以下內容轉自“食品接觸材料科學”微信公眾號，原標題《PBAT可降解塑料：VOC的安全性研究》

在“禁塑令”和可持續發展的新形勢下，以聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）為代表的可降解食品接觸制品的安全性問題一直受到行業和消費者廣泛關注，因此對其中可能存在的風險物質進行表征并進行安全評估具有重要研究價值。

近日，國家食品接觸材料檢測重點實驗室(廣東，IQTC）以PBAT可降解食品接觸制品為研究對象，對其中的揮發性有機物(VOCs)進行了研究，并在國際學術期刊Food and Chemical Toxicology (JCR Q1，IF=3.9）上以 “Characterization, hazard identification, and risk assessment of volatile organic compounds in Poly(butylene adipate-co-terephthalate)-based food contact articles”為題fabiao了研究lunwen。

IQTC李函珂博士為lunwen第一作者兼通訊作者，國家食品安全風險評估中心、中山大學公共衛生學院醫學統計學系、華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室和寧波家聯科技股份有限公司為合作單位。該研究得到了2023年度國家衛健委食品安全風險評估重點實驗室開放課題（202302）資助。

背景與重要性

傳統塑料制品的環境污染問題促使可降解塑料的快速發展。PBAT是一種性能優異、用途廣泛和前景廣闊的可降解材料，但其用于食品接觸場景時可能釋放多種化學物質，對人體健康構成潛在風險。

背景與重要性

傳統塑料制品的環境污染問題促使可降解塑料的快速發展。PBAT是一種性能優異、用途廣泛和前景廣闊的可降解材料，但其用于食品接觸場景時可能釋放多種化學物質，對人體健康構成潛在風險。

傳統的一次性不可降解塑料制品的大量使用已經造成了嚴重的環境污染，解決這一問題的有效途徑之一是大力發展可降解塑料制品。據統計，2021年全球可降解制品總產量已達155萬噸，其中PBAT制品占比Zui大(達30%)，目前已廣泛用作食品包裝袋、餐具、保鮮膜等食品接觸場景，用于替代聚烯烴等不可降解塑料制品；據預測，2026年僅PBAT制品的全球產量就將高達227萬噸，占當年可降解制品總產量的37%左右[1]。自2020年以來，我國已陸續出臺《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》、《關于進一步加強塑料污染治理的意見》和《“十四五”循環經濟發展規劃》[2-4]，其中明確提出到2025年底我國將逐步禁用塑料餐具、包裝袋、地膜等一次性不可降解塑料制品，并積極穩妥推進可降解塑料制品的應用。因此從產業發展趨勢來看，PBAT將是今后可降解食品接觸制品的主要材質之一。

然而，PBAT基可降解食品接觸制品的安全性問題也需要引起重視。首先，PBAT因其自身可降解特性導致其在結構上較傳統不可降解塑料更不穩定，在預期使用情形（如與熱飲熱食接觸）下可能會釋放出更多的化學物質[5-6]。其次，PBAT在實際使用中通常與聚乳酸（PLA）或天然物質（如淀粉、稻殼、蔗渣，咖啡渣等）進行共混以改善制品性能，導致數量龐大的外源性物質被引入PBAT基食品接觸制品中[7]。

因此，PBAT制品中的化學物質復雜性遠比聚烯烴等傳統不可降解塑料更為復雜。而在這些眾多的化學物質中，VOCs由于通常分子較小，相比其他化學物質更易釋放并被消費者攝入，因此有必要對PBAT制品中的VOCs進行表征并對其可能存在的風險進行評估。

IQTC的研究

研究對PBAT制品中的揮發性有機物（VOCs）進行了非靶向分析，并基于多個公開信息源對其危害和風險進行了識別和評估。

IQTC的研究

研究對PBAT制品中的揮發性有機物（VOCs）進行了非靶向分析，并基于多個公開信息源對其危害和風險進行了識別和評估。

IQTC近年來開展了多項針對可降解食品接觸材料的研究[8-9]，并與國內多家可降解材料生產企業建立了良好的合作關系。在本研究中，IQTC從國內主要電商平臺、生產企業和線下分銷商等渠道收集了50批次PBAT基可降解食品接觸制品，包括24批次餐具、15批次食品包裝袋，7批次一次性餐用手套和4批次保鮮膜，涵蓋了目前PBAT基可降解食品接觸制品的主要類別。此外，IQTC還收集了10批次PBAT和PLA原料粒子用于對比研究。

本研究首先采用衰減全反射-傅里葉變換紅外光譜確認了所收集的食品接觸制品均含有PBAT成分，進而采用頂空-固相微萃取-氣相色譜質譜（HS-SPME-GC-MS）技術對上述樣品中的VOCs進行了表征。在此基礎上，建立了基于多個公開信息源的危害識別方法，并據此對檢出VOCs的（潛在）風險進行了評估。

▲ 圖1 各類PBAT基可降解食品接觸制品和原料粒子中檢出VOCs的分布情況

如圖1所示，7類樣品經HS-SPME-GC-MS分析，共定性出237種VOCs，其中213種VOCs在PBAT基食品接觸制品中檢出。有29種VOCs在原料粒子和PBAT基可降解食品接觸制品中均有檢出，另有159種VOCs則僅在PBAT基可降解食品接觸制品中檢出，表明其中檢出的大部分VOCs可能與生產環節相關。各樣品中檢出的VOCs在化學空間中呈現特異性分布。在各類樣品中檢出頻次Zui高的10種VOCs分別是：環戊酮、壬醛、十二烷、萘、3-甲基十三烷、十四烷、1,6-二氧雜環十二烷-7,12-二酮、十六烷、十七烷和異辛醇。

▲ 圖2 VOCs危害分類示意圖及各危害等級的VOCs的分布情況

如圖2所示，基于法規負面清單、公開數據庫和計算毒理學預測結果，并按照“預防性原則（Precautionary Principle）”建立了檢出VOCs的危害識別方法，即按照VOC是否具有遺傳毒性或致癌性將其危害分為2類7級。

據此，發現有34種VOCs具有（潛在）遺傳毒性或致癌性危害，另有203種VOCs具有（潛在）非遺傳毒性和致癌性危害。盡管有多種VOCs具有（潛在）危害性，但若其暴露量處于極低水平，其對人體健康造成負面影響的可能性是很低的。

▲ 圖3 檢出VOCs的風險評估結果及值得關注的VOCs概覽

根據“風險=危害×暴露”的原則，進一步對PBAT基食品接觸制品中檢出的VOCs進行風險評估。分別計算I類的VOCs的遺傳毒性或致癌性風險指標（Risk）和II類VOCs的非遺傳毒性和致癌性風險指標（HQ）。

如圖3所示，計算結果表明PBAT基食品接觸制品中檢出VOCs的風險較低，均處于可接受的范圍之內（Risk<10-4或HQ

研究結果

研究發現，在50批次所收集的PBAT基食品接觸制品中共檢測出213種VOCs，其中部分具有（潛在）遺傳毒性或致癌性危害。目前檢出的所有VOCs的風險均處于可接受范圍之內，但仍有個別VOCs的風險不能忽略，需要進一步關注和控制。

研究結果

研究發現，在50批次所收集的PBAT基食品接觸制品中共檢測出213種VOCs，其中部分具有（潛在）遺傳毒性或致癌性危害。目前檢出的所有VOCs的風險均處于可接受范圍之內，但仍有個別VOCs的風險不能忽略，需要進一步關注和控制

研究表明，在所涉及的PBAT基食品接觸制品中，釋放的VOCs數量繁多且呈現樣品特異性分布，它們的風險目前均處于可接受范圍內。但同時也發現個別VOCs具有不可忽略的遺傳毒性或致癌性風險，值得持續關注，這也提示目前PBAT基可降解食品接觸制品的原材料和生產環節管控仍有進一步提升的空間。

同時，上述研究還闡明了PBAT基食品接觸制品及相關原料粒子中VOCs的分布規律，并提出了基于多個公開信息源的化學物質危害識別方法，這將有助于進一步提升PBAT基食品接觸制品的安全性，保障消費者健康。

IQTC將繼續與各高校、科研院所和企業密切合作，深入研究與可降解食品接觸材料的安全性，包括且不限于進行非有意添加物篩查、風險評估、降解性能測試、生態毒性、材質鑒別和可降解真偽鑒別等，致力于為行業提供切實可行的技術解決方案。

來源 | 國家食品接觸材料檢測重點實驗室（廣東），IQTC

作者 | 李函珂 博士

責編 | 李丹 研究員

參考文獻

[1] Weligama Thuppahige, V. T.; Karim, M. A., A comprehensive review on the properties and functionalities of biodegradable and semibiodegradable food packaging materials. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 2022, 21 (1), 689-718.

[2] 中華人民共和國固體廢物污染環境防治法. 新華社, 北京, 2020.

[3] 國家發展改革委 生態環境部關于進一步加強塑料污染治理的意見. (2020-01-16)[2024-06-14].https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/202001/t20200119_1219275_ext.html 

[4] 國家發展改革委關于印發“十四五”循環經濟發展規劃的通知. (2021-07-01)[2024-06-14]. https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/ghwb/202107/t20210707_1285527_ext.html

[5] Cavazza, A.; Mattarozzi, M.; Franzoni, A.; Careri, M., A spotlight on analytical prospects in food allergens: From emerging allergens and novel foods to bioplastics and plant-based sustainable food contact materials. Food Chem. 2022, 388, 132951.

[6] Mendes, A. C.; Pedersen, G. A., Perspectives on sustainable food packaging:– is bio-based plastics a solution? Trend. Food Sci. Technol. 2021, 112, 839-846.

[7] Kumar, S.; Basumatary, I. B.; Mukherjee, A.; Dutta, J., An Overview of Natural Biopolymers in Food Packaging. In Biopolymer‐Based Food Packaging, 2022; pp 1-28.

[8] Li, H., Su, Q. Z., Liang, J., Miao, H., Jiang, Z., Wu, S., Dong, B., Xie, C., Li, D., Ma, T., Mai, X., Chen, S., Zhong, H., & Zheng, J. Potential safety concerns of volatile constituents released from coffee-ground-blended single-use biodegradable drinking straws: A chemical space perspective. J Hazard. Mater., 2024, 467, 133663.

[9] 梁進欣, 謝蒼昊, 董犇, 陳杰, 陳勝, 陳燕芬, 李丹, 鐘懷寧, 鄭建國. 多種檢測方法鑒別真偽可生物降解塑料制品. 塑料工業, 2023, 51(12), 133-138.

以上內容轉自“食品接觸材料科學”微信公眾號，原標題《PBAT可降解塑料：VOC的安全性研究》

食品接觸材料檢測，可以與我們聯系。

聯系人：鄒工