基于单颗粒ICP-MS的聚乙烯食品包装银纳米粒子迁移行为及其在模拟胃肠液中转化规律的定量评估

本研究采用单颗粒电感耦合等离子体质谱（SP-ICP-MS）技术，系统分析了银纳米粒子（AgNPs）从聚乙烯基食品包装材料向不同食品模拟液中的迁移规律及其在模拟胃肠道环境中的转化行为。研究发现乙酸溶液对AgNPs的迁移促进作用最显著，温度升高会增强纳米粒子释放，并首次揭示了AgNPs在胃肠消化过程中的聚集-解聚集动态转化过程，为食品接触材料的安全性评估提供了重要技术支撑。

　　

Highlight

本研究通过单颗粒电感耦合等离子体质谱（SP-ICP-MS）技术揭示了银纳米粒子（AgNPs）从聚乙烯基食品包装材料中的迁移规律及其在模拟胃肠液中的转化行为。研究重点关注了不同聚合物基质（包括低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE和乙烯-辛烯共聚物EOC）中AgNPs的释放特性，并系统评估了食品模拟液（水、3%乙酸和10%乙醇）在不同储存条件（环境温度、冷藏及70℃加热）下对迁移行为的影响。

关键发现：

• 乙酸溶液（3% CH₃COOH）对银迁移的促进作用最显著

• 温度升高显著增强纳米粒子释放

• 聚合物结晶度与迁移率呈负相关

• SP-ICP-MS可实现迁移银的形态区分（颗粒态/离子态）

胃肠转化行为：

通过体外胃肠道模拟实验发现，AgNPs在胃液（低pH环境）中发生显著聚集，而在肠液（中性pH含胆盐）中呈现解聚集现象。这种转化行为直接影响纳米粒子的生物可利用性和潜在毒性，为评估AgNPs的健康风险提供了重要依据。

结论

本研究证实食品模拟液类型、储存温度和聚合物结构共同调控AgNPs的迁移行为。乙酸因其酸性质和强萃取能力成为最有效的迁移促进剂。温度通过增强聚合物链段运动和提高Ag⁺扩散速率促进释放。SP-ICP-MS技术的应用成功实现了纳米颗粒与离子态银的精准区分，为食品接触材料的安全性评估提供了新的技术范式。胃肠转化研究进一步揭示了AgNPs在消化过程中的动态形态变化，对评估其生物效应具有重要意义。