食品接触用纳米材料的迁移研究

论文摘要

本论文综述了国内外的食品接触用纳米材料的发展趋势及安全性研究的现状,并且将纳米材料研究方法和食品接触用材料的研究方法相结合,开展了食品接触用纳米材料的迁移研究。为了研究各种条件下食品接触用纳米材料中纳米物质的迁移特性,本论文选择了两种市售纳米银食品包装材料——韩国产纳米银聚丙烯（Ag-PP）保鲜盒和日本产纳米银聚乙烯（Ag-HDPE）保鲜袋作为研究对象,测定了产品中纳米银的形态、尺寸和含量,分别进行了25℃、40℃和50℃条件下的迁移实验,并借助原子吸收光谱仪分析了实验结果,讨论了食品模拟液种类、浸泡温度、浸泡时间等因素对纳米银迁移量的影响,最后将实验测得的扩散系数的值与Pringer通用扩散系数模型计算得到的预测值进行了比较,得到了一些结论,为以后进一步的理论和实验研究提供依据和指导。首先,测定产品中纳米银的形态、尺寸和含量。利用直接煅烧法和微波消解法对塑料产品进行处理后,再利用XFS、SEM-EDS、AAS等方法进行分析检测,结果发现这两种产品中都含有呈球形颗粒状的纳米银,聚丙烯保鲜盒中纳米银的含量为38μg/g塑料,粒径在20nm-1μm之间不等；聚乙烯保鲜袋中纳米银的含量为102.5μg/g塑料,粒径在25nm左右。其次,采用浸泡法进行迁移研究。采用水类、酸类、酒精类、油类等四种不同类型的食品模拟液,选择25℃、40℃和50℃三种不同的温度条件,选取3天、6天、9天、12天和15天五个不同的浸泡时间的样品进行测试,并对测试结果以图表的形式进行了分析和讨论,对两种食品接触用纳米材料发现了同样的迁移规律：纳米银颗粒在水类、酸类、酒精类、油类食品模拟液中都发生了不同程度的迁移,迁移量最大的是油类食品模拟液,其次是酸类食品模拟液；在某一特定的食品模拟液中,纳米银的迁移量随着浸泡时间的延长而增大,并且随着浸泡温度的升高而增大。通过比较还发现,聚乙烯保鲜袋比聚丙烯保鲜盒中迁移出的纳米银的颗粒更小并且迁出量也更大。同时,两种产品中的纳米银在各种食品模拟液中的迁出浓度均高于文献中的推荐设计参数0.1ppb。再次,探讨了聚合物中化学物的迁移解析模型,利用Pringer通用扩散系数模型计算得到了纳米银在PP和HDPE中的扩散系数的预测值,并将实验值与预测值进行了比较,发现实验值远远低于预测值,相差若干个数量级,这表明了现行的通用扩散系数模型并不适用于纳米材料的安全评价,需要完善现有的理论模型来适应纳米材料的研究。最后,对整个论文的研究工作进行了总结,并且为下一步的工作提出了建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及国内外现状
• 1.2 本课题的研究方法和研究内容
• 第二章 纳米银聚丙烯保鲜盒（AG-PP）中的纳米银迁移研究
• 2.1 引言
• 2.1.1 迁移
• 2.1.2 食品模拟物的选择
• 2.1.3 迁移条件的选择
• 2.1.4 分析方法的选择
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器设备
• 2.2.2 样品与试剂
• 2.2.3 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 灰分中银的含量与形貌
• 2.3.2 微波消解物质中银的含量与形貌
• 2.3.3 纳米银迁移量的影响因素及含量、形貌分析
• 2.3.3.1 食品模拟液种类对纳米银迁移量的影响
• 2.3.3.2 浸泡温度对纳米银迁移量的影响
• 2.3.3.3 浸泡时间对纳米银迁移量的影响
• 2.3.3.4 迁出纳米银的含量与形貌
• 2.3.4 与扩散系数模型的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 纳米银聚乙烯保鲜袋（AG-HDPE）中的纳米银迁移研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器设备
• 3.2.2 样品与试剂
• 3.2.3 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 灰分中银的含量与形貌
• 3.3.2 微波消解物质中银的含量与形貌
• 3.3.3 纳米银迁移量的影响因素及含量、形貌分析
• 3.3.3.1 食品模拟液种类对纳米银迁移量的影响
• 3.3.3.2 浸泡温度对纳米银迁移量的影响
• 3.3.3.3 浸泡时间对纳米银迁移量的影响
• 3.3.3.4 迁出纳米银的含量与形貌
• 3.3.4 与扩散系数模型的比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论及下一步工作方向
• 4.1 结论
• 4.2 下一步工作及建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表