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摘要:食品和药品包材中各种添加剂及残留物质、重金属等都存在不同程度的向内部食品药品迁移溶出的现象,且添加剂及其降解物具有一定的毒性,这些因素造成包装材料的安全隐患。笔者将对近年来有关食品药品塑料包装材料中各种添加剂及有害物质( 如增塑剂、抗氧剂、残留溶剂、残留单体、重金属) 的检测方法进行综述分析
关键词:食品和药品;塑料;弹性体;
前言:各类添加剂和残留溶剂及单体主要采用有机溶剂提取、固相微萃取、索氏提取和超声等方式; 检测手段主要是色谱二级质谱联用等方式。重金属则主要采用干灰化、湿法消解和微波消解等方式,用原子吸收AAS 或ICP-MS 等手段分析测试。
一、食品和药品中的塑料以及弹性体的分离
1.添加剂
常用增塑剂增塑剂是食品药品容器、包装材料中品种较多、用量最大的添加剂,特别在PVC的加工过程中必不可少。其作用是为了增加塑料的可塑剂,改善其流动性而使制品具有柔韧性。常用的增塑剂有邻苯二甲酸( 2-乙基已基) 酯( DEHP) 、邻苯二甲酸二正丁酯( DBP) 、邻苯二甲酸丁基苄酯( BBP) 、邻苯二甲酸二乙基酯( DEP) 、邻苯二甲酸二异壬酯( DINP) 、邻苯二甲酸二异癸酯( DIDP ) 及邻苯二甲酸二正辛酯( DNOP) 等。大量研究证实,邻苯类物质在人体内的残留将严重影响到人类的生殖系统、免疫系统和神经系统,使生物体内激素不能正常分泌,导致细胞突变致畸和致癌等危害。食品接触材料及制品用添加剂使用标准中规定了部分添加剂的使用量。
塑料包装中增塑剂的提取方法。塑料包材中成分复杂,分析干扰因素多且添加剂使用量较低,检测比较困难,故需要采用恰当的前处理方法进行提取,去除杂质以减少干扰。PAEs 类增塑剂易溶于正己烷,乙腈等溶剂,近年来根据文献的报道多用正己烷作为溶剂进行超声提取,亦有利用二氯甲烷、乙酸乙酯进行提取。采用非溶剂提取的固相微萃取技术、溶剂提取的超声提取技术、索式提取技术3 种样品前处理方法,通过检测成品膜OPP /INK/AD/VMPET /AD/CPP 中残留目标物质含量大小比较提取效果。总体来看,超声提取既可以用于定性分析又可用于定量分析,且操作简便,适用于塑料包装材料中添加剂的提取。
2.抗氧剂
抗氧化剂可以阻止或延缓聚合物的氧化降解从而延长塑料材料的使用寿命,是除增塑剂外应用最广泛的助剂。目前国内外塑料抗氧剂的主导产品, 1010 则以分子量高、与塑料材料相容性好、抗氧化效果优异、消费量最大而成为塑料抗氧剂中最优秀的产品。
塑料包装中抗氧剂的提取方法。塑料包材样品前处理方法有传统的回流方法、快速溶剂萃取法、溶剂浸泡萃取法、超声波辅助提取法、微波辅助萃取法( MAE) 、固相萃取法等。但近几年的研究中,微波辅助萃取法是从塑料中萃取抗氧化剂最常用的方法。微波辅助萃取法的主要优点是提取时间短、溶剂消耗量少、成本低且回收率高。传统的加热萃取是以热辐射或热传导等方式由外向内进行,而微波萃取是通过离子传导和偶极子旋转方式内外同时加热。加速了组分向萃取溶剂中的扩散速率,缩短组分由样品内部向萃取溶剂中扩散因此,MAE 法被越来越多的应用于食品及食品包装材料中抗氧化剂测定方面的研究。固相萃取法亦是近年广泛用于食品接触材料中抗氧剂检测的样品前处理方法,操作方便、适用性强、富集性好、溶剂消耗少、回收率高、净化效果好,但吸附剂孔道容易堵塞,需要选择合适的固相萃取材料。
塑料中抗氧化剂的分析方法国内外对于食品接触材料中抗氧剂的测定方法有红外光谱法、热分析法、紫外光谱法及色譜法等。但热分析法与紫外光谱法已经很少应用于抗氧化剂的检测。
3.残留溶剂单体
残留溶剂。复合食品包装袋中的溶剂残留主要来源于复合食品包装在复合、印刷、涂布的生产过程中使用的各类溶剂,主要有甲苯、二甲苯、丁酮、异丙醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯等物质。当溶剂残留量超标,不仅对食品会造成污染,还会对人体健康产生影响。早期测定残留溶剂的方法是干燥失重测定法,但这种方法消耗时间长且非专属性,只能定量不能定性,而且水分也会干扰残留溶剂的测定; 分光光度法也可检测残留溶剂,但其灵敏度低,不适用于食品塑料包装中残留溶剂的检测。大量文献表明GC 法为测定残留溶剂的最佳方法,试验采用DNP 色谱柱分离,氢火焰离子化检测器( FID) 检测,并测定了某牛奶包装材料中的溶剂残留量和苯系物残留量。该方法简便、快速、重现性好,样品的基底干扰小,能够满足塑料包装材料中溶剂残留量的分析。
4.重金属
塑料包装中重金属主要有铅、铬、镉、锑、钡、硒等的金属元素。塑料基食品接触材料的缺点是某些品种存在着卫生安全方面的问题,这些材料在生产过程中添加的稳定剂、增塑剂、着色剂等添加剂及在合成过程中使用的无机金属类催化剂或引发剂,导致了塑料中重金属离子在日常使用过程迁移到所盛装的食品中,对人体健康带来隐患。重金属分析方法原子吸收分光光度法( AAS) 是基于样品在高温下经原子化器将待测元素转化成基态原子蒸气,在电磁辐射作用下基态原子吸收特定共振辐射从基态跃迁至激发态,利用被吸收电磁辐射的强弱进行元素的测定,但最大的缺点为每次只能测定1 种元素。电感耦合等离子体质谱法( ICP-MS) 是以等离子体为离子源的质谱型元素分析方法,可用于进行多种元素的同时测定,大大提高了工作效率,但此法对铅、汞的检出限较高,工作时需消耗大量惰性气体。电感耦合等离子体发射光谱法可快速同时测定多达70 种元素、测定灵敏度高、适用范围较广、动态线性范围宽、精密度好。该方法灵敏、简便、快速、准确,适用于进出口食品用塑料包装容器中有害元素迁移量的快速测定。利用电感耦合等离子体发射光谱法对铅、镉、铬、砷、锑、锗及其迁移量进行检测。
二、展望
以PLA 为新兴功能性医用高分子材料的主要产品有医用手术缝合线、骨科用固定材料、眼科用材料等;PHA 主要用于生物医药及化妆品、非透明片材、半透明薄膜等领域;PBS 主要用于食品、餐具、化妆品及药品外包装,一次性医疗用品,农用薄膜,农药及化肥的缓释材料和生物医用高分子材料等领域。常用的塑料药包材有PE、PP、PVC、PET 等,笔者归纳和展望了生物塑料在包装领域可能代替常用塑料的应用情况,目前主要用于药品的内包装( 药瓶、泡罩包装、输液瓶等)和外包装( 塑料袋、塑料薄膜、药托等) 的普通塑料均可由各种各样的生物降解塑料所代替。随着科技发展,新型生物塑料必将展现出更多传统塑料具有的功能和特性,且经济实惠,能以无二次污染的无机物形式进入生态环境中。采用生物塑料,逐渐减少并淘汰造成“白色污染”的石油基塑料,是未来药品包装材料发展的必然趋势。药物对药包材影响的研究,考察经包装药物后药包材完整性、功能性及质量的变化情。
结束语:各种添加剂、残留单体和重金属的研究近年来越来越多,食品、药品和包材标准也逐渐在完善中,但是包装材料和内容物在相容性方面的研究较为缺乏,而相容性对食品药品质量的影响相当重要,因此有必要加大相关方面的投入与研究。
参考文献
[1]王道福,鲍洪军. 医用新材料对部分药物浓度的影响[J].上海医药,2019,20(2) :34.
[2] 黄妍琪,雷雪萍,黄建梅,等. 我国食品包装材料的安全现状及发展趋势[J]. 食品安全导刊,2018,12( 4) : 37.
关键词:食品和药品;塑料;弹性体;
前言:各类添加剂和残留溶剂及单体主要采用有机溶剂提取、固相微萃取、索氏提取和超声等方式; 检测手段主要是色谱二级质谱联用等方式。重金属则主要采用干灰化、湿法消解和微波消解等方式,用原子吸收AAS 或ICP-MS 等手段分析测试。
一、食品和药品中的塑料以及弹性体的分离
1.添加剂
常用增塑剂增塑剂是食品药品容器、包装材料中品种较多、用量最大的添加剂,特别在PVC的加工过程中必不可少。其作用是为了增加塑料的可塑剂,改善其流动性而使制品具有柔韧性。常用的增塑剂有邻苯二甲酸( 2-乙基已基) 酯( DEHP) 、邻苯二甲酸二正丁酯( DBP) 、邻苯二甲酸丁基苄酯( BBP) 、邻苯二甲酸二乙基酯( DEP) 、邻苯二甲酸二异壬酯( DINP) 、邻苯二甲酸二异癸酯( DIDP ) 及邻苯二甲酸二正辛酯( DNOP) 等。大量研究证实,邻苯类物质在人体内的残留将严重影响到人类的生殖系统、免疫系统和神经系统,使生物体内激素不能正常分泌,导致细胞突变致畸和致癌等危害。食品接触材料及制品用添加剂使用标准中规定了部分添加剂的使用量。
塑料包装中增塑剂的提取方法。塑料包材中成分复杂,分析干扰因素多且添加剂使用量较低,检测比较困难,故需要采用恰当的前处理方法进行提取,去除杂质以减少干扰。PAEs 类增塑剂易溶于正己烷,乙腈等溶剂,近年来根据文献的报道多用正己烷作为溶剂进行超声提取,亦有利用二氯甲烷、乙酸乙酯进行提取。采用非溶剂提取的固相微萃取技术、溶剂提取的超声提取技术、索式提取技术3 种样品前处理方法,通过检测成品膜OPP /INK/AD/VMPET /AD/CPP 中残留目标物质含量大小比较提取效果。总体来看,超声提取既可以用于定性分析又可用于定量分析,且操作简便,适用于塑料包装材料中添加剂的提取。
2.抗氧剂
抗氧化剂可以阻止或延缓聚合物的氧化降解从而延长塑料材料的使用寿命,是除增塑剂外应用最广泛的助剂。目前国内外塑料抗氧剂的主导产品, 1010 则以分子量高、与塑料材料相容性好、抗氧化效果优异、消费量最大而成为塑料抗氧剂中最优秀的产品。
塑料包装中抗氧剂的提取方法。塑料包材样品前处理方法有传统的回流方法、快速溶剂萃取法、溶剂浸泡萃取法、超声波辅助提取法、微波辅助萃取法( MAE) 、固相萃取法等。但近几年的研究中,微波辅助萃取法是从塑料中萃取抗氧化剂最常用的方法。微波辅助萃取法的主要优点是提取时间短、溶剂消耗量少、成本低且回收率高。传统的加热萃取是以热辐射或热传导等方式由外向内进行,而微波萃取是通过离子传导和偶极子旋转方式内外同时加热。加速了组分向萃取溶剂中的扩散速率,缩短组分由样品内部向萃取溶剂中扩散因此,MAE 法被越来越多的应用于食品及食品包装材料中抗氧化剂测定方面的研究。固相萃取法亦是近年广泛用于食品接触材料中抗氧剂检测的样品前处理方法,操作方便、适用性强、富集性好、溶剂消耗少、回收率高、净化效果好,但吸附剂孔道容易堵塞,需要选择合适的固相萃取材料。
塑料中抗氧化剂的分析方法国内外对于食品接触材料中抗氧剂的测定方法有红外光谱法、热分析法、紫外光谱法及色譜法等。但热分析法与紫外光谱法已经很少应用于抗氧化剂的检测。
3.残留溶剂单体
残留溶剂。复合食品包装袋中的溶剂残留主要来源于复合食品包装在复合、印刷、涂布的生产过程中使用的各类溶剂,主要有甲苯、二甲苯、丁酮、异丙醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯等物质。当溶剂残留量超标,不仅对食品会造成污染,还会对人体健康产生影响。早期测定残留溶剂的方法是干燥失重测定法,但这种方法消耗时间长且非专属性,只能定量不能定性,而且水分也会干扰残留溶剂的测定; 分光光度法也可检测残留溶剂,但其灵敏度低,不适用于食品塑料包装中残留溶剂的检测。大量文献表明GC 法为测定残留溶剂的最佳方法,试验采用DNP 色谱柱分离,氢火焰离子化检测器( FID) 检测,并测定了某牛奶包装材料中的溶剂残留量和苯系物残留量。该方法简便、快速、重现性好,样品的基底干扰小,能够满足塑料包装材料中溶剂残留量的分析。
4.重金属
塑料包装中重金属主要有铅、铬、镉、锑、钡、硒等的金属元素。塑料基食品接触材料的缺点是某些品种存在着卫生安全方面的问题,这些材料在生产过程中添加的稳定剂、增塑剂、着色剂等添加剂及在合成过程中使用的无机金属类催化剂或引发剂,导致了塑料中重金属离子在日常使用过程迁移到所盛装的食品中,对人体健康带来隐患。重金属分析方法原子吸收分光光度法( AAS) 是基于样品在高温下经原子化器将待测元素转化成基态原子蒸气,在电磁辐射作用下基态原子吸收特定共振辐射从基态跃迁至激发态,利用被吸收电磁辐射的强弱进行元素的测定,但最大的缺点为每次只能测定1 种元素。电感耦合等离子体质谱法( ICP-MS) 是以等离子体为离子源的质谱型元素分析方法,可用于进行多种元素的同时测定,大大提高了工作效率,但此法对铅、汞的检出限较高,工作时需消耗大量惰性气体。电感耦合等离子体发射光谱法可快速同时测定多达70 种元素、测定灵敏度高、适用范围较广、动态线性范围宽、精密度好。该方法灵敏、简便、快速、准确,适用于进出口食品用塑料包装容器中有害元素迁移量的快速测定。利用电感耦合等离子体发射光谱法对铅、镉、铬、砷、锑、锗及其迁移量进行检测。
二、展望
以PLA 为新兴功能性医用高分子材料的主要产品有医用手术缝合线、骨科用固定材料、眼科用材料等;PHA 主要用于生物医药及化妆品、非透明片材、半透明薄膜等领域;PBS 主要用于食品、餐具、化妆品及药品外包装,一次性医疗用品,农用薄膜,农药及化肥的缓释材料和生物医用高分子材料等领域。常用的塑料药包材有PE、PP、PVC、PET 等,笔者归纳和展望了生物塑料在包装领域可能代替常用塑料的应用情况,目前主要用于药品的内包装( 药瓶、泡罩包装、输液瓶等)和外包装( 塑料袋、塑料薄膜、药托等) 的普通塑料均可由各种各样的生物降解塑料所代替。随着科技发展,新型生物塑料必将展现出更多传统塑料具有的功能和特性,且经济实惠,能以无二次污染的无机物形式进入生态环境中。采用生物塑料,逐渐减少并淘汰造成“白色污染”的石油基塑料,是未来药品包装材料发展的必然趋势。药物对药包材影响的研究,考察经包装药物后药包材完整性、功能性及质量的变化情。
结束语:各种添加剂、残留单体和重金属的研究近年来越来越多,食品、药品和包材标准也逐渐在完善中,但是包装材料和内容物在相容性方面的研究较为缺乏,而相容性对食品药品质量的影响相当重要,因此有必要加大相关方面的投入与研究。
参考文献
[1]王道福,鲍洪军. 医用新材料对部分药物浓度的影响[J].上海医药,2019,20(2) :34.
[2] 黄妍琪,雷雪萍,黄建梅,等. 我国食品包装材料的安全现状及发展趋势[J]. 食品安全导刊,2018,12( 4) : 37.