引言
1.1 食品接触材料的重要性与迁移风险
食品接触材料（FCMs）指与食品直接或间接接触的材料及制品，包括塑料（如PP、PE、PVC）、金属（如不锈钢、铝）、陶瓷、纸制品、橡胶等，广泛应用于包装、容器、厨具等领域。据统计，全球FCMs市场规模已超3000亿美元（2023年数据），且随着食品工业的规模化发展持续增长。
然而，FCMs中的有害物质（如塑化剂（DEHP）、双酚A（BPA）、重金属（Pb、Cd）、多环芳烃（PAHs））可能通过迁移作用（Migration）进入食品，对人体健康造成潜在威胁。例如：
塑化剂（DEHP）可干扰内分泌系统，导致儿童性早熟；
双酚A（BPA）可影响生殖发育，增加乳腺癌、前列腺癌风险；
重金属（Pb）可损害神经系统，尤其对婴幼儿危害极大。
因此，迁移量检测是FCMs安全性评估的关键环节，也是法规 Compliance 的核心要求。
1.2 迁移量检测的法规背景
为保障食品安全，各国/地区均制定了严格的FCMs迁移量法规：
欧盟：《EC 1935/2004号条例》是FCMs的框架法规，后续通过《EN 13130系列》《EN 14372》等标准细化检测方法；
中国：《GB 4806.1-2016 食品接触材料及制品通用安全要求》是基础标准，配套《GB 5009.156-2016 食品接触材料及制品迁移试验预处理方法》《GB 5009.203-2016 食品接触材料中邻苯二甲酸酯的测定》等方法标准；
美国：《FDA 21 CFR Part 177》规定了塑料材料的迁移限量，《FDA 21 CFR Part 181》覆盖纸制品。
这些法规明确要求：FCMs的**特定迁移量（SML）**必须低于法规限值（如DEHP的SML为0.1mg/kg，BPA的SML为0.05mg/kg），**总迁移量（OML）**需符合通用要求（如欧盟规定OML为60mg/kg）。
食品接触材料迁移量检测方法概述
迁移量检测的核心是模拟食品与材料的接触条件（如温度、时间、食品类型），通过萃取/分离技术富集迁移物，再用仪器分析量化其含量。以下是主流方法的详细介绍：
2.1 气相色谱-质谱联用（GC-MS）
2.1.1 原理与步骤
GC-MS是挥发性/半挥发性有机物（如塑化剂、PAHs、溶剂残留）的经典检测方法，结合了气相色谱（GC）的分离能力与质谱（MS）的定性能力。其步骤如下：
样品前处理：将FCMs样品粉碎（≤1mm），用有机溶剂（如正己烷、乙酸乙酯）萃取迁移物（模拟食品中的脂肪成分）；
浓缩净化：通过旋转蒸发或氮吹浓缩萃取液，再用固相萃取（SPE）去除基质干扰；
GC分离：将浓缩液注入GC柱（如HP-5MS毛细管柱），利用不同化合物的沸点差异分离；
MS检测：分离后的化合物进入质谱仪，通过离子碎片图谱（如EI源）定性，外标法或内标法定量。
2.1.2 优缺点
优点：
灵敏度高（检测限：ng/g级，如DEHP的LOD为0.1ng/g）；
定性准确（质谱图谱可匹配NIST数据库）；
多组分同时检测（一次进样可测10+种塑化剂）。
缺点：
需衍生化（对于极性强、难挥发的化合物，如脂肪酸，需用BSTFA衍生化）；
不适合非挥发性化合物（如BPA，沸点高达360℃，需用LC-MS/MS）。
2.1.3 适用范围
塑化剂（DEHP、DBP、DINP）；
多环芳烃（PAHs，如苯并[a]芘）；
溶剂残留（如甲苯、乙酸乙酯）。
2.2 液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）
2.2.1 原理与步骤
LC-MS/MS是极性/非挥发性有机物（如BPA、雌激素、抗生素）的首选方法，结合了液相色谱（LC）的分离能力与串联质谱（MS/MS）的高灵敏度。其步骤如下：
样品前处理：用极性溶剂（如甲醇、乙腈）萃取迁移物（模拟食品中的水或酒精成分）；
过滤净化：通过0.22μm滤膜去除颗粒，避免堵塞LC柱；
LC分离：将滤液注入LC柱（如C18反相柱），利用化合物的极性差异分离；
MS/MS检测：分离后的化合物进入串联质谱仪（如电喷雾离子源（ESI）），通过母离子-子离子 transitions（如BPA的m/z 228→133）定量，内标法（如BPA-d16）校正基质效应。
2.2.2 优缺点
优点：
无需衍生化（适合极性化合物，如BPA）；
灵敏度极高（检测限：pg/g级，如BPA的LOD为0.01pg/g）；
抗干扰能力强（MS/MS的多反应监测（MRM）模式可有效去除基质干扰）。
缺点：
仪器成本高（约50-100万元）；
维护复杂（需定期更换LC柱、离子源）。
2.2.3 适用范围
极性有机物（如BPA、双酚S（BPS）、邻苯二甲酸酯类（如DEHP的极性类似物））；
水溶性迁移物（如食品包装中的抗氧化剂（BHT））。
2.3 电感耦合等离子体技术（ICP-OES/ICP-MS）
2.3.1 原理与步骤
ICP技术是重金属（如Pb、Cd、Hg、As）的主流检测方法，包括电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）与电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）。其核心原理是：
ICP-OES：将样品消解为溶液，注入ICP炬（10000K），元素原子激发后发射特征光谱（如Pb的220.353nm），通过光谱强度定量；
ICP-MS：样品消解后注入ICP炬，元素离子化后进入质谱仪，通过质荷比（m/z）分离，如Pb的208m/z，定量方式为外标法或内标法（如Rh、Re）。
步骤如下：
样品消解：将FCMs样品（如金属容器、陶瓷）用强酸（如HNO?、HF）消解（微波消解或湿法消解），转化为澄清溶液；
稀释定容：将消解液稀释至合适浓度（如1-10mg/L），避免基质干扰；
ICP检测：注入ICP仪器，记录特征光谱（ICP-OES）或离子信号（ICP-MS）。
2.3.2 优缺点对比（ICP-OES vs ICP-MS）
| 指标 | ICP-OES | ICP-MS |
|---|---|---|
| 灵敏度 | 中等（LOD：μg/g级，如Pb的LOD为1μg/g） | 极高（LOD：pg/g级，如Pb的LOD为0.01pg/g） |
| 线性范围 | 宽（10?-10?） | 较窄（103-10?） |
| 多元素同时检测 | 支持（一次进样可测20+种元素） | 支持（一次进样可测50+种元素） |
| 基质干扰 | 较小（光谱干扰可通过谱线校正） | 较大（需用内标法、碰撞池技术） |
| 成本 | 较低（约20-40万元） | 较高（约60-100万元） |
2.3.3 适用范围
ICP-OES：高浓度重金属（如食品罐头中的Pb，含量≥1μg/g）；
ICP-MS：痕量/超痕量重金属（如婴儿奶瓶中的Cd，含量≤0.1μg/g）。
2.4 原子吸收光谱（AAS）
2.4.1 原理与步骤
AAS是单元素重金属的传统检测方法，原理是：样品消解后，元素原子吸收特定波长的光（如Pb的283.305nm），通过吸光度定量（朗伯-比尔定律）。步骤如下：
样品消解：同ICP技术；
雾化进样：将消解液雾化（气动雾化器），注入火焰（如乙炔-空气火焰）或石墨炉（电热原子化）；
吸收检测：记录特征波长的吸光度，外标法定量。
2.4.2 优缺点
优点：
成本低（约10-20万元）；
操作简单（适合中小企业）。
缺点：
灵敏度低（LOD：μg/g级，如Pb的LOD为5μg/g）；
单元素检测（需更换空心阴极灯，效率低）。
2.4.3 适用范围
低浓度重金属（如食品包装纸中的Pb，含量≥5μg/g）；
单元素常规检测（如企业内部质量控制）。
2.5 模拟迁移试验（Static/Dynamic Migration Test）
2.5.1 原理与分类
模拟迁移试验是法规要求的基础方法，旨在模拟FCMs与食品的实际接触条件（如温度、时间、食品类型），检测迁移到模拟液（Simulant）中的迁移量。根据接触方式，分为：
静态迁移试验（Static Migration）：将FCMs样品浸泡在模拟液中（如蒸馏水（Simulant A，模拟水性食品）、3%乙酸（Simulant B，模拟酸性食品）、10%乙醇（Simulant C，模拟酒精性食品）、橄榄油（Simulant D，模拟脂肪性食品）），在规定温度（如40℃、70℃）下静置一定时间（如24h、10天），然后检测模拟液中的迁移量；
动态迁移试验（Dynamic Migration）：通过循环泵使模拟液持续流经FCMs样品表面（模拟食品在容器中的流动，如饮料瓶），更接近实际使用条件，但操作复杂。
2.5.2 优缺点
优点：
符合法规要求（如欧盟EN 13130-1、中国GB 5009.156）；
直接反映实际迁移情况（模拟液选择需匹配食品类型）。
缺点：
耗时（如10天的静态试验）；
模拟液的局限性（如橄榄油的萃取效率可能低于真实食品中的脂肪）。
2.5.3 适用范围
所有FCMs（如塑料包装、金属容器、陶瓷餐具）；
法规符合性检测（如企业申请生产许可证时的 mandatory 试验）。
主流检测方法对比分析
为清晰展示各方法的差异，从检测对象、灵敏度、法规符合性、成本等维度进行对比（见表1）：
表1 食品接触材料迁移量检测方法对比
| 方法 | 检测对象 | 灵敏度 | 法规符合性 | 成本（万元） | 操作难度 |
|---|---|---|---|---|---|
| GC-MS | 挥发性/半挥发性有机物 | ng/g级 | 符合（EN 13130-1、GB 5009.203） | 30-50 | 中等 |
| LC-MS/MS | 极性/非挥发性有机物 | pg/g级 | 符合（EN 14372、GB 5009.203） | 50-100 | 高 |
| ICP-OES | 重金属（高浓度） | μg/g级 | 符合（EN 15763、GB 5009.12） | 20-40 | 中等 |
| ICP-MS | 重金属（痕量/超痕量） | pg/g级 | 符合（EN 15763、GB 5009.12） | 60-100 | 高 |
| AAS | 重金属（单元素） | μg/g级 | 符合（GB 5009.12） | 10-20 | 低 |
| 模拟迁移试验（静态） | 所有FCMs | 取决于后续检测方法 | 符合（EN 13130-1、GB 5009.156） | 5-10（仅试验设备） | 低 |
案例分析：塑料包装中DEHP迁移量检测
4.1 案例背景
某企业生产的PP塑料包装（用于食品罐头）需检测**邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）**的迁移量，以符合GB 4806.7-2016（塑料食品接触材料）的要求（DEHP的SML为0.1mg/kg）。
4.2 检测方法选择
DEHP是半挥发性有机物，选择GC-MS作为检测方法，同时配合静态迁移试验（模拟液选择橄榄油（Simulant D），模拟罐头中的脂肪成分）。
4.3 试验步骤与结果
静态迁移试验：将塑料样品（10cm×10cm）浸泡在橄榄油中（液固比=10:1），40℃下静置10天；
GC-MS检测：
前处理：用正己烷萃取橄榄油中的DEHP（液液萃取），浓缩至1mL；
色谱条件：HP-5MS柱（30m×0.25mm×0.25μm），进样口温度250℃，载气He（1mL/min）；
质谱条件：EI源（70eV），扫描范围50-500m/z，DEHP的特征离子为149m/z（定量离子）、279m/z（定性离子）；
结果：
DEHP迁移量：0.05mg/kg（低于SML 0.1mg/kg）；
回收率：92%（加标量0.1mg/kg）；
RSD：3.5%（n=6）。
4.4 结论
该塑料包装的DEHP迁移量符合法规要求，可用于食品罐头包装。
法规与标准对检测方法的要求
不同地区的法规对检测方法有明确规定，例如：
欧盟：《EN 13130-1:2004》推荐用GC-MS检测有机物，《EN 15763:2009》推荐用ICP-MS检测重金属；
中国：《GB 5009.203-2016》规定用GC-MS或LC-MS/MS检测邻苯二甲酸酯，《GB 5009.12-2017》规定用ICP-MS或AAS检测铅；
美国：《FDA 21 CFR Part 177.1520》规定用GC-MS检测塑料中的塑化剂。
企业在选择检测方法时，需优先满足法规推荐，以避免检测结果不被认可（如出口欧盟的产品需用EN标准方法）。
迁移量检测的局限性与未来展望
6.1 现有方法的局限性
模拟液的局限性：模拟液（如橄榄油）无法完全模拟真实食品的成分（如食品中的蛋白质、碳水化合物可能影响迁移效率）；
仪器的局限性：如GC-MS无法检测非挥发性化合物，ICP-MS易受基体干扰（如高盐样品中的Cl?会抑制Pb的信号）；
耗时与成本：静态迁移试验需10天，ICP-MS仪器成本高，中小企业难以承担。
6.2 未来发展方向
快速检测技术：如**拉曼光谱（Raman Spectroscopy）**可实现原位、无损检测（如直接检测塑料包装中的DEHP，无需前处理），检测时间缩短至分钟级；**荧光光谱（Fluorescence Spectroscopy）**可快速检测BPA（检测限：ng/g级）；
原位监测技术：如**微流控芯片（Microfluidic Chip）**可模拟食品与FCMs的动态接触，实时监测迁移量；**传感器阵列（Sensor Array）**可同时检测多种迁移物（如塑化剂+重金属）；
机器学习预测：通过收集大量迁移试验数据，用**人工神经网络（ANN）或随机森林（Random Forest）**预测迁移量，减少试验次数（如预测不同温度、时间下的DEHP迁移量）；
环保前处理方法：如固相微萃取（SPME）、**QuEChERS（Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe）**可减少有机溶剂的使用，降低环境负担。
结论
食品接触材料迁移量检测是保障食品安全的关键环节，不同检测方法各有侧重：
GC-MS：适合挥发性有机物（如塑化剂）；
LC-MS/MS：擅长极性有机物（如BPA）；
ICP-MS：是痕量重金属的首选；
模拟迁移试验：是法规要求的基础方法。
企业需根据检测对象、法规要求、成本预算选择合适的方法。未来，快速检测、原位监测、机器学习等技术将推动迁移量检测向更高效、更准确、更环保的方向发展，为FCMs的安全性评估提供更有力的支持。