的方法包括有机溶剂提取法、多次顶空-固相微萃取法、纤维相吸附萃取法以及迁移试验法等。有机溶剂提取法有两种，一种是直接用有机溶剂提取材料中的NIAS[12]；另一种是先用有机溶剂完全溶解材料，再用沉淀剂使材料析出，分析的目标物为上清液中的NIAS[11,38]。由于提取液得到的是材料本身的NIAS而不是迁移出的NIAS，因此有机溶剂提取法能鉴定出更多数量的NIAS。固相微萃取常用于提取挥发性的迁移物[42,37]，而纤维相吸附萃取用于萃取和浓缩低聚物[39]，萃取纤维或者萃取膜的性质以及萃取参数决定了NIAS的性质和数量。在迁移试验中，食品模拟液的性质和迁移实验的条件会影响目标化合物的种类和数量[12,41]。NIAS的鉴定按目标化合物的挥发性和非挥发性分别用GC-MS和液相色谱串联质谱技术（liquid chromatographymass spectrometry，LC-MS）进行分析，在解谱时，需要仔细甄别质谱数据中源自有机溶剂的干扰[11]以及可能出现的系列加合物[12,41]。图1总结了鉴定可生物降解食品接触材料中NIAS的常规步骤。

图1 可生物降解食品接触材料中NIAS的分析流程Fig.1 Flow chart for the analysis of NIAS from biodegradable food contact materials

3.1 前处理方法

完全溶解可生物降解食品接触材料的有机溶剂含有丰富的迁移物。PLA聚酯用二氯甲烷低温超声1 h至完全溶解，再用2 倍体积的乙醇沉淀聚合物，取上清液浓缩并过滤得到的有机提取液不仅含有酯、酮、醛、酰胺等小分子迁移物，还含有线性乳酸多聚物、己二酸-丁二醇的聚合物、己二酸-丁二醇-己二酸-丁二醇的环状低聚物等主要的迁移物[11,38]。淀粉基颗粒等生物聚合物可以用甲醇直接提取，提取时将固体颗粒样品压碎，随着表面积的增加，提取效率也随之提高[12]。

MHS-SPME是气相色谱-质谱分析经常采用的前处理步骤。需要优化的参数为：SPME纤维的筛选、提取温度和提取时间。纤维涂层的筛选取决于目标分析物的化学性质。碳分子筛/聚二甲基硅氧烷纤维（carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）对低分子化合物更加友好，而聚二乙烯苯/碳分子筛/聚二甲基硅氧烷纤维（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）则为高分子化合物及羧酸类的极性化合物提供了更好的萃取结果[42]。用3 种SPME纤维提取从多层茶杯迁移到茶汤中的迁移物[37]，发现萃取极性、半极性挥发物（相对分子质量（Mr）为80～300）的85 μm聚丙烯酸酯纤维提取物中没有检测到任何迁移物，萃取挥发性化合物（Mr60～275）的100 μm聚二甲基硅氧烷纤维提取物中检测到1 种迁移物，萃取痕量化合物（Mr40～275）的50/30 µm DVB/CAR/PDMS提取物中也检测到1 种迁移物，但是，与100 μm的纤维提取物相比，响应值更大。SPME的萃取温度高于生物基材料的玻璃化转变温度（55～65 ℃），一般为70～80 ℃，萃取时间在25～30 min，添加质量浓度300 g/L氯化钠可以获得更好的萃取效果[37,42]。

FPSE是一种新型的样品制备技术[39,71]，萃取程序包括清洗、提取、反萃取。在萃取质量浓度为30 g/L乙酸模拟液和菠萝汁中的迁移物时，溶胶-凝胶（carbowax，CW）、溶胶-凝胶聚四氢呋喃（polytetrahydrofuran，PTHF）和溶胶-凝胶二甲基硅氧烷（dimethylsiloxane，PDMS）3 种FPSE膜表现出较高的富集因子。经试验优化后，同时使用PTHF膜和CW膜提取效率最高，FPSE膜在提取阶段需要搅拌20 min，在反萃取阶段，需要在甲醇中超声10 min。与直接进样相比，样品经FPSE处理后进样不仅增加了所有低聚物的峰面积，而且检测到了新的低聚物[39]。

在评估NIAS时，通常会进行迁移试验以测定特定迁移物的含量。欧盟法规(EU) No 10/2011[8]和我国国家标准GB 31604.1—2015《食品安全国家标准 食品接触材料及制品迁移试验通则》[72]都规定了具体的食品模拟液的类型，以及与之对应的食品种类。迁移时间和迁移温度一般选择可预见的食品接触材料最坏的使用条件[9]。迁移条件会影响可生物降解食品接触材料中NIAS的迁移。在对可生物降解茶杯的迁移物研究中，低聚物在冷茶中的迁移量比在热茶中的低1 个数量级以上[37]，说明温度促进了低聚物的迁移。食品模拟液的性质会影响NIAS的迁移。在淀粉基杯子的迁移试验中，体积分数10%的乙醇和30 g/L乙酸模拟液中未检出任何化合物，但是，体积分数95%的乙醇模拟液中检出了14 种不同的化合物。淀粉基杯子在体积分数95%的乙醇和异辛烷中的迁移总量远高于在葵花籽油中的迁移总量，可能是体积分数95%的乙醇和异辛烷与生物聚合物发生了相互作用并且部分溶解[12]。类似地，在PLA薄膜的迁移试验中，只在体积分数95%的乙醇模拟液中鉴定出了2 种NIAS，在体积分数10%乙醇和30 g/L的乙酸模拟液中均未检测到任何化合物[11]，或许与可生物降解聚合物自身的疏水性有关[73]。

3.2 鉴定挥发性NIAS的分析方法

GC-MS技术和APGC-QTOF技术常用于分析挥发性和半挥发性的小分子化合物，是2 种功能强大的互补技术。GC-MS常使用电子碰撞电离（electron ionization，EI）源，这是一种硬电离技术，电离产生的高能量使化合物碎裂，形成可再现的富含特征片段的质谱，通过与美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）数据库中的现有质谱数据进行相似性比较，可实现NIAS的初步鉴定，进一步确认则需要与商用标准品在相似运行条件下的保留时间或Kovats指数匹配。当NIST谱库中没有足够的相似谱图时，需要使用软电离技术APGC-QTOF，通过软件工具可以查看精确质量的母离子并鉴定化合物的结构。可用的商业标准品可以对已鉴定的化合物进行确认[9,15]。APGC这种与环境相关的电离易使目标化合物形成各种加合物[12]，具体的形成过程则取决于离子源的大气成分、气体流速、电晕针相对于采样锥孔的位置以及目标化合物的化学结构和反应特性。

用GC-MS和APGC-QTOF分析PLA膜、淀粉基杯子等可生物降解食品接触材料中的挥发性化合物时，EI源电压通常设为70 eV，全扫描模式，采集范围一般为m/z50～450，用NIST数据库鉴定的化合物至少需要700的匹配度；APGC的API源通常采用正极性模式，采集范围一般为m/z50～650。一些小分子化合物，如甘油，需要用EI源才能检测到，而抗氧化剂Irgafos168和己二酸-丁二醇-己二酸-丁二醇的环状低聚物只有用APGC源才能检出[12]，可见，2 种分析方法一起使用才能较为全面地鉴定挥发性和半挥发性的迁移物[11]。

3.3 鉴定非挥发性NIAS的分析方法

液相色谱与质谱耦合是分析非挥发性NIAS的最强大技术。从软电离得到的分子离子更利于鉴定化合物结构。但是，与GC-MS不同，LC-MS没有可用的质谱库，因为质谱离子强度会随不同的仪器设计、离子源条件、流动相组成、缓冲液添加剂和样品组分发生变化，实验室之间很难对这些参数进行控制。即便是单一仪器，这些参数也会随时间发生变化[74]。用于定量的四极杆在全扫描模式下质量数的准确度不够，鉴定能力非常低，需要用到高分辨质谱（high resolution mass spectrometry，HRMS）技术实现质量数的精确测定。现在，具有不同特点的质谱仪在化合物鉴定中发挥出了显著的优势。纳米电喷雾质谱技术可基于500 000半峰宽（full width at half maxima，FWHM）的高精确度（m/z200）筛查食品包材中聚合反应的残留物、降解产物和添加剂，通过直接分析喷涂有迁移液的纳米电喷雾硅基芯片，获得的质谱图比直接实时质谱分析法更简单，减少了假阳性率[75]。联用的离子淌度质谱（ion mobility spectrometry，IMS）作为一种新型二维质谱可提高峰容量并减少复杂食品样品中的基质效应[37,76]。通过从高能谱中滤除不同漂流时间的共流出化合物的高能离子，从多层茶杯中迁移的5 种Cramer I类环状低聚物被成功鉴定出来，它们在热茶中的迁移量已经超过了1.8 mg/kg的特定迁移量要求[37]。QTOF质谱能够准确测定前体离子以及产物离子的质量，并提供有关碎片图谱的信息，形成的结构信息能确保正确鉴定未知化合物[77]。Aznar等[38]用UPLC-MS-QTOF分别鉴定并比较了PLA聚酯颗粒的有机溶剂提取液、PLA聚酯薄膜的有机溶剂提取液和PLA聚酯薄膜的食品模拟液中的NIAS，从三者NIAS的不同分布推断出了NIAS的可能来源。包含了四极杆、轨道阱分析仪和线性离子阱的三合一高分辨质谱仪能够提高质量分辨能力（在m/z200时FWHM为 450 000）和扫描速率（30 Hz）[78]，允许快速和详尽地进行数据采集，通过将得到的MS3质谱与mzCloud谱库进行匹配或者与MassFrontier的计算机质量碎裂途径进行比较，可实现目标化合物的深度识别。

对非挥发性迁移物进行分析时，液谱分析通常用含甲酸的水和含甲酸的甲醇作为流动相进行梯度洗脱，质谱分析一般采用正离子模式，毛细管电压2.5～3.0 kV，锥孔电压20～70 V，MSE模式，在50～1 200m/z范围内采集，低碰撞能（6 V）采集母离子信息，高碰撞能（15～70 V）采集碎片离子信息[37-39,41]。在迁移物的鉴定过程中，虽然数据库ChemSpider或SciFinder能提供最佳候选化合物，但是仍有一些化合物，如10.57_355.068 6（保留时间_精确质量，下同）、31.90_466.053 8、3.60_331.071 1、0.65_214.917 1等，并不在任何化学数据库中，鉴定比较困难[11,38,41]，会直接影响下一步的风险评估。

3.4 NIAS的定量分析

已鉴定的迁移物需要进一步定量分析，以便进行风险评估。有商业标准品的化合物可以利用外标法直接定量分析[12,42]。没有可用的商业标准品时，一般用化学结构最相似的商业标准品对一些已鉴定的化合物进行半定量分析，如用三聚氰胺单体定量三聚氰胺系列衍生物[41]，用邻苯二甲酸二乙酯定量对苯二甲酸二乙酯，用癸二酸二辛酯定量肉豆蔻酸肉豆蔻酯、十四烷酸十六烷基酯、十四烷酸十二烷基酯，用呋喃酮定量4-羟基-3,5-二甲基-2-呋喃酮[12]。有研究者对一种PLA颗粒样品中提取的低聚物进行逐级分离提纯，最后得到2 种低聚物：环状(LA)6和线性HO-(LA)4-H，分别用于半定量模拟液和食品中的环状和线性低聚物[39]。在一些迁移物的定量分析中，由黏合剂公司合成的高纯度聚合物己二酸-二乙二醇环状低聚物被用作定量低聚物的标准品，这种化合物的结构和纯度均在使用前进行过确认[11,37]。

4 NIAS的风险评估

已鉴定的NIAS可根据相关标准（GB 9685—2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品用添加剂使用标准》[7]）或者法规（(EU) No 10/2011[8]）确认是否允许在迁移物中存在，标准或者法规有特定迁移量的限量要求的，应根据定量结果确认是否符合要求。当鉴定的NIAS不在标准或者法规规定的范围内，一般采用毒理学关注阈值法进行风险评估[9,15]：1）使用应用程序Toxtree对NIAS进行分类评价，根据Cramer规则评估迁移物的毒性。Cramer规则的I、II、III类物质对应的人均最大每日摄入量分别为1.8、0.54 mg和0.09 mg。Cramer规则的III类物质对应最高毒性。2）估算最大每日摄入量（estimated daily intake，EDI）＝迁移量×食物摄入量×消耗因子。其中，食物摄入量在欧洲为人均1 kg/d；消耗因子代表特定食品接触材料的每日饮食比例，反映了暴露水平，已被美国食品和药品管理局使用多年。3）将迁移物中发现的NIAS含量与理论最大迁移浓度比较。

将迁移物的EDI与最低可见不良作用水平（lowest observed adverse effect level，LOAEL）进行比较，可了解迁移量是否会导致某些毒性作用。当EDI低于LOAEL时，NIAS的迁移不会对人体健康产生毒性。以上计算的Cramer值只有在鉴定的NIAS不存在致癌、诱变和生殖毒性时才能应用。

已有的研究表明，可生物降解食品接触材料的迁移物中存在高风险化合物。如一些竹基生物聚合物中的三聚氰胺迁移量已经超过了2.5 mg/kg的限量要求[41]。在淀粉基生物聚合物乙醇（体积分数95%）模拟液中，3 种Cramer III类化合物和2 种Cramer II类化合物的迁移量超过了最大摄入量的要求[12]。从多层PLA聚酯茶杯迁移到热茶中的环状低聚物超过了Cramer I类化合物的限量要求[37]。

实际上，用化学分析方法进行风险评估需要确定的化合物结构和准确的含量信息。目前，化学分析方法还不能鉴定迁移物中的所有NIAS[38,41]，而且已鉴定的NIAS也只有部分能准确定量[11-12,37,39,41]。迁移物中的NIAS多为混合物，而混合物存在“鸡尾酒效应”[79]。有研究表明，当雌激素中每种组分的浓度低于其无可见作用水平（no observed effect level，NOEL）时，这种多组分的雌激素混合物仍会产生显著的效果[80]。综上可见，化学分析法评价NIAS的毒性有一定的局限性。体外生物测定法提供了有关混合物危害和质量评估的全面信息，可作为化学分析评价法的补充。已应用的3 种主要体外检测方法[81-82]包括细胞毒性分析[83]、遗传毒性分析[84]和内分泌干扰潜力分析[85]。一项涉及9 种材料的43 种日常生物基和/或可生物降解产品及其原料的研究结果表明，PBAT、PBS、PLA、PHA和竹基等材料的毒理学和化学特征并非依据材料种类而是依据产品类型有所不同，说明与产品加工相关的有意添加物和NIAS是需要重点关注的因素[6]。有研究者将迁移物经肠胃道消化后的生物可及性纳入了安全性的研究范围。生物可及性是指食品经胃肠道消化后被肠上皮细胞吸收的最大比例[86-87]。研究显示，从多层包装材料黏合剂中迁移的己二酸-二甘醇的环状酯和己二酸-二甘醇-间苯二甲酸-二甘醇的环状酯经胃肠消化实验（体外）后显著水解，生物可及性降低，同时新形成的化合物具有更低的毒性[88]。

5 结 语

NIAS的成功鉴定取决于化合物的特性、在材料中的浓度、商用标准品的可用度及分离步骤中的分离度[15]。可根据预测的NIAS挥发性和非挥发性分别针对性地选用GC-MS或LC-MS进行分析。样品前处理方法和色谱分离技术直接影响目标化合物的浓度。用QTOF质谱鉴定未知化合物时，电离条件、经验公式、候选化学结构、碎片离子及化学数据库都会影响化合物的鉴定结果。因此，优化质谱分析方法和前处理技术，提高NIAS的检测灵敏度、准确性和可重复性，是今后NIAS鉴定技术的努力方向。

NIAS的风险评估一般优先采用毒理学关注阈值法。未能鉴定的NIAS以及低于方法检出限的NIAS也存在安全性风险，可结合生物测定法进行风险评估。在生物测定法中[89]，与样品制备相关的提取、蒸发、浓缩步骤以及目标组分在生物相容性溶剂中的溶解度会影响测定结果。此外，根据毒理学终点使用不同的生物模型和不同的暴露时间、浓度、载体等进行不同的测试也会形成不一致的测定结果，因此，如何选择可靠的生物测定方法并加以正确使用，是今后生物测定法准确评估NIAS安全性的研究重点。

迁移到食品中的NIAS在人体消化吸收过程中可能会发生一定程度的变化并形成新的化合物，因此，对NIAS的风险评估不应忽视其生物可及性，这是涉及可生物降解食品接触材料安全性的关键因素。