食品包装材料中塑料添加剂的检测研究进展

◎ 付 进，闻 诚，马明明，薛林美

（江苏省产品质量监督检验研究院，江苏 南京 210000）

塑料添加剂主要是指在塑料结构中分散的一类化学物质的总称，这些添加剂并不会对塑料分子结构造成影响，但可以有效节约塑料生产成本，改善塑料的物理性质[1-3]。加入添加剂后的塑料更有利于机械加工，功能性也会进一步提升。因此，在塑料加工过程中，需要结合实际应用情况，添加不同种类的添加剂，以降低加工难度，扩大应用范围，提高利用率。根据应用范围的差异，可将塑料添加剂分为热稳定剂、增塑剂、抗氧化剂、润滑剂、阻燃剂、着色剂以及发泡剂等[4-5]。这些添加剂会迁移到食品中，食用后会存在潜在的危害。因此，开发塑料添加剂的检测方法关乎人们健康[6]。

1 食品包装材料中塑料添加剂种类及其检测方法

1.1 抗氧化剂及其检测方法

对于绝大多数的塑料制品来说，抗氧化剂是必不可少的成分。塑料在生产加工及运输储存过程中易发生氧化反应，塑料薄膜中渗入氧气后，可以和塑料中的聚合物成分发生降解反应或交联反应，进而使塑料的性能发生变化。例如，ABS、聚烯烃等为最常见的塑料都有应用抗氧化剂，其次还有尼龙、聚氯乙烯以及聚甲醛等。在具体应用中，也有很多抗氧化剂联合使用，通过加强效应和协同效应来增强塑料包装材料的抗氧化功效，提高塑料包装材料的经济效益[7-10]。经化学反应制备的塑料抗氧化剂若应用到食品包装中，可能发生成分迁移，塑料中有毒有害的物质可能会污染食物，对人们的健康造成隐患。

WANG[11]等建立了超声波萃取-超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术鉴定和定量塑料食品包装中未知抗氧化剂添加剂的新方法。通过精确测定质谱信息，分析MS片段，与标准品进行比较，确定了未知的抗氧化剂种类。再利用外标法建立了抗氧化剂含量测定的标准曲线，通过超高效液相色谱技术，精确测定了食品包装材料中塑料添加剂—抗氧化剂的含量，精密度在10%以内。MORETA[12]等建立了一种利用固-液萃取和超高效液相色谱结合可变波长和飞行时间质谱检测器来测定多层包装中几种塑料添加剂的方法。该方法简便、灵敏，可在9 min内同时测定抗氧化剂、滑脱剂、光稳定剂等14种添加剂和2种氧化产物，并从线性、检测限和定量限等方面验证了分析方法的可重复性和中间精密度，LOD值比先前报道的其他GC-FID和HPLC-VWD方法灵敏度高5 000倍。

1.2 增塑剂及其检测方法

增塑剂也是塑料包装材料中最常见的组成成分，加入增塑剂后，塑料的可塑性可得到良好的改善，同时也不会对塑料本身的性质造成其他影响。增塑剂在塑料中的作用主要是降低分子之间的范德华力，进而降低塑料的脆化温度、软化温度以及平均硬度，提高塑料的柔韧性和曲折性。常见的增塑剂主要有邻苯二甲酸酯类、脂肪酸二元酸酯类、环氧大豆油、聚酯类化合物等。作为食品包装材料中的组成成分，增塑剂可直接接触食品，但其自身并非食品添加剂，一旦从塑料包装迁移到食品中，还会对人体健康造成极大的威胁。目前，多个地区市场监督管理机构发现多家食品被增塑剂污染，主要有果汁饮料、运动饮料、果酱以及果冻、淀粉类食品等，引起社会各界人士对食品包装材料中增塑剂的关注。

邻苯二甲酸酯类增塑剂严重威胁人体健康，因此开发有效可靠的方法对食品包装材料中邻苯二甲酸酯类增塑剂进行检测迫在眉睫。增塑剂含量有多种检测方法，最常用的方法为分光光度法、荧光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法，近几年应用最多的还有气相色谱-质谱联用法。随着科学技术水平的不断提升，更为先进的增塑剂检测方法也逐渐被开发。

其中，HU[13]等以等离子双金属金银核-壳纳米立方体快速检测邻苯二甲酸酯类增塑剂。与单元素纳米结构相比，双金属金银核-壳纳米立方体能产生比Au-NR更丰富、更宽的等离子体共振模式。当银壳层厚度达到一定阈值时，检测速度和灵敏度也会大大提升。谢利[14]等也利用气相和火焰离子化检测仪来测定增塑剂的含量，大大提高了检测结果的准确度。

1.3 着色剂及其检测方法

鲜艳多彩的塑料不仅实用性较强，也为人们带来了丰富的视觉体验和视觉享受。为给食品包装材料增加色彩，生产商通常会在包装材料中添加着色剂。常见的着色剂主要有着色颜料和着色染料。着色颜料是一类极其细小的、呈现颗粒状态的颜料，不易溶于水，也不易溶于树脂，因此，只能借助于机械方法将颜料均匀地分散在油类物质中，才能满足塑料的着色要求。根据着色剂结构的不同，可以将着色剂分为无机着色剂和有机着色剂两大类。其中，有机着色剂具有密度低、着色能力强等优点，但耐热性较差。而无机颜料则具有良好的热稳定性和光稳定性，价格也相对低廉，但着色能力较差，密度也较大。燃料则是一种可溶于水或有机溶剂的着色剂，可快速将塑料包装材料的里外进行着色，具有较低的密度和良好的着色能力，但易发生着色剂成分迁移等问题。若着色剂发生迁移，消费者食用食物后，着色剂也会随食物进入消化系统，影响肝脏、肾脏等器官的代谢。若长期大量服用发生着色剂迁移的食物，还可能引发腹泻、过敏等症状，还会造成肝脏功能、肾脏功能受损。江苏省某地区市场监督管理部门对有色金属食品包装材料进行检测过程中发现，与食品直接接触的包装材料发生了着色剂迁移问题，对食品本身造成了严重污染。

目前有机着色剂检测方法应用最多的是国家标准方法，具体操作方法为使用聚酰胺对色素进行吸附，再用漏斗过滤，将着色剂进行洗脱，最后利用高效液相色谱方法进行含量测定。无机着色剂的检测方法主要是等离子发射光谱法和原子吸收分光光度法等。

1.4 稳定剂及其检测方法

在生产加工及储存运输期间，塑料在内部因素和外部环境因素的双重影响下易出现老化现象，使得塑料包装材料的机械性能和使用价值严重下降。在塑料加工生产过程中，加入稳定剂可有效预防塑料包装材料的老化。光稳定剂和热稳定剂是最常见的塑料稳定剂，但添加过量也会危害食品安全。静态检测和动态检测是聚氯乙烯稳定剂检测常用的两种方法，电势法、老化烘箱试验以及刚果红试纸法为静态检测方法，动态双辊实验、转矩流变仪实验为动态检测方法。光稳定剂检测方法常见的有超高效液相色谱与三重四级杆串联质谱法，胡晓宇[15]等利用此方法同时测定塑料中多种光稳定剂，准确度和灵敏度较高。

2 结语

塑料包装材料因具有方便加工、外观精美以及价格低廉等优势，成为目前食品包装中应用最为广泛的材料。自20世纪90年代以来，合成树脂类化合物应用于食品包装领域，接连出现了聚氯乙烯、聚二氯乙烯、聚苯乙烯及其复合材料。为了进一步优化塑料包装材料的应用性能，开始在包装材料中加入各种类型的添加剂，以便能更好地满足市场需求。然而，各类塑料添加剂在使用过程中，均会出现不同程度的迁移问题，对人们的健康和生命安全造成了极大的威胁。综合以上观点来看，目前塑料添加剂中抗氧化剂、着色剂、增塑剂等均有可精确检测含量的方法，为食品安全检测提供了更为便捷的条件。