通过高分辨率质谱技术对塑料食品接触材料在烹饪后释放的化学物质进行定性非靶向筛查

《Food Chemistry》：Qualitative non-targeted screening by high resolution mass spectrometry of chemicals transference from plastic food contact materials after cooking

该研究通过GC和LC-HRMS非靶向分析，评估了微波炉和传统烤箱烹饪过程中六种食品在低密度（LDPE）和高密度（HDPE）聚乙烯包装中的化学物质迁移，发现35种有意添加物质和3种无意添加物质，其中苯基丁基酯和丁基羟基甲苯迁移风险最高，LDPE包装迁移量更大，为人类暴露评估提供了数据支持。

作者列表： Arancha Bartolomé | Eva María Herrera | Alexandra Paraian | Julio Fernández-Arribas | Ethel Eljarrat | Cintia Flores

研究机构：西班牙质谱实验室/有机污染物研究组

摘要

本研究旨在探讨人类通过摄入用塑料包装烹饪的食物而接触化学物质的情况。为此，研究人员分析了六种不同类型的食物在微波炉和传统烤箱中烹饪前后的变化，以及它们的塑料容器。 研究初步识别出35种有意添加的物质和3种无意中添加的物质。部分化合物在接触包装材料时就已经发生转移，并且在烹饪过程中这种转移现象加剧。相反，癸二烯醇、二异癸基邻苯二甲酸酯、十一烯二醇、2-(14,15-环氧二十三烯酰)甘油、1-亚油酰甘油和辛基三氟丙酸酯仅在烹饪过程中发生转移。低密度聚乙烯包装中的增塑剂转移量更多；而高密度聚乙烯托盘则主要转移线性烃类物质。 最终，这些研究结果将有助于评估人类接触这些化学物质的风险。其中，苯基丁基邻苯二甲酸酯和丁基羟基甲苯被确定为具有最高安全风险的化合物。

引言

塑料是一种轻质、多功能且成本低廉的材料，占全球包装材料产量的40%（Geyer等人，2017年）。由于其特性，塑料食品包装在保持食品的营养价值和感官品质、抑制食品变质以及便于运输方面发挥着重要作用。塑料包装材料具有复杂的结构和成分，通常由多种聚合物制成，并添加了各种添加剂（有意添加的物质，IAS）以获得所需的物理和化学性能。这些添加剂包括单体、寡聚物、生产助剂、有机色素以及抗氧化剂、阻燃剂、稳定剂和增塑剂等。此外，还可能含有其他未知的无意添加物质（NIAS），如未反应的单体和寡聚物、起始物质的杂质、中间体以及加工过程中产生的反应和降解产物（Groh等人，2021年）。 由于大多数塑料中的化学物质是非共价结合的，它们有可能从包装材料中迁移至食品中，从而对人类健康构成潜在风险（EFSA，2016年；Groh等人，2019年）。 基于塑料的食品接触材料（FCMs）必须按照欧盟法规生产，仅允许使用欧盟委员会第10/2011号法规（European Commission，2011年）中列出的授权物质。 近年来，人们对可能转移到食品、人体和环境中的有毒化学混合物越来越关注（Zimmermann等人，2021年）。先前的研究发现了塑料包装中的多种有毒物质，如邻苯二甲酸酯（Benjamin等人，2017年；Savva等人，2023年），这些物质与内分泌干扰（Fasano等人，2012年；Muncke等人，2009年；Muncke等人，2011年；Ong等人，2022年）和细胞毒性（Zimmermann等人，2021年）有关。此外，也检测到一些缺乏毒理学数据的化学物质（He等人，2021年）。 因此，采用适当且可靠的方法来筛选和鉴定从FCMs中释放出的化学物质至关重要。这面临诸多分析挑战，包括化合物种类繁多、物理化学性质各异、公众对制造过程中所用物质的了解有限、分析方法耗时较长以及可用分析标准匮乏等问题（Cherta等人，2015年；Martinez-Bueno等人，2019年；Nerin等人，2013年；Sapozhnikova等人，2021年）。 高分辨率质谱（HRMS）技术的进步，尤其是在仪器和软件方面的发展，通过快速数据反卷积和数据库搜索，极大地推动了非靶向分析（NTA）的应用（Alygizakis等人，2023年；Gallart-Ayala等人，2013年）。 液相（LC）和气相（GC）色谱与HRMS联用技术，尤其是四极杆-飞行时间（Q-TOF）和Q-Orbitrap仪器，已被广泛用于FCMs中化学物质的NTA和初步鉴定（Sapozhnikova等人，2021年；De Jonker等人，2023年；Martinez-Bueno等人，2017年；Rusko等人，2020年；Sapozhnikova等人，2021年；Tang等人，2023年；Taylor等人，2022年；Yusà等人，2020年）。然而，目前关于同时使用LC和GC-HRMS方法分析食品包装中的IAS和NIAS的研究仍较少（Martinez-Bueno等人，2017年；Tang等人，2023年；Taylor等人，2022年）。 本研究旨在全面、广泛地非靶向筛查和初步鉴定在储存和烹饪过程中从FCMs中迁移出的半挥发性和极性化学物质。研究对象为那些标明可用微波炉和传统烤箱加热包装的食品，涵盖了低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）聚合物。 据我们所知，这是首次结合GC和LC-HRMS方法，在实际烹饪条件下研究从FCMs中迁移出的半挥发性和极性化学物质的NTA。 此外，本研究的长期目标是评估这些化学物质对人类健康的暴露风险，并为开发更安全的包装食品提供依据。

方法部分

化学物质、试剂和标准品

甲醇（MeOH）、乙酸乙酯（AcOEt）、二氯甲烷（DCM）、正己烷（Hx）和异辛烷（Suprasolv）；水（H₂O）和乙腈（ACN）（LiChrosolv）；盐酸（HCl）（25%）；甲酸（HCOOH）（98–100%）（EMSURE，德国达姆施塔特）。氢氧化钠（NaOH）颗粒由Carlo Erba Reagents（法国Chausée du Vexin）提供。无水硫酸钠（Na₂SO₄，12–60目）由J.T.Baker（荷兰德文特）提供。硅胶60（0.063–0.200 mm）和Florisil也用于实验。

提取和净化过程

非靶向分析（NTA）不预先筛选目标化合物，因此采用通用提取方法更为合适，这些方法适用于捕捉和分析可提取及可渗出的化学物质，同时适用于GC和LC分析（Jernberg等人，2013年）。此外，通用提取方法与正交LC和GC技术的结合提供了更广泛的分析范围。

作者贡献声明

Arancha Bartolomé： 起草初稿、方法设计、实验研究、数据分析、概念构建。 Eva María Herrera： 起草初稿、实验研究、数据分析。 Alexandra Paraian： 数据分析。 Julio Fernández-Arribas： 文稿审阅与编辑、实验研究。 Ethel Eljarrat： 文稿审阅与编辑、项目管理、资金申请、概念构建。 Cintia Flores： 文稿审阅与编辑、起草初稿、实验监督、方法设计。

未引用的参考文献

EFSA科学委员会，2019年 Jernberg, Pellinen和Rantalainen，2013年 Sapozhnikova和Hoh，2019年 Toxtree v3.1.0，2026年 美国环境保护署（US EPA），ToxCast数据库（invitroDBv3），2026年 美国食品药品监督管理局（US FDA），食品接触物质中使用的间接添加剂清单，2026年

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了西班牙科学与创新部（项目EXPOPLAS（PID2019-110576RB-I00）、CEX2018-000794-S和PRE2020-093018资助（资助机构：MCIN/AEI，资助编号：10.13039/501100011033），以及加泰罗尼亚自治区政府（Consolidated Research Group 2021 SGR01150）的支持。作者感谢Thermo Fisher公司的Lukasz Rajski博士在Compound Discoverer软件使用方面提供的帮助。