《Food Chemistry》：Hazardous migrants from food contact materials by
in vitro as well as planar bioassays and high-resolution mass spectrometry
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为解决食品接触材料(FCMs)中大量未知、未经毒理学研究的非有意添加物质(NIAS)向食品迁移并威胁消费者健康的问题，研究人员开发并应用了非靶向效应导向分析(EDA)策略，对四种咖啡外带杯和两种餐食外带盒的浸出物进行了综合评估。研究利用体外和平面生物测定结合高分辨质谱(HPTLC-UV/Vis/FLD-EDA-HRMS)，在浸出物中检出了具有内分泌干扰、细胞毒性、基因毒性和二噁英样活性的物质，并初步鉴定出2,5-二羟基环己-2,5-二烯-1,4-二酮、4-辛基酚、邻苯二甲酸二丁酯、(羟乙基)甲基丙烯酸酯和1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯等多种危害化合物，揭示了一次性纤维素基食品包装的潜在健康风险。
您手中的咖啡外带杯、午餐打包盒，这些日常随处可见的一次性食品包装，在为生活带来便利的同时，也可能悄悄地将有害物质“送”入您的食物中。食品接触材料种类繁多，从塑料、纸张到复合材料，其中可能含有成千上万种化学物质。当前法规和常规的靶向分析主要关注已知的有害物质，但大量非有意添加的未知化合物如同“隐形乘客”，其毒性和健康风险仍是一片空白。尤其随着新冠疫情后外卖和便携食品消费的激增，对可降解、环境友好型包装材料的需求上升，但这些材料的安全性是否真的如其宣传那般可靠，正受到越来越多的质疑。在此背景下，由Anne E. Ringelmann等人组成的研究团队开展了一项深入研究，旨在系统评估常见一次性食品包装中危害物质的迁移情况及其潜在健康风险。相关研究成果发表在食品科学领域的权威期刊《Food Chemistry》上。
为了全面评估风险，研究人员选取了市售的四种咖啡外带杯和两种餐食外带盒作为研究对象。他们首先通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR FT-IR)确认了样品材质，均为纤维素基材，其中咖啡杯内壁涂有聚乙烯。研究核心采用了两套互补的策略：一是传统的体外生物测定法，用于获取浸出物混合效应的总和活性；二是更先进的平面生物测定法，其将高效薄层色谱分离与生物测定相结合，能够区分混合物中单个化合物的效应。研究模拟了真实使用条件，分别使用乙醇（模拟脂类食品）和超纯水（模拟亲水性食品）作为食品模拟物，在70°C或20°C下进行不同时长（5-120分钟）的迁移实验，并对浸出物进行不同倍数的富集。随后，利用包括微毒性试验（检测基线毒性）、Ames波动试验（检测致突变性）、酵母报告基因试验（检测雌激素、雄激素、抗雌激素、抗雄激素及二噁英样活性）和TTR-TRβ-CALUX试验（检测甲状腺激素转运干扰活性）在内的多种体外生物测定进行评估。同时，应用平面微生物毒性试验、平面SOS-UmuC试验、平面细胞毒性试验以及平面多重酵母拮抗剂验证雌激素/雄激素试验等一系列平面生物测定，在色谱分离的基础上对单一化合物的毒性进行定位和区分。此外，研究还结合气相色谱-化学电离-串联质谱(GC-CI-MS/MS)和高液相色谱-电喷雾-四极杆飞行时间质谱(HPLC-ESI-QTOF-MS)对全氟和多氟烷基物质进行靶向和非靶向筛查。最关键的是，研究人员采用高效薄层色谱-电喷雾-高分辨质谱(HPTLC-ESI-HRMS)以及心脏切割洗脱/合并结合高效液相色谱-高分辨质谱的联用技术，对平面生物测定中发现的活性化合物区带进行初步鉴定，并通过购买标准品共分析进行验证。
3. 结果
3.1. 体外生物测定
3.1.1. 体外微毒性试验：结果显示，不同浸出物的基线毒性存在差异且随时间变化复杂。例如，咖啡杯A的水性和乙醇浸出物在120分钟时表现出高毒性（EC50分别为7.0和7.4），而餐盒B和C的浸出物也显示出不同程度的毒性。时间进程研究表明，毒性并非线性增加，表明不同物质在不同时间点迁移出来。
3.1.2. 体外Ames波动试验：所有浸出物在有无代谢活化（S9）的条件下，对所用菌株均未显示出致突变性。
3.1.3. 体外酵母报告基因试验：所有测试的浸出物至少在一种内分泌干扰活性检测中呈阳性。咖啡外带杯浸出物普遍表现出较高的抗雌激素活性，而餐食外带盒浸出物则主要表现为雌激素活性。此外，多数样品还表现出不同程度的二噁英样活性、抗雄激素活性及雄激素活性。
3.1.4. 体外TTR-TRβ-CALUX试验：对部分乙醇浸出物的检测表明，它们都具有与甲状腺激素转运蛋白竞争结合、从而干扰甲状腺激素转运的活性，其中咖啡杯A的浸出物活性最高。
3.2. GC-CI-MS/MS与HPLC-ESI-QTOF-MS分析
在餐食外带盒B的碱水解提取物中检测到高含量的6:2氟调聚醇(6:2-FTOH, 904 mg/kg)，其乙醇浸出物中检出微量的6:2氟调聚酸(6:2 FTUCA)。咖啡杯浸出物中仅检出极低含量的6:2-FTOH。这表明餐盒可能使用了氟调聚物基的侧链聚合物。
3.4. 平面生物测定
平面生物测定凭借其内在的色谱分离能力，提供了更清晰、区分的效应谱图。
3.4.1. HPTLC-平面微毒性生物测定：生物自显影图区分了抑制和增强发光的不同物质区带，并显示毒性效应随迁移时间增加而增强。不同样品的毒性物质谱图存在差异。
3.4.2. HPTLC-平面SOS-UmuC-FLD生物测定：在多个浸出物中鉴定出基因毒性化合物区带（主要在hRF80处），且在餐盒B和C的浸出物中最强。代谢活化（+S9）后，大部分基因毒性信号消失，表明发生了解毒。
3.4.3. HPTLC-平面细胞毒性-FLD/Vis生物测定：在餐盒B和C的浸出物中，于hRF40处发现了明显的细胞毒性化合物区带，验证了此前在基因毒性测定中的推测。
3.4.4. HPTLC-平面多重YAVES/平面YAVAS-FLD生物测定：该多重测定能同时在一张板上区分激动剂和拮抗剂。结果明确显示，餐盒B的浸出物在hRF35和47处有两个雌激素活性区带，而咖啡杯G和A的浸出物则在hRF63处有强烈的抗雌激素活性区带。平面分离成功区分了样品中同时存在的雌激素和抗雌激素等相反效应，避免了体外总和测定中可能发生的效应抵消。
3.4.5. 平面生物测定的剂量-效应曲线：对餐盒B的雌激素活性和咖啡杯G的抗雌激素活性绘制了剂量-效应曲线，并计算了近似ED50值，为评估消费者暴露的潜在危害提供了量化参考。
3.4.6. 初步ESI-HRMS鉴定及通过候选物共分析验证：针对平面测定中发现的突出活性区带，通过HPTLC-ESI-HRMS和正交二维色谱-质谱联用技术进行初步鉴定，并通过购买标准品共分析确认了五种优先化合物：雌激素性的2,5-二羟基环己-2,5-二烯-1,4-二酮、4-辛基酚和邻苯二甲酸二丁酯，细胞毒性的(羟乙基)甲基丙烯酸酯，以及基因毒性的1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯。
4. 方法学比较与阐释及5. 结论
本研究通过对比传统的体外生物测定和新兴的平面生物测定，凸显了后者的优势。平面生物测定仅需67倍富集，灵敏度更高，且凭借色谱分离能力，能有效区分混合样品中的单个化合物效应、识别相反活性并减少基质干扰，从而提供更全面、准确的风险评估。通过联用高分辨质谱，研究成功地从复杂的迁移物中鉴定出多种微量但具有明确生物活性的危害物质。
该研究得出结论，几乎所有测试的六种食品接触材料都释放出具有基因毒性、细胞毒性、内分泌干扰性（雌激素、抗雌激素、抗雄激素）以及甲状腺干扰潜力的物质。这揭示了一次性纤维素基食品包装，无论是否带有聚乙烯涂层，都可能成为消费者暴露于多种有害化学物质的来源。研究所开发的非靶向效应导向分析策略，特别是结合了平面分离、生物测定与高分辨质谱的联用平台，为系统筛查和鉴定食品接触材料中未知的、非有意添加的危害物质提供了强有力的工具。研究结果强调，当前对“环保”一次性包装的材料安全评估仍需加强，迫切需要更全面的非靶向监测策略和更严格的法规监管，以保障食品安全和消费者健康，未来应扩大对更多类型食品接触材料的筛查。
