朱亞偉

摘 要：不銹鋼材料是生活中常見的金屬材料，其為一種含有多種金屬元素的合金材料。材料在與食物和飲料等接觸時，不銹鋼中的重元素會遷移到食品中去，因而各國都有相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)來確保不銹鋼材料的安全使用。近年來不銹鋼材料的也逐漸應(yīng)用在電子產(chǎn)品等與人體直接接觸的產(chǎn)品中來，本文梳理了各國不銹鋼國家標(biāo)準(zhǔn)和目前不銹鋼材料的在生活中的應(yīng)用，并指出各自目前存在的問題，以期為拓寬不銹鋼材料的使用范圍提供參考。

關(guān)鍵詞：不銹鋼 重金屬遷移 國家標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)用

中圖分類號：TS914.213 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（c）-0104-03

不銹鋼是我們生活中常見的一種金屬材料，因其美觀、不銹、耐久性好、耐蝕、易保養(yǎng)，被廣泛應(yīng)用在各類生活器具中，如鍋、碗、刀具等。近年來隨著電子科技的發(fā)展，越來越多的公司在其新產(chǎn)品上開始使用不銹鋼材料，如美國蘋果公司就在其iPhone X手機(jī)和Apple Watch智能手表的外框部分使用不銹鋼材料，以期帶來吸引人的外表，同時提高耐用性。無論是日常廚具還是隨身攜帶的智能電子設(shè)備，它們往往都會與人體或者食物進(jìn)行直接接觸，而不銹鋼材料中往往含有鉻、鎳、鎘等金屬，這就讓人對不銹鋼材料的安全性提出了質(zhì)疑。

1 世界各國的不銹鋼安全標(biāo)準(zhǔn)

食品接觸類材料，指的是與食物或者包裝飲料在生產(chǎn)，包裝，存儲過程中所接觸到的材料，它包括用于食品加工機(jī)器的部分，甚至覆蓋例如咖啡機(jī)和飲料機(jī)的范疇。食品接觸類不銹鋼材料，指的是該定義范疇內(nèi)的不銹鋼金屬材料，亦即尋常所說的食品級不銹鋼材料。

在與食品或者飲料接觸的過程中，與食物或飲料接觸的材料的分子將會遷移到食物或者飲料中去。因此，大多數(shù)的國家都有著食品安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)來監(jiān)督材料的食品安全問題。以下將分國家介紹世界幾個典型的國家對于食品接觸類不銹鋼的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

1.1 中國標(biāo)準(zhǔn)

中國現(xiàn)行的不銹鋼材料牌號和化學(xué)成分的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼牌號及化學(xué)成分》。該標(biāo)準(zhǔn)為推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)其規(guī)定，不銹鋼的定義為“以不銹、耐蝕性為主要特征，且鉻含量至少為10.5%，碳含量最大不超過1.2%的鋼”。該標(biāo)準(zhǔn)明確了各類不銹鋼的定義，規(guī)定了確定化學(xué)成分極限值的一般準(zhǔn)則，明確劃定了各類不銹鋼的新舊牌號及化學(xué)成分。

我國現(xiàn)行食品接觸材料和制品的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB 4806.1-2016《食品接觸材料及制品通用安全要求》，該標(biāo)準(zhǔn)為國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定了一系列食品接觸材料及制品的定義，并規(guī)定了與遷移量相關(guān)一系列概念的定義。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定食品接觸類材料及制品應(yīng)滿足的基本要求為，“食品接觸材料及制品在推薦的使用條件下與食品接觸時，遷移到食品中的物質(zhì)水平不應(yīng)危害人體的健康”（節(jié)選）。并規(guī)定了食品接觸累材料的限量要求，符合性規(guī)則，和相關(guān)檢驗方法，以及食品接觸類材料的可追溯性和產(chǎn)品信息方面的強(qiáng)制性規(guī)定。

中國現(xiàn)行的食品級不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)為GB 4806.9-2016 《食品接觸用金屬材料及制品》，此標(biāo)準(zhǔn)為國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)定食品接觸用金屬材料及制品的定義是“在正常使用條件下，預(yù)期或已經(jīng)與食品接觸的各類金屬（包括各種金屬鍍層及合金）材料及制品“。該標(biāo)準(zhǔn)對不銹鋼材料做出技術(shù)要求，要求”金屬材料及制品中食品接觸面使用的金屬基材，金屬鍍層和焊接材料不應(yīng)對人體健康造成傷害。同時規(guī)定，金屬基材和鍍層材料等材料成分應(yīng)與產(chǎn)品所標(biāo)示成分或牌號的相應(yīng)成分一致。不銹鋼食具容器及食品生產(chǎn)經(jīng)營工具，設(shè)備的主體部分應(yīng)選用奧氏體型不銹鋼，不銹鋼、鐵素體型不銹鋼等不銹鋼材料；不銹鋼餐具和食品生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的鉆磨工具等的主體部分也可 采用馬氏體型不銹鋼材料。“并明確劃定與食品直接接觸的不銹鋼制品應(yīng)滿足的理化指標(biāo)，即不銹鋼的遷移物指標(biāo)，并規(guī)定了遷移試驗的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。并對特殊使用要求和標(biāo)簽標(biāo)識做出了相應(yīng)的規(guī)定。

1.2 美國標(biāo)準(zhǔn)

在美國最被認(rèn)可和常見的食品安全機(jī)構(gòu)是FDA和NSF International。

The Food and Drug Administration （FDA） 是美國健康與人類服務(wù)部門的下屬監(jiān)管機(jī)構(gòu)。它的職責(zé)包括通過確保供給的食品的安全性，誠實性和安全來保護(hù)公眾的健康。FDA來決定什么樣的材料可以適用于包裝飲料和食品加工，處理和包裝。

美國不銹鋼的國家標(biāo)準(zhǔn)是ANSI/NSF 51–1997《Food Equipment Materials》，其規(guī)定用于食品設(shè)備的不銹鋼材料必須是AISI 200/300/400系列的金屬材料（注：指在美國牌號系統(tǒng)下設(shè)計牌號分別是S2xxxx， S3xxxx， and S4xxxx的金屬材料）。當(dāng)用于食品領(lǐng)域時，不銹鋼材料必須滿足最低鉻含量不低于16%的要求。鉻含量低于16%的不銹鋼材料可以用于刀具，刀片和類似的需要鋒利刀刃的器具上，假定所用不銹鋼已經(jīng)經(jīng)過了合適的焊后熱處理如淬火和回火。

The United States Department of Agriculture （USDA）對于不銹鋼的規(guī)定在《美國農(nóng)業(yè)部乳制品加工設(shè)備的衛(wèi)生設(shè)計和生產(chǎn)指南》中提及，規(guī)定不銹鋼必須是AISI 300系列或者是相應(yīng)的ACI系列或者是無毒且無吸附性的不銹鋼，同時該不銹鋼應(yīng)滿足在預(yù)期使用條件下有著與AISI 300系列（包括301和302）耐腐蝕性相同。再或者是在預(yù)期使用條件下有著與前述金屬一樣的耐腐蝕性同時滿足無毒和無吸附性要求。當(dāng)有硬度上的需求時，AISI 400系列金屬也可以用于特定的領(lǐng)域如切割用刀片中。

1.3 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

歐盟立法有許多類型，適用于所有成員國的主要法律（除非另有說明）是評議會（council），歐洲議會和理事會（European parliament and council），委員會（commission）。歐盟的食品接觸類材料需要滿足食品接觸類材料EC 1935/2004的規(guī)定。

在歐盟金屬受到和化學(xué)品一樣的管制。化學(xué)品被分類（與其固有的危險特性有關(guān)）并貼上標(biāo)簽的基本法規(guī)是危險物質(zhì)命令（Dangerous Substances Directive 67/548/EEC）。值得注意的是，用于識別歐盟化學(xué)品（生態(tài)）毒性的標(biāo)準(zhǔn)測試方法通常不適合于金屬一同使用。

在危險物質(zhì)命令下，所有的化學(xué)品都被定義為“物質(zhì)”（如氯化鈉，苯，鎳）或“制劑”（即一種或多種物質(zhì)的混合物或溶液）。在歐盟市場上的物質(zhì)清單建立時，工業(yè)界和監(jiān)管機(jī)構(gòu)共同決定將金屬合金視為制劑（不銹鋼材料本質(zhì)上就是一種合金）。1988年，第一份《危險制劑指令》（Dangerous Preparations Directive 88/379/EEC）發(fā)布。根據(jù)該命令，“制劑”的劃分主要分為兩種方式，一是根據(jù)其所含分類物質(zhì)的量（即傳統(tǒng)方法），二是基于其自身的危險特性。然而對于某些危害如致癌性，致突變性和生殖毒性，則只允許使用傳統(tǒng)分類方法（即無法測試“制劑”）?？梢钥吹綒W盟對于不銹鋼的安全性還是十分的重視的。

通常用于食品接觸應(yīng)用的不銹鋼材料等級由歐洲標(biāo)準(zhǔn)（European Standard EN 10088（163））定義。雖然法國和意大利有法律上的要求，但食品接觸應(yīng)用中使用的不銹鋼材料并沒有通用的成分限制。

在法國，用于食品接觸產(chǎn)品的不銹鋼必須含有至少13%的鉻，并且可以含有鎳和錳。對某些其他合金元素施加最大限制（鉬，鈦，鋁和銅為4%；鉭，鈮和鋯為1%）。 AFNOR 10333標(biāo)準(zhǔn)涉及鋼材包裝。

在意大利，有一系列不銹鋼用于食品接觸類材料。這些等級下的材料必須在特定條件下通過蒸餾水，橄欖油，乙醇水溶液和3%濃度的乙酸水溶液的腐蝕試驗。在適當(dāng)?shù)臏y試之后，新的材料可以添加到允許的不銹鋼材料列表中去。意大利對于不銹鋼材料的具體法規(guī)相關(guān)文件是DM 21/03/73及其后續(xù)修訂條例。

意大利、法國、英國和德國的立法或標(biāo)準(zhǔn)可能會有所不同，此外，對于某種類型的不銹鋼材料的應(yīng)用還有歐洲標(biāo)準(zhǔn)。用于餐具的不銹鋼成分限制也在EN ISO 8442-2中有所規(guī)定。這個成分限制同樣取決于餐具的實際應(yīng)用。

2 應(yīng)用范圍

不銹鋼材料廣泛應(yīng)用于食品、藥品的生產(chǎn)、存儲、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，和其他有著高衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的情況，廚房各類用具，如餐刀、叉、筷子、碗、碟、盆、勺等。在日用衛(wèi)具中、不銹鋼材料憑借其靚麗的外表，優(yōu)秀的耐蝕性，廣泛在各類潔具和日常用具中得到采用。在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域，不銹鋼材料因為較好的人體親和性，也廣泛應(yīng)用在各種人體植入件中。在電子科技領(lǐng)域，不銹鋼材料因其閃亮的外表，較之鋁合金更為堅固和耐磨，近年來也逐漸出現(xiàn)在各類電子產(chǎn)品中來，如智能手機(jī)中框，智能手表外殼等?？梢姴讳P鋼在日常生活中的應(yīng)用十分廣泛，下面將分幾個方面介紹不銹鋼材料的應(yīng)用。

2.1 日常生活中的應(yīng)用

不銹鋼材料因其耐蝕性，易清洗，因而在日常生活中可以用于如碟子、碗、餐盤、沙拉盆等容器，也多用在如筷子、餐刀、餐叉、勺子、披薩刀等，此類餐具會與食物進(jìn)行直接的接觸，對不銹鋼材料的安全性要求很高，因此材料多使用奧氏體鎳鉻不銹鋼（即304不銹鋼，統(tǒng)一代號為S30408，GB/T 20878-2007下牌號為06Cr19Ni10）等材料。

食具會與食物進(jìn)行直接的接觸，需要面對酸堿等復(fù)雜環(huán)境，對抗腐蝕性和無毒無害方面要求較高，對硬度等要求不高，多使用奧氏體鎳鉻不銹鋼（即304不銹鋼材料）。而廚房用刀具等，因常用于切削用途，對硬度，韌性，強(qiáng)度等要求較高，往往使用高碳含量的不銹鋼材料，日常刀具多使用440A、440B、440C等含碳量較高的鋼材，其碳含量逐漸提高，硬度也逐漸提高，但抗腐蝕性依次降低，不銹鋼制成的日常刀具，兼具了傳統(tǒng)碳鋼的高鋒利度和不銹鋼的耐蝕性，易打理，使用便捷。然而現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4806.9-2016刪除了對于不銹鋼牌號的使用限制，雖然某種意義上這為廠商拓寬了材料選擇面，促進(jìn)了新型不銹鋼材料的開發(fā)，但這同時給了不法廠商可乘之機(jī)，這些廠商使用廉價劣質(zhì)的不銹鋼材料來生產(chǎn)食具，帶來了一定的安全隱患。

這類有著安全隱患的不銹鋼材料便是高猛不銹鋼材料，即鉻錳系奧氏體不銹鋼（國標(biāo)200系），其使用錳和氮（或僅用氮）來代替?zhèn)鹘y(tǒng)304不銹鋼材料中的鎳元素，原本用于建筑裝潢，交通運(yùn)輸?shù)确鞘称匪幤奉愋袠I(yè)中，但隨著新國標(biāo)對于不銹鋼牌號使用限制的放開，該類不銹鋼材料也逐漸使用在食品接觸的領(lǐng)域中。因為成分上的差異，該類高錳系不銹鋼材料耐腐蝕性上要顯著低于傳統(tǒng)的304不銹鋼材料。日常餐具使用時常需要接觸富含食用鹽（主要成分是NaCl）的溶液，醬油，耗油等調(diào)味料，其含有的氯離子對于不銹鋼材料有點蝕的作用，而該類不銹鋼含有的錳元素更會降低不銹鋼的耐點蝕性，因而該類不銹鋼材料用于餐具時很容易出現(xiàn)腐蝕的問題。進(jìn)而加劇不銹鋼材料中的重金屬元素進(jìn)入食物的問題，造成安全隱患。

目前國際標(biāo)準(zhǔn)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)等均對于食品接觸類不銹鋼材料進(jìn)行了所用鋼材牌號的規(guī)定，如德國，法國，意大利。這些國家目前所用的牌號里并沒有鉻錳系不銹鋼，即200系不銹鋼材料不可應(yīng)用于食品接觸類制品的生產(chǎn)，而這使我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)所缺失的。我國現(xiàn)行國標(biāo)GB 4806.9-2016也沒有對于錳元素的最高限量要求，且測試標(biāo)準(zhǔn)GB 31604.1-2015中所用的食品模擬物是4%體積分?jǐn)?shù)的乙酸或20%～95%體積分?jǐn)?shù)的乙醇，與日常生活中NaCl環(huán)境相差較大，在該標(biāo)準(zhǔn)下，許多劣質(zhì)的200系鉻錳不銹鋼是可以順利通過國家標(biāo)準(zhǔn)的，亦即滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品可能仍存在一定的安全隱患。

2.2 電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用

雖然不銹鋼材料有著耐蝕的特性，美觀的外表，同時有著較高的強(qiáng)度和硬度，似乎是優(yōu)秀的外殼類材料，但過去不銹鋼材料較少應(yīng)用于電子產(chǎn)品領(lǐng)域，主要因為不銹鋼材料硬度較高，較難加工且加工耗時長，難以著色等原因，目前常用于電子產(chǎn)品如筆記本電腦，智能手機(jī)，智能手表等電子產(chǎn)品的外殼多采用鎂鋁合金等輕質(zhì)金屬。然而隨著近年來材料加工技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對于電子產(chǎn)品的要求越來越高，不銹鋼材料也在逐漸走入人們的視野中。如先前小米公司的小米4智能手機(jī)，Apple公司的Apple Watch智能手表，iPhone X智能手機(jī)，MP3，MP4等外殼，均采用了不銹鋼材料作為中框材料，以期提高其辨識度和耐用性。

不銹鋼材料應(yīng)用于電子產(chǎn)品中框，常與人體產(chǎn)生接觸，人體汗液等因素可能會加速對金屬的腐蝕，這就對不銹鋼材料的安全性提出了要求，目前目前業(yè)界多采用食品級不銹鋼材料用于與人體接觸部分，如304不銹鋼（統(tǒng)一代號為S30408，GB/T 20878-2007下牌號為06Cr19Ni10），316L不銹鋼材料（統(tǒng)一代號為31603，GB/T 20878-2007下牌號為022Cr17Ni12Mo2），后者同時對用于腕表的金屬表帶部分。雖然目前已經(jīng)逐漸有公司開始采用不銹鋼材料作為電子產(chǎn)品的外框材料，但目前用于電子產(chǎn)品的不銹鋼材料仍然面臨的很多問題，一是加工難度大，耗時長，成本高。不銹鋼材料硬度較高，而現(xiàn)代電子產(chǎn)品外殼加工多采用CNC數(shù)控機(jī)床，不銹鋼材料加工同樣的中框耗時更久，對切削刀頭的消耗更大，不銹鋼材料因無法透過無線信號因而應(yīng)用在電子產(chǎn)品時且往往需要和玻璃材料進(jìn)行拼接，對加工精度提出較高要求，因而加工成本較高。二是，不銹鋼材料著色困難，不銹鋼相較工藝成熟的陽極氧化鋁著色難度高出很多，目前即使采用不銹鋼材料的科技公司往往配色較少，往往僅有不銹鋼材料裸色或者使用物理氣相沉積技術(shù)的黑灰色，可選余地較少。三是不銹鋼材料的密度較大，相較鋁合金等輕質(zhì)金屬應(yīng)用在電子產(chǎn)品時會增加重量，而這正是目前筆記本電腦等所竭力避免的。

綜上所述，目前電子產(chǎn)品生產(chǎn)公司正在逐步使用不銹鋼材料來代替過去常用的陽極氧化鋁材料，但因為成本問題和著色難，重量大等問題影響了不銹鋼材料在電子產(chǎn)品中的推廣和應(yīng)用。相信隨著加工工藝和著色工藝的進(jìn)步，加工難，著色難等問題也會得到解決，相信日后我們會在更多的電子產(chǎn)品上見到不銹鋼材料的影子。目前國家尚未有對于與身體接觸的不銹鋼材料的國家標(biāo)準(zhǔn)，目前電子產(chǎn)品也多采用食品級不銹鋼材料，隨著日后不銹鋼材料越來越多的使用在隨身電子產(chǎn)品時，相關(guān)細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)有待進(jìn)一步完善。

2.3 醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用

不銹鋼材料在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用多集中在手術(shù)用器材，人體植入體等應(yīng)用中，如手術(shù)刀、手術(shù)鉆、止血鉗、牙齒矯治器、不銹鋼支架、骨骼固定板螺絲、螺絲頭等。醫(yī)用級不銹鋼材料的標(biāo)準(zhǔn)往往更高，對其重金屬離子析出的要求更為嚴(yán)格，要求無毒無害的同時要求其有較好的組織相容性，避免出現(xiàn)過敏反應(yīng)。近年來盡管鈷基合金、鈦合金、復(fù)合型生物陶瓷等材料得到廣泛應(yīng)用，但在硬組織修復(fù)和替換方面，醫(yī)用不銹鋼材料憑借其價低，易加工使用等特點依然有其不可替代的作用。

目前廣泛使用的外科植入體用不銹鋼材料為奧氏體316L，317L，往往作為臨時植入體使用，因其相對鈦合金等材料的較低耐腐蝕性能，作為永久植入體受到限制。同時不銹鋼材料中的鎳元素可能會使部分人產(chǎn)生過敏反應(yīng)，且鎳元素在人體內(nèi)含量過高也會引發(fā)局部中毒反應(yīng)，因而催生出不含鎳的不銹鋼材料。不銹鋼材料自身是具有相當(dāng)?shù)纳锬褪苄缘?，但其使用過程中的重金屬元素析出仍不可小覷。通過材料表面改性處理和新型不銹鋼材料的出現(xiàn)，可以有效提高不銹鋼材料的耐腐蝕和耐磨性，從而降低金屬離子析出所帶來的安全風(fēng)險。

醫(yī)用不銹鋼材料盡管目前有了相關(guān)的材料標(biāo)準(zhǔn)，但其生物相容性目前缺乏一個綜合且標(biāo)準(zhǔn)的評估體系，且盡管對于不銹鋼材料誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡取得了一定的進(jìn)展，但目前金屬材料引起細(xì)胞凋亡的的機(jī)制仍不明確，且相關(guān)報道更是罕見，這些都有賴于生命科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步探索。

3 結(jié)語

盡管我國目前已經(jīng)有了多個關(guān)于食品接觸用不銹鋼材料的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，對于各項金屬元素遷移也有了明確的規(guī)定和測試方法，其嚴(yán)格度不亞于歐盟等食品安全高要求的國家和地區(qū)， 但我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4806.9-2016缺失了對于食品接觸用產(chǎn)品的不銹鋼牌號要求，給商家使用具有安全隱患的鉻錳系不銹鋼以可乘之機(jī)，應(yīng)予以注意。不銹鋼產(chǎn)品越來越多地應(yīng)用在智能手機(jī)、手表等頻繁與人體接觸類的產(chǎn)品上，其安全應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)予以完善。醫(yī)用不銹鋼制品的安全標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)十分嚴(yán)格，但隨著新型不銹鋼材料的開發(fā)和發(fā)展，新標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)與時俱進(jìn)，做好監(jiān)督管理工作。

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