基于可得然多糖膜中DMP、DBP和DEHP迁移规律的研究及安全性评价

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塑料包装材料不仅浪费石油资源,而且还污染环境,所以开发一种新型绿色的生物基包装材料成为迫切要求。可得然多糖是由粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)发酵产生的胞外多糖,当加热温度达到60℃时形成低强度热可逆凝胶,温度达到80℃时形成高强度热不可逆凝胶。可得然多糖是一种十分理想的天然高分子膜材料和生物基包装材料来源,但制成的膜机械性能较差,所以需要在其中添加增塑剂改善性能以满足实际需求。邻苯二甲酸酯类增塑剂已经被广泛应用于食品包装中,但随着时间的延长,温度或机械应力的增加,塑料中的增塑剂会从包装材料转移到食品或饮料中,邻苯二甲酸酯类增塑剂被认为是内分泌干扰物(EDs),人体摄入会对生殖系统具有致癌作用。目前研究生物基包装材料中增塑剂的迁移规律还比较少,所以开发一种安全生物可降解的可得然多糖膜并研究其中邻苯二甲酸酯类增塑剂的迁移规律是十分有意义的。本课题是国家重点研发计划(2018YFD0400703)“食品新型包装材料及智能包装关键装备研发”的子课题。本论文主要研究的内容是新型生物基食品包装制品中增塑剂的迁移规律研究与安全性评价。以可得然多糖为原料,添加三种邻苯二甲酸酯类增塑剂,DMP(Dimethyl ortho-phthalate,邻苯二甲酸二甲酯),DBP(Di-n-butyl ortho-phthalate,邻苯二甲酸二正丁酯)和DEHP(Bis(2-ethylhexyl)ortho-phthalate,邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯),研究三种增塑剂的迁移规律,同时对其进行安全性评价与膜性能的测定,主要研究结果如下:1.开发了一种添加DMP、DBP和DEHP的新型可得然多糖膜,根据GB31604.30-2016《食品接触材料及制品邻苯二甲酸酯的测定和迁移量的测定方法》,采用外标法测定了三种邻苯二甲酸酯类增塑剂在水,4%乙酸,50%乙醇和正己烷中的迁移量,发现了在四种食品模拟物中的迁移量大小排序为:正己烷>50%乙醇>4%乙酸>水。增塑剂添加量为3%的可得然多糖膜中DMP在水,4%乙酸,50%乙醇和正己烷中的迁移量分别为30.96、44.38、56.21和81.38 mg/kg,并且3种增塑剂在三天内迁移量呈现增加趋势,随时间延长,迁移量逐渐增加,在第3天达到迁移平衡,迁移量达到最大值,并保持稳定。随温度升高,增塑剂迁移量增加,同样浓度越高,迁移量越大。2.建立了可得然多糖膜中DMP、DBP和DEHP在正己烷食品模拟物中的Weibull迁移模型,其中Cm、τ和β为三个待拟合的参数,三个参数均大于零,其中Cm是增塑剂浓度的函数,τ是温度的函数,β为一定值,其与温度没有直接联系且变化不影响模型的精度。三种增塑剂的迁移均符合如下公式。(?)其中,DMP在正己烷中迁移参数τ0与T的关系式为T0=exp(0.1294T-70.0346),相关系数R2为0.9931,β取均值1.30。4℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=1545.96x+2.16,相关系数R2为0.9735;25℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=2106.58x+3.46,相关系数R2为0.9749;40℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=2526.32x+9.02,相关系数R2为0.9714。DBP在正己烷中迁移参数τ0与T的关系式为τ0=exp(0.1248T-76.7756),相关系数R2 为 0.9985,β 取均值 1.18。4℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=1251.82x-0.39,相关系数R2为0.9893;25℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=2037.36x+0.24,相关系数R2为0.9852;40℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=2459.7x+8.23,相关系数R2为0.9604。DEHP在正己烷中迁移参数τ0与T的关系式为τ0=exp(0.1686T-100.6162),相关系数R2为0.9986,β取均值1.29。4℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=679.29x+3.89,相关系数R2为0.9932;25℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=697.91x+6.57,相关系数R2为0.9984,40℃下Cm与浓度x的关系式为Cm=703.44x+11.45,相关系数R2为0.9546。3.利用不同增塑剂浓度的可得然多糖膜包装真实酱状食品,测定了可得然多糖膜中3种增塑剂在水性酱状食品“亨氏番茄沙司”,酸性酱状食品“君乐宝原味老酸奶”以及油性酱状食品“老干妈油制辣椒酱”在中的迁移量。同时测定不同增塑剂浓度的可得然多糖悬液与细胞接触24、36和48h的细胞活性,结果显示只有增塑剂添加浓度为0.1%时细胞存活率在80%以上,没有细胞毒性,符合安全性要求。随后,对符合安全要求增塑剂添加量0.1%的可得然多糖膜与不添加增塑剂的可得然多糖膜进行膜性能的测定,两者只有吸水率无显著差异,机械性能、水蒸气透过率、透明度均存在显著性差异。
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