从PLA/PBAT-淀粉混合物制成的可生物降解食品接触材料中提取出的非挥发性有机化合物，以及聚合物含量的影响：来自化学空间的见解

《Journal of Hazardous Materials》：The extractable non-volatile organic compounds from PLA/PBAT-starch blend biodegradable food contact materials and the effect of polymeric contents: Insights from chemical space

　　

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  在70批PLA/PBAT-淀粉食品接触材料（FCMs）中鉴定出了574种非挥发性有机化合物（NVOCs），其中包括367种寡聚物
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  化学空间揭示了这些寡聚物的独特但具有特征性的分布模式
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  PLS-DA分析揭示了NVOCs与样品类别之间的内在联系
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  142种NVOC的含量随着PBAT/PLA含量的变化而单调变化
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  其中16种高风险NVOC被优先考虑，其中14种具有致癌或遗传毒性

章节摘录

引言

合成聚合物的普遍使用极大地重塑了现代社会，使塑料成为日常生活不可或缺的一部分。然而，这种依赖带来了巨大的环境代价。统计数据显示，全球对塑料的需求持续增长，从2018年到2025年产量稳步上升。截至2025年，全球塑料产量达到了4.5亿吨的创纪录水平[1]。与此同时，持久性塑料废物的产生也加速了

样品

从中国和国际主要电商平台共收集了46批基于PLA/PBAT的FCAs，包括餐具（19批，含4把刀、7把叉子、8把勺子）、杯子套装（6批，含2个杯子、4个盖子）、吸管（13批）和薄膜（8批，含6副手套、2层保鲜膜）。

2025年4月还额外制备了24批含有不同主要聚合物成分的PLA/PBAT-淀粉混合物颗粒，其中9批为PLA-PBAT混合物颗粒

鉴定出的NVOCs的化学空间解析

如图S1和S2所示，24批混合物颗粒和46种FCAs的ATR-FT-IR光谱显示了PLA的特征性谱带（位于1750、1453、1384、1357、1181、1130、1083、1042、870和755 cm^-1 [35, 36]），以及PBAT的特征性谱带（位于1711、1453、1384、1357、1267、1083、1016、870和725 cm^-1 [37, 38]），证实PLA或PBAT是其主要聚合物成分。3000~3500 cm^-1处的宽谱带还表明PBAT-淀粉、PLA-PBAT-淀粉混合物颗粒中存在淀粉

结论

本研究证明，从分子动力学（MDs）衍生的化学空间是一种直观、高效且灵活的方法，可用于可视化PLA/PBAT-淀粉混合物FCMs中鉴定出的多达574种NVOCs。值得注意的是，当化学空间与基于其重复单元的分类法结合使用时，尤其有效地解析了这些寡聚物的复杂但具有特征性的分布模式。此外，化学空间也有助于直观地展示基于化学危害的分布情况

环境影响

PLA/PBAT-淀粉基食品接触材料（FCMs）的可降解性不可避免地会导致结构不稳定，从而导致其中化学物质的存在范围比不可降解的材料更广。本研究在70种可降解FCMs中鉴定出了574种非挥发性有机化合物（NVOCs），其中16种潜在高风险NVOC被优先考虑，其中14种具有致癌或遗传毒性风险，另有10种通过迁移试验被鉴定出来

CRediT作者贡献声明

Jinxin Liang：方法论、研究、正式分析。Zhenwei Liu：资源获取。Fei Xie：初稿撰写、可视化、研究、正式分析、数据整理。Hanke Li：初稿撰写、软件开发、方法论、资金申请、概念设计。Ben Dong：修订与编辑。Canghao Xie：资源获取。Tongmei Ma：修订与编辑、监督、资源管理、项目统筹、资金申请。Huai-Ning Zhong：修订与编辑

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目编号32402256）和广东省基础与应用基础研究基金（项目编号2024A1515011370和2022A1515010334）的支持。

Fei Xie|Hanke Li|Jinxin Liang|Zhenwei Liu|Tongmei Ma|Canghao Xie|Ben Dong|Dan Li|Sheng Chen|Huai-Ning Zhong