综述：食品接触材料中的全氟和多氟烷基物质：迁移、健康风险及可持续替代品

《Trends in Food Science & Technology》：Per- and Polyfluoroalkyl Substances in Food Contact Materials: Migration, Health Risks and Sustainable Alternatives

PFAS迁移机制及可持续包装策略研究，综述了食品接触材料（FCMs）中PFAS的迁移规律、影响因素及替代材料进展，强调分子结构、食品特性及使用条件对迁移的主导作用，提出需构建预测模型与监管框架以应对迁移风险，并评估生物基聚合物等氟化物替代材料的性能与生命周期影响。

　　

李润|肖胜生|胡嘉勇|王桥|李京光|方敏|邱楠楠|刘欣|吴永宁

湖北工业大学食品科学与工程学院，农产品加工与转化国家重点实验室，中国武汉430023

摘要

背景

全氟和多氟烷基物质（PFAS）因其防油和防水性能而被广泛用于食品接触材料（FCMs）中。然而，它们极强的化学稳定性和环境持久性引发了全球关注。这些物质从包装材料迁移到食品中可能导致长期饮食暴露、生物累积以及不良健康后果，包括内分泌、免疫和代谢方面的影响。越来越多的证据表明，与广泛的环境污染相比，食品包装是更接近人体且更可控的暴露源。

范围与方法

本文综述了目前关于PFAS从FCMs中迁移的知识，重点探讨了物理化学驱动因素、包装-食品相互作用以及前体物质的转化过程。文章对靶向和非靶向分析技术、高分辨率质谱技术、预测建模以及高通量毒理学工具的进展进行了批判性评估，并分析了全球监管框架、执行挑战以及对回收和循环经济战略的影响。同时，还评估了包括生物基聚合物、纳米纤维素和混合涂层在内的无氟替代材料的性能、安全性及生命周期影响。

主要发现与结论

现有证据表明，PFAS的迁移受化合物结构、材料组成、食品特性和使用条件的影响。这些因素凸显了需要综合预测模型和生物监测来支持实际的暴露评估。短链替代品往往表现出令人遗憾的替代效果，这进一步证明了基于类别的监管措施的必要性。尽管无氟材料具有潜力，但性能上的权衡以及大规模采用的系统性障碍仍然存在。统一的分析标准、协调的监管政策以及有力的替代策略对于加速淘汰有害的氟化物质并推动向安全可持续的食品包装系统的转型至关重要。

引言

氟化化合物，特别是侧链氟化聚合物及相关的全氟和多氟烷基物质（PFAS），由于其两亲性结构和极其强的碳-氟键，长期以来被用于食品接触材料（如快餐包装纸、微波爆米花袋和外带容器）中。这些分子特性赋予了材料对油、油脂和水分的有效抵抗能力，同时也使其具有极强的环境持久性和耐热耐化学降解性（Schwartz-Narbonne等，2023年）。因此，人们越来越担心PFAS会从包装材料迁移到食品中并在人体内累积，这一现象使其被称为“永久性化学物质”——这一名称既反映了它们的化学稳定性，也表明了清除这些物质的难度日益增加（Evich等，2022年）。 越来越多的证据表明，在实际消费使用条件下，PFAS（包括终端全氟烷基酸PFAAs和多种前体化合物）会迁移，尤其是在高脂肪食品中、在热加工过程中或长期储存后（Begley等，2008年）。重要的是，像氟代醇（FTOHs）和多氟烷基磷酸酯（PAPs）这样的前体物质可能通过生物或非生物途径转化为更具持久性和毒性的PFAAs，从而加剧长期饮食暴露风险（Wang等，2021年）。总体而言，这些发现表明食品包装是消费者附近、特定产品的近场暴露源，这种暴露通过典型的使用场景下的直接食品-材料接触发生。这与远场环境暴露（如受污染的饮用水、农业土壤或家庭灰尘）不同，后者是由长期环境扩散和遗留污染引起的，通常较难直接干预。相比之下，与包装相关的迁移途径通过材料替代、产品设计和有针对性的监管措施可能更具可控性。 尽管人们对风险的认识日益增强，但全球对FCMs中PFAS的监管仍然分散且主要以反应性为主而非预防性。丹麦于2020年禁止在纸基和纸板基FCMs中使用PFAS（Gaillard等，2025年），而美国多个州采用了总有机氟作为实用的筛查指标（Noyes等，2025年）。最近，欧盟委员会对FCM框架进行了修订，明确限制了PFAS的使用，法律执行计划定于2026年8月生效，这标志着向超国家层面预防性治理的转变（Klein等，2025年）。然而，执行仍受到分析限制和缺乏统一测试标准的制约。现有方法在捕捉复杂PFAS混合物方面的能力差异很大，区分故意添加的物质（IAS）和无意添加的物质（NIAS）（包括杂质、降解产物和转化副产物）尤其具有挑战性（Curtzwiler等，2021年）。这种监管雄心与分析能力之间的脱节成为有效实施和安全包装替代品快速推广的关键障碍。 除了直接饮食暴露外，经过PFAS处理的FCMs还对回收系统和循环经济战略构成挑战。生命周期评估表明，氟化涂层会阻碍纤维回收，增加废物管理成本，并有可能将持久性的NIAS引入二次材料流中（Curtzwiler等，2021年）。这形成了一个根本的悖论：旨在提高食品安全和便利性的材料可能同时削弱可持续性目标，加剧长期的环境负担，强调了协调技术创新和治理的必要性。 在这篇综述中，我们批判性地综合了当前关于PFAS在FCMs中的存在和迁移的证据，以及控制其向食品转移的物理化学性质和使用相关因素，还评估了现有分析方法的优点和局限性。除了总结存在数据外，我们还评估了迁移引起的饮食暴露对健康和监管的影响，将食品包装定位为关键的消费者附近近场暴露源。进一步探讨了PFAS在FCMs中的使用与回收实践和生命周期管理的交叉点，并评估了更安全功能性材料的新兴策略。通过整合迁移科学、分析化学、毒理学、食品科学和监管研究的见解，本文提出了一个以应用为导向的框架，将化合物级别的迁移机制、近场饮食暴露、分析标准化挑战以及循环经济考虑因素统一在一个特定的FCM视角下结合起来，从而支持更精准的风险评估，并为材料创新和监管决策提供依据，以实现更安全、更可持续的食品包装。

PFAS分类及其在FCMs中的相关性概述

PFAS是一大类结构多样的氟化化学品，其共同特征是至少含有一个完全或部分氟化的碳基团（–CF₃或–CF₂–）（OECD，2021年）。这一共同的结构特征赋予了它们极强的化学和热稳定性，以及明显的疏油和疏水性，这推动了它们在众多工业和消费应用中的广泛使用，包括FCMs（Buck等，2011年）。

PFAS在FCMs中的存在

在FCMs中检测到了多种PFAS，这反映了历史上的使用模式以及为保持防油和防水性能而进行的持续替代实践。与上述基于分类的概述不同，本节重点关注通过监测研究揭示的商业可用包装中可提取和可迁移PFAS的实际存在情况（表1）。与PFAS存在相关的主要FCM类别包括防油...

PFAS迁移的化学决定因素

在食品接触应用中，低分子量的PFAS主要因其两亲性结构而迁移，这种结构结合了疏水的氟化链和极性的功能基团，既提供了防油和防水性能，也使得在食品接触过程中释放成为可能。虽然外部因素如温度或储存时间会影响迁移，但内在的分子性质（如链长、极性、功能基团和离子化状态）对迁移动态起着决定性作用...

由于迁移导致食品包装中的PFAS含量

在现实的储存、加热和接触条件下，嵌入FCMs中的PFAS可以迁移到食品中，达到引发重大安全问题的水平。这种迁移不仅涉及终端化合物如PFOA和PFOS，还包括FTOHs和PAPs等前体物质，这些物质可能发生氧化或裂解转化，产生具有高生物累积潜力和毒性的PFAAs（Phelps等，2024年）。 与水或土壤等环境途径相比...

关于FCMs中PFAS的现有法律框架

PFAS在FCMs中的广泛使用引发了日益增长的监管关注，因为它们具有持久性、生物累积潜力，并且在典型的消费条件下会迁移到食品中。在高温或高脂肪接触条件下，迁移率通常会增加，这可能增加饮食暴露风险（Begley等，2005年；Due?as-Mas等，2023年）。 在欧洲，丹麦于2020年出台了预防性立法，限制在纸基FCMs中使用PFAS，这促进了更广泛的...

更安全的材料创新和无氟包装

PFAS因其极强的化学稳定性和在环境条件下的几乎不可降解性而著称，这一特性源于碳-氟键的高键解离能。因此，PFAS在各种环境介质中广泛存在，并在食物链中累积，引发了对其不可逆生态和健康影响的深刻担忧。这些特性逐渐使监管和研究的重点从...

结论

越来越多的证据表明PFAS的持久性、生物累积性和潜在毒性促使人们重新评估其在食品接触材料中的使用。本文综述了关于PFAS的存在、迁移行为、分析检测和监管发展的当前知识，以及无氟屏障材料的进展。虽然PFAS提供了有效的防油、防水和耐热性能，但它们的环境持久性和潜在的健康影响仍然是一个主要问题... <未引用的参考文献> <数据可用性> <作者贡献声明> <强>李润：调查、撰写初稿； <强>肖胜生：调查和软件开发； <强>胡嘉勇：软件开发； <强>王桥：验证； <强>李京光：资金获取、撰写、审稿和编辑； <强>方敏：监督、撰写、审稿和编辑； <强>邱楠楠：资源协调、撰写、审稿和编辑； <强>刘欣：概念构思、监督、资金获取、撰写、审稿和编辑； <强>吴永宁：资源支持。 <利益冲突声明> <致谢> 本研究得到了国家自然科学基金（32541103）、中国国家重点研发计划（2022YFF1102500）以及动物源食品中重点化学危害检测技术重点实验室的开放项目（KF-202301）的支持。