楊益 徐凱揚(yáng)

蘇州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院 江蘇蘇州 215000

塑料用作包裝材料是現(xiàn)代包裝技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志，也是近40年來(lái)全球發(fā)展最快、用量巨大的一類包裝材料，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)仍將是包裝的主要用材。為改善塑料材料加工性能及提高包裝產(chǎn)品使用性能，通常要加入一定量的添加劑、加工助劑等。而其內(nèi)部本身也存在著塑料單體、低聚體、分解產(chǎn)物等，因此實(shí)際包裝產(chǎn)品（指包裝本身而非被包裝食品）中存在著許多小分子化學(xué)物。與食品接觸時(shí)，包裝材料內(nèi)小分子化學(xué)物向食品發(fā)生的傳質(zhì)現(xiàn)象，定義為遷移。

常見的食品包裝材料尤其是塑料膜袋包裝中，存在著大量的小分子物質(zhì)，包括各類添加劑、復(fù)合粘合劑以及印刷油墨等。遷移的發(fā)生將影響包裝材料的使用性能并降低其對(duì)食品的保護(hù)功能。更重要的是，小分子化學(xué)物進(jìn)入食品會(huì)污染食品而最終危害消費(fèi)者的健康，因?yàn)槠渲幸恍┬》肿游镔|(zhì)具有毒性甚至致癌作用。前歐盟食品科學(xué)委員會(huì)SCF（Scientific Committee on Food）經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為，分子量在1000道爾頓以下的小分子物質(zhì)容易為人體胃腸道所吸收。在塑料膜袋包裝食品后，小分子化學(xué)物質(zhì)就會(huì)從塑料膜袋母體中遷移到食品中，被消費(fèi)者食用后就會(huì)對(duì)人體造成危害，這就是我們所說(shuō)的食品包裝用塑料膜袋遷移安全性問(wèn)題。

1 國(guó)外塑料膜袋污染物遷移安全性評(píng)價(jià)技術(shù)

食品包裝尤其是塑料包裝材料化學(xué)物遷移的安全性問(wèn)題在上世紀(jì)五十年代后陸續(xù)收到歐美國(guó)家的關(guān)注，遷移安全性評(píng)價(jià)通常采用實(shí)際的遷移實(shí)驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行。上世紀(jì)八十年代以后，塑料材料用于食品包裝的遷移安全性評(píng)價(jià)開始從純粹的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析向軟件模擬預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)方向發(fā)展?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)表明（Figge，Arthur D Little（Inc），Chang等，Till等，Schwope等），當(dāng)化學(xué)物在塑料內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)DP以及它在塑料包裝-食品間的分配系數(shù)KP，F(xiàn)已知時(shí)，可基于Fick第二定律對(duì)遷移過(guò)程進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。通常認(rèn)為遷移僅發(fā)生在包裝材料厚度方向上，可用一維的二階偏微分方程式描述。當(dāng)擴(kuò)散系數(shù)與濃度無(wú)關(guān)且初始條件和邊界條件比較簡(jiǎn)單時(shí)，擴(kuò)散方程可用分離變量法（Laoubi等，F(xiàn)eigenbaum等）或拉普拉斯變換法（Crank，1975）進(jìn)行求解。當(dāng)擴(kuò)散系數(shù)與濃度相關(guān)或定解條件比較復(fù)雜時(shí)，需用數(shù)值方法進(jìn)行求解，如有限差分法（Rosca等，Perou等，Mousavi等）或有限元法（Han，Roduit等）等。

美國(guó)FDA、歐盟EC及日本烯烴與苯乙烯塑料衛(wèi)生協(xié)會(huì)JHOSPA（Japan Hygienic Olefin and Styrene Plastics Association）已經(jīng)接受軟件模擬預(yù)測(cè)作為塑料包裝材料化學(xué)物遷移安全性評(píng)價(jià)方法，因此國(guó)際上相繼開發(fā)了基于不同數(shù)值方法的塑料食品包裝遷移安全性評(píng)價(jià)軟件。例如，Han等（2002）基于有限元法利用VB（Visual Basic）語(yǔ)言開發(fā)了具有多層阻隔功能的塑料包裝薄膜化學(xué)物遷移預(yù)測(cè)軟件MIGFEM2001，是一個(gè)Windows安裝程序。Roduit等（2005）基于有限元法開發(fā)了遷移預(yù)測(cè)軟件SML，包括擴(kuò)散系數(shù)可通過(guò)軟件設(shè)定遷移物分子量、環(huán)境溫度而自動(dòng)計(jì)算，溫度可由用戶編輯程式，軟件內(nèi)有遷移物信息數(shù)據(jù)庫(kù)可方便使用，預(yù)測(cè)結(jié)果可通過(guò)二維和三維模式展現(xiàn)。該軟件由瑞士政府食品科學(xué)部公眾安全事務(wù)聯(lián)邦辦公室和瑞士AKTS（Advanced Kinetics and Technology Solutions）公司合作開發(fā)的商業(yè)軟件，已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)銷售階段（國(guó)內(nèi)暨南大學(xué)珠海學(xué)院包裝工程研究所已購(gòu)買該軟件）[1]。

此外，德國(guó)Piringer博士創(chuàng)建的FABES GmbH科研服務(wù)公司，開發(fā)了遷移預(yù)測(cè)軟件MIGRATEST Lite2001，也已進(jìn)行商業(yè)銷售。法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院INRA（French National Institute of Agricultural Research）的Reiner（2000）開 發(fā) 了 免 費(fèi) 軟 件SMEWISE，該軟件主要考慮溶脹對(duì)遷移的影響。INRA的Olivier Vitrac（2006）開發(fā)了在線遷移模擬預(yù)測(cè)系統(tǒng)“The Safety Food Packaging Portal v2.0”，用戶經(jīng)授權(quán)可通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)在線使用。Rapha?l Mestanza等（法國(guó)巴黎）在FABES擴(kuò)散模型基礎(chǔ)上，開發(fā)了在線遷移預(yù)測(cè)軟件MigraPassTM，用戶可在線試用，但如要獲得歐盟委員會(huì)EC（Commission of European Union）認(rèn)可的正式報(bào)告則必須在線支付費(fèi)用[2]。

2 國(guó)內(nèi)遷移模擬預(yù)測(cè)軟件現(xiàn)狀

1980年-2003年，國(guó)內(nèi)科學(xué)期刊上陸續(xù)少量出現(xiàn)食品塑料包裝材料遷移安全性相關(guān)的綜述文獻(xiàn)，主體是國(guó)外有關(guān)研究?jī)?nèi)容的介紹。江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院包裝工程系王志偉教授團(tuán)隊(duì)和食品學(xué)院姚衛(wèi)蓉教授團(tuán)隊(duì)最早開始食品包裝材料有害化學(xué)物遷移方向的研究，2004年開始培養(yǎng)食品包裝材料質(zhì)量與安全方向的博碩士研究生，陸續(xù)在期刊上發(fā)表科學(xué)文獻(xiàn)，其中劉志剛博士2006年基于有限差分方法數(shù)值求解二階偏微分?jǐn)U散方程，在國(guó)內(nèi)最早開發(fā)了遷移預(yù)測(cè)軟件MigraSoft2006。MigraSoft2006是作者基于有限差分方法完全自主開發(fā)，用于塑料包裝材料（薄膜）內(nèi)含化學(xué)物向食品（模擬物）遷移數(shù)值模擬的軟件，兼有中英文版[3]。

MigraSoft2006具備以下功能：

（1）數(shù)值模擬單層和多層包裝材料內(nèi)化學(xué)物向食品的遷移，可考察模型各參數(shù)對(duì)遷移的影響；

（2）可由半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苯佑?jì)算或由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)擬合求得擴(kuò)散系數(shù)DP；

（3）數(shù)值模擬食品內(nèi)化學(xué)物的穩(wěn)定性，可設(shè)定不同函數(shù)模擬不同情形下的穩(wěn)定性；

（4）遷移信息數(shù)據(jù)庫(kù)，包括食品接觸材料與制品數(shù)據(jù)庫(kù)、塑料添加劑數(shù)據(jù)庫(kù)、包括擴(kuò)散系數(shù)DP數(shù)據(jù)庫(kù)、分配系數(shù)KP，F(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 軟件模擬預(yù)測(cè)保障塑料膜袋遷移安全

3.1 模擬預(yù)測(cè)軟件的作用

如前所述，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家尤其歐盟的德國(guó)、法國(guó)和瑞士等國(guó)均已經(jīng)推出正式的可官方用于食品包裝用塑料膜袋產(chǎn)品遷移安全性評(píng)估的軟件?？梢?，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)接受軟件模擬預(yù)測(cè)值作為塑料膜袋產(chǎn)品遷移安全評(píng)估驗(yàn)證的手段，佐證了軟件模擬預(yù)測(cè)塑料膜袋產(chǎn)品遷移的科學(xué)性和可行性。軟件預(yù)測(cè)食品包裝用塑料膜袋化學(xué)物遷移，可以有效簡(jiǎn)化塑料膜袋化學(xué)遷移安全性的評(píng)估過(guò)程，不再依賴于遷移實(shí)驗(yàn)，減少人力、物力和財(cái)力的投入，對(duì)于降低企業(yè)負(fù)擔(dān)有著重要的意義[4]。

3.2 我國(guó)遷移軟件模擬預(yù)測(cè)的未來(lái)之路

目前，國(guó)內(nèi)在軟件模擬預(yù)測(cè)食品包裝用塑料膜袋產(chǎn)品遷移方面的工作還不多，尚未系統(tǒng)開展相關(guān)工作。主要是和我國(guó)化學(xué)物遷移安全性研究時(shí)間較短有關(guān)，2004年以后國(guó)內(nèi)才正式開始食品包裝有害物遷移相關(guān)研究。軟件模擬預(yù)測(cè)遷移的優(yōu)勢(shì)比較明顯，但是前提是軟件模擬預(yù)測(cè)的結(jié)果與真實(shí)情況要盡可能吻合，國(guó)際上從上世紀(jì)七十年代開始就做了大量理論和實(shí)驗(yàn)研究，這方面的科學(xué)文獻(xiàn)也比較多。食品包裝用塑料膜袋本質(zhì)上是高分子材料，可用于食品包裝的高分子材料較多，而且用于高分子的添加劑種類也眾多，因此塑料膜袋內(nèi)小分子物質(zhì)向食品的遷移機(jī)理和規(guī)律有多種可能性，這為軟件可靠模擬預(yù)測(cè)遷移增加了難度，國(guó)際上針對(duì)這一問(wèn)題也開展了廣泛的研究，積累了大量科學(xué)數(shù)據(jù)，為軟件驗(yàn)證的科學(xué)性奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)[5]。

我國(guó)在這方面還需要開展相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)工作，尤其是遷移實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，為遷移模擬預(yù)測(cè)軟件的科學(xué)驗(yàn)證提供大量可靠依據(jù)，為遷移預(yù)測(cè)軟件將來(lái)能夠成為官方遷移評(píng)估手段奠定基礎(chǔ)。針對(duì)這個(gè)遷移實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，我們有如下建議：

（1）理論研究、軟件開發(fā)主體由高校遷移科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)進(jìn)行。

（2）質(zhì)檢機(jī)構(gòu)日常塑料膜袋遷移量檢測(cè)項(xiàng)目工作拓展，在完成日常檢測(cè)需求的同時(shí)，為遷移規(guī)律所需數(shù)據(jù)提供支持.

（3）全國(guó)各地各個(gè)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)遷移檢測(cè)數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)化，數(shù)據(jù)資源共享。