食品包裝是食品的重要組成部分,具有保護食品不受外來生物、化學和物理因素的破環,維持食品質量穩定的特點。隨著消費者安全意識和政府監管力度的加強,食品包裝安全亦被提升到同等監管高度。為滿足可持續發展戰略要求,開發新型、綠色、安全的多功能食品包裝及材料,是將來食品包裝發展的方向。
一、食品包裝中的污染物
食品包裝中有毒、有害物質的殘留會產生食品污染并導致中毒。蘭州的“毒奶粉”中不僅含有三聚氰胺,還含有殘留超標的甲苯、二甲苯等物質,其包裝袋抽檢不合格率高達50%。目前,導致食品包裝污染的原因主要有包裝材料使用不當,生產工藝不符合標準,加工助劑違規添加,印刷中大量使用含苯類物質的油墨以及監管體制和手段落后等。這些諸多問題最終導致包裝材料不符合食品包裝要求,引發食品污染。表7列出各種包裝材料中可能存在的有毒、有害物質。
包裝材料中有毒、有害的化學物質遷移是引起食品污染的重要原因之一,其污染食品的方式主要有兩種:一種是有毒、有害物質直接遷移到食品當中,這屬于物理性遷移;另一種是包裝材料與食品接觸后發生降解,而產生毒害物質,這屬于化學遷移,如聚碳酸酯(PC)材料與食品中的胺類物質接觸時可發生胺解,從而釋放出具有干擾人體內分泌的雙酚A物質。研究表明PC材料中的雙酚A污染食品時,由物理性遷移導致的污染量較少,主要是由于PC材料降解而產生的污染。
有毒、有害物質的遷移主要受食品模擬物、遷移時間和溫度等因素的影響。由于食品本身的成分較復雜,有些物質成分對污染物的遷移量會有微量的影響,所以需要選擇簡單、合理的食物模擬物用于遷移試驗。根據歐共體的標準規定,基于食品自身特性的不同,可選用蒸餾水、3%的醋酸、15%乙醇和精餾橄欖油作為食品的模擬物。時間和溫度也是影響化學物質遷移的重要因素,經研究證實短時高溫浸泡與長時低溫浸泡的效果相同。除此之外,微波加熱、高壓處理和γ射線等都會加速有害物質的遷移速度。Rivas-Ca觡edo等]發現經高壓處理后,塑料中的直鏈烷烴和苯化合物會發生大量的遷移。LLDPE薄膜經γ射線輻照后,薄膜中的抗氧化劑發生遷移,并且遷移量隨著輻射劑量的增大而增大。
二、物質遷移的作用機理
化學物質從包裝材料中擴散遷移到食品中的過程,大多是基于Fick第二擴散定律,主要是分成3個連續的過程,分別為化學物質在包裝材料中擴散,化學物質在包裝材料與食品接觸處的溶解,化學物質溶入食品,即分為擴散、溶解和遷移3個過程,并且物質的遷移發生在包裝材料厚度的方向。Reynier等根據分子官能團將化學物的分子結構分成柔性部分和剛性部分,其中柔性部分包括長的烷基鏈和線性分子,而剛性部分則包括芳基、支鏈為小分子的鏈段、雜環和球型結構,并且柔性部分在包裝材料中的遷移是蠕動性的,剛性部分是跳躍式的。如果分子結構中包括這兩種形式的分子結構,則其遷移是蠕動和跳躍式相結合。
影響化學物質遷移的主要因素是化學物質的擴散系數D和分配系數K,其中擴散系數主要受到分子質量、結晶度、粒子大小、粒子形狀、玻璃化換轉化溫度、環境溫度等因素的影響,而影響分配系數的因素有物質的極性、氫鍵、溫度、化學結構和粒子的大小)。Silva等研究了時間對DPBD(1,4-二苯基-1,3-丁二烯,一種塑料阻燃劑)和三氯生(一種食品包裝用抗菌劑)在豬肉中遷移系數的影響,結果顯示在高溫條件下兩種化學物質的遷移系數明顯高于低溫條件下的遷移系數,并且它們在豬肉中的遷移速度比在整個包裝體系中的遷移速度快。
三、食品包裝安全問題解決建議
食品包裝材料中有毒、有害物質大部分來源于生產時的加工助劑。為解決食品包裝的安全問題,除了加強監管部門的監督力度、建立健全相應的政策法規外,還應該避免或減少使用加工助劑,大力開發具有低滲出、低遷移、低毒或無毒、結構穩定的加工助劑。Sanches-Silva等研究了6種光引發劑在食品模擬物中的遷移情況,結果表明同一光引發劑在不同的食品模擬物中的遷移量不同。因此,在化學物質遷移檢測方面,應對食品模擬物的適應性、穩定性和食品模擬體系做進一步探索和試驗,為獲得高效、準確的實驗結果提供適合的試驗環境,同時還要加強檢測方法的開發。由于化學物質從包裝材料中遷移到食品中的過程復雜,遷移試驗耗時且成本較高,所以要對食品做詳細的分類,選擇合適的食品模擬物,并且具體問題具體分析,在此基礎上建立遷移預測模型。包裝材料本身也可影響化學物質的遷移,因此應選擇天然、無毒的包裝基材,且包裝材料應性質穩定、結構致密,這也可以進一步降低有毒、有害物質的遷移活動。Nerín等研究了多層結構對29種物質遷移的影響,以GC-MS為檢測方法,Tenax為食品模擬物。研究結果表明大多數的物質不發生遷移,只有3種物質發生遷移現象,并且其遷移量均低于特殊遷移極限(SML)。由此說明包裝材料自身的結構影響污染物的遷移。
總之,食品包裝工業正在發生變革,正朝著高技術、多功能、環?;姆较虬l展,并且不斷涌現出新的包裝形式,如活性包裝、智能包裝、無菌包裝等,使食品的質量和安全性得以提高。今后,活性包裝和綠色包裝材料的開發和應用是未來食品包裝發展的重點。在包裝設計時要有集成化的設計理念,將幾種包裝技術和功能集于一體,降低有毒、有害加工助劑的使用,減少有毒、有害物質的遷移,從而使食品包裝達到最佳的效果。除提高包裝技術外,還需考慮環境保護和可持續發展等因素,因此應加大力度發展可食性和可降解性包裝材料。只有這樣,食品包裝才有更廣闊的發展前景。