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食品塑料包装中重金属检测技术研究

2020-05-06王骕

科学与财富 2020年4期
关键词:检测技术重金属

王骕

摘 要:随着我国社会的不断发展,科技的不断进步,我国各个领域均得到了很好的发展。塑料制品价格低廉、性能优异和品种繁多,在食品包装中得到广泛应用。然而食品长期与塑料包装直接接触,极易导致塑料中的化学成分迁移到食品中,造成食品污染。尤其是塑料包装中的重金属物质,一直是重点监管的对象。文章分析了食品塑料包装材料中的重金属污染隐患,并探讨了几种常用的重金属检测技术,以加大食品安全监管力度。

关键词:食品塑料包装;重金属;检测技术

引言

食品包装安全是食品安全管理的重要环节,塑料包装因性能好、品种多、防潮性能好以及耐化学腐蚀性强,在我国整个食品用包装、容器和工具制品中,应用广泛,约占50%。随着塑料制品对环境破坏和对人体健康的负面影响越来越严重,对塑料制品中有毒物质的检测技术与方法也成为当前研究的重要课题。尤其是其中所含的如铅、镉和汞等重金属物质,一直是监管的重点领域。为了减少和避免重金属超标带来的危害,保证食品安全,本文对几种常用的食品塑料包装中重金属检测技术和方法展开分析和研究。

1塑料食品包装中重金属的来源与危害

1.1塑料包装中重金属的来源

塑料食品包装的重金属主要来自于三个方面:(1)印刷过程的污染;(2)在食品生产中添加的各种违规加工助剂;(3)塑料材料本身遭到重金属的污染。

1.2重金属的危害

目前在食品卫生领域引起较大关注度的汞、铅、砷以及铬、镉等重金属。这些重金属具有显著的生物毒性,并且非常容易形成累积,很难降解,会对人体健康和自然环境造成严重的危害。当人体摄入过多的砷时,就会造成砷中毒。镉蓄积在人体的肾脏和肝脏中后,会引发消化道疾病以及骨质疏松等,甚至导致肾衰竭。铅元素是一种神经毒素,会损伤人的智力。这些重金属元素经过与食品的接触,会迁移至食品中,对人体健康造成严重危害,因此必须要运用科学的检测方法和技术,对塑料包装进行严格的检测,保证食品的安全。

2前处理方法

2.1湿法消解

湿法消解是用酸液或碱液在加热条件下破坏样品中的有机物或还原性物质的方法。常用的酸解体系有:硝酸-硫酸、硝酸-高氯酸、硝酸-盐酸、氢氟酸,过氧化氢等,它们可将待测物中的有机物和还原性物质全部破坏;碱解多用苛性钠溶液。对于食品塑料包装中不同的待测重金属元素,所用的消解体系也不一样。比如,测定总铬选择硫酸-过氧化氢消解体系可以达到较好的效果,其他體系而言,盐酸与铬能生成一种容易挥发的物质的三氯化铬,影响铬的回收率,高氯酸消解有一定的危险性。而测定六价铬则采用氢氧化钠-碳酸钠体系在碱性环境下消解,因为在碱性提取液中,Cr3+和Cr6+之间价态变化的可能性最小。湿法消解所用设备简单,但是要注意通风以及对人员的防护,同时注意空白污染。

2.2微波消解

微波消解通常是指利用微波加热封闭容器中的消解液和试样从而在高温增压条件下使样品快速溶解的消化方法。密闭容器反应和微波加热这两个特点,决定了其完全、快速、低空白的优点,但不可避免地带来了高压(可能过压的隐患)、消化样品量小的不足。现在的商品微波消解系统,一般都有测温/测压甚至控温/控压技术,因此在安全性上已经有了较大保证。硝酸-过氧化氢消解体系常用于食品塑料包装重金属元素含量的测定。微波消解对于汞等易挥发的元素,效果特别理想。

2.3干法灰化

干法灰化是将试样置于蒸发皿中或坩埚内,在空气中,于一定温度范围(400~800℃)内加热分解、灰化,所得残渣用适当溶剂溶解后进行测定。此法常用于测定有机物中的无机重金属元素,如铅、镉、铬、锑等。干法灰化能灰化大量的样品,操作简单,不需要使用大量试剂,但对低沸点的元素容易造成损失,且耗时长。

2.4浸提法

浸提法主要用于食品塑料包装在食品模拟物中的重金属迁移试验。不同材质和使用类型的样品测试条件有所区别,比如我国现行的卫生标准GB/T5009.60-2003《食品包装用聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯成型品卫生标准的分析方法》规定的测试条件为:4%乙酸,60℃,浸泡2h。

3食品塑料包装中重金属检测技术

3.1原子吸收光谱法

原子吸收光谱法(AAS)主要用于分析元素形态,适用性广、特异性好、灵敏度高,是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量的分析方法。按照原子化方式的不同又分为石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)和火焰原子吸收光谱法(FAAS)两种。其中,GFAAS比FAAS检出限低,灵敏度高,但分析精度不如FAAS,常需要在检测时加入基体改进剂。而FAAS分析速度快,较为稳定,但是易产生有毒有害气体,且灵敏度较低。AAS常被用来检测食品塑料包装中铅、镉、铬、铜等重金属元素的含量,应用广泛,但每次只能测定一种元素。

3.2紫外-可见分光光度法

紫外-可见分光光度法(UV-VIS)重现性好、准确度高且操作简单,是一种根据物质分子对波长范围在200~760mm的光辐射的吸收特性而建立的定量、定性和结构分析方法。在食品塑料包装重金属检测中UV-UIS最典型的应用是六价铬的测定,UV-VIS可在540nm处测定六价铬与1.5-二苯碳酰二肼反应生成的紫红色络合物,是一种有效的选择性强的测定方法。

3.3电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)是近三十年发展起来的同位素和无机元素分析技术,它以特别的接口技术将ICP的高温电离特性与质谱计的灵敏快速扫描的优点相结合,从而形成一种高灵敏度的分析技术。ICP-MS法的各项检测指标均优于传统的石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等无机分析技术,同时还可以与其他技术进行联用。ICP-MS检测法与传统的无机检测方法进行比较,有检出限低、动态线性范围宽、干扰因素少、速度快、准确度高、可同时进行多种重金属物质检测等特点。ICP-MS检测法是分析痕量元素方法中最先进的一种,但由于该检测方法成本很高且工作环境要求严格,而未被广泛应用于重金属物质的检测工作中。

3.4ICP发射光谱法

目前用于原子发射光谱的主要光源是电感耦合等离子体(ICP)。ICP具有环形结构、温度高、电子密度高、惰性气氛等特点,用它做激发光源具有检出限低、线性范围广、电离和化学干扰少、准确度和精密度高等分析性能。应用ICP-OES技术对塑料食品包装进行重金属检测时,可以同时检出多种元素的含量和迁移,工作效率大大提高。但这种技术也具有一定的局限性,不仅在检测中会消耗大量的惰性气体,而且检测铅和汞元素时,其检出限比较高。

结语

食品包装材料领域中涉及的安全及卫生问题都和我国消费者身体健康之间有一定程度的关系,不管出现任何问题,都会对消费者的人身健康造成一定程度的影响,因此应当不断地在以往包装材料以及检测技术的基础上加以创新,力求让包装材料领域中涉及的质量及卫生问题得到有效的解决,尽可能对食品当中涉及的重金属污染问题形成有效的控制,从而将食品包装材料的安全性维持在一定的水平之上。

参考文献:

[1]杨珍.黔产冬荪重金属及农残含量与食用潜在健康风险评价[D].贵阳:贵州师范大学,2017.

[2]杜美霞.荧光增白剂VBL和β—胡萝卜素的分析方法研究[D].杭州:浙江工商大学,2017.

[3]徐 恒,龚 云.食品接触材料中重金属检测技术研究进展[J].出版与印刷,2018(4):23.

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