摘 要：本文分析了食品包裝材料材質(zhì)安全現(xiàn)狀，探討了紅外光譜技術(shù)（IR）、熱分析法（DSC）在保鮮膜、飲用水桶、含回收料的PE粒子等包裝材料材質(zhì)鑒別上的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：食品包裝材料 材質(zhì) IR DSC

中圖分類號(hào)：TS207文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（a）-0093-02

“民以食為天”，食品是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，食品安全是當(dāng)今世界人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一，食品包裝與食品安全密切相關(guān)，是食品工業(yè)的最后一道重要工序，其性能的好壞直接影響到最終產(chǎn)品的安全衛(wèi)生性。目前，國(guó)家對(duì)食品包裝產(chǎn)品實(shí)施監(jiān)控手段主要是通過對(duì)成型品及原料進(jìn)行物理性能和衛(wèi)生性能檢測(cè)，而對(duì)材質(zhì)不進(jìn)行分析，國(guó)內(nèi)也尚無食品包裝材質(zhì)分析標(biāo)準(zhǔn)。

1 食品包裝材料材質(zhì)分析的意義

在20世紀(jì)50年代末，美國(guó)頒布了第一個(gè)食物包裝塑料的法律規(guī)定，德國(guó)、意大利、法國(guó)、荷蘭和比利時(shí)等歐洲國(guó)家也相繼頒布了類似的法規(guī)。《中華人民共和國(guó)食品衛(wèi)生法》對(duì)食品容器、包裝材料的衛(wèi)生作了明確規(guī)定。頒布法規(guī)的目的是為了防止食品包裝材料和食品容器中特別是塑料類食品包裝材料和食品容器所含化學(xué)物質(zhì)向食物的過度轉(zhuǎn)移，從而對(duì)消費(fèi)者的身體健康可能產(chǎn)生潛在的危害。

2011年央視曝光了多家超市使用含塑化劑的PVC保鮮膜包裝肉類、熟食類等含油脂食品的現(xiàn)象。食品保鮮膜按材質(zhì)分為聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚偏二氯乙烯（PVDC）等種類。PE和PVDC相對(duì)來說是安全的，而PVC保鮮膜對(duì)人體的潛在危害較大，其危害性主要來源于兩個(gè)方面：一是PVC加工過程中使用了增塑劑等多種助劑，二是成品中可能存在殘留的氯乙烯單體，這些有毒物質(zhì)在室溫條件下就會(huì)向油脂類食品中遷移。早在2005年，國(guó)家質(zhì)檢總局曾發(fā)布公告，禁止用PVC食品保鮮膜直接包裝肉食、熟食及油脂食品。

另一方面，生產(chǎn)廠家為節(jié)約成本在包裝材料的加工過程中添加回收料，降低了產(chǎn)品品質(zhì)，危害消費(fèi)者人身安全。衛(wèi)生部在《食品用塑料制品及原材料衛(wèi)生管理辦法》中明確規(guī)定：“凡加工塑料食具、容器、食品包裝材料，不得使用回收塑料?！睆U舊回收塑料的再生制品，因原料來源復(fù)雜，很難確保不帶毒性，所以不宜作食品包裝材料和容器。

綜上可知，市場(chǎng)和國(guó)家政策兩方面，都對(duì)食品包裝材料的材質(zhì)分析提出了較高的要求。研究開發(fā)快速、有效的食品包裝材料分析和檢測(cè)方法將有利于國(guó)家監(jiān)督部門加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)管，扶優(yōu)治劣，凈化、規(guī)范市場(chǎng)；同時(shí)，能更好地服務(wù)企業(yè)和社會(huì)，指導(dǎo)幫助企業(yè)生產(chǎn)、使用安全的食品包裝材料，加快與國(guó)際接軌；引導(dǎo)消費(fèi)者選購(gòu)安全的塑料包裝產(chǎn)品。

2 食品包裝材料材質(zhì)分析現(xiàn)狀

目前我國(guó)還沒有對(duì)食品包裝材料進(jìn)行材質(zhì)分析鑒別的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般通過外觀、加熱、燃燒試驗(yàn)、顯色反應(yīng)、溶解實(shí)驗(yàn)、密度、熱解等手段鑒別，這些方法存在著操作繁瑣、實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、需破壞樣品、準(zhǔn)確度不高等問題。因此需要建立一種新的能快速、準(zhǔn)確的鑒別食品包裝材料的檢測(cè)方法。

3 紅外吸收光譜（IR）法和熱分析（DSC）法分析食品包裝用塑料材料

紅外吸收光譜（IR）法是高分子材料結(jié)構(gòu)與性能研究的基本方法，也是高聚物材料分析和鑒定工作的重要手段[1]。紅外吸收光譜為分子光譜，呈現(xiàn)出帶狀光譜，可在不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)，表征出有機(jī)化合物分子中各種不同官能團(tuán)的特征吸收峰位，從而作為鑒別分子中各種官能團(tuán)的依據(jù)，同時(shí)根據(jù)指紋區(qū)的不同提高鑒別的專屬性。對(duì)未知物的紅外光譜圖進(jìn)行分析，并和標(biāo)準(zhǔn)紅外吸收譜圖比較，可得出未知物的結(jié)構(gòu)。

熱分析法是測(cè)定物質(zhì)性能隨溫度而變化的技術(shù)，也是塑料分析鑒定常用的一種技術(shù)。用它測(cè)定混合物，不用分離，一次掃描就能把混合物中幾種組分的熔點(diǎn)按高低分辨出來。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，食品包裝材料出現(xiàn)了復(fù)雜化現(xiàn)象，有的材料中摻入了共混、共聚物；而有的食品包裝材料則在加工過程中添加了回收的廢料，這樣的材料其紅外吸收光譜帶的位置很靠近，而且往往重疊，相互干擾，很難判斷，熱學(xué)性質(zhì)也隨著組分的變化而變化。因此，僅靠一種技術(shù)不能將其準(zhǔn)確鑒別出來，采用IR-DSC聯(lián)用技術(shù)可達(dá)到分析要求。

3.1 PE保鮮膜與PVC保鮮膜的鑒別

PVC保鮮鮮膜主要危害是其殘留的氯乙烯單體對(duì)人體具有致癌作用，同時(shí)在制造時(shí)加入了大量的增塑劑，主要是鄰苯二甲酸（2-乙基己）酯（DEHP）或己二酸二（2-乙基己基）酯（DEHA），會(huì)擾亂人體的激素代謝[2]。但由于PVC保鮮膜相對(duì)PE膜來說，價(jià)格低，透明性好、不容易破裂，同時(shí)具有很好的黏性和包裝效率高等優(yōu)點(diǎn)，所以常常被不法商家冒充PE保鮮膜使用。

圖1為PE保鮮膜與PVC保鮮膜紅外吸收光譜圖。比較發(fā)現(xiàn)，PE保鮮膜在約2915.0、2848.0、1471.9和730.0/718.5cm-1處有三個(gè)很強(qiáng)的吸收峰，它們分別歸屬于C-H的伸縮、彎曲和搖擺振動(dòng)[3]。730.0/718.5cm-1是雙重峰，其中718.5是無定形聚乙烯的吸收峰，730是結(jié)晶聚乙烯的吸收峰。由于實(shí)際聚乙烯很少是完全線型的，特別是低密度聚乙烯有許多支鏈，因而在1378cm-1處能觀察到甲基彎曲振動(dòng)譜帶。而PVC保鮮膜在2927.8cm-1處為CH2的伸縮振動(dòng)，1425.7cm-1處為CH2的彎曲振動(dòng)譜帶，由于受到鄰近氯原子的影響，強(qiáng)度增加。而1254.1cm-1的C-H彎曲振動(dòng)和1334.0cm-1的CH彎曲與CH2搖擺的合頻振動(dòng)，也由于有氯原子在同一碳原子上而得到增強(qiáng)。在607cm-1、691cm-1內(nèi)出現(xiàn)C-Cl伸縮振動(dòng)的吸收峰是另一個(gè)顯著特征[4]。此外在1731.1cm-1有強(qiáng)吸收峰，是PVC保鮮膜中增塑劑的C=O基吸收峰。

因此，通過使用紅外吸收譜對(duì)保鮮膜的官能團(tuán)特征峰進(jìn)行測(cè)定即可快速而有效地區(qū)分PE保鮮膜和PVC保鮮膜。（如圖1）

3.2 PC飲水桶與PET飲水桶的鑒別

（PET（聚對(duì)苯甲二酸乙二醇酯）不耐高溫，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）為75～80℃，用作飲用水桶時(shí)容易因高溫消毒而變形。而且反復(fù)使用后，一些有機(jī)物單體會(huì)溶解到水中，對(duì)人體造成潛在危害。但由于PET水桶與PC（聚碳酸酯）桶相比外觀相似，而成本僅為PC水桶的一半，因此被許多飲用水生產(chǎn)廠家采用。

圖2為PC與PET桶DSC測(cè)試曲線。PC主要是無定形成分，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg=155°C）比較明顯，而熔融峰很微弱，如圖2（a）所示。PET則主要是晶型組分，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不明顯，在250℃附近可以看到一個(gè)很強(qiáng)的熔融峰（Tm），如圖2（b）所示。因此通過二者之間玻璃化溫度、熔融溫度就可以進(jìn)行較好的材質(zhì)鑒別。圖中上面一條曲線1.1為第一次升溫曲線，下面一條曲線1.5為第二次升溫曲線。（如圖2）

4 含回收料PE粒子的鑒別

衛(wèi)生部1990-11-26發(fā)布的“關(guān)于食品用塑料制品及原材料衛(wèi)生管理辦法”第七條中明確規(guī)定：凡加工塑料食具、容器、食品包裝材料，不得使用回收塑料。因?yàn)榛亓铣煞謴?fù)雜，回收渠道中再污染嚴(yán)重，達(dá)不到高質(zhì)量高清潔度的水平，不符合食品包裝的基本要求。然而，由于回收料的價(jià)格要比新料便宜很多，仍有很多不法廠家在生產(chǎn)塑料食具、容器、食品包裝材料時(shí)添加回收料。

圖3為全新料PE粒子與含一定回收料PE粒子的紅外掃描譜圖。圖3（a）中，在約2914.9、2847.9、1471.5和729.7/717.3cm-1處有4個(gè)很強(qiáng)的吸收峰，它們分別歸屬于C-H的伸縮（不對(duì)稱與對(duì)稱）、彎曲和搖擺振動(dòng)。這些峰為PE的特征吸收峰。圖（b）回收率PE粒子譜圖中，在相應(yīng)位置也有PE的特征峰，然而在876.0cm-1處有個(gè)較小的吸收峰，經(jīng)查證，為CO3基團(tuán)的吸收峰。

同時(shí)，采用DSC測(cè)試進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)分鑒別，通過DSC熔點(diǎn)測(cè)試曲線我們可以推斷回收料聚乙烯粒子中可能含有少量的聚丙烯等雜質(zhì)。

5 結(jié)語

食品包裝已經(jīng)成為食品不可分割的重要組成部分。目前，我國(guó)的食品包裝材料產(chǎn)業(yè)正以迅猛的勢(shì)頭在飛速發(fā)展，然而由于處于發(fā)展階段，很多相應(yīng)的檢測(cè)方法、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以及管理問題沒能及時(shí)到位，落后于發(fā)展速度，特別是在材質(zhì)分析方面缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及研究。本文介紹的紅外吸收光譜（IR）及熱分析法（DSC），在材質(zhì)鑒別方面具有操作簡(jiǎn)便快捷，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。通過測(cè)定其特定波長(zhǎng)下紅外吸收光譜，用以鑒別分子中特征官能團(tuán)，通過熱分析法獲得材料的物理特性，從而達(dá)到材質(zhì)鑒別要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 周明義，閆立琨，焦翠云.紅外光譜法（IR）與熱分析（DSC）聯(lián)用分析鑒定塑料材料[J].塑料科技 ，1998，3（06）：47-52.

[2] 陳華才.紅外光譜法快速鑒別PE和PVC保鮮膜[J].中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào).2005，16（4）：299-301.