陶瓷食品包装材料中重金属有害物的迁移试验与理论研究

发布时间：2017-11-22 14:14

  本文关键词：陶瓷食品包装材料中重金属有害物的迁移试验与理论研究

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【摘要】：食品安全是全球性的公共安全问题,与消费者健康息息相关的同时,业已成为国际上最为重要的食品贸易技术壁垒之一。日用陶瓷作为一种重要的食品接触材料,在食品包装工业中应用广泛,但其中重金属溶出量则直接影响所接触食品的卫生与安全。目前我国重金属溶出量的限量标准与发达国家的差距明显,成为制约我国日用陶瓷产业发展和陶瓷制品出口的主要瓶颈；同时,我国在陶瓷食品包装材料安全领域的研究刚刚起步,研究基础甚为薄弱,对重金属向食品迁移的规律、机理、影响机制以及迁移模型构建等方面缺乏系统研究,致使对重金属迁移量的有效预测和控制、进而实施陶瓷食品包装材料安全性评价和安全标准法规的制定等缺乏有力的理论依据。本论文针对陶瓷包装制品中典型重金属有害物迁移进行了系统研究与探讨,对重金属迁移的影响因素进行分析,基于迁移试验获得不同贮藏条件下陶瓷釉中重金属向多种食品模拟物和典型食品迁移的规律；探讨重金属迁移机理,构建陶瓷釉中重金属向食品迁移的预测模型。研究内容与结论主要包括：(1)陶瓷釉中中重金属迁移试验方法的确立根据重金属毒性程度、在陶瓷包装材料加工所涉及到的元素的使用频率和使用量,选择铅、锌、镉、钴、镍等5种元素为研究对象；通过调研及短期迁移试验,选择4%乙酸、10%乙酸、1%柠檬酸、1%乳酸和白酒、黄酒、食醋、酸豆角汁作为陶瓷包装材料重金属元素迁移试验所用的食品模拟物和典型真实食品;参考塑料中受限物质迁移试验选择指南确立了陶瓷包装材料中重金属迁移试验条件；并通过使样品溶液和标准溶液的基体匹配消除基体干扰,建立同时测定陶瓷食品包装材料中重金属的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测方法。(2)生产工艺对陶瓷釉中重金属迁移的影响分析通过试验研究了重金属初始浓度、釉层厚度、烧制温度(温度和时间)等主要生产工艺对重金属迁移的影响。结果表明：釉料中重金属初始浓度仅对重金属迁移初期有影响,随着时间推移,釉料配方对重金属的溶出影响更为显著;制作陶瓷包装材料釉料时,在减少釉料配方中重金属初始浓度的同时还应该降低釉料中长石的比例,才能更大程度的降低重金属的迁移。此外,陶瓷釉中重金属溶出量随着釉层厚度增加而增加,随着烧制温度的升高而减少；配方相同条件下,烧制温度对重金属溶出量的影响比釉层厚度更为显著。(3)陶瓷釉中重金属向食品迁移的规律研究试验研究20℃、40℃和60℃下陶瓷釉中重金属向4%乙酸、10%乙酸、1%柠檬酸、1%乳酸、白酒、黄酒、醋、酸豆角汁的迁移行为,分析贮藏时间、温度、食品特性(pH值、酒精度等)等对重金属迁移的影响；对重金属向食品模拟物和真实食品的迁移进行了对比分析,开展试验配制釉料陶瓷制品的安全性评价。结果表明：重金属溶出量、平均迁移溶出速率均随着贮藏温度的升高而增加；在酸性条件下,重金属溶出量随pH值下降而增加；在醇类食品中,镉的迁移量与酒精度成正比,而其他重金属迁移量与酒精度成反比；同样条件下,重金属向4种真实食品的迁移量仅为4%乙酸迁移量的1.9%～50.7%；4%乙酸中铅、镉迁移量分别是标准法规对扁平器皿溶出限量的7.6%和50.7%,低于相关国内外法规限量标准最低值。(4)陶瓷釉中重金属迁移机理探讨通过对食品模拟物和釉层中重金属与二氧化硅之间的比值对比分析结合重金属迁移试验动力学拟合分析结果,参考硅酸盐腐蚀机理和玻璃中铅的迁移过程,对陶瓷釉中重金属的迁移机理进行分析探讨。结果表明,釉中重金属的迁移是一个扩散过程,主体表现为离子交换反应。(5)陶瓷釉中重金属迁移预测模型的构建建立了陶瓷釉中重金属迁移预测模型,并考虑贮藏温度统一表征迁移模型。在此基础上,基于短期(24小时)迁移试验结果与模型拟合,表征模型参数,基于长期迁移试验进行模型验证。结果表明,所建模型能通过短期迁移实现对重金属长期迁移规律的预测；同时能有效实现重金属向真实食品的迁移预测。
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS206.4

【参考文献】

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本文编号：1214970