食品接触材料中非邻苯类塑化剂迁移及潜在危害的研究进展

作者: 王杰 黄佩硕 谢艳姣 何诗慧 罗尔伦 郭启明

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摘 要:近年来,邻苯类塑化剂不断被曝出各式各样的安全隐患问题,其使用已经被严格限制。与此同时,非邻苯类塑化剂由于具有比邻苯类塑化剂更低的毒性,在实际应用中越来越受到厂家的青睐,被广泛使用于食品接触材料当中。然而,伴随着其使用范围的不断拓展以及使用量的持续增加,食品接触材料中非邻苯类塑化剂的迁移情况以及其可能带来的危害绝不能忽视。本文对食品接触材料中非邻苯类塑化剂的相关概念及种类、迁移情况、潜在危害、检测方法进行了综述,旨在为针对食品接触材料中非邻苯类塑化剂进行准确的风险评估提供重要的参考依据。

关键词:食品接触材料;非邻苯类塑化剂;迁移;潜在危害

Abstract: In recent years, various safety hazard problems of phthalate plasticizers have been continuously exposed, and their use has been strictly restricted. At the same time, non-phthalate plasticizers, are currently increasingly favored by manufacturers in practical applications and are widely used in food contact materials, due to the characteristic of having lower toxicity compared to phthalate plasticizers. However, along with the continuous expansion of its application range and the continuous increase in usage amount, we must by no means neglect the migration situation and the possible harm of non-phthalate plasticizers in food contact materials. This article reviews the relevant concepts and types, migration situation, potential harm, and detection methods of non-phthalate plasticizers in food contact materials, aiming to provide an important reference basis for further accurate risk assessment of non-phthalate plasticizers in food contact materials.

Keywords: food contact materials; non-phthalate plasticizers; migration; potential hazards

非邻苯类塑化剂是一类用于“取代”邻苯类塑化剂的化学物质[1-2]。近年来,伴随对邻苯类塑化剂监管力度的不断加大,越来越多的非邻苯类塑化剂开始涌现出来,并被大量应用于食品接触材料领域[3-5]。相对邻苯类塑化剂而言,非邻苯类塑化剂展现出更低的毒性,在有力保障食品接触材料使用性能的情况下,还极大地降低了潜在的风险[3-4,6]。非邻苯类塑化剂在安全性、可加工性以及稳定性等方面都具有明显优势,并且能够很好地满足包括欧盟化学品注册、评估、许可和限制(Registration,Evaluation,Authorization and Restriction of Chemicals,REACH)法规,美国消费品安全改进法案(The Consumer Product Safety Improvement Act,CPSIA)以及我国《中华人民共和国食品安全法》《中华人民共和国产品质量法》等在内的世界各地诸多法规对于食品接触材料在安全和环保方面的要求[7-10]。鉴于此,本文将针对食品接触材料中非邻苯类塑化剂的迁移情况以及潜在危害等方面的研究进行综述。

1 非邻苯类塑化剂种类

非邻苯类塑化剂通常分为传统塑化剂和绿色环保塑化剂两大类[2,11]。传统塑化剂又可分为酯类(传统酯类、对苯二酸酯、脂环族酯类、聚酯)、聚合物、反应性塑化剂[11];绿色环保塑化剂可分为油性酯类、异山梨醇衍生品、柠檬酸盐类和其他类[1,11]。相对绿色环保塑化剂,传统塑化剂的使用会带来潜在的风险,例如可能含有毒性物质和对环境不友好,在一些情况下,它们可能会从食品接触材料中渗出,通过迁移的方式对食品或环境造成污染。出于对健康和环境安全的考虑,一些传统塑化剂的使用已受到限制或禁止[11]。绿色环保类塑化剂通常被认为具有较低的毒性,对环境的影响较小[1,11]。目前被广泛应用在食品接触材料、儿童玩具、医疗器械等领域[1,6]。非邻苯类塑化剂的分类见图1。

非邻苯类塑化剂按照化学结构进行分类,主要包括脂肪族二元酸酯类、磷酸酯类、苯多酸酯类、聚酯类、含氯类、环氧类、柠檬酸酯类、反应性增塑剂等[2,12]。按照来源进行分类,非邻苯类塑化剂主要包括生物源类的塑化剂和一些传统化学类的塑化剂[11]。

2 食品接触材料中非邻苯类塑化剂的迁移情况

2.1 非邻苯类塑化剂的迁移限值

前期,非邻苯类塑化剂因具有较低毒性而被越来越多地用于代替邻苯类塑化剂[1-2]。然而,伴随着其使用范围的不断拓展以及使用量的持续增加,特别是对食品接触材料中非邻苯类塑化剂迁移情况研究的持续深入,非邻苯类塑化剂的合规性风险逐渐显现[3,5,7,13-15]。基于此,需要通过严格的管理来确保其使用的安全性和规范性,以保障公众的健康和环境的稳定。《食品安全国家标准 食品接触材料及制品用添加剂使用标准》(GB 9685—2016)中非邻苯类塑化剂管控情况见表1。

2.2 迁移试验

迁移试验是指在规定条件下,为测定食品接触材料及制品中非邻苯类塑化剂的组分迁移到与之接触的食品或者食品模拟物中的量而进行的试验[16]。迁移试验条件应尽可能反映食品接触材料及制品实际的使用条件,在可预见的使用情况下,应选择最严苛的试验条件(如最高使用温度和/或最长使用时间),比如食品用保鲜膜迁移条件选择为水、70 ℃、2 h等;在尚无法确定使用时间和温度的情况下,应选择有科学证据支撑的最严苛的测试温度和时间[16]。

《食品安全国家标准 食品接触材料及制品迁移试验通则》(GB 31604.1—2023)规定了迁移试验的具体选择原则。开展迁移试验时应选择的食品类别与食品模拟物见表2,特定迁移试验条件(时间、温度)见表3。

2.3 迁移情况

在食品接触材料中开展非邻苯类塑化剂的特定迁移研究,能够深入了解非邻苯类塑化剂在不同条件下向食品中迁移的具体情况和规律,为后续监管部门制定科学合理的标准和政策提供数据支撑。同时,开展食品接触材料中非邻苯类塑化剂的特定迁移研究有助于促使相关产业不断改进技术和工艺,提升产品质量,形成良性循环。

刘世途等[17]测定了食品接触材料及制品中柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯和乙酰柠檬酸三丁酯4种柠檬酸酯类非邻苯类塑化剂的迁移量。分别在4%乙酸、10%乙醇、20%乙醇、50%乙醇、95%乙醇、异辛烷和橄榄油7种食品模拟物中进行迁移试验。结果显示,在测定的15款食品接触材料样品中有4款聚乙烯塑料包装袋检出乙酰柠檬酸三乙酯,食品模拟物均为50%乙醇,迁移量为0.35~0.55 mg·kg-1;1款聚丙烯纸塑复合袋检出乙酰柠檬酸三丁酯,食品模拟物为异辛烷,迁移量为4.6 mg·kg-1。

罗尔伦等[3]测定了食品接触材料及制品中己二酸二(2-乙基己)酯、二甘醇二苯甲酸酯、1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯3种非邻苯类塑化剂的含量和迁移量。在测定的10批次聚氯乙烯保鲜膜中,9批检出己二酸二(2-乙基己)酯,含量为9.40%~33.9%;3批检出1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯,含量在1.24×103~1.31×105 mg·kg-1;对检出的样品进行迁移试验,当选择模拟条件为4%乙酸水、70 ℃、2 h时,己二酸二(2-乙基己)酯、1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯均未被检出;而选择95%乙醇、40 ℃、2 h,正己烷、40 ℃、2 h,正己烷、70 ℃、2 h这3种模拟条件时,10个样品的迁移量均不同程度地被检出。

陈燕芬等[18]测定了食品接触用密封圈中环氧大豆油的迁移量。结果显示,在测定的24种聚氯乙烯密封圈中有3种样品检出环氧大豆油,且其含量处于较低水平。而选择橄榄油模拟物时,有7种检出环氧大豆油,占比29.2%,且均超出60 mg·kg-1的限量,其中迁移量最大可达501.8 mg·kg-1,为法规限量的8.4倍。

3 食品接触材料中非邻苯类塑化剂的潜在危害

3.1 非邻苯类塑化剂中非有意添加物质的毒性

值得特别强调和引起关注的是,尽管从某种程度上来说,非邻苯类塑化剂比邻苯类塑化剂的毒性低,但是当历经一系列复杂的反应过程时,这些非邻苯类塑化剂的分解产物可能具备一定程度的毒性[19]。这无疑是一个需要高度重视的问题,因为这些分解产物可能会在不知不觉中对人体健康或者环境造成危害。

除此之外,非邻苯类塑化剂中可能存在一些不容忽视的杂质或非有意添加物质,这些杂质或非有意添加物质同样具有一定的毒性[20]。必须要清醒地认识到,即使非邻苯类塑化剂本身的毒性相对较低,但加上其分解产物以及所含杂质或非有意添加物质的毒性,综合起来所带来的影响依然不容小觑。

由美国环境保护署公共数据库、Ernest Flick的塑料添加剂数据库、相关行业报告、专业学术文献、监管清单、网站、书籍等多种来源共同构建而成的与塑料包装相关的化学品数据库CppDB(http://cppcms.com/sql/cppdb/)中的数据显示,磷酸三苯酯和邻磷酸三甲酚酯均属于非有意添加物质,都可能混淆或夹杂在非邻苯类塑化剂中被广泛使用,进而威胁食品安全[19-20]。

3.2 非邻苯类塑化剂的生殖与免疫毒性

动物学实验的结果表明,长期多次摄入己二酸二(2-乙基己)酯会导致肝脏中的过氧物酶体含量明显上升,进而导致肝部发生肿瘤的概率明显升高。长期摄入己二酸二(2-乙基己)酯还会对生育能力带来严重的影响,如导致卵巢小囊闭锁,雌性激素分泌周期延长,胎儿的骨骼及脏器分化迟缓等。除此之外,多项研究结果表明,发育中的个体对己二酸二(2-乙基己)酯的影响更为敏感[21]。

同时,根据巴斯夫公司的动物学研究结果,通过食物摄入1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯会导致血液中伽马谷氨酰转移酶的含量和尿液中上皮组织细胞的含量上升。多次摄入1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯会导致肝脏和甲状腺重量增加,血液中伽马谷氨酰转移酶和甲状腺激素的含量上升以及导致甲状腺滤泡增生。长期摄入1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯还会引发甲状腺滤泡性腺瘤。与己二酸二(2-乙基己)酯相似的是,1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯也会对生殖系统和生育能力带来影响。相关动物学实验的结果显示,1,2-环己二羧酸二(异壬基)酯会提高血液中伽马谷氨酰转移酶和胆红素的含量,并对精子数量、繁殖力、交配能力产生影响[21]。

3.3 非邻苯类塑化剂的蓄积危害及潜在致癌性

非邻苯类塑化剂通过迁移被人体摄入从而进入体内。之后,其中的大部分会被人体的代谢器官进行相应的代谢处理。然而需要引起重视的是,部分非邻苯类塑化剂具有特定的脂溶性[18,23]。这一特性使得它们在进入人体后,有较大的可能性逐渐蓄积到那些脂肪含量相对较高的器官当中[19]。当蓄积的量达到一定程度时,就有可能超出人体自身的代谢代偿能力,引发一系列的健康问题,给身体带来极大的负担和隐患[19]。例如,柠檬酸酯和癸二酸酯通常被视作低毒乃至无毒的化合物,然而研究发现,长期摄取柠檬酸三乙酯会致使行为睡眠时间发生改变(涵盖扶正反射的变动),对肺、胸腔或者呼吸功能产生影响,如引发呼吸抑制,在营养性以及总代谢性方面会导致体温下降等[22-24]。

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