随着可持续发展理念的深入，可降解材料聚乳酸（PLA）因其生物可降解、环境友好等特点，展现出良好的市场发展前景，如PLA吸管替代传统一次性塑料吸管。然而食品安全不仅来自食品本身，食品接触材料也可能存在有害物质迁移至食品导致的食品安全隐患。对于传统的食品接触用塑料，已有众多学者研究它们的安全性，而生物降解材料在食品接触方面的使用还处于起步阶段，材料特性也与传统塑料不同，带来的风险可能更加不明确。

　　暨南大学包装工程学院的张株瑞、胡长鹰*等通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）鉴定分析市售PLA吸管主要成分，采用GC-MS结合保留指数、NIST质谱库和MSDIAL对吸管样品中挥发性化合物进行非靶向识别分析，借助数据库对检出物质进行关注度分类，探讨可能带来的危害以期为PLA吸管的安全风险评估提供研究基础。

　　对PLA吸管样品进行FT-IR分析表征，结果如图1所示。根据DB46/T 519—2020《全生物降解塑料制品红外光谱拉曼光谱指纹图谱快速检测法》和文献[13-15]对其主要成分进行分析。由于样品来源不同，生产工艺未知，样品中的成分比例可能存在较大差异，而且添加助剂的使用也会导致吸收峰发生重叠和偏移现象，无法借助1 000 cm-1以下指纹峰准确分析基材种类。1 749 cm-1附近为酮的C＝O伸缩振动吸收峰，1 450 cm-1附近为—CH3不对称变形振动吸收峰，1 385 cm-1附近为—CH3对称变形振动吸收峰，1 180 cm-1附近为—C—O—C—伸缩振动吸收峰，以上吸收峰作为PLA的判断依据。聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）在多处有相似特征吸收，通过其特有结构吸收峰差异进一步分析，PBAT在1 268 cm-1左右出现与苯环相连的—CO吸收峰，而PBS在1 330 cm-1左右出现—C—O—C—吸收峰。由此判断吸管的主要组成材料如表1所示。

　　为尽可能得到足够多的检出物质，对样品所用萃取溶剂进行选择优化，对比了甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、异辛烷、正己烷对吸管样品中挥发性化合物的萃取效果。结果表明，二氯甲烷具有中等极性，对样品中物质的提取效果最好。选用超声辅助二氯甲烷溶剂萃取。在超声5、10、20、30 min情况下，物质出峰情况无明显变化，故选用超声时间为5 min。

　　为了优化对挥发性物质的提取效率，将平衡温度（100、120、140、160 ℃）、平衡时间（10、20、30、40 min）、样品量（0.50、1.00、1.50、2.00 g）分别进行对比。平衡温度120、140、160 ℃下样品物质的出峰情况无明显差异，而100 ℃条件下的出峰数目明显少于其他温度；平衡时间从10 min延长到20 min时，峰面积均有所增加。延长平衡时间超过20 min后，无明显变化；随着样品量的增加，一些低响应峰面积会明显增加。因此最终条件选取平衡温度120 ℃、平衡时间20 min、样品量2.00 g。

　　如图2所示，定性出41种化合物，大部分为酯类、芳香族化合物，其中共17种重点关注物质如表2所示。萘属于多环芳烃化合物，主要用于合成邻苯二甲酸酐和杀虫剂，已被列入2B类致癌物清单中。2,4-二叔丁基苯酚是抗氧化剂168的降解产物之一，也具有一定的神经毒性和杀菌作用。2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)俗称抗氧剂2246，具有很好的热老化和光老化防护作用，广泛应用于塑料制造行业。双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯是一种邻苯二甲酸酯类的增塑剂，可增加塑料的韧性，但其具有生殖和发育毒性，不同国家都对食品接触材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂含量和迁移量作出了相关限制，以减少暴露风险和健康危害。

　　如图3所示，定性出173种挥发性物，烷烃类化合物占39.88%，酯类物质占11.56%，芳香烃和烯烃类物质分别为10.41%、9.82%。49种化合物自身具有气味，32种物质属于食品添加剂，共检出高关注物质32种如表3所示。样品中检测出一些萜类物质，如对薄荷三烯、3-蒈烯、α-侧柏烯、柠檬烯等。柠檬烯是一种低成本、低毒性的可生物降解萜烯物质，可能来自清洁产品中的香料物质和溶剂。环己酮、环戊酮可由醛、酮反应生成，可能是来自农药残留。醛类物质可由酯交换反应生成，醇类化合物可能是由酯基水解产生，烷烃可能是聚合过程中引入的物质，也可能是添加剂或加工助剂的降解产物。苯甲醛带有苦杏仁味，用作食品添加剂、化妆品、香水和洗涤剂中的香料，会随着保存时间的增加而变黄，这可能是PLA长时间保存后变黄的原因。磷酸三乙酯是一种有机磷酸酯类增塑剂，能起到阻燃作用，也可用于制备农业杀虫剂，并具有一定的神经毒性、生殖毒性和细胞毒性特征。样品中还检出扩链剂2,6-二异丙苯基异氰酸酯及其原料2,6-二异丙基苯胺，该物质可用2-乙基己醇作端封剂合成多碳化二亚胺类抗水解剂。此外还发现抗氧剂246，邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二异丁酯及双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯的代谢产物2-乙基己醛。

　　通过GC-MS和HS-GC-MS共检测到200种物质，14种物质在2种检测方式中都被检测到。HS-GC-MS比GC-MS检测定性出更多挥发性大的烷烃类物质和低分子质量化合物，这是由于HS进样不受溶剂影响。而GC-MS可以较好地检出更多挥发性较低的物质，并且所需的样品量更少。值得注意的是，2-乙基己基氯乙酸酯仅在GC-MS中检测到，该物质可通过2-乙基己酸乙酯与萃取剂二氯甲烷反应生成，而在HS-GC-MS中检出2-乙基己酸乙酯，因此可以推测2-乙基己酸乙酯是PLA吸管中存在的物质，而2-乙基己基氯乙酸酯可能是由二氯甲烷的前处理带入。萃取剂不应与检测物质发生反应，但在实际筛查中很难实现高效的萃取剂与物质不发生反应。GC-MS通过不同的萃取试剂对所需物质进行萃取，样品消耗量小。HS-GC-MS将样品直接置于HS瓶中，该方法快速、便捷，有利于易挥发性化合物的检测。这2种技术各有优势，相互补充，可以更完整、更准确地分析PLA吸管中的挥发性物质。

　　通过FT-IR鉴定市售PLA吸管主要成分，采用GC-MS分析样品中挥发性化合物。结果表明，市售PLA吸管样品都不同程度地含有PBS和PBAT。经二氯甲烷萃取GC-MS检测发现17种重点关注物质，通过HS-GC-MS分析得到32种重点关注物质，这些物质存在一定安全隐患，需要加强监管。同时在吸管样品中检出多种塑料添加剂，如抗氧化剂、增塑剂、扩链剂等，还发现了可能来源于生产过程中的残留化合物，如洗涤剂、杀虫剂等，以及一些来自植物的萜类物质。GC-MS和HS-GC-MS提供互补信息，这2种技术结合使用有利于全面分析筛查挥发性物质的来源和安全性。从食品安全角度考虑，需要对PLA吸管进行更好地规范、引导和监管。本研究为今后的市售PLA吸管的安全风险评价提供研究基础和数据支持。

　　胡长鹰，女，博士，暨南大学食品科学与工程系教授，博士生导师。食品安全国家标准审评委员会食品相关产品专业委员会委员，国家“三新”食品行政许可评审专家（食品相关产品新品种），中国振动工程学会包装动力学委员会常务理事，全国食品直接接触材料及制品标准化技术委员会金属制品分技术委员会副秘书长，《食品安全质量检测学报》、《包装工程》等编委。获广东省科技进步二等奖、包装行业科学技术二等奖各1项，“中国现代包装工程三十年突出贡献奖”。从事食品包装技术与安全、可持续包装、食品贮藏与保鲜、功能食品等领域研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发项目课题、国家科技支撑项目子课题、广东省自然科学基金、广东省重点领域研发计划项目任务、广东省教育厅重点项目等国家和省部级项目，参加橡胶、硅橡胶等7项食品安全国家标准等的修订/制定工作，发表SCI论文50多篇，作为核心成员出版著作和编著2部，部分成果实现产业化。

　　张株瑞，暨南大学包装工程学院。2016年-2020年，就读于西南大学食品科学学院包装工程专业，在读期间多次获得学业奖学金。参与西南大学“大学生创新创业训练计划”中市级创新实验课题《柑橘皮可食性保鲜膜》;参与顺丰2018绿色环保包装设计大赛理科赛题，获得优秀奖。2020年-至今，就读于暨南大学包装工程学院，主要研究方向为食品包装安全。参与国家重点研发计划、广东省重点领域研发计划项目。

　　本文《基于FT-IR和GC-MS分析市售PLA吸管中挥发性物质》来源于《食品科学》2022年43卷24期258-265页，作者：张株瑞，杨青华，童星，王志伟，胡长鹰。DOI:10.7506/spkx0302-029。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

　　Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。