食品接触法规对PBS发展的影响浅析

姚 逸，张尔杰，卢昌利，王超军，焦 建，曾祥斌

（1.珠海金发生物材料有限公司，广东 珠海 519050；2.金发科技股份有限公司企业技术中心，广州 510520）

1 食品接触材料与法规

1.1 食品接触材料

食品是人类社会日常运转的必需品，而食品健康则关系着社会发展与人类健康。随着人们食品安全意识的日益提高，食品接触材料的使用安全受到了广泛关注[1]。据报道，因食品接触材料含有有害物质造成的安全事件屡见不鲜，如紫砂煲事件、荧光爆米花桶事件、豆浆机润滑油泄露事件、氧化钙干燥剂爆炸事件。

食品接触材料是指一类在使用过程中可能与食品发生直接或间接接触的材料，在餐厨用品、食品包装以及食品容器等领域具有广泛应用。食品接触材料在与食品接触的过程中，可能会改变食品的色相、气味和味道，甚至可能会释放出有害的化学物质，这种化学物质一旦迁移到食品中被人类食用，将造成十分严重的后果。食品接触材料的使用安全不容忽视，提升食品接触材料的性能将是提高食品使用安全性的关键因素[2-3]。

食品接触材料被应用在诸多行业，包括塑料、陶瓷、纸制品和金属，表1展示了食品接触材料在不同行业中的风险来源。

表1 食品接触材料在不同行业的风险来源Tab.1 Risk sources of food contact materials in different industries

1.2 食品接触法规

塑料是一种利用加成聚合或缩合聚合反应生产的大分子聚合物，由合成树脂和各类添加剂组成，因其化学性质稳定、易于加工以及生产成本低，塑料的使用遍布人类生活的各个方面，包括食品接触领域。

食品接触材料的使用风险引起了人们的高度重视，如表2所示，各国家、地区近年来陆续颁布了食品接触法规与测试标准[4-5]，其中法规包括规范所有食品接触材料的框架性法规与针对食品接触塑料材料与制品的专项法规，这些法规对食品接触塑料材料中的可能迁移物质种类做出了明确规范，对迁移含量提出了明确限制要求。

表2 国内外塑料材料的食品接触法规与测试标准Tab.2 Food contact regulations and test standards of plastic materials at home and abroad

1.2.1 欧盟

欧盟是中国对外贸易最重要的合作伙伴，中国每年约1/3的食品接触材料与制品销往欧盟。2004年，欧盟颁布了食品接触材料的框架性法规（EC）No 1935/2004《关于拟与食品接触的材料和制品暨废除80/590/EEC和89/109/EEC指令》[6]和（EC）No 2023/2006《关于拟与食品接触的材料和制品的良好生产规范》，对食品接触材料及制品的范围、要求及评估机构等提出了明确的通用安全要求。

2011年，欧盟通过了关于塑料材料与制品的专项法规（EC）No 10/2011《食品接触塑料及制品条例》[7-8]，该条例进一步增加了监管范畴，同时也将部分塑料制品特别是多层复合塑料列入法规中，并提出食品接触塑料材料的食品模拟物质与迁移试验标准[9-11]。

如表3所示，6种食品类型分别对应不同的食品模拟物，这些食品模拟物与对应的食品具有相似的特性，被用于替代食品进行分析实验，进而掌握某种塑料材料对于不同食品类型的食品接触性能。

表3 不同食品类型的食品模拟物Tab.3 Food simulants of different food types

如表4所示，通过采用不同的时间与温度进行模拟测试，模拟9种日常使用时可预见到的食品接触条件。此外，（EC）No 10/2011对重点管控物质做出了严格的限量要求，其技术要求规定塑料材料与制品向食品中所迁移物质的全面迁移量（OML）不得超过10 mg/dm2，接触婴幼儿食品的塑料材料与制品全面迁移量则不得超过 60 mg/kg[12]。

表4 不同食品接触条件的模拟测试条件Tab.4 Simulation test conditions of different food contact conditions

此外，欧盟对食品接触材料的测试标准也作出明文规定。BS EN 1186系列标准提出塑料材料与制品在不同条件下、与不同物质接触后的全面迁移量测试方法，BS EN 13130系列标准明确了不同食品或食品模拟物中限定物质含量的测试方法。

欧盟各成员国不仅要遵守欧盟颁布的食品接触法规体系，还有权制定符合自身国情的法规，因此，出口到欧盟的食品接触产品不仅要满足欧盟法规的要求，还需要考虑各成员国的相关法规或指令。如德国颁布《食品与日用品管理法》（LFGB），禁止含有危害人体健康或影响食品气味或味道的物质由材料迁移至食品中，禁止使用任何含有有毒材料的日用品。此外，德国还出台了消费品条例Bed Ggst V，作为LFGB的实施性法规，对食品和日用品行业的食品接触材料设定了许可物质目录和禁止物质目录，同时规范了这些物质的限量要求和应用范围等要求，并列出一系列测试标准。同德国一样，法国、意大利等欧盟成员国也通过发布相关法规或指令，建立了一整套完善的食品接触法律体系。

1.2.2 美国

美国的食品接触法规包括《联邦食品、药品和化妆品法》（FFDCA）、《联邦规章法规》（CFR）和《符合性政策指南》（CPG）三部分。其中，针对食品接触塑料材料的法规主要来自CFR 21，其对食品包装材料能够使用的树脂种类和允许添加的物质种类、使用限量以及限制条件进行规定，提高食品接触塑料材料及制品的使用安全性。

1.2.3 中国

中国的食品接触法规体系包括框架性法规和国家标准，其中框架性法规《中华人民共和国食品安全法》于2015年10月1日经老版修订后正式实施，该法规明确了食品接触包装材料等具有安全风险的产品实施生产的具体要求。国标GB 4806.1—2016[13]作为食品接触材料标准体系中的统领性通用标准，对食品接触材料及制品的基本要求、限量要求、检测方法以及标识信息等进行规定；国标GB 9685—2016[14]列举出食品接触材料允许使用的添加剂名单，共计1 294种，并对添加剂的使用安全进行严格管控。国标 GB 4806.6—2016[15]和国标 GB 4806.7—2016[16]作为实施标准对食品接触用塑料的树脂种类、原材料及理化指标提出要求；国标GB 31604.8—2016和国标GB 31604.9—2016规范了食品接触材料及制品的全面迁移量和重金属含量的测试方法。

2 PBS现状及未来发展方向

2.1 PBS发展现状

据统计，全球年塑料使用总量已超过4亿吨，中国的使用量约占总量的15%，约6 000万吨。目前，广泛使用的塑料材料仍主要是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）为主，这四大类通用塑料在自然条件下不可降解，引发了严峻的“白色污染”问题，对自然生态造成了巨大破坏。2020年，我国废弃塑料垃圾总量超过8亿吨，这些废弃塑料占据了大量的土地资源，对山川河流等地貌以及区域内动植物造成了难以磨灭的损害，通过焚烧、填埋等方式处理塑料垃圾不仅浪费资源，而且费用高昂。随着人们环境保护意识的不断加强，作为传统塑料替代品的可生物降解塑料应运而生。

PBS是由丁二酸和1，4-丁二醇为单体制备而来的脂肪族可生物降解聚酯[17-18]。表5展示了不同级别PBS的产品标准，其结晶度通常在30%～45%，力学加工性能与聚丙烯（PP）相近，满足通用塑料的使用要求，在泥土、海水及堆肥条件下都能完全降解，堆肥60天生物降解率可达90%以上，被广泛应用于食品包装、农用地膜及医用高分子材料等领域[19-20]。

表5 不同级别PBS产品标准Tab.5 PBS product standards of different levels

PBS的合成方法主要包括溶液聚合法、熔融缩聚法和扩链法，其中熔融缩聚法是通过两种单体直接缩合聚合反应制得，分子量可超过20万，该法具有工艺简单、成本低的优势，并且聚酯中不含扩链剂和有机溶剂，具有更优异的使用安全性和生物降解性能。图1展示了PBS熔融缩聚法的合成原理，分子结构中的酯键促使PBS能够在自然界中微生物的作用下或堆肥处理条件下，完全降解为CO2和H2O。

图1 PBS熔融缩聚法合成原理Fig.1 Scheme of PBS fusion polycondensation synthesis

2.2 可食品接触PBS研究进展

PBS具有超高的热变形温度（HDT），其材料与制品的使用温度超过100℃，是生物降解塑料中唯一适用于与热食品接触的一类，在纸杯淋膜、奶茶吸管、一次性餐具、咖啡胶囊等热食品领域具有极高的热度和广阔的应用前景。

然而，就目前的合成技术而言，PBS聚酯在合成过程中2种单体脂肪族二羧酸和脂肪族二元醇难以避免地会发生环化反应，二者末端的羟基和羧基会发生酯化，生成环形的寡聚物小分子。这些环型寡聚物易于迁移与扩散，当PBS基制品应用于食品接触领域时，这类环型杂质存在从塑料析出至食品中的风险，不仅可能造成食品接触全面迁移量超过法规的限定值，而且存在极高的食用安全隐患。

目前，暂未披露针对PBS基塑料材料及制品的食品接触专项法规，因此PBS在热食品领域的实际应用，满足当地的塑料专项法规即可。例如，PBS基热食品接触产品发往欧洲国家时，需满足欧盟（EC）No 10/2011《食品接触塑料及制品条例》的规定，在特定测试条件下PBS材料或制品中析出物质的含量不得超过10 mg/dm2，否则此类材料将视为不适宜用作食品接触领域。

为了满足欧盟塑料法规（EC）No 10/2011所提出的与食品接触的塑料材料中杂质物质的迁移限值要求，提高PBS基材料的使用安全，亟待开发高效、低成本的PBS后处理方法，降低聚酯中环型寡聚物的含量[21]，得到分子量分布窄、食品接触全面迁移量低于法规限值的PBS聚酯，应用于热食品接触领域。目前，将此类经后处理制备得到的高纯PBS聚酯称为可食品接触PBS。

可食品接触PBS的开发是当前PBS基材料的重要发展方向和必经之路[22-24]，目前很多企业通过不同技术路线或工艺路线纯化处理粗聚酯制备可食品接触PBS。发明专利 202080031586.1[25]在脱气装置中连续纯化生物降解粗聚酯，将粗聚酯在1～500 Pa的压力下，加入粗聚酯1%～7%质量的夹带剂，在薄膜蒸发器中脱气3～30 min，进而能够实现环形寡聚物含量的显著降低，同时具备实现可食品接触PBS批量生产的可能性。发明专利201210163158.1[26]将粗聚酯溶解于有机溶剂中，配制成一定浓度的粗聚酯溶液，然后加入另一种有机溶剂进行萃取，经分离除去寡聚物，得到含有纯聚酯的有机相，再通过浓缩得到有机相的浓缩液，随后加入沉淀剂，在搅拌下固液分离，经干燥得到包括PBS在内的高纯度可食品接触聚酯。发明专利201810019759.2[27]先将粗聚酯溶解在有机溶剂中，得到聚酯分散液，随后采用纳滤和溶剂蒸发的方法获得纯化的生物降解聚酯，该法工艺路线相对简单，不添加有机酸或无机酸，能够保持聚酯物性稳定。发明专利202011588976.7[28]通过将聚酯在溶剂和沉淀剂中分步溶解与沉淀，再经过滤分离，将聚酯中单体和寡聚体含量降至较低水平，获得高纯聚酯，从而显著提高聚酯产品批次间的稳定性和加工重现性。

3 结语

PBS具备其他生物降解塑料所无法比拟的耐热性能，近年来在热食品领域被寄予厚望，但目前通过熔融缩聚法制备的PBS聚酯在合成过程中产生的环形寡聚物杂质含量高，应用端受到食品接触塑料专项法规关于迁移物质迁移量的限制，因此，开发适用于与热食品接触的PBS基材料是未来的重要研究方向。

PBS基材料的市场推广与广泛应用，应当从两条路线切入。一是通过优化PBS合成工艺路线，在酯化、缩聚过程中增加寡聚物脱除工段，使聚酯产品中的寡聚物含量显著降低；二是通过物理、化学方法对PBS粗聚酯进行纯化后处理，抽提出聚酯中的寡聚物，得到分子量分布窄的高纯PBS聚酯。

以上所提及的2个发展路线的根本目的是降低PBS基聚酯中的寡聚物含量，使其在食品接触领域的应用得到法规许可，使用安全得到保障，相信随着化工新技术的不断突破，可食品接触PBS的高效生产技术终将被开发，PBS基材料也将拥有更美好的未来。