不锈钢保温饭盒重金属迁移量的研究分析

杨岩 吴晓朦

引言

随着现代社会的发展，人们对食物的健康更加关注。尽管近年来食品工业与餐饮外卖获得了高速发展，为人们的生活提供了极大的便利，但仍然难以满足人们对健康、新鲜食物的需求[1,2]。很多人在日常的学习、工作、外出旅游等过程中会选择携带自制的食物，饭盒是他们必不可少的工具。饭盒在使用过程中，与食物接触，有可能发生重金属向食物的迁移。重金属通过食物链在人体中缓慢积累，会对人体健康造成直接或潜在的危害［3,4］。

1 饭盒的发展现状

70 年代铝制饭盒被广泛使用，是当时一种标志性的生活用品。铝制饭盒单层，加热快，没有保温功能。铝合金制品不适合应用在高温度的食品行业中，如果长期在高温环境中使用，各类元素迁移至食品的风险将陡然增加［5］。铝是人体非必需微量元素，其过量摄入会对人体心脏、肝、皮肤以及神经系统等产生巨大危害，长期过量铝暴露与阿尔茨海默病有一定相关性［6］。

老式铝制饭盒渐渐的被不锈钢材质饭盒所替代。第一代不锈钢饭盒，比单层铝制饭盒提高了消费者的使用体验，结构上增加了一层，饭菜可以分开盛装。加了可折叠把手，盛装后不会烫手。材质使用SUS304 不锈钢，卫生安全性提高了。第二代提锅式不锈钢饭盒，采用304 不锈钢材质，高筒状的形状设计比第一代不锈钢双层饭盒更方便携带，有密封圈，有一定的保温功能，配置了更多内盒，使得携带的食物多样化。第三代提锅式不锈钢饭盒。采用SUS304 不锈钢材质，相比第二代提锅式不锈钢饭盒，内盒有独立的PP 外壳和盖子，保温效果得到了提升，结构上设计了勺和筷子的存储位置，更加美观、便利，深受大家的喜爱。SUS304 不锈钢制品理化指标的标准依据也随着社会的发展而不断优化。标准GB 9684—1988《不锈钢食具容器卫生标准》、GB 9684—2011《食品安全国家标准 不锈钢制品》、GB 4806.9-2016《食品安全国家标准 食品接触用金属材料及制品》中，不锈钢制品理化指标只对铅、铬、镉、砷、镍五中元素有要求，而即将实施的标准GB 4806.9-2023《食品安全国家标准 食品接触用金属材料及制品》中理化指标已经增加了重金属元素种类，并从基材成分及加工工艺角度，将重金属元素分为杂质元素（包括砷、镉、铅、锑）和合金元素（包括铝、铬、钴、铜、锰、钼、镍、锡、锌）共计13 种。标准GB 4806.9-2023 参考了国际标准，综合了我国的国情以及金属行业现状，更改了重金属元素的限值。食品接触用不锈钢制品的重金属的污染问题，一直备受关注，是食品质量安全的隐患。摸索不锈钢制品在进行三次迁移试验时重金属元素迁移量的变化情况十分必要，为保障迁移试验条件更接近实际使用情况，提供更有力的科学依据。

图1 饭盒

2 重金属元素迁移量变化

2.1 仪器设备及参数

电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-Prodigy XP，美国利曼-徕伯斯公司)ICP-OES 具有检出限较低、灵敏度高、检测区间良好，适合多元素同时分析等特点[7]在金属矿石、水体样品、食物样品等的分析测定上应用广泛[7]。仪器参数设置见表1。

表1 电感耦合等离子体发射光谱仪设置参数

2.2 试验步骤

样品选用第三代提锅式不锈钢饭盒。取相同提锅式不锈钢饭盒9 个，将样品分为三组，每组三个，进行编号。将每组中三个样品分别加入100℃ 4%乙酸溶液、5（g·L-1）柠檬酸溶液、人造自来水的浸泡液，模拟正常使用，扣合饭盒，浸泡4h、24h 后分别取样，作为第一次迁移试验溶液，清洗样品依次留取第二次、第三次迁移试验溶液。

2.3 标准溶液配置

混合标准系列溶液见表2。

表2 混合标准系列溶液

3 试验结果

图2 Cr 元素迁移量变化图

图3 Pb 元素迁移量变化图

图4 Ni 元素迁移量变化图

图5 Sb 元素迁移量变化图

通过以上迁移量变化图可以看出：

3.1 从提锅式不锈钢饭盒中迁移出的铬、铅、砷、镉、镍、锰元素的量符合最新版国家标准GB 4806.9-2023的指标要求，其中锰、砷、镉元素未检出或微量检出，锑元素的量超出了标准要求。长期使用锑元素超标的容器，锑元素在人体内蓄积，锑元素会在人体细胞中产生不可逆的结合，进而引发对人体各器官的损害。

3.2 在三次迁移试验酸性浸泡液中，元素铬、铅、镍更易迁移到溶液中，元素锑在柠檬酸中最易迁移出来。三次迁移试验酸性浸泡液中，元素铬、铅、锑随迁移次数的增加，迁移量有减少趋势。而元素镍随着迁移次数的增加，有先减少后增加的趋势。

即将实施的标准GB 4806.9-2023，不仅在重金属迁移理化指标方面有所改动，还增加了金属材料成分的要求及金属表面处理的要求。标准从原料出发，再到工艺流程，最后是对成品，包含了全过程的管控要求。使得食品接触用不锈钢制品质量的相关监管部门，有据可依，更好的发挥管控职能。对食品接触用金属制品的严格要求，就是对食品质量安全更大的保障。对于食品接触用金属制品生产企业来说，执行新版标准GB 4806.9-2023 也是一个新的挑战。新标准的发布推进了食品接触用金属制品极其原材料生产行业的发展。

4 消费者使用体验

在保障食品安全的情况下，使用体验是现代消费者选择产品的重要因素之一。目前提锅式不锈钢饭盒主要分为两类，一类执行标准GB 29601-2013《不锈钢器皿》如图6，另一类执行标准GB/T 29606-2013《不锈钢真空杯》如图7。后者根据容量及口径有对保温效能的要求，保温效果更好，并且后者标准中有对密封用盖（塞）及热水异味、橡胶制品耐热水性、手柄及提环安装强度、背带、吊带强度等指标的要求。

图6 提锅式不锈钢饭盒

图7 提锅式不锈钢饭盒

产品的结构影响着产品的使用体验。怎样从改变提锅式不锈钢饭盒的结构，来提升消费者的使用体验，从以下六点简析：

1.饭盒的外部提拉方式主要有吊带、背带、提手三种，容量大的采用背带方式更容易携带，小容量用吊带或提手更便捷。

2.有独立的内盖式内盒的设计更优，不仅保温效果更好，而且盛装的食物也不容易洒出来。

3.内盒的内盖上或内盒边缘应设有小提手，方便内盒的取出，不烫手。

4.一般饭盒的内部防溢盖上会设置凹槽，用于放置小勺，或者饭盒上部或侧面单独附加独立空间放置小勺及筷子，使消费者开启即可使用。

5.饭盒的开启分为旋合、锁键开合及旋合搭配插键锁合三种，它们各有利弊。锁键开合式饭盒容易开启，但折页位置极容易断裂，特别在北方，冬季气温较低，盖子材料易变脆，稍有磕碰，饭盒盖子就不能再使用了，极大的影响了消费者的使用体验。建议考虑图8 中折页的结构设计以及增加折页材质韧性。旋合开启式饭盒，企业出厂检验重点要关注旋合开启时的力，有的饭盒需要很大的力才能开启，尤其盛装热的食物后，饭盒内容易产生负压，饭盒极难打开，直接影响到消费者的使用。由于饭盒盖子直径比较大，女士很难一手抓住盖子旋开，建议在盖子上边缘设计防滑结构，增加摩擦力，或者设计可有效帮助旋合的盖钮或其他结构。如图6 中第一个图，虽然设计了盖钮，但是尺寸及结构不易于消费者用力。第二个图的盖钮的设计有效的帮助了盖的旋开。

图8 折页结构

6.由于饭盒经常盛装的是热的食物，底部应设置防滑的结构，以免消费者不慎碰洒，造成烫伤事件。