塑料食品包装材料中氯乙烯和偏二氯乙烯的分析检测方法
王璇
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王璇,. 塑料食品包装材料中氯乙烯和偏二氯乙烯的分析检测方法[J]. 材料科学研究,2022.10. DOI:10.12721/ccn.2022.157206.
摘要:
本文对塑料食品包装材料中氯乙烯和偏二氯乙烯进行分析与检测,通过研究,一是希望建立可定性、定量测定塑料食品包装材料中氯乙烯和偏二氯乙烯的方法,方便准确、快速检测塑料食品包装材料的质量;二是为今后国家制订更加安全可靠的食品包装材料卫生质量标准打下良好基础。
关键词: 塑料食品包装材料氯乙烯和偏二氯乙烯分析检测
DOI:10.12721/ccn.2022.157206
基金资助:

引言

“民以食为天,食以安为先”,食品安全问题涉及到人们的生存和身体健康。近几年来,随着层出不穷的食品问题被披露,食品安全已成为世界各国广泛关注的热点话题。食品包装作为食品的“贴身衣物”,其在原料、辅料、工艺等方面的安全性,将直接关系到食品的质量安全,继而对人体健康构成威胁。与重大食品安全问题相比,塑料食品包装材料的卫生安全性能没有引起公众的强烈关注,但却是民众、政府和生产商等多方必须高度重视的问题。

氯乙烯及其聚合物 PVC材料目前已广泛应用于食品包装。PVC材料本身热稳定性差,在相对低温条件下接触盐酸会发生剧烈链降解,出现褪色、老化等现象,影响包装质量。氯乙烯单体毒性很强,许多国家对它在PVC食品包装中的含量进行严格控制。研究发现,在恒定的温度下,每天称PVC材料质量,样品与溶剂接触时间越长,样品质量变化越大。Silva等构建了一个集体运输的动力学模型,就脂肪含量和贮藏温度对塑料薄膜接触不同的肉类产品的迁移影响进行了研究。结果表明,脂肪含量和贮存温度升高,则塑料薄膜的迁移现象加剧。

1.方法介绍

气相色谱法(GC):GC法检测食品包装材料单体迁移物的最常用检测手段之一,主要用于检测塑料食品包装材料中具有较高挥发性单体或二聚体,且GC法对于痕量物质有较好的检出,但其定量定性的过程需要通过标准品完成。分析的有机污染物质有:氯乙烯、苯乙烯、双酚A二环氧甘油醚、丙烯晴、异氰酸酯等。

气相色谱-质谱法(GC-MS):与GC法相比,GC-MS法可通过各种物质特有的质谱图更准确地对塑料食品包装材料的有机污染物进行定性分析,但GC-MS法对前处理的要求较高。

高效液相色谱法(HPLC):与GC法相比,HPLC法常用于检测塑料食品包装材料的挥发性较低的低聚物或高聚体等物质。与GC法相似,HPLC法的定量定性的过程也需要通过标准品完成。

高效液相色谱-质谱法(HPLC-MS):HPLC-MS法与GC-MS相似,首先通过HPLC对各种物质进行分离后,再利用MS对检测的塑料食品包装材料单体进行质谱信息确认。与HPLC法相比,HPLC-MS法不仅能够对分析物进行高灵敏度测定,而且可以根据样品的质谱信息进行确认。

分光光度法(UV):相对于GC法和HPLC法来说,UV法是一种比较简单快捷的分析方法,但与其他现代的检测方法相比,其稳定性及精确度都有一定的不足。

本文采用常用检测手段气相色谱法(GC)进行分析。

2.检测原理

塑料食品包装材料溶解在N,N-二甲基乙酰胺中,样品中的氯乙烯和偏二氯乙烯通过自动顶空进样器进样,采用毛细管气相色谱柱分离,氢火焰离子化检测器测定,外标法定量。

3.检测试剂

除另有规定外,所有试剂均为分析纯。

3.1 N,N-二甲基乙酰胺:纯度大于99%。

3.2 氯乙烯标准物质:100 mg/L

3.3 偏二氯乙烯标准物质:纯度≥99 %

3.4 氯乙烯标准储备液:准确吸取1 mL标准品,用N,N-二甲基乙酰胺配制成浓度为10 mg/L的标准储备液。

3.5 偏二氯乙烯标准储备液:准确称取100 mg偏二氯乙烯标准品,用N,N-二甲基乙酰胺配制成浓度为1000 mg/L的标准储备液。

3.6 混合标准使用液:分别吸取2 mL氯乙烯标准储备液和1 mL偏二氯乙烯标准储备液,用N,N-二甲基乙酰胺稀释并定容至100 mL,并逐级稀释到所需浓度,待用。(氯乙烯的浓度分别为0.01、0.025、0.05、0.1、0.2 mg/L;偏二氯乙烯的浓度分别为0.5、1、2、5、10 mg/L)

4.检测设备

4.1 气相色谱仪:配备自动顶空进样器和氢火焰离子化检测器;

4.2 电子天平:感量1.0 mg和0.1 mg;

4.3 顶空瓶:20mL,瓶盖带硅橡胶或丁基胶密封垫。

5.分析步骤

5.1 样品处理

将试样剪成细小片状,准确称取0.5 g(精确至0.001 g)样品至顶空瓶中,加入5 mLN,N-二甲基乙酰胺,立即压盖密封,放入自动顶空进样器待测。

5.2 仪器条件

5.2.1 自动顶空进样器条件:样品平衡时间:30 min;顶空瓶温度:70℃;定量环温度:90℃;传输线温度:110℃。

5.2.2 气相色谱条件:色谱柱:HP-5,长30m,内径:0.32mm,膜厚0.25um。柱温:40℃保持1min,以2℃/min升温至60℃,保持1min,再以10℃/min升温至120℃,保持2min,以25℃/min升温至220℃,保持1min。进样口温度:200℃;检测器温度:230℃。

流速:氮气:1 mL/min;氢气:30 mL/min;空气:300 mL/min,分流比2:1。

5.3 标准工作曲线

分别吸取2.6中制备的标准工作溶液5 mL于顶空瓶中,立即将瓶盖密封,混合均匀,在4.2所列仪器参数下进行检测。以氯乙烯和偏二氯乙烯标准工作溶液浓度为横坐标,以对应的峰面积为纵坐标,绘制标准工作曲线,得到线性方程。

5.4 试样检测

将待测试样在4.2所列仪器参数下进行检测,记录氯乙烯和偏二氯乙烯色谱峰的峰面积,以计算其在样品中的含量。

6.结果计算

试样中的氯乙烯和偏二氯乙烯含量用下式进行计算。

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式中:

X——试样中氯乙烯或偏二氯乙烯的含量(mg/kg)

c——试样中氯乙烯或偏二氯乙烯峰面积对应的浓度(mg/L)

V——试样定容体积(mL)

m——试样质量(g)

7.重复性

在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10 %。

8.应用意义

包装材料中有机污染物种类众多,本文通过介绍氯乙烯和偏二氯乙烯的分析检测方法,希望可以为其他有机污染物的检测提供一些借鉴,能够为食品卫生安全执法部门提供技术支撑;为食品生产商以及广大消费者对塑料食品包装材料的采购、使用提供相关的指导信息。

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