一次性可生物降解塑料食品容器中三（2,4-二-叔丁基苯基）亚磷酸酯的光降解产物的非目标筛查、定量迁移分析及毒性评估

《Journal of Food Composition and Analysis》：Non-target screening, quantitative migration analysis, and toxicity estimation of photodegradation products of tris ( 2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite in disposable biodegradable plastic food container

　　抗氧化剂AO168在可降解塑料中的降解、迁移及毒性研究，通过UPLC-Q-TOF-MS鉴定出氧化、水解及C-C键断裂产生的5种降解产物，发现AO168-1迁移量最高（435.39μg/g），AO168-2迁移量最低，部分产物（AO168-2、AO168-3）对AML-12细胞具有显著毒性，需建立全生命周期风险评估体系。

　　

丁昭阳|刘艳|程晓燕|冯月超|王建峰|叶能生|王颖

首都师范大学化学系，北京，100048，中国

摘要

三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯（AO168）是一种广泛用于塑料制品的抗氧化剂，但由于其迁移性和生物累积性，可能对健康构成潜在风险。本研究重点关注AO168在一次性可降解塑料食品容器中的降解、迁移和毒性。通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS）技术对AO168的降解产物进行了筛选和验证，发现共有五种产物通过氧化、水解和碳-碳键断裂形成。迁移测试显示，不同产物的迁移行为存在显著差异：三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯（AO168-1）的迁移量最高（435.39 μg/g），而AO168和2,4-二叔丁基苯酚（AO168-3）的迁移量分别为8.73 μg/g和6.19 μg/g，双(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯（AO168-2）的释放量几乎可以忽略不计。使用CCK-8检测和荧光染色进行的细胞毒性评估表明，AO168和AO168-1的毒性较低，而AO168-2和AO168-3在50 μM浓度下可导致AML-12细胞大量死亡。最后，评估了AO168及其降解产物的每日慢性摄入量。本研究为塑料添加剂的生命周期风险提供了重要见解，并为改进食品接触材料法规提供了科学依据。

引言

三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯（AO168，CAS 31570-04-4）是一种高性能抗氧化剂，因其低毒性、低挥发性以及出色的热稳定性和水解稳定性而在塑料工业中得到广泛应用（Adolf等人，2025年；Yang等人，2024年）。在美国，AO168的年产量在4,536至22,680吨之间（Liu和Mabury，2021a年），并且在塑料、泡沫材料甚至纺织品中经常被检测到高浓度（Ji等人，2024年），这引发了对其环境持久性的担忧。由于AO168与聚合物基材之间缺乏化学键合，其在产品使用过程中容易迁移（Wang等人，2024年；Nabil等人，2025年），导致其在多种环境中广泛积累（Xu等人，2025年），包括食品包装材料（Wang等人，2022年）、大气颗粒物（Shi等人，2020年）、室内灰尘（Liu和Mabury，2018年）、消费品（Liu和Mabury，2021b年；Tang等人，2021年）以及水生/陆地系统（Gao等人，2025年；Thibault等人，2024年；Zhao等人，2024年；Li等人，2023年；Costanza等人，2024年）。

现行的化学法规（如REACH、TSCA）主要关注母体化合物带来的风险（Blum等人，2019年；Kwak和An，2021年），而其光解或水解降解产生的转化产物则往往被忽视。鉴于塑料添加剂在加工和环境暴露过程中经常降解为更具毒性的衍生物（Liang等人，2024年；Xu等人，2024年），且其降解过程受热、光解和氧化应激的加速（Hermabessiere等人，2020年；Cao等人，2023年），这一监管漏洞尤为严重。例如，6PPD通过臭氧分解生成6PPD-醌的过程就体现了这一问题（Tian等人，2021年），其生态毒性远高于母体化合物（Hu等人，2022年；Tian等人，2022年；Hiki等人，2021年；McIntyre等人，2021年），这凸显了研究AO168降解产物的必要性（Kim等人，2023年）。

AO168在环境中的普遍存在及其生物累积性引发了健康担忧。流行病学研究证实了多种人体暴露途径（Zhou等人，2024年；Zhang等人，2024年；Schiano等人，2024年；Maddela等人，2023年），生态毒理学数据表明其对水生生物和土壤微生物群有显著影响（Markley等人，2023年；Hernández-Fernández等人，2023年；Wang等人，2021年；Zhao等人，2024年）。尽管已有可靠的分析方法可用于检测环境样品中的AO168（Shi等人，2020年；Liu和Mabury，2018年；Liu和Mabury，2021b年；Tang等人，2021年；Gao等人，2025年；Thibault等人，2024年；Zhao等人，2024年；Li等人，2023年；Costanza等人，2024年），但对其降解产物的系统研究仍较为有限。主要知识空白存在于三个领域：（1）降解途径尚未完全阐明；（2）对环境归趋的理解不足；（3）缺乏整合母体化合物及其转化产物的综合性毒性评估框架。

现行法规框架（如欧盟法规10/2011、美国FDA 21 CFR §177.1520和中国GB 9685-2016）规定了AO168的使用限制，但未明确其迁移限值或风险评估要求。目前尚不清楚AO168及其降解产物是否对人体健康构成风险。为填补这些研究空白，本研究采用了多模式方法：首先使用UPLC-Q-TOF-MS技术筛选和验证了AO168的降解产物；随后开发了一种同时定量AO168及其主要降解产物的方法以评估其迁移水平；最后通过小鼠肝细胞（AML-12）模型进行了毒理学评估，结合每日慢性摄入量计算进行了风险分析。这些发现为AO168衍生污染物的转化途径、暴露风险和毒理学特性提供了重要见解，为改进监管策略和管理新兴污染物提供了科学依据。

部分内容

化学品和试剂

AO168（99.9%）、三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯（AO168-1）（99.9%）、双(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯（AO168-2）（98.9%）和2,4-二叔丁基苯酚（AO168-3）（99.9%）购自TMRM Quality Inspection Technology（北京，中国）。甲醇（HPLC级，99.9%）、乙醇（HPLC级，99.9%）、乙酸（HPLC级，99.9%）、正己烷（HPLC级，99.9%）、二氯甲烷（HPLC级，99.9%）和乙酸乙酯（HPLC级，99.9%）购自Thermo

AO168降解产物的非靶向筛查与鉴定

在正离子模式下，观察到m/z为663.4551的信号，比AO168的信号高16个单位，提示可能发生了磷酸酯的氧化反应（Simoneit等人，2005年），生成了三(2,4-二叔丁基苯基)磷酸酯，质量误差为1.4 ppm。在二级质谱中，观察到m/z为607.3990的峰，表明失去了一个叔丁基。此外，还观察到了m/z为251.0492的峰

结论

本研究为AO168及其降解产物的检测和风险评估提供了重要信息。通过UPLC-Q-TOF-MS技术筛选和验证了塑料中AO168的降解产物，共鉴定出五种通过氧化、水解和碳-碳键断裂反应生成的降解产物，并推断了其降解途径。随后开发了一种UPLC-MS/MS定量分析方法，用于测量从收集的一次性塑料容器中迁移出的AO168及其降解产物的含量。

未引用的参考文献

(Zhao等人，2024)

作者声明

所有作者均同意发表该手稿，不存在利益冲突。

作者贡献声明

王颖：资源提供、实验设计。刘艳：监督、资源管理、项目协调、实验设计、资金申请。丁昭阳：初稿撰写、实验设计、数据整理、概念构思。冯月超：资源提供、实验设计。程晓燕：资源提供、实验设计。叶能生：撰写、审稿与编辑、监督。王建峰：撰写、审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、资金申请。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了国家重点研发计划（编号2022YFF0606702）和北京市科学技术研究院财政计划（编号24CB003-10、24CE-BGS-10）的支持。