《Journal of Hazardous Materials》：Occurrence and migration of non-intentionally added substances in raw and finished PEEK-based food contact materials via suspect screening and risk prioritization
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摘要先进的食品接触材料面临着来自无意添加物质的安全挑战，这类物质的来源及其迁移机制至今仍不明确。本研究构建了一种综合的疑似物质筛选与风险优先级评估框架，用于分析两种基于聚醚醚酮的食品接触材料中此类物质的形成、迁移情况及其毒理学意义。通过UPLC-HRMS技术，我们在PEEK颗粒/
摘要
先进的食品接触材料面临着来自无意添加物质的安全挑战，这类物质的来源及其迁移机制至今仍不明确。本研究构建了一种综合的疑似物质筛选与风险优先级评估框架，用于分析两种基于聚醚醚酮的食品接触材料中此类物质的形成、迁移情况及其毒理学意义。通过UPLC-HRMS技术，我们在PEEK颗粒/薄膜中发现了43种潜在的迁移物质，在TPU颗粒/SPEEK-TPU混合薄膜中发现了22种。比较分析表明，成品薄膜中的无意添加物质种类更丰富、范围更广，其中包括在原材料中未被检测到的乙氧基化低聚物、己内酰胺低聚物以及季铵盐降解产物。迁移实验显示，PEEK薄膜中有4种化合物，混合薄膜中有6种化合物会迁移到食品模拟物中。针对甲醇提取物的风险排序模型可作为基于危害的优先级评估工具，而TTC比较法则基于实际迁移量。值得注意的是，在酸性条件下的迁移测试中，混合薄膜中的四丁基铵的半定量暴露值超过了TTC阈值1.85倍，因此被视为需要进一步确认分析的优先物质。风险排序模型还将五种物质归为I类风险物质（如磺化表面活性剂、苯甲酮衍生物）。我们的研究结果表明，成品薄膜中的无意添加物质显著增加了先进食品接触材料的迁移风险，为下一代食品包装的安全评估提供了实用的框架。
引言
食品接触材料是化学物质暴露的重要来源，因为低分子量物质可能会从包装材料迁移到食品中，从而对人类健康构成潜在威胁[1]、[2]。诸如聚醚醚酮及其磺化衍生物这类先进聚合物材料，因其在高性能食品包装中的应用日益广泛，尤其被用于平衡调节型气调系统。以SPEEK为基础的薄膜就体现了这一技术优势：它们可调节的气体渗透性和选择性能够自动营造出最佳的储存环境，从而延长水果的保鲜期。正是由于这些优异性能，SPEEK基薄膜的广泛应用也引发了人们对这类材料化学安全性的更多关注[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]。食品接触材料中的迁移物质可大致分为有意添加物质和无意添加物质两类。无意添加物质源自材料加工过程中的杂质、降解反应以及意外反应，由于其化学成分大多不为人所知，且毒理学特性也尚未明确，因此成为安全评估中最不确定的因素[10]、[11]。不过，这种不确定性同样也存在于有意添加物质中，只不过表现形式更为隐蔽。尽管从监管角度来看，这类物质的相关资料相对较为完善，但食品包装薄膜的复杂合成过程可能会从根本上改变其化学性质和行为。一旦这些物质被困在聚合物基质中，关于其迁移性、毒性以及其他与安全相关的参数的关键数据往往十分缺失，这就进一步增加了对食品接触材料进行全面安全评估的难度。
材料加工过程是影响无意添加物质形成的关键因素，但目前对此研究尚不够深入。高温挤出、混合以及溶剂浇铸等工艺都可能引发添加剂和聚合物基质的化学变化，从而产生具有不同物理化学性质和毒理学特性的新化合物[12]、[13]。这类由加工过程引发的化学变化可能会彻底改变无意添加物质的构成，并影响它们的迁移行为，但在先进聚合物体系中，加工条件、无意添加物质的形成以及后续迁移之间的内在关联仍需进一步研究。
目前，疑似物质筛选和非目标分析技术都取得了显著进展，但仍存在一些关键缺陷，其中最突出的是大多数研究仅关注原材料或成品，缺乏对无意添加物质在整个生命周期中演变情况的全面了解[14]、[15]、[16]。此外，特定加工步骤与无意添加物质形成之间的直接关联往往难以确定，而且由于缺乏系统的优先级评估策略，风险评估的工作也常常受到限制。所有这些因素共同阻碍了我们对无意添加物质是如何生成、释放以及最终如何导致化学风险的全面理解。
在没有实验毒性数据的情况下，毒理学关注阈值结合计算机模拟的QSAR预测，可以为识别潜在有害的无意添加物质提供实用的优先级评估框架[17]、[18]。然而，将基于高分辨率质谱技术的疑似物质筛选方法与基于TTC的风险优先级评估方法相结合，以便用于新兴的食品接触材料研究，这一举措尚未得到充分应用。
在本研究中，我们假设成品PEEK薄膜和BM25混合薄膜中所含的无意添加物质种类比其对应的原材料更为丰富多样。为此，我们通过对比分析原材料颗粒与成品薄膜，以及在受控条件下甲醇可提取化合物与食品模拟物中迁移出的化合物，来验证这一假设。我们利用UPLC-HRMS技术进行疑似物质筛选并实现半定量分析，以此确定甲醇可提取物和迁移出的无意添加物质，同时结合TTC/QSAR方法作为辅助的优先级评估工具。通过将材料加工、化学物质鉴定以及风险评估相结合，本研究为PEEK和SPEEK-TPU食品接触材料提供了针对性的安全评估结果，为先进聚合物食品接触材料的安全评估提供了实用参考。
章节节选
试剂与溶剂
聚醚醚酮（PEEK，Victrex 450G）购自英国的Victrex有限公司。热塑性聚氨酯（TPU，Elastollan 1180A10）则购自德国的BASF有限公司。磺化PEEK（SPEEK）是根据先前的研究方法从PEEK制备而成的，其磺化程度约为60%，这一数值已通过滴定法和1H NMR检测得到确认[6]。SPEEK–TPU混合薄膜（记为BM25）是通过将SPEEK和TPU以1:3（重量比）的比例溶解在
通过UPLC-HRMS对提取物及迁移物质中的疑似物质进行筛选
通过对PEEK和TPU原料颗粒、商用PEEK薄膜以及实验室制备的BM25薄膜进行甲醇提取，再结合统一实验方案（第2.2节）对这两种薄膜进行迁移测试，扣除空白值后共检测到了65种化合物，其中包括有意添加物质和无意添加物质；因此这里不再报告由空白值产生的化合物。图中展示了甲醇提取物以及食品模拟物中检测到的所有物质的定性维恩图（A）和热图（B）。
结论
本研究建立了一套统一的疑似物质筛选流程，可用于全面分析两种基于PEEK的食品接触材料中的无意添加物质。成品薄膜中的无意添加物质种类比原材料更为丰富，这一现象与加工过程有关，但如果没有对照实验，其因果关系仍无法确定。在预期使用条件下的迁移测试显示，只有部分可提取化合物确实发生了迁移。对于商用PEEK薄膜而言，所有迁移出的化合物的浓度均低于
CRediT作者贡献说明
何琦：撰写——审阅与编辑、监督、概念设计。廖文珍：撰写——审阅与编辑、资源协调。张颖：实验研究。张亚朗：实验研究。梁思瑞：撰写——初稿撰写、实验研究。
利益冲突声明
作者们在本论文所述的研究工作中不存在任何利益冲突。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：31901750）的支持。
声明
本研究无需经过伦理审批，也不需要参与者的知情同意。
Sirui Liang|Yalang Zhang|Ying Zhang|Wenzhen Liao|Qi He
广东省南方医科大学公共卫生学院/广东省热带病重点实验室/广东省三级生物安全实验室，中国广东省广州市，邮编510640
