辐照剂量对PE类复合食品包装材料稳定性影响的研究

摘要

辐照加工技术是当今的高新技术之一，被誉为21世纪食品的绿色加工技术，并且已成为保证食品安全的有效措施。随着辐照技术的发展，辐照用食品包装材料的安全性也日益被人们所重视。塑料复合包装材料与食品直接接触，在辐照过程中，包装材料性能的改变必然会对包装内的食品品质及安全产生影响。在众多的包装材料中，PE类复合包装材料较为广泛的应用于食品包装，因此，研究辐照对PE类复合材料各项性能的影响是很有必要的。
　　本文以三种60Co-γ辐照的PE类包装材料为研究对象，主要研究内容和成果如下:
　　1.利用顶空-气相质谱联用(HS-GC-MS)技术，建立了同时测定食品包装材料中18种溶剂残留物的分析方法。18种被测物的线性相关系数均大于0.9999，方法检出限介于0.04μg～0.16μg，平均回收率在91.6％～105.7％之间，RSD(n=6)小于9.5％。采用此方法对3种PE类材料中18种目标物进行测定，结果发现有机溶剂乙酸乙酯的含量较高，同时还检出较少量的乙醇、异丁醇、仲丁醇、正丁醇、乙酸正丙酯等。
　　2.利用HS-GC-MS分析方法，测定了2～50 kGy剂量辐照的3种PE类复合食品包装材料的有机溶剂残留物。结果发现:经过辐照，塑料包装袋的溶剂残留物发生变化的主要成分为酮、酯、醇类等化合物，酮类和醇类化合物的含量明显随着辐照剂量的增加而增大，而一些酯类例如乙酸乙酯的含量则会相对减少，初步推断可能是酯类化合物结构中的碳氧键发生断裂，从而致使其降解生成了酮和醇;其中，丙酮较丁酮更容易被辐照降解生成，小剂量的辐照就可以使包装材料中的有机溶剂降解挥发出丙酮，而丁酮则要当辐照剂量≥20 kGy时才会产生，这是由于丁酮的分子量较丙酮大，丙酮更容易挥发所致;当辐照剂量≥50 kGy时，PA/PE材质中有微量的苯类物质产生，推断可能是包装材料中的油墨或胶粘剂降解产生;经过2～50 kGy剂量的60Co-γ辐照之后，三种PE类复合食品包装材料产生了三种除18种溶剂残留目标物以外的新的化合物，它们分别是正己烷、乙醛和异戊醇。
　　3.利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术，建立了同时测定食品包装袋中三种抗氧化剂:BHA、BHT、TBHQ的分析方法。三种抗氧化剂的线性范围为0.5 mg/L～40 mg/L，相关系数r均大于0.997，最低检出限分别为0.14、0.03和1.04 mg/kg，平均回收率为90.7％～98.8％，RSD为1.1％～9.0％。利用该分析方法对3种PE类辐照材料中的3种目标物进行测定，发现材料中抗氧化剂BHT的含量较高，而BHA和TBHQ均未检出。
　　4.利用GC-MS测定三种抗氧化剂的分析方法，测定了2～50 kGy剂量辐照的3种PE类复合材料中三种抗氧化剂的含量以及向食品模拟液中的迁移量。测定结果表明:抗氧化剂BHT的含量和向脂类食品模拟物中的迁移量均随辐照剂量的增强而呈现下降趋势，且只向脂类模拟物中迁移，并未向水基模拟物中迁移，这也证明了BHT是脂溶性抗氧化剂;在辐照过程中，产生了1，3-二叔丁基苯和对叔丁基苯等辐照降解产物，其含量和迁移量均随辐照剂量的增强呈上升趋势。
　　5.按照国家现行标准，分别测定了0～50 kGy剂量辐照的3种PE类复合包装材料的三项卫生指标:蒸发残渣、高锰酸钾消耗量以及重金属Pb。结果发现，此三种材质塑料包装袋的蒸发残渣以及重金属Pb并不受辐照影响;高锰酸钾消耗量则在高剂量辐照时会微量增加，推断可能是由于高剂量辐照时，塑料包装袋本身发生了断链反应，以及材料中添加的助剂和添加剂发生降解反应，致使包装材料中有机物溶出量增加。
　　6.按照国家现行标准，分别测定了0～50 kGy剂量60Co-γ辐照作用下3种PE类复合食品包装材料的力学性能和阻隔性能。实验结果表明，三种材料的最大拉断力和断裂伸长率随辐照剂量的增加呈先增后降的趋势，PA/PE、PP/VMPET/PE两种材料内外层的透氧、透湿率以及PP/Al/PE的外层透氧、透湿率的变化趋势同阻隔性能的变化一致，但PP/Al/PE材料由于中间层为铝，推测其对60Co-γ射线有反射作用或其他更为复杂的影响，使得该种材料内层透氧、透湿率的变化趋势同外层膜相反。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．1．1 辐照杀菌技术及其安全性

1．1．2 辐照对食品用包装材料的影响

1．2 辐照食品用包装材料的研究现状

1．3 论文研究方法的提出

1．3．1 本课题的选题意义及目的

1．3．2 本课题的研究内容

1．4 本课题的创新点

第2章 顶空-气质联用法同时测定食品包装袋中18种溶剂残留物

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要仪器和试剂

2．2．2 实验条件

2．2．3 工作曲线的绘制

2．2．4 样品分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 色谱条件的比较

2．3．2 顶空进样条件的比较

2．3．3 线性范围及检测限

2．3．5 方法精密度和回收率

2．3．6 样品分析

2．4 小结

第3章 HS-GC-MS法研究60Co-γ辐照作用下三种PE类材料溶剂残留物的辐解行为

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器、试剂和材料

3．2．2 辐照条件

3．2．3 仪器工作参数

3．2．4 样品处理

3．3 结果与讨论

3．3．1 辐照PA／PE材料辐解行为的分析

3．3．2 辐照PP／VMPET／PE材料辐解行为的分析

3．3．3 辐照PP／Al／PE材料辐解行为的分析

3．4 辐解产物危害分析

3．5 小结

第4章 GC-MS法同时测定塑料包装袋中三种抗氧化剂

4．1 引言

4．2．实验部分

4．2．1 仪器与器材

4．2．2 实验试剂

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 提取溶剂的影响

4．3．2 提取时间和温度的影响

4．3．3 方法性能评价

4．3．4 稳定性试验

4．4 小结

第五章 GC-MS研究60Co-γ辐照三种PE类材料中抗氧化剂辐解和迁移行为

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 仪器和试剂

5．2．2 实验条件

5．3 结果讨论

5．3．1 迁移实验的回收率和精密度

5．3．2 样品分析

5．4 小结

第六章 60Co-γ辐照作用下PE类复合食品包装材料的其他卫生性能的稳定性研究

6．1 引言

6．2 蒸发残渣测试

6．2．1 实验试剂与药品

6．2．2 实验设备

6．2．3 实验方法

6．3 高锰酸钾消耗量测试

6．3．1 实验试剂与药品

6．3．2 实验设备

6．3．3 实验方法

6．4 重金属Pb测试

6．4．1 试验试剂与药品

6．4．2 试验设备

6．4．3 实验方法

6．5 结果与讨论

6．5．1 蒸发残渣

6．5．2 高锰酸钾消耗量

6．5．3 重金属Pb

6．6 小结

第七章 60Co-γ辐照作用下PE类复合食品包装材料物理性能的稳定性研究

7．1 引言

7．2 阻隔性能测试

7．2．1 实验设备

7．2．2 实验方法

7．2．3 结果与讨论

7．3 力学性能测试

7．3．1 实验设备

7．3．2 测试方法

7．3．3 结果与讨论

7．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果