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食品科学 2021年第1期42卷 15-24页

作者：肖黎董占华孙长江李健曲阜师范大学工学院山东日照276826

目的:探究贮藏时间、贮藏温度、酸性食品模拟物pH值、食品特性对陶瓷类食品接触材料中重金属铅向酸性食品模拟物迁移的影响规律。方法:通过全浸泡迁移实验并结合电感耦合等离子体发射光谱法测得在不同温度、时间条件下,重金属铅向不同p... 详细信息

目的:探究贮藏时间、贮藏温度、酸性食品模拟物pH值、食品特性对陶瓷类食品接触材料中重金属铅向酸性食品模拟物迁移的影响规律。方法:通过全浸泡迁移实验并结合电感耦合等离子体发射光谱法测得在不同温度、时间条件下,重金属铅向不同pH值的乙酸、柠檬酸和乳酸溶液中的溶出量,分析重金属铅溶出量与贮藏时间、贮藏温度、食品模拟物pH值、食品特性的关系。结果:重金属铅的溶出量随时间的延长、温度的升高而增加,平均溶出速率随温度的升高而加快,在240 h、20℃下4%(体积分数,下同)乙酸溶液中铅的质量浓度为3.276 mg/L,在70℃下为52.413 mg/L,平均溶出速率则由0.087 mg/(m2·h)增加到1.229 mg/(m2·h);铅的溶出量与食品模拟物的pH值呈负相关关系,在24 h、20℃下铅向pH 2.43的4%乙酸溶液和pH 1.93的20%乙酸溶液的溶出量分别为1.876 mg/L和2.412 mg/L;此外,铅的溶出量还与食品的特性有关,同样pH值条件下,含有羟基的酸性食品模拟物中铅溶出量更多。结论:贮藏时间、贮藏温度、食品模拟物pH值、食品特性都会对铅的溶出造成影响,铅的溶出量在迁移过程初期与时间的平方根呈线性关系,中后期与时间呈线性关系;铅的溶出量与温度的关系符合阿伦尼乌斯定律;与食品模拟物pH值符合对数函数关系。

关键词：陶瓷食品接触材料酸性食品模拟物铅溶出规律

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陶瓷食品接触材料重金属铅的迁移规律及机理研究

陶瓷食品接触材料重金属铅的迁移规律及机理研究

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作者：肖黎曲阜师范大学

学位级别：硕士

陶瓷食品接触材料在食品包装中应用广泛,但陶瓷釉层中重金属在一定条件下溶出后会向食品迁移,影响食品口感并严重危害人体健康,同时重金属引发的陶瓷制品出口退货问题也制约着我国陶瓷产业的进一步发展,因此国家开始重视有关陶瓷食品接... 详细信息

陶瓷食品接触材料在食品包装中应用广泛,但陶瓷釉层中重金属在一定条件下溶出后会向食品迁移,影响食品口感并严重危害人体健康,同时重金属引发的陶瓷制品出口退货问题也制约着我国陶瓷产业的进一步发展,因此国家开始重视有关陶瓷食品接触材料的安全研究。为了与世界接轨,我国新颁布的关于陶瓷食品接触材料中重金属溶出限量标准法律法规更加严格地限定了重金属铅溶出限量,变更了测试方法和指标,但与发达国家仍存在一定差距。同时,我国对于陶瓷食品材料中重金属迁移机理和模型的研究也有待完善。因此为帮助解决陶瓷食品接触材料中存在的安全问题,制定更科学的陶瓷食品制品相关标准,提高综合监督管理水平,本论文从如下多个方面展开了对陶瓷食品接触材料中重金属的迁移规律和机理的研究。(1)陶瓷食品接触材料中重金属迁移实验方法确定。选取铅作为主要研究的重金属元素,在1020℃烧制温度下制备片状陶瓷样品。选取4种不同浓度的乙酸溶液、柠檬酸溶液、乳酸溶液作为食品模拟物,在20、30、40、50、60、70℃贮藏温度下与陶瓷食品接触材料进行全浸泡迁移实验,贮藏时间设为240 h。选择电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)作为溶出液中金属浓度的检测方法。(2)陶瓷食品接触材料中重金属向酸性食品模拟物迁移的规律研究。根据国标相关规定设计并进行试验,分析研究酸性食品模拟物中重金属铅的溶出浓度与贮藏条件、食品特性的关系,得出迁移规律。研究发现重金属铅向酸性食品模拟物的溶出量和平均溶出速率均随温度的升高而增大,并且符合阿伦尼乌斯定律;铅溶出量与pH值呈负相关关系,并且铅的溶出速率常数与食品模拟物pH值的自然对数呈负相关关系;同时可能由于食品中的羟基与重金属元素反应生成络合物,从而使得柠檬酸和乙酸中的重金属迁移量增加。(3)陶瓷食品接触材料中重金属铅的迁移机理探究。参考玻璃中重金属迁移机理,结合迁移试验规律,探究陶瓷食品接触材料中重金属铅的迁移机理。通过计算发现釉层中铅与硅的比值大多数小于溶出液中铅与硅的比值,但也有釉层中铅硅比更大的情况。同时又对食品模拟物中铅的溶出浓度进行动力学分析,得出陶瓷食品接触材料中重金属铅的迁移机理兼有离子交换和基体网络溶解两种反应共存的迁移机理。(4)陶瓷食品接触材料重金属铅迁移数学预测模型的构建。根据迁移实验数据分析得出的铅的迁移规律及迁移机理,构建了基于Fick第二定律可移动边界的陶瓷食品接触材料重金属铅迁移数学模型,并用乙酸试验数据进行了验证,证明该模型能较好的体现重金属铅迁移浓度与初始浓度及贮藏时间的关系。同时也用柠檬酸和乳酸试验数据进行通用性检验,证明此铅迁移数学预测模型拟合度高,通用性强,能很好的描述重金属铅的迁移,这可为我国陶瓷食品接触材料中重金属铅溶出量的控制提供技术参考。

关键词：陶瓷食品接触材料重金属铅迁移规律迁移机理

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