基于体外实验、质谱分析与计算机预测的可降解一次性餐具内分泌干扰效应及关键迁移物研究

推荐：本研究针对可降解食品接触材料(Bio-FCMs)潜在的内分泌干扰风险，通过双荧光素酶报告基因检测、UPLC-Q-TOF MS非靶向分析和四种计算模型(CERAPP/CoMPARA/NRMEA/Endocrine Disruptome)的联合应用，发现74%的中国市售可降解餐具具有雌激素/抗雌激素/抗雄激素活性，鉴定出TPP、DEHP等关键内分泌干扰物(EDCs)，为可降解材料安全性评估提供了整合方法学范式。

　　

随着全球禁塑令的推进，生物可降解餐具正快速替代传统塑料制品。然而这些号称"环保"的材料真的安全吗？研究表明，食品接触材料(FCMs)是饮食中合成化学物质暴露的重要来源，其中内分泌干扰物(EDCs)能通过干扰雌激素(ER)、雄激素(AR)等激素受体功能，导致生殖、神经和免疫系统损伤。更令人担忧的是，生物基FCMs中大量未鉴定的非有意添加物(NIAS)和已知添加剂可能产生"鸡尾酒效应"——即使单个物质浓度低于效应阈值，混合物仍可能产生显著内分泌干扰活性。中国作为全球最大的可降解餐具生产国，相关产品的内分泌干扰效应却缺乏系统评估。

针对这一科学盲区，中国农业大学的研究团队在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表了一项开创性研究。他们收集了39种市售可降解餐具（包括聚乳酸PLA基、淀粉基和纤维基三类），通过细胞毒性(CCK-8)和双荧光素酶报告基因检测评估ER/AR活性，结合UPLC-Q-TOF MS非靶向分析和四种计算毒理学模型，揭示了这类产品中隐藏的内分泌干扰风险及其物质基础。

研究采用三大关键技术：1）体外生物检测体系（HeLa细胞模型与双报告基因系统）；2）高分辨质谱非靶向分析（UPLC-Q-TOF MS）；3）多模型计算预测（CERAPP/CoMPARA/NRMEA/Endocrine Disruptome）。样本来源于中国市场的三类主流可降解餐具，覆盖盒、杯、碗等11种产品形态。

【3.1 39种产品的内分泌干扰活性】
令人震惊的是，74%的样品表现出至少一种激素活性，其中PLA基产品阳性率高达100%。纤维基产品显示出最强的细胞毒性（IC₅₀
16.23-21.49 mg/mL），而淀粉基产品相对安全。剂量效应实验揭示，代表性PLA餐盒（3号样品）同时具有雌激素激动（EEQ 16.0 μg E2/kg）、抗雌激素（TEQ 18.2 mg TMXF/kg）和抗雄激素（FEQ 111.5 mg FTA/kg）三重活性，这种"多靶点干扰"现象在FCMs研究中尚属首次报道。

【3.2 使用条件对激素活性的影响】
模拟实际使用场景的实验显示，微波处理（700W 2min）使3号样品的雌激素活性提升2.3倍，而95%乙醇（模拟高脂食品）迁移物中抗雌激素活性增加4倍。这表明可降解餐具在接触油腻食物或加热时风险最高，为消费者使用提供了明确警示。

【3.3 代表性样品的非靶向分析】
从3号样品中鉴定出70种迁移物，包括28种PLA寡聚物和37种添加剂。令人意外的是，86%的化合物未被列入任何国家的FCMs许可清单，其中润滑剂（如油酸酰胺）、抗氧化剂（Irganox 1010）和阻燃剂（TPP）等已知EDCs被大量检出。这种"合规但有害"的现象暴露出当前法规的漏洞。

【3.4-3.5 关键物质的预测与验证】
通过计算模型筛选出9种潜在EDCs，实验证实抗菌剂EtP具有雌激素（REC₂₀
9.3×10^-7
M）和雄激素双重活性，而阻燃剂TPP和塑化剂DEHP分别显示强抗雌激素（RIC₂₀
2.5×10^-7
M）和抗雄激素活性。特别值得注意的是，虽然DEHP在Endocrine Disruptome模型中仅预测出AR拮抗活性，但实验证实其同时干扰ER和AR通路，揭示出现有预测模型的局限性。

【3.6 实验与预测模型的一致性】
多模型整合显著提高了预测准确性：对雌激素活性的预测一致性达89%（CoMPARA/CERAPP最优），但抗雄激素活性仅22%。这种差异提示，计算模型可作为早期筛查工具，但最终风险评估仍需依赖生物实验。

这项研究首次系统描绘了中国可降解餐具的内分泌干扰图谱，其科学价值体现在三方面：首先，建立"体外检测-化学分析-计算预测"的整合评估框架，为FCMs安全评价提供新范式；其次，发现PLA基产品的高风险性，颠覆了"生物基即安全"的认知；最后，揭示出现行法规对NIAS和混合物效应的监管盲区。从实践角度，研究建议消费者避免用可降解餐具盛装高脂食品或微波加热，同时呼吁建立针对FCMs添加剂的"前瞻性"内分泌活性评估制度。未来研究需重点关注低剂量混合物效应，并扩大检测细胞模型以完善风险评估体系。