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食品包装材料中添加剂迁移规律及模型研究

池海涛  
【摘要】:因为食品运输、保鲜、储存和销售的需要,大量塑料包装材料用于食品包装领域。食品包装塑料直接与食物接触,塑料中的小分子添加剂化合物可以迁移进食品,能导致食物质量和营养物质的改变,长期积累在人体中会对身体健康造成损害,因此进行食品包装材料迁移性研究具有重要意义和应用价值。论文通过模拟食品中的一些特征成分以及食品包装材料使用条件,研究不同食品成分、使用条件下,四种主要的食品包装用塑料(聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC))中添加剂的迁移行为、迁移规律及迁移模型。论文主要进行了以下几个方面的研究工作:(1)选用PVC材料中三种增塑剂为研究目标物,制备了不同浓度的PVC膜样品,进行了PVC中增塑剂含量检测方法研究,研究了不同提取方法对PVC中增塑剂的提取量及提取效率的影响。利用食品模拟液进行了迁移规律和迁移模型的研究,研究了PVC中增塑剂在四种食品模拟物中的迁移量,研究了食品模拟物的成分以及温度、时间等条件对PVC中增塑剂向食品中的迁移行为和迁移规律的影响。利用概率模型中的Weibull分布模型为基本公式,借鉴Arrhenius关系式与增塑剂的溶解度参数δ等参数建立了PVC材料中增塑剂在脂类食品中的迁移模型Weibull-PVC。经验证本模型预测值与实验实测值有很好的统一性。(2)选用PP材料中抗氧化剂为研究目标物,制备了不同浓度的PP膜样品,进行了PP中抗氧化剂含量检测方法研究,研究得出微波萃取法对PP膜中抗氧剂萃取的最佳条件。利用食品模拟液进行了迁移规律和迁移模型的研究,比较了两种抗氧化剂在4种食品模拟物中的迁移水平。对影响迁移的主要影响因素,如抗氧化剂浓度和迁移温度等进行了研究。发现Weibull分布模型和Piringer模型都能用于PP中抗氧化剂BHT的迁移。通过实际数据比较了设置不同未知参数对迁移模型的影响,通过实际数据对比发现Weibull分布模型比Piringer模型适用性更优,同时发现Weibull模型和Piringer模型具有一定的联系,符合关系式τ≈12·L~2/D。基于Weibull概率分布模型为数学基础,利用溶解度参数δ、分子量MW、迁移温度T等参数建立了PP中抗氧化剂的迁移模型Weibull-PP。(3)选用PE材料中抗氧化剂为研究目标物,制备了不同浓度的PE膜样品,进行了PE中抗氧化剂含量检测方法研究,采用微波提取法对PE中抗氧化剂进行提取,考察了不同提取条件对提取量的影响,得出了最佳提取条件。利用食品模拟液进行了迁移规律和迁移模型的研究,比较了四种模拟液中BHT的迁移量,利用高效液相色谱仪对含有不同浓度抗氧化剂BHT的4种HDPE膜进行了长期迁移试验,研究了温度、时间、样品等对迁移率的影响。比较了PP与PE中抗氧化剂的迁移性规律。利用实际数据对比分析FDA模型与Weibull模型,对两种模型数值通过比较后发现根据文献得出的FDA模型迁移数值远低于实际测试迁移值,而根据实测迁移值得出的Weibull模型与实际迁移规律数值较符合。基于Weibull概率分布模型为基础,利用常数建立了PE中抗氧化剂BHT的迁移模型Weibull-PE。(4)选取双酚A作为PC中迁移性研究对象,比较了PC中的双酚A(BPA)的微波提取法和溶解沉淀法的提取效率。得出结论溶解沉淀法更适用于PC中BPA的提取。根据实验测试发现回收料中游离的BPA含量要远高于新料中的含量,通过高温螺杆挤出、老化实验、GPC测定分子量、热裂解-气相色谱质谱联用技术(PY-GCMS)分析了造成这种差异的原因。对PC中BPA在食品模拟液中的迁移规律进行了研究。利用Piringer模型与Weibull分布模型进行了PC中BPA迁移性研究,对比发现Weibull分布模型要优于Piringer模型。选择Weibull分布模型为基础模型,利用常数建立了Weibull-PC模型。并利用实验数据进行了验证。


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