谢 礼 唐 诗 肖 宇 谭 志 帅培强

谢 礼 ^1,2 唐 诗 ^1,2 肖 宇 ^1,2 谭 志 ^1,2 帅培强 ^{1,2 *}

摘 要 为评估竹纤维复合材料的安全性，本研究通过鼠伤寒沙门氏菌回复突变（Ames）试验，研究其迁移液的潜在致突变性。试验以4%（体积分数）乙酸为模拟物，在100℃下进行迁移试验，制备竹纤维复合材料迁移液。采用鼠伤寒沙门氏菌TA97a、TA98、TA100、TA1535和大肠杆菌WP2uvrA（pKM101）5种标准菌株，分别在S9代谢活化系统与非S9代谢活化系统条件下，对PLA-BF迁移液原液及5倍、25倍、125倍、625倍稀释液进行Ames试验。结果显示：在涵盖基因移码突变和碱基置换突变的5种标准测试菌株中，无论是否加入模拟哺乳动物代谢的S9活化系统，竹纤维复合材料迁移液的原液及625倍的稀释液，均未诱发任何测试菌株的回复突变菌落数显著增加。所有测试组的回复突变菌落数均在与阴性对照组相当的本底范围内，且未呈现剂量依赖性增长趋势。研究结果为竹纤维复合材料的安全性评价提供了数据支撑。

关键词 竹纤维；聚乳酸；迁移；鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验；遗传毒性

Assessing the Safety of Bamboo Fiber Composites Using the Ames Test

XIE Li ^1,2 TANG Shi ^1,2 XIAO Yu ^1,2 TAN Zhi ^1,2 SHUAI Pei-Qiang ^1,2*

Abstract The Salmonella typhimurium reverse mutation (Ames) test was employed to investigate the mutagenicity of the migration liquid from polylactic acid-bamboo fiber (PLA-BF) composite, aiming to provide a scientific basis for its safety assessment. In this study, 4% (v/v) acetic acid was used as a simulant to prepare the PLA-BF migration liquid under migration conditions at 100°C. The Ames test was then conducted using five standard tester strains-Salmonella typhimurium TA97a, TA98, TA100, TA1535, and Escherichia coli WP2uvrA (pKM101)-under both conditions with and without the S9 metabolic activation system. The test materials included the undiluted PLA-BF migration liquid and its serial dilutions of 5-, 25-, 125-, and 625-fold. Results demonstrated that neither the undiluted PLA-BF migration liquid nor its dilutions (up to 625-fold) induced a significant increase in the number of revertant colonies in any of the five standard tester strains-covering both frameshift and base-pair substitution mutations-either in the presence or absence of the S9 metabolic activation system. The revertant colony counts for all test groups remained within the background range, comparable to the negative control groups, and no dose-dependent increasing trend was observed. This study provides direct scientific data for the safety assessment of PLA-BF.

Keywords bamboo fiber; polylactic acid (PLA); migration; Salmonella typhimurium reverse mutation (Ames) test; genotoxicity

基金项目：海关总署科研项目（2022HK025）；食品安全检测四川省重点实验室激励支持经费（2025JDPT0016）

第一作者：谢礼（1983—），男，汉族，四川雅安人，硕士，高级兽医师，主要从事食品安全检测相关工作，E-mail: 279918798@qq.com

通信作者：帅培强（1973—），男，汉族，四川峨眉人，博士，正高级工程师，主要从事食品安全检测相关工作，E-mail: 8398638@qq.com

1. 成都海关技术中心 成都 610041

2. 食品安全检测四川省重点实验室 成都 610041

1. Chengdu Customs Technical Center, Chengdu 610041

2. Food Safety Detection Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 610041

随着消费者环保意识的增强，以绿色、天然和可降解为特点的竹纤维、秸秆等植物纤维—塑料复合材料日益受到市场青睐^[1]。然而，这类材料在生产过程中常需添加合成树脂、防水防油剂等化学助剂以提升其力学性能和耐用性。例如，竹纤维复合材料通常由塑形剂、黏合剂等塑料基质复合竹粉而成，其非竹纤维成分占比在50%以上^[2]。这些化学物质在高温、酸性或油脂环境下可能迁出，对人体健康存在一定的风险，因此受到研究人员的广泛关注^[3-6]。

鼠伤寒沙门氏菌回复突变（Ames）试验作为一种经典、可靠的体外致突变性检测方法，已被广泛应用于各行业产品的遗传毒性初筛^[7-10]。本研究旨在模拟实际使用场景，制备竹纤维复合材料的迁移液，并通过标准的Ames试验程序，科学评价其浸提物的潜在致突变性，为该类产品的质量安全控制与风险评估提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 主要仪器设备

电子天平（ PL602-S，瑞士梅特勒—托利多公司）；CO₂培养箱（Thermo-3111，美国赛默飞世尔公司）；恒温水浴锅（WB-22，德国美墨尔特公司）；生物安全柜（NU-437-400S ，美国NuAire公司）；高压灭菌锅[GR60DA，致微（厦门）仪器有限公司]。

1.2 材料与试剂

遗传毒性Ames试剂盒[2菌版K0225D002、5菌版K0225F011，汇智和源生物技术（苏州）有限公司]；冰乙酸（≥99.5%，四川西陇科学有限公司）；聚乳酸复合竹纤维材料（含15%竹粉，市场自购）。

1.3 试验方法

1.3.1 迁移试验

（1）迁移条件。本试验所用材料为聚乳酸复合竹纤维（Polylactic Acid-Bamboo Fiber，PLA-BF）颗粒材料。考虑到其多被加工成塑料用品，如碗、盘、勺等，接触的物质种类复杂多样，可能包含酸性物质。因此，试验采用模拟物为4%乙酸。为更真实地模拟使用场景，本试验选择以最严苛试验条件，即在100℃、2 h进行迁移试验。

（2）试样接触面积与模拟物体积比。本试验样品为圆柱体颗粒材料，与实际成型品有明显差异，参照GB 5009.156—2016《食品安全国家标准 食品接触材料及制品迁移试验预处理方法通则》规定，试样接触面积与模拟物体积比S/V = 6 dm²/1 L。随机选10个试样，用游标卡尺测得其横截面和纵截面长度，如图1所示，计算出各样品表面积（表1）。再称量上述10个试样的重量为0.247 g，经过换算200 mL模拟物需要试样6.18 g。试验采用全浸没法，试验样品用蒸馏水冲洗3次，自然晾干，装入带盖玻璃瓶中100℃浸提2 h。试验结束后将迁移液转至干燥洁净的玻璃瓶密封避光4℃保存。

1.3.2 迁移液Ames试验

（1）预试验。以迁移液原液为最高剂量，按5倍等比组距下设4个浓度梯度，稀释倍数分别为1/5、1/25、1/125、1/625，稀释液用4%乙酸。预试验采用鼠伤寒沙门氏菌TA100、TA982种细菌，除5个浓度迁移液受试物外，另设阳性对照组、溶剂对照组和未处理对照组，均包括+S9和-S9两种情况，每组做3个平板。用平板参入法，底层培养基为1.5% 琼脂培养基加磷酸盐贮备液和40%葡萄糖，90 mm平皿制板备用。顶层培养基现配现用，称琼脂粉1.2 g、氯化钠1.0 g，加入蒸馏水200 mL，混合后封口，121℃灭菌20 min，备用。冷却至60～70℃时，加入组氨酸—色氨酸—生物素溶液1.0 mL，充分混匀，每管2 mL分装至5 mL无菌离心管中，45～48℃水浴中保温。随后，向保温的顶层培养基中依次加入0.1 mL菌液、0.1 mL受试物（溶剂对照组加4%乙酸，未处理对照组不加）和0.5 mL的10% S9混合液或S9空白溶液，混匀后迅速倾入含底层培养基的平板，平铺固化后37℃培养48 h观察结果，各菌株诱变剂及应用剂量见表2。在背景菌苔生长良好的条件下，点数各培养皿中的回变菌落，计算各菌株各剂量组3个平板菌落数的平均数和标准差。试验满足阳性对照组回变菌落数≥未处理对照组的2倍，试验成立。受试物组回变菌落数≥溶剂对照组的2倍，并具有以下两种情况之一的可判定为阳性：一是有剂量—反应关系，二是某一测试组有可重复的阳性结果。另外，预试验还要观察受试物或溶剂对菌株有无生长抑制作用即细胞毒性。

表2 预试验各菌株标准诱变剂及使用剂量

Table 2 Standard mutagens and dosages for preliminary experiments with various strains

（2）正式试验。根据预试验结果，未发现各受试物和溶剂对菌株生长有抑制作用，故正式试验选择与预试验相同的受试物浓度、溶剂和试验分组，用鼠伤寒沙门氏菌TA1535、TA97a、TA98、TA100以及大肠杆菌WP2uvrA（pKM101）5种细菌进行测试，各菌株诱变剂及应用剂量见表3。

2 结果与讨论

2.1 试验结果

PLA-BF颗粒材料迁移液的Ames试验结果分别见表4和表5。预试验和正式试验中，各平皿背景菌苔生长良好，不同诱变剂阳性对照组的细菌回复突变数均在未处理对照组的2倍以上，说明该试验成立。对于TA1535、TA97A、TA98、TA100以及WP2uvrA（pKM101）菌株，在+S9和-S9两种情况下，PLA-BF颗粒材料5种浓度迁移液均未诱导菌株回复突变菌落数增加，说明在本试验条件下，试样没有致突变作用。

2.2 讨论

在本研究中，参照实际生活使用场景，以4%乙酸为模拟物按最严苛条件进行迁移试验。GB 5009.156—2016中对材料成品的试样接触面积与模拟物体积比有详细的测算方法，但本试验试样为圆柱形颗粒原材料，按照标准，当实际S/V未知时，应按6 dm²表面积对应1 kg 或1 L模拟物对迁移试验所得数值进行计算和表述。为尽可能准确测算颗粒材料表面积，本试验随机选择10个试样，用游标卡尺测得其横截面直径和纵截面直径，从而得到每个试样的表面积，再称量该10个试样的重量，计算出200 mL模拟物需要试样6.18 g，按照全浸没法进行迁移试验。Ames试验结果显示，PLA-BF颗粒材料迁移液的原液、5倍、25倍、125倍、625倍稀释液均未诱导细菌发生回复突变。

目前对PLA-BF材料致突变性的研究较少，但对塑料包装材料遗传毒性的研究较多。刘雨菲等^[11]对5种常见塑料包装材料：高密度聚乙烯、聚酯、聚丙烯、砜树脂聚合物和共聚聚酯迁移液进行了Ames试验，结果显示PET乙酸迁移液稀释后体外细菌回复突变试验阳性，该研究还检测到PET迁移物主要超标成分为2,6-二叔丁基苯酚、邻苯二甲酸酯和抗氧剂1076，其中2,6-二叔丁基苯酚和抗氧剂1076等均有明确的致癌风险和细胞毒性，表明其迁移液中存在的多种化学物质超标可能导致毒性作用。

3 结语

1933年英国卜内门公司在高压实验中意外合成“低密度聚乙烯”，这是塑料在包装材料领域应用的起点^[12]。20世纪50至70年代，凭借其在功能性、经济性与便利性方面的显著优势，塑料材料进入快速发展与广泛普及的阶段，成为包装的主流选择^[12]。然而，随着塑料制品的规模化应用，其引发的环境风险与健康危害逐渐引起重视^[13-15]。欧洲化学品法规推荐使用体外生物测定方法，以评估相关接触材料的安全性。若干体外生物测定法（例如细胞毒性、遗传毒性、内分泌活性）已经被开发并用于验证相关塑料材料的安全评估^[16]。

竹纤维复合材料从本质上说仍属于塑料基制品，具备和密胺产品类似的耐摔、耐用、易清洗等特点，但也存在相似的安全隐患。因此，竹纤维复合材料产品的生产企业应严格把控原料与工艺，监管部门也需进一步加强监督力度，切实提升产业水平和产品质量。

本研究所选受试物PLA-BF原料为非加工成品，形状不规则，其模拟物体积无法依据标准准确测算，故而采用游标卡尺测得其横截面直径和纵截面直径以测算每个试样的表面积，以此估算出本研究所需试样的重量。另外，本研究采用4%（v/v）乙酸、100℃的严苛迁移条件，并运用安全评估规范要求的标准化Ames试验对PLA-BF材料的迁移液进行了检测。试验结果表明，在上述极端条件下，PLA-BF材料迁移液中未检出具有遗传毒性的物质。该结果为验证PLA-BF相关制品在出口安全性方面提供了安全性数据，也为国内企业应对和符合进口国技术性贸易措施要求，规避相关市场准入风险，提供了实验数据与参考。

参考文献

图1 PLA-BF颗粒材料表面积测算结果

Fig.1 Measurement of surface area of PLA-BF particle materials

表1 试样表面积测算统计结果

Table 1 Samples’ surface area measurement and statistics

表3 正式试验各菌株标准诱变剂及使用剂量

Table 3 Standard mutagens and dosages for formal experiments with various strains

表4 PLA-BF迁移液稀释液Ames预试验结果（±s，n = 3）

Table 4 Ames test (preliminary) results of PLA-BF migration liquid dilutions (±s, n = 3)

表5 PLA-BF迁移液稀释液Ames正式试验结果（±s，n = 3）

Table 5 Ames test (formal experiments) results of PLA-BF migration liquid dilutions (±s, n = 3)