《Food Chemistry》:Integration of nontargeted screening with in vitro bioassays to evaluate and identify estrogenic compounds in food contact materials
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•在所检测的FCMs中,超过一半存在雌激素效应。•通过非目标筛查发现了9种潜在的雌激素类物质。•DTBP、DBP、TBC和TBP的检出率均超过50%。•DTBP和DBP被确定为FCMs中主要的雌激素来源物质。引言食品接触材料作为食品与外部环境之间的重要屏障,在保障食品安全与质量方
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在所检测的FCMs中,超过一半存在雌激素效应。
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通过非目标筛查发现了9种潜在的雌激素类物质。
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DTBP、DBP、TBC和TBP的检出率均超过50%。
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DTBP和DBP被确定为FCMs中主要的雌激素来源物质。
引言
食品接触材料作为食品与外部环境之间的重要屏障,在保障食品安全与质量方面发挥着关键作用。由于其良好的加工性能、经济性以及功能表现,塑料、纸张和硅胶等多种材料被广泛用于食品包装及食品接触器具中(Adibi等人,2023;Nowacka等人,2018;Tyagi等人,2021;Zhang等人,2022)。然而,在材料生产过程中加入邻苯二甲酸盐、阻燃剂和抗氧化剂等工业化学品,会带来这些物质迁移到食品中的风险,进而导致人类暴露于有害物质之中(Bai等人,2024;Barhoumi等人,2022;Cavazza等人,2022;Due?as-Mas等人,2023;Kim等人,2023;Luo等人,2022;Sapozhnikova,2021)。为应对这些风险,大多数国家都制定了针对FCMs的专门法规,以确保其安全有效使用(Ma等人,2021;Rodríguez-Ramos等人,2024;Tumu等人,2024)。例如,欧盟第10/2011号法规规定,用于食品接触的材料必须安全,其迁移到食品中的含量需控制在适合人类食用的范围内,且不得改变食品的成分或感官特性(欧洲委员会,2011)。在美国,《联邦法规汇编》以及《联邦食品、药品和化妆品法》将那些成分可能迁移到食品中的FCMs归类为间接食品添加剂,并对相关物质制定了详细规定(美国,1938;美国食品药品监督管理局,2025a、2025b、2025c、2025d、2025e)。在中国,FCMs必须符合强制性的GB 4806系列国家标准,这些标准规定了塑料、硅胶橡胶、金属、玻璃、陶瓷以及涂料等各类与食品接触的材料在安全与卫生方面的要求。
尽管许多国家已对FCMs制定了严格的监管措施,但人们依然对其潜在的健康风险忧心忡忡(Lacourt等人,2024;Seref & Cufaoglu,2025),这些风险包括内分泌紊乱(Stevens等人,2024;Tanzer等人,2025)、生殖毒性(Seref & Cufaoglu,2025)以及致癌性(Adly等人,2025)。在受关注的化学物质中,经常被用于FCMs的邻苯二甲酸盐(PAEs)具有雌激素活性,能够干扰内分泌功能(Chen等人,2014;Li等人,2023)。此外,还有多种邻苯二甲酸盐被国际癌症研究机构列为可能的致癌物(Meng等人,2023)。有机磷化合物也具有多种毒性,它们会妨碍正常的细胞功能(Hao等人,2019)、破坏内分泌平衡(Kojima等人,2013;Liu等人,2012)、影响神经系统(Dishaw等人,2014)、造成组织损伤(Fang等人,2025;Yan等人,2023),甚至可能引发癌症(Lu等人,2025)。由于具有较高的化学惰性和热稳定性,硅胶类食品接触材料通常被视为“安全材料”。但最新研究表明,这类材料在高温环境下或与油脂接触时可能会释放出硅氧烷化合物(Marrugo-Padilla等人,2025)。尤其是D4(八甲基环四硅氧烷)和D5(十甲基环五硅氧烷)这类环状硅氧烷单体,因其具有生物积累性和环境持久性,会进一步提升对人类健康的潜在威胁(McMullin等人,2016)。因此,对常用FCMs中的有害物质进行系统筛查,同时分析其迁移行为并评估后续的生物学效应,是解决FCMs隐性污染问题的关键科学举措。
非目标筛查对于识别未知危害至关重要(Martínez-Bueno等人,2017;Peters等人,2019;Stroski & Sapozhnikova,2023)。分析技术的不断进步,尤其是高分辨率质谱技术的应用,极大地提升了在复杂基质中对痕量物质进行高通量筛查的能力(Hajeb等人,2022;Sapozhnikova等人,2021;Stroski等人,2024;Vázquez Loureiro等人,2024)。这种筛查是通过精确的质量匹配和碎片离子网络分析来实现的。不过,FCMs属于复杂的基质,含有多种化学成分,检测过程往往会受到多种因素的影响,从而导致假阳性或假阴性结果的出现(Groh & Muncke,2017)。对于新兴的FCM添加剂,目前还缺乏相应的参考物质,这进一步阻碍了对其的准确识别和定量分析。因此,运用非目标筛查技术研究FCMs中的化学物质仍面临诸多挑战。仅依靠化学分析并不足以全面评估从FCMs中迁移出的有害物质可能带来的健康影响,因此开展毒性评估十分必要,这样才能全面了解这些化合物的毒理学特征,为危害评估提供依据。
基于现有关于FCMs具有内分泌干扰作用的报道(?wiek-Ludwicka & Ludwicki,2014;Groh & Muncke,2017),本研究最初以雌激素受体介导的信号通路作为评估FCMs安全性的核心生物学框架。作为核受体超家族的典型成员,雌激素受体参与多种生理和病理过程,包括激素依赖型乳腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、神经退行性疾病、心血管疾病以及其他潜在的健康问题(Pakdel,2018)。随后,研究人员利用GC–Orbitrap–HRMS技术开发出一种高度灵敏且具有选择性的非目标筛查分析方法,用于系统地筛查三种常见类型的FCMs,即塑料基、纸基和硅胶基FCMs中的化学物质,并识别出潜在的雌激素类化学物质。通过研究这些有害物质在极端使用条件下的迁移行为,以及基于PubChem数据库中的相对效力因子建立生物等效剂量评估模型,研究人员量化了被筛选物质的雌激素活性,并分析了它们对混合物毒性作用的贡献。该方法可用于评估FCMs中的有害化学物质对人类健康的雌激素效应。整个实验流程如图1所示。本研究为评估FCMs的内分泌干扰作用提供了重要的技术支持,有助于加强有害物质迁移的监测,同时也为完善食品安全法规和更新相关标准提供了科学依据。
章节节选
材料
本研究从中国的一个网购平台收集了29份样本,具体样本信息见补充表S1。色谱级甲醇、乙腈、正己烷、醋酸和甲酸均购自美国赛默飞世尔科技公司。浓度为1000毫克/升的正庚烷混合物则购自美国密苏里州圣路易斯的Sigma–Aldrich公司。
二异丁基邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯、三丁基
评估FCM迁移液的雌激素效应
在开展荧光素酶报告基因实验以评估雌激素受体转录活性之前,首先测试了29种FCM迁移液对MVLN细胞存活率的影响。这些溶液的最终浓度为6立方分米/升,且并未对MVLN细胞的活性产生不良影响,因此这些浓度被选用于后续的荧光素酶报告基因实验。29份样本的MVLN细胞细胞毒性测试结果如图S2所示。雌激素受体介导的
总结与展望
本研究采用了综合分析方法,包括非目标筛查、定性与定量分析以及生物分析效应评估,系统地研究了FCMs中化学物质的组成、迁移特性以及潜在的健康风险。虽然这些迁移液没有明显的细胞毒性,但有17份样本显示出雌激素受体活性。非目标筛查采用了多种技术,包括数据库检索、保留指数计算以及参考物质分析
CRediT作者贡献说明
李红燕:写作——审稿与编辑、研究指导、资金获取、概念设计。应林浩:写作——初稿撰写、方法学研究。陈雅:写作——初稿撰写、方法学研究。方文迪:写作——审稿与编辑、初稿撰写、研究指导、资金获取、正式分析、概念设计。胡玉霞:资源提供、方法学研究。邓超:资源提供、方法学研究。赵雷:资源提供、方法学研究。张江东:资源提供、方法学研究。
利益冲突声明
作者声明存在以下可能被视为利益冲突的财务利益/个人关系:有一项专利正在申请中。其他作者则声明自己不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢浙江省市场监督管理局重点科技计划项目(ZD2025001)、中国国家重点研发计划(2022YFF0606703)以及国家市场监督管理总局科技计划项目(2022MK047)所提供的资金支持。
李红燕|应林浩|陈雅|方文迪|胡玉霞|邓超|赵雷|张江东