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食品塑料包装材料中有害物质的研究现状

2019-08-05任清刚陈柏桦

山东化工 2019年13期
关键词:顶空包装袋有害物质

史 娜,任清刚,陈柏桦

(1.广东石油化工学院 化学学院,广东 茂名 525000;2.广东石油化工学院 材料科学与工程学院,广东 茂名 525000;3.五邑大学 应用物理与材料学院,广东 江门 529030)

食物在现代逐渐丰富化和多元化,不仅实现南北食物的相互交通,还可以跨季节储存和提供。究其原因,有很大一部分功劳是食品包装袋贡献的(当然运输和保鲜技术也是不可缺少),食品包装袋在原料采购、生产加工、运输储备等过程对食物起到保护防止损坏、保持水分、防止食物在运输过程中污染的作用[1]。然而即使是在食品包装袋包装完好的情况下,食品污染问题却依然存在,经研究发现,一部分原因是食品加工过程造成了污染;另一部分原因是食品包装袋材料污染问题,如PVC保鲜膜致癌事件、白酒塑化剂超标事件、产品包装袋的印刷油墨渗透污染事件、废旧光盘制作婴儿奶瓶事件等;这说明在食品包装袋使用越来越普遍的今天,食品包装袋质量保障已经是一个不可忽视的问题[2]。

食品包装袋种类繁多,常见的有塑料制品、纸制制品、玻璃制品、陶瓷制品、金属制品等[3]。塑料包装袋的主要材质为PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PVDC(聚偏二氯乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)等,其他成分还有增塑剂(苯二甲酸酯类、多元醇酯类、氯化烃类等)、稳定剂、抗氧化剂、粘接剂等助剂。这些合成的高分子与食品接触本是无毒或低毒的,但这些塑料包装材料中的添加剂、游离单体的残留以及重金属等都存在不同程度的向内部食品渗出迁移的现象,且添加剂及其降解物从某种程度上均有一定的毒性,这些都会成为消费者使用包装材料的安全隐患[4]。本文主要从食品包装材料的主要有害物质、及其处理和检测方法等几方面进行了综述分析。

1 食品包装材料中主要有害物质及研究现状

表1 不同材质的食品包装材料中有害物质的举例

食品包装是现代企业加工食品的最后一道工序,它是采用适当的包装材料、容器和包装技术把食品包裹起来,以保证食品的质量与安全[5]。塑料因其轻便、阻隔性好、透明性好等优良性能成为使用最多发展最快的食品包装材料,大约有60%的食品包装都选用塑料作为包装材料,为了改变塑料的性能,使之具有更好的包装适性和降解性能,企业常在包装塑料的制备过程中加入添加剂[6]。薛山等人研究了食品包装材料的分类,并详细的罗列其中的有害物质,见表1[7]。虽然各种添加剂可以增强塑料包装材料的性能,但是从某种意义上讲均具有一定的毒性,存在着极大的安全隐患。

食品包装材料中的各种添加剂(抗氧化剂、增塑剂、稳定剂等)以及残留溶剂等会一定程度的向食品迁移,对食品安全构成威胁。杜黎明等[8]采用顶空气相色谱-火焰电离检测器法建立了一种检测塑料食品包装袋中的有机溶剂(甲苯、乙酸乙酯、丁酮、异丙醇等)残留含量的快速有效的分析方法。张智力等[9]总结出复合膜袋中溶剂残留主要是乙酸乙酯和甲苯,并且在残留溶剂在卷轴存放、层叠式存放等过程中会受到高的温度的影响,其迁移速率也会加快;比如在20℃时,6~12个月达到迁移平衡,40℃时,10天就能达到同样效果。

塑料包装材料中多数为复合膜包装材料,它是以塑料等膜材为基材,在粘合剂的作用下复合而成的一种多层结构包装用膜。根据包装内容物的特点,我国制定了复合膜包装材料其产品标准以及溶剂残留量限量要求,见表2[9]。

表2 我国复合膜袋标准及溶残限量要求

2 食品包装袋的提取有害物质的处理方法

2.1 超声波处理

超声波提取以纵波的形式在我们所萃取的样本中固体、液体利用机械效应、空化效应和热效应增大分子的运动速度,增大介质的穿透力来提取所需有效成分。超声波处理具有如下特点:(1)萃取处理温度无需太高;(2)萃取无需高压,操作、仪器都可行方便;(3)效率高;(4)能耗低。现超声波的萃取处理已经有运用在食品包装袋的萃取有害物质的研究方向。

2.2 微波处理

微波的频率是300 M~300 GHz,波长是100 cm~1 mm的电磁波,极性分子在微波电场不断改变正负方向,相互碰撞产生高热,同时在极性分子中的离子定向流动形成离子电流,电子流与周围的分子和离子发生摩擦和碰撞,使微波能转化成热能,这种高效率和高能量应用在萃取中,能使萃取速度提高数倍,同时还降低了萃取温度,提高了萃取质量[2]。由于其在内部产生高温高压,所以一些易燃易爆的有机溶剂及金属类物品也收到限制,但其快速、耗时少、减少溶剂的挥发、避免成分分解。

2.3 索氏抽提处理

索氏抽提提取法是将固体样本放入索氏提取器在单位时间内利用虹吸原理使溶剂反复萃取,也被称为长期浸出法。索氏萃取作为传统萃取方法,优点和缺点都很明显。索氏萃取[2]耗时久,溶剂消耗量大,回收浓缩会造成目标物损耗;但也因操作简单、仪器设备价格较低等原因被广泛运用在环境、食品、药物等领域。

2.4 顶空法处理

顶空提取处理法是利用液平衡形成的有效分离能力[2],可以看作“气体萃取”,在运用上和经典的萃取有相似之处;在顶空分析分类中有:(1)静态顶空处理法;(2)动态顶空处理法;(3)顶空-固相微萃取;其相对应溶剂萃取法的单次萃取和连续萃取的处理方法[10]。由于顶空法在分析时只取基质上方的气体,减少样品基质对检测的影响;在处理和分析中减少了溶剂的使用量,达到绿色化学的目的。目前顶空的定性测量已经可以满足气相色谱的分析,所以顶空法成为GC的一种普遍联用技术。

3 食品包装袋的有害物质的检测方法

食品包装袋中有害物质和溶剂等构成的是混合组分,而且要分析有害物质组分的含量,常用的有GC、GC-MS、LC、LC-MS等分析检测技术。

3.1 以气相色谱为主的分析仪器

气相色谱法是目前色谱法运用的最广方法,其分析特点是运用在低分子量、易挥发的有机化合物,也有一些FPD检测器可以检测农药种的P、S化合物;运用起来具有灵敏度高、分析速度快操作简便可以定量分析组分。气相色谱仪固定相分类可以分为气固色谱和气液色谱,因为气液的分离能力更加优越,所以已经广泛运用在各个检测领域。

3.2 以液相色谱为主的分析仪器

液相色谱法发展于上个世纪70年代,但到了90年代出现的HPLC不仅推广到GC所应用的领域,还能适应更复杂条件的分析。液相色谱法能够分析更高沸点,难挥发的物质,从而减少了对组分分析的一些限制。液相只要求组分能溶于溶剂常温分离,不仅免去气化,还减少高温对物质的分解。而且液相色谱一样具有高灵敏度、检测效率高、分析速度快等特点。

4 结束语

目前,食品包装材料的安全性已经引起国内外许多研究学者的重视,长期使用劣质食品包装袋,由于与食品直接接触,其中的有害物质会缓慢的迁移到食品中,对人类的身体健康造成极大的危害,某些个别有害物质甚至会致癌,为此,食品包装材料中主要有害物质的提取处理方法和分析检测手段显得尤为重要,仍需要开发高效率、高灵敏度、分析速率快的处理方法和检测方法,为食品包装材料的安全性提供保障。

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