可生物降解食品接觸材料中非有意添加物的鑒定和風險評估研究進展

胡 云，劉 源

（1.揚州市食品藥品檢驗檢測中心，江蘇 揚州 225001；2.上海交通大學農業與生物學院，上海 200235）

目前，既節約能源又對環境友好的可生物降解材料在各國政府的支持下正得到快速發展[1-3]。這種新型食品接觸材料通常由生物成分和聚酯混合制成，有的材料為了達到延長保質期的目的加入了活性組分[4-5]，因此，材料中的化學成分十分復雜。一些可生物降解食品接觸材料在體外生物測定中顯示出與最終產品相關而不是與原料相關的毒性[6]，說明其毒性成分主要來自于和加工有關的有意添加物及非有意添加物（non-intentionally added substances，NIAS）。已有標準（GB 9685—2016《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》[7]）和法規（(EU) No 10/2011[8]）對添加劑、加工助劑等有意添加物的使用進行規范。但是，NIAS大多數是未知的，這些未知物并不在上述標準和法規的規定范圍之內。

食品接觸材料中的NIAS是指存在于食品接觸材料中的任何反應產物、降解產物及用于包裝生產的原料中殘留的雜質[9]。NIAS是食品的污染源之一。NIAS從食品接觸材料到食品的遷移受分子質量、食品的性質、食品接觸材料類型的影響[10-12]。一些NIAS有典型的醋味、腐臭味[13]，會影響食品的感官特性。據研究，食品接觸材料提取物在體外毒理學生物測定中呈現出的細胞毒性和內分泌干擾作用與NIAS有關[14]。歐盟法規規定，在食品接觸材料的風險評估中應考慮NIAS[8]。

對可生物降解食品接觸材料中的NIAS進行風險評估，不僅要熟悉材料的配方和工藝，還要熟練掌握復雜的化學分析技術[15]。通常，化合物的風險評估包括化學結構鑒定、定量、暴露水平分析、毒理學評價4 個步驟。但是，大多數可生物降解食品接觸材料中的NIAS沒有確定的化學結構和濃度數據，風險評估面臨巨大的挑戰[16]。本文分析了可生物降解食品接觸材料中NIAS的可能來源，總結了NIAS化學結構鑒定及風險評估方法，希望在提升可生物降解食品接觸材料檢驗檢測技術的同時，為生產企業對產品質量的管控和市場監管部門對產品質量安全的有效監管提供理論支撐。

1 可生物降解食品接觸材料的種類

可生物降解聚合物是指易受生物活動（如類似被細菌或真菌等微生物分解的生物活動）降解的聚合物，伴隨著摩爾質量的降低，聚合物可能會變成具有理想特性的環境可接受的物質（如水、二氧化碳、甲烷和生物質）[17-18]。該聚合物的生物降解不僅通過酶的催化活動進行，還通過多種生物活動進行。可生物降解食品接觸材料在工業堆肥廠和厭氧消化器中可達到最佳降解效果[19-20]。有些材料，例如聚羥基丁酸酯（poly-3-hydroxybutyrate，PHB）在水生環境和土壤環境中就能完全生物降解[21]。材料的可生物降解性取決于其化學結構而不是其來源。根據來源能夠將可生物降解食品接觸材料分為兩類[9]：一類是生物基可生物降解食品接觸材料，如聚乳酸（polylactic acid，PLA）、聚羥基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates，PHA）、生物-聚丁二酸丁二醇酯（bio-poly (butanediol succinate)，bio-PBS）等；另一類是石油基可生物降解食品接觸材料，如聚己內酯（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）、聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯（poly(butyleneadipate-co-terephthalate)，PBAT）等。通常，將多種可生物降解材料共混可獲得更加優異的拉伸韌性[22]和抗沖擊性能[23]。碳酸鈣、纖維素納米晶體、納米黏土、海藻酸鹽等組分能進一步增強可生物降解復合材料的熱擴散率[24]、熱穩定性[25]和黏彈性[26]。用百里酚、香芹酚、麝香草酚浸漬或混合的可生物降解復合食品接觸材料具有抗氧化活性[27]，能延長食品的保質期[28]。

2 NIAS的來源

普遍觀點認為食品包裝中的NIAS來自原料和添加劑的降解、雜質、新形成的化合物、污染物[9,29]。

2.1 原料及添加劑的降解

可生物降解食品接觸材料通常采用熔融共混后注塑[30-31]、擠壓[32]、熱壓[33]以及薄膜疊壓[34]等高溫高壓工藝制造，在制造的過程中，聚合物材料會發生一定程度的降解。聚酯PBAT由己二酸、對苯二甲酸、1,4-丁二醇經酯化、縮聚反應生成，與低密度聚乙烯的性能相似，具有良好的熱穩定性、透明度、斷裂伸長率、抗拉強度和剛度[35-36]，常與PLA、淀粉等聚合物熔融共混，產生己二酸-丁二醇的聚合物[11-12,37]、鄰苯二甲酸-1,4-丁二醇-己二酸-1,4-丁二醇的環狀低聚物[38]、新戊二醇-己二酸-1,6-己二醇-己二酸的環狀低聚物[37]、鄰苯二甲酸-鄰苯二甲酸-1,4-丁二醇-1,4-丁二醇-1,4-丁二醇-己二酸的線性低聚物[39]等降解產物。2,6,10-三甲基十二烷也是生物聚合物聚酯部分的降解產物，因為已經規定了其無可見不良作用水平（no observed adverse effect level，NOAEL）為1 000 mg/（kgmb·d）[40]，所以它在可循環使用的可生物降解餐具中的遷移量備受關注[41]。有的竹基餐具為了改善機械性能，在原料中加入三聚氰胺樹脂，在遷移試驗中檢測到的三聚氰胺單體的遷移量已經超過了(EU) No 10/2011法規規定的2.5 mg/kg限量要求[8]，這種由三聚氰胺樹脂填充的竹基餐具并不是聲稱的可生物降解餐具[41]。聚酯在熱降解的過程中，除了形成寡聚體，酯基水解還會產生風味小分子，如有樟腦臭味的2-甲基-2-丙醇[42]。

聚乳酸聚酯作為最具發展前景的食品接觸材料，其中的PLA組分在熱降解的過程中，通過分子內酯交換或者分子間酯交換形成低聚物丙交酯，這種乳酸的環狀二聚體[11]并不屬于(EU) No 10/2011法規的認可列表范圍[8]，需要嚴格控制遷移量。在PLA薄膜的遷移試驗中檢測到的環狀和線性乳酸寡聚體也屬于PLA組分的降解產物[39]。在PLA顆粒、薄膜、熱成型品中含量豐富的乙醛[42]產生于羥基末端引發的酯交換過程[43]，10～20 mg/L的乙醛就能使聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terepthalate，PET）瓶裝礦泉水產生水果異味[44]。這種芳香化合物可以從PLA食品接觸材料遷移到食品或飲料，導致感官品質劣變，因此，有研究者認為PLA聚合物中的乙醛是評判PLA產品等級的重要標記物[42]。

聚合物中的添加劑會在輻照等因素的影響下發生降解。在石油基塑料中經常添加的抗氧化劑三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯（Irgafos168），經電子束輻照和伽馬射線輻照后化學鍵會發生斷裂，進而形成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]。為了改善生物聚合物的熱穩定性、提高機械性能[49-51]，有的淀粉基生物聚合物中加入了Irgafos168，因為遷移試驗的條件比較溫和，并不會檢測到相應的降解產物[12]。

2.2 雜質

雜質是指存在于聚合物的原輔料和添加劑中但是沒有在初始物質信息數據表中明確的物質[15]。雜質不是故意添加的，但是在一些可生物降解餐具的遷移試驗中可以檢測到。PLA餐具中添加的改性劑水合硅酸鎂和無機填料碳酸鈣含有鋁、鋇、鐵、鋅等雜質，這些金屬元素在質量濃度為30 g/L的乙酸食品模擬液中的遷移量會隨著遷移溫度的升高和遷移時間的延長而增加[52]。在一些竹基餐具的遷移試驗中，竹筍中的一些組分如蘆竹素、纈氨酸、原兒茶酸、L-組氨酸、咖啡酸、反式松柏醇也被檢測到[41]。這些天然產物中的原兒茶酸和咖啡酸能降低細胞的氧化損傷[53-55]，對人體健康有益。

2.3 新形成的化合物

可生物降解食品接觸材料在加工過程中會形成反應副產物。一些副產物是聚酯熱降解產物醛酮自由基的反應產物[43]，如環戊酮[11]和具有黃油味的2,3-戊二酮[42]。有較高修正頻率（modified frequency，MF）的化合物葫蘆芭內酯被認為是PLA聚合物顆粒在一定的溫度和壓力條件下形成的，具有香料和甘草味[56]。這些小分子的風味物質會遷移到食品中，但是它們對食品感官的影響力[11]取決于風味閾值和遷移量。

可生物降解餐具中的間接添加劑會形成一些氧化代謝產物。間接添加劑是指間接導致或可能合理預期導致其成為任何食品的組成部分，或以其他方式影響任何食品特性的化合物[57]。間接添加劑并不是直接添加到食品中，而是從食品接觸材料遷移到食品中?？缮?/p>

降解食品接觸材料在遷移試驗中被檢測到的間接添加劑有爽滑劑[11-12]、增塑劑[12,37]、抗氧化劑[12]、表面活性劑[41]和生物滅殺劑[37]等。爽滑劑環氧大豆油用于改善PLA和淀粉基食品包裝材料的機械阻力和柔韌性[58-60]，主要成分有棕櫚酸和肉豆蔻酸等，這些脂肪酸與材料降解生成的醇進一步反應形成氧化代謝產物，如硬脂腈、棕櫚酸異丙酯、2-棕櫚酸甘油酯，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]。增塑劑己二酸二(2-乙基己基)酯（di-(2-ethylhexyl)-adipate，DEHA）與鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯（di-(2-ethylhexyl)-phthalate，DEHP）的化學結構類似[61]，但是沒有與DEHP類似的抗雄激素作用[62]，其氧化代謝產物單-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檢測到[12]。

可降解食品接觸材料會與試驗中的溶劑發生反應。在提取沉淀步驟中，PLA顆粒與有機溶劑二氯甲烷反應生成刺激性的有機化合物氯乙酸乙酯和氯乙醛[11]。PLA材料在遷移試驗中檢出了新的線性乳酸低聚物，在有機溶劑提取液中卻沒有出現，這種新化合物可能是材料中的化學成分與食品模擬液發生反應的結果[38]。與三聚氰胺聚酯混制的竹基生物聚合物在遷移試驗中檢出了三聚氰胺的衍生物，可能是聚合物與食品模擬液反應新生成的，也可能是聚合物在制造過程中形成的[41]。

2.4 污染物

目前，在世界各國政府實施的可循環經濟模式下[3,63-65]，用于回收的食品包裝材料中可能出現的污染物受到了越來越多的關注，因為與其相關的NIAS可能會遷移到食品中。這些NIAS來自以下幾個方面：1）回收材料的內在污染物，如染料、添加劑及其降解產物；2）材料在使用和回收過程中的降解產物；3）回收材料中的雜質；4）材料被多次回收利用時積累的化學物質；5）食品包裝之前使用過和/或濫用導致出現不需要的和/或意想不到的污染物；6）進入回收流程的非食品級材料；7）清洗溶劑[9,66]。普遍觀點認為回收和生物降解[67]是可生物降解食品接觸材料報廢后的2 種互補的處理方式。目前，這種新型食品接觸材料雖然允許被回收，但是其占廢棄包裝的比重非常低，達不到回收利用的盈利要求[68]，暫未發現可生物降解材料中與污染物相關的NIAS研究。將來，當可生物降解材料逐步取代不可降解的石油基食品接觸材料時，來自回收過程的污染物中的NIAS將是不可忽視的涉及安全性評價的重要研究內容。

表1總結了從可生物降解食品接觸材料中檢出的NIAS及其可能的來源。

表1 從可生物降解食品接觸材料中檢出的NIAS及其可能的來源和分析鑒定方法Table 1 Possible sources and analytical methods of NIAS detected from biodegradable food contact materials

3 鑒定NIAS的分析方法

在鑒定NIAS時，可以對可生物降解食品接觸材料本身進行分析[11,38]，也可以對與材料接觸的食品模擬液[11-12,37-38,41]或者食品[39]進行分析，通常，材料中含有更多NIAS的信息[11]。但是，對食品模擬液或者食品的分析是必要的，因為它們最接近材料的真實使用狀態。用儀器鑒定可生物降解食品接觸材料中的NIAS，分為不需要前處理和需要前處理2 種不同的策略。解析電噴霧電離質譜（desorption electrospray ionization-mass spectrometer，DESI-MS）[69]、實時直接分析飛行時間質譜（direct analysis in real time-quadrupole-time of flight mass spectrometer，DART-QTOF）[70]等直接質譜分析法不需要對樣品進行提取或者萃取。由于沒有分離步驟，僅憑質譜片段鑒定目標化合物，因此這是一種基于已鑒定的NIAS對目標樣品進行快速篩查的分析方法。同時，這種借助于亞穩態氦的環境電離技術會使目標化合物依據極性產生不同的加合物[41]。前處理的方法包括有機溶劑提取法、多次頂空-固相微萃取法、纖維相吸附萃取法以及遷移試驗法等。有機溶劑提取法有兩種，一種是直接用有機溶劑提取材料中的NIAS[12]；另一種是先用有機溶劑完全溶解材料，再用沉淀劑使材料析出，分析的目標物為上清液中的NIAS[11,38]。由于提取液得到的是材料本身的NIAS而不是遷移出的NIAS，因此有機溶劑提取法能鑒定出更多數量的NIAS。固相微萃取常用于提取揮發性的遷移物[42,37]，而纖維相吸附萃取用于萃取和濃縮低聚物[39]，萃取纖維或者萃取膜的性質以及萃取參數決定了NIAS的性質和數量。在遷移試驗中，食品模擬液的性質和遷移實驗的條件會影響目標化合物的種類和數量[12,41]。NIAS的鑒定按目標化合物的揮發性和非揮發性分別用GC-MS和液相色譜串聯質譜技術（liquid chromatographymass spectrometry，LC-MS）進行分析，在解譜時，需要仔細甄別質譜數據中源自有機溶劑的干擾[11]以及可能出現的系列加合物[12,41]。圖1總結了鑒定可生物降解食品接觸材料中NIAS的常規步驟。

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

3.1 前處理方法

完全溶解可生物降解食品接觸材料的有機溶劑含有豐富的遷移物。PLA聚酯用二氯甲烷低溫超聲1 h至完全溶解，再用2 倍體積的乙醇沉淀聚合物，取上清液濃縮并過濾得到的有機提取液不僅含有酯、酮、醛、酰胺等小分子遷移物，還含有線性乳酸多聚物、己二酸-丁二醇的聚合物、己二酸-丁二醇-己二酸-丁二醇的環狀低聚物等主要的遷移物[11,38]。淀粉基顆粒等生物聚合物可以用甲醇直接提取，提取時將固體顆粒樣品壓碎，隨著表面積的增加，提取效率也隨之提高[12]。

MHS-SPME是氣相色譜-質譜分析經常采用的前處理步驟。需要優化的參數為：SPME纖維的篩選、提取溫度和提取時間。纖維涂層的篩選取決于目標分析物的化學性質。碳分子篩/聚二甲基硅氧烷纖維（carboxen/polydimethylsiloxane，CAR/PDMS）對低分子化合物更加友好，而聚二乙烯苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷纖維（divinylbenzene/carboxen/polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）則為高分子化合物及羧酸類的極性化合物提供了更好的萃取結果[42]。用3 種SPME纖維提取從多層茶杯遷移到茶湯中的遷移物[37]，發現萃取極性、半極性揮發物（相對分子質量（Mr）為80～300）的85 μm聚丙烯酸酯纖維提取物中沒有檢測到任何遷移物，萃取揮發性化合物（Mr60～275）的100 μm聚二甲基硅氧烷纖維提取物中檢測到1 種遷移物，萃取痕量化合物（Mr40～275）的50/30 μm DVB/CAR/PDMS提取物中也檢測到1 種遷移物，但是，與100 μm的纖維提取物相比，響應值更大。SPME的萃取溫度高于生物基材料的玻璃化轉變溫度（55～65 ℃），一般為70～80 ℃，萃取時間在25～30 min，添加質量濃度300 g/L氯化鈉可以獲得更好的萃取效果[37,42]。

FPSE是一種新型的樣品制備技術[39,71]，萃取程序包括清洗、提取、反萃取。在萃取質量濃度為30 g/L乙酸模擬液和菠蘿汁中的遷移物時，溶膠-凝膠（carbowax，CW）、溶膠-凝膠聚四氫呋喃（polytetrahydrofuran，PTHF）和溶膠-凝膠二甲基硅氧烷（dimethylsiloxane，PDMS）3 種FPSE膜表現出較高的富集因子。經試驗優化后，同時使用PTHF膜和CW膜提取效率最高，FPSE膜在提取階段需要攪拌20 min，在反萃取階段，需要在甲醇中超聲10 min。與直接進樣相比，樣品經FPSE處理后進樣不僅增加了所有低聚物的峰面積，而且檢測到了新的低聚物[39]。

在評估NIAS時，通常會進行遷移試驗以測定特定遷移物的含量。歐盟法規(EU) No 10/2011[8]和我國國家標準GB 31604.1—2015《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品遷移試驗通則》[72]都規定了具體的食品模擬液的類型，以及與之對應的食品種類。遷移時間和遷移溫度一般選擇可預見的食品接觸材料最壞的使用條件[9]。遷移條件會影響可生物降解食品接觸材料中NIAS的遷移。在對可生物降解茶杯的遷移物研究中，低聚物在冷茶中的遷移量比在熱茶中的低1 個數量級以上[37]，說明溫度促進了低聚物的遷移。食品模擬液的性質會影響NIAS的遷移。在淀粉基杯子的遷移試驗中，體積分數10%的乙醇和30 g/L乙酸模擬液中未檢出任何化合物，但是，體積分數95%的乙醇模擬液中檢出了14 種不同的化合物。淀粉基杯子在體積分數95%的乙醇和異辛烷中的遷移總量遠高于在葵花籽油中的遷移總量，可能是體積分數95%的乙醇和異辛烷與生物聚合物發生了相互作用并且部分溶解[12]。類似地，在PLA薄膜的遷移試驗中，只在體積分數95%的乙醇模擬液中鑒定出了2 種NIAS，在體積分數10%乙醇和30 g/L的乙酸模擬液中均未檢測到任何化合物[11]，或許與可生物降解聚合物自身的疏水性有關[73]。

3.2 鑒定揮發性NIAS的分析方法

GC-MS技術和APGC-QTOF技術常用于分析揮發性和半揮發性的小分子化合物，是2 種功能強大的互補技術。GC-MS常使用電子碰撞電離（electron ionization，EI）源，這是一種硬電離技術，電離產生的高能量使化合物碎裂，形成可再現的富含特征片段的質譜，通過與美國國家標準與技術研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）數據庫中的現有質譜數據進行相似性比較，可實現NIAS的初步鑒定，進一步確認則需要與商用標準品在相似運行條件下的保留時間或Kovats指數匹配。當NIST譜庫中沒有足夠的相似譜圖時，需要使用軟電離技術APGC-QTOF，通過軟件工具可以查看精確質量的母離子并鑒定化合物的結構?？捎玫纳虡I標準品可以對已鑒定的化合物進行確認[9,15]。APGC這種與環境相關的電離易使目標化合物形成各種加合物[12]，具體的形成過程則取決于離子源的大氣成分、氣體流速、電暈針相對于采樣錐孔的位置以及目標化合物的化學結構和反應特性。

用GC-MS和APGC-QTOF分析PLA膜、淀粉基杯子等可生物降解食品接觸材料中的揮發性化合物時，EI源電壓通常設為70 eV，全掃描模式，采集范圍一般為m/z50～450，用NIST數據庫鑒定的化合物至少需要700的匹配度；APGC的API源通常采用正極性模式，采集范圍一般為m/z50～650。一些小分子化合物，如甘油，需要用EI源才能檢測到，而抗氧化劑Irgafos168和己二酸-丁二醇-己二酸-丁二醇的環狀低聚物只有用APGC源才能檢出[12]，可見，2 種分析方法一起使用才能較為全面地鑒定揮發性和半揮發性的遷移物[11]。

3.3 鑒定非揮發性NIAS的分析方法

液相色譜與質譜耦合是分析非揮發性NIAS的最強大技術。從軟電離得到的分子離子更利于鑒定化合物結構。但是，與GC-MS不同，LC-MS沒有可用的質譜庫，因為質譜離子強度會隨不同的儀器設計、離子源條件、流動相組成、緩沖液添加劑和樣品組分發生變化，實驗室之間很難對這些參數進行控制。即便是單一儀器，這些參數也會隨時間發生變化[74]。用于定量的四極桿在全掃描模式下質量數的準確度不夠，鑒定能力非常低，需要用到高分辨質譜（high resolution mass spectrometry，HRMS）技術實現質量數的精確測定?，F在，具有不同特點的質譜儀在化合物鑒定中發揮出了顯著的優勢。納米電噴霧質譜技術可基于500 000半峰寬（full width at half maxima，FWHM）的高精確度（m/z200）篩查食品包材中聚合反應的殘留物、降解產物和添加劑，通過直接分析噴涂有遷移液的納米電噴霧硅基芯片，獲得的質譜圖比直接實時質譜分析法更簡單，減少了假陽性率[75]。聯用的離子淌度質譜（ion mobility spectrometry，IMS）作為一種新型二維質譜可提高峰容量并減少復雜食品樣品中的基質效應[37,76]。通過從高能譜中濾除不同漂流時間的共流出化合物的高能離子，從多層茶杯中遷移的5 種Cramer I類環狀低聚物被成功鑒定出來，它們在熱茶中的遷移量已經超過了1.8 mg/kg的特定遷移量要求[37]。QTOF質譜能夠準確測定前體離子以及產物離子的質量，并提供有關碎片圖譜的信息，形成的結構信息能確保正確鑒定未知化合物[77]。Aznar等[38]用UPLC-MS-QTOF分別鑒定并比較了PLA聚酯顆粒的有機溶劑提取液、PLA聚酯薄膜的有機溶劑提取液和PLA聚酯薄膜的食品模擬液中的NIAS，從三者NIAS的不同分布推斷出了NIAS的可能來源。包含了四極桿、軌道阱分析儀和線性離子阱的三合一高分辨質譜儀能夠提高質量分辨能力（在m/z200時FWHM為 450 000）和掃描速率（30 Hz）[78]，允許快速和詳盡地進行數據采集，通過將得到的MS3質譜與mzCloud譜庫進行匹配或者與MassFrontier的計算機質量碎裂途徑進行比較，可實現目標化合物的深度識別。

對非揮發性遷移物進行分析時，液譜分析通常用含甲酸的水和含甲酸的甲醇作為流動相進行梯度洗脫，質譜分析一般采用正離子模式，毛細管電壓2.5～3.0 kV，錐孔電壓20～70 V，MSE模式，在50～1 200m/z范圍內采集，低碰撞能（6 V）采集母離子信息，高碰撞能（15～70 V）采集碎片離子信息[37-39,41]。在遷移物的鑒定過程中，雖然數據庫ChemSpider或SciFinder能提供最佳候選化合物，但是仍有一些化合物，如10.57_355.068 6（保留時間_精確質量，下同）、31.90_466.053 8、3.60_331.071 1、0.65_214.917 1等，并不在任何化學數據庫中，鑒定比較困難[11,38,41]，會直接影響下一步的風險評估。

3.4 NIAS的定量分析

已鑒定的遷移物需要進一步定量分析，以便進行風險評估。有商業標準品的化合物可以利用外標法直接定量分析[12,42]。沒有可用的商業標準品時，一般用化學結構最相似的商業標準品對一些已鑒定的化合物進行半定量分析，如用三聚氰胺單體定量三聚氰胺系列衍生物[41]，用鄰苯二甲酸二乙酯定量對苯二甲酸二乙酯，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-羥基-3,5-二甲基-2-呋喃酮[12]。有研究者對一種PLA顆粒樣品中提取的低聚物進行逐級分離提純，最后得到2 種低聚物：環狀(LA)6和線性HO-(LA)4-H，分別用于半定量模擬液和食品中的環狀和線性低聚物[39]。在一些遷移物的定量分析中，由黏合劑公司合成的高純度聚合物己二酸-二乙二醇環狀低聚物被用作定量低聚物的標準品，這種化合物的結構和純度均在使用前進行過確認[11,37]。

4 NIAS的風險評估

已鑒定的NIAS可根據相關標準（GB 9685—2016《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》[7]）或者法規（(EU) No 10/2011[8]）確認是否允許在遷移物中存在，標準或者法規有特定遷移量的限量要求的，應根據定量結果確認是否符合要求。當鑒定的NIAS不在標準或者法規規定的范圍內，一般采用毒理學關注閾值法進行風險評估[9,15]：1）使用應用程序Toxtree對NIAS進行分類評價，根據Cramer規則評估遷移物的毒性。Cramer規則的I、II、III類物質對應的人均最大每日攝入量分別為1.8、0.54 mg和0.09 mg。Cramer規則的III類物質對應最高毒性。2）估算最大每日攝入量（estimated daily intake，EDI）＝遷移量×食物攝入量×消耗因子。其中，食物攝入量在歐洲為人均1 kg/d；消耗因子代表特定食品接觸材料的每日飲食比例，反映了暴露水平，已被美國食品和藥品管理局使用多年。3）將遷移物中發現的NIAS含量與理論最大遷移濃度比較。

將遷移物的EDI與最低可見不良作用水平（lowest observed adverse effect level，LOAEL）進行比較，可了解遷移量是否會導致某些毒性作用。當EDI低于LOAEL時，NIAS的遷移不會對人體健康產生毒性。以上計算的Cramer值只有在鑒定的NIAS不存在致癌、誘變和生殖毒性時才能應用。

已有的研究表明，可生物降解食品接觸材料的遷移物中存在高風險化合物。如一些竹基生物聚合物中的三聚氰胺遷移量已經超過了2.5 mg/kg的限量要求[41]。在淀粉基生物聚合物乙醇（體積分數95%）模擬液中，3 種Cramer III類化合物和2 種Cramer II類化合物的遷移量超過了最大攝入量的要求[12]。從多層PLA聚酯茶杯遷移到熱茶中的環狀低聚物超過了Cramer I類化合物的限量要求[37]。

實際上，用化學分析方法進行風險評估需要確定的化合物結構和準確的含量信息。目前，化學分析方法還不能鑒定遷移物中的所有NIAS[38,41]，而且已鑒定的NIAS也只有部分能準確定量[11-12,37,39,41]。遷移物中的NIAS多為混合物，而混合物存在“雞尾酒效應”[79]。有研究表明，當雌激素中每種組分的濃度低于其無可見作用水平（no observed effect level，NOEL）時，這種多組分的雌激素混合物仍會產生顯著的效果[80]。綜上可見，化學分析法評價NIAS的毒性有一定的局限性。體外生物測定法提供了有關混合物危害和質量評估的全面信息，可作為化學分析評價法的補充。已應用的3 種主要體外檢測方法[81-82]包括細胞毒性分析[83]、遺傳毒性分析[84]和內分泌干擾潛力分析[85]。一項涉及9 種材料的43 種日常生物基和/或可生物降解產品及其原料的研究結果表明，PBAT、PBS、PLA、PHA和竹基等材料的毒理學和化學特征并非依據材料種類而是依據產品類型有所不同，說明與產品加工相關的有意添加物和NIAS是需要重點關注的因素[6]。有研究者將遷移物經腸胃道消化后的生物可及性納入了安全性的研究范圍。生物可及性是指食品經胃腸道消化后被腸上皮細胞吸收的最大比例[86-87]。研究顯示，從多層包裝材料黏合劑中遷移的己二酸-二甘醇的環狀酯和己二酸-二甘醇-間苯二甲酸-二甘醇的環狀酯經胃腸消化實驗（體外）后顯著水解，生物可及性降低，同時新形成的化合物具有更低的毒性[88]。

5 結 語

NIAS的成功鑒定取決于化合物的特性、在材料中的濃度、商用標準品的可用度及分離步驟中的分離度[15]?？筛鶕A測的NIAS揮發性和非揮發性分別針對性地選用GC-MS或LC-MS進行分析。樣品前處理方法和色譜分離技術直接影響目標化合物的濃度。用QTOF質譜鑒定未知化合物時，電離條件、經驗公式、候選化學結構、碎片離子及化學數據庫都會影響化合物的鑒定結果。因此，優化質譜分析方法和前處理技術，提高NIAS的檢測靈敏度、準確性和可重復性，是今后NIAS鑒定技術的努力方向。

NIAS的風險評估一般優先采用毒理學關注閾值法。未能鑒定的NIAS以及低于方法檢出限的NIAS也存在安全性風險，可結合生物測定法進行風險評估。在生物測定法中[89]，與樣品制備相關的提取、蒸發、濃縮步驟以及目標組分在生物相容性溶劑中的溶解度會影響測定結果。此外，根據毒理學終點使用不同的生物模型和不同的暴露時間、濃度、載體等進行不同的測試也會形成不一致的測定結果，因此，如何選擇可靠的生物測定方法并加以正確使用，是今后生物測定法準確評估NIAS安全性的研究重點。

遷移到食品中的NIAS在人體消化吸收過程中可能會發生一定程度的變化并形成新的化合物，因此，對NIAS的風險評估不應忽視其生物可及性，這是涉及可生物降解食品接觸材料安全性的關鍵因素。