食品接触聚丙烯塑料中抗氧化剂迁移模型研究.pdf

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1、第43卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第3期2015年3月ChineseJournalofAnalyticalChemistry399—403DOI：10．11895／j．issn．0253~820．140659食品接触聚丙烯塑料中抗氧化剂迁移模型研究池海涛刘颖高峡刘伟丽胡光辉罗运军’(北京理工大学材料科学与工程学院，北京100081)(北京市理化分析测试中心，有机材料检测技术与质量评价北京市重点实验室，北京100089)摘要在聚丙烯(PP)树脂中加入不同浓度梯度的抗氧化剂2，6一二叔丁基对甲酚(BHT)、四(3，5．二叔丁基-4．羟基)苯丙酸季戊四醇酯(抗氧化剂1010)，通过

2、双螺杆塑料挤出机在190℃混合挤出造粒并热压成膜，自制了食品包装用PP塑料膜(膜厚0．1mm)。通过高效液相色谱仪(HPLC)配二极管阵列(PDA)检测器(检测波长为282nm)测定PP样品中的两种抗氧化剂在食品模拟液(95％乙醇溶液)中的迁移量，其中BHT迁移出。而抗氧化剂1010未迁移出。在实验数据基础上，利用软件对迁移数据进行迁移模型拟合，建立了抗氧化剂BHT的Weibull迁移模型和Pifinger迁移模型，比较了所建立的两种模型的适用性，结果表明，Weibull模型对实际测试结果的拟合优度(R)能达到0．99以上，Weibull模型比Pifinger模型更接近于实际迁移结果，同时。

3、Weibull模型和Pifinger模型的参数间存在一定的数学关系，符合关系式tr一12．2(／D)。关键词迁移；模型；聚丙烯；抗氧化剂1引言聚丙烯(PP)是广泛用于食品接触材料的塑料，PP塑料在加工过程中必须加入一定量的抗氧化剂，以确保材料的耐用性。PP塑料中最常用的抗氧化剂是受阻酚类抗氧化剂，具有代表性的是2，6一二叔丁基对甲酚(简称BHT，分子式为C。HO)和四(3，5．二叔丁基4．羟基)苯丙酸季戊四醇酯(简称抗氧剂1010，分子式为CHO，)。研究表明，过量摄人抗氧化剂可能危害身体健康¨]。文献[2，3]对PP中上述两种抗氧化剂的测试方法及迁移规律进行了研究。对微波条件下的迁移规律及

4、不同温度不同膜厚等因素对迁移的影响进行了阐述。若结合迁移实验研究，建立相应的迁移数学模型，用于理论分析和风险预测．可以减少实验工作量，对指导食品接触材料的使用及生产有重要意义。目前，欧美国家制定并修订了与食品接触材料相关的法规和标准，且均是在迁移实验和数学模型分析所得数据的基础上进行的I4]。现有的模型研究主要集中在确定性模型方面，多数从迁移数学模型及其重要参数分析方面展开，经验模型研究较少。但经验模型具有简便、限制条件少等优点，未来具有广泛的应用前景。有代表性的迁移模型研究都是国外学者进行的研究，如Begley等对PP及PE塑料中抗氧化剂的Piringer模型参数取值进行了深入研究。Ga1

5、otto等l7]对LDPE中的抗氧化剂1076迁移性进行了研究，利用非线性拟合的方法进行了拟合，得出在酒精模拟液迁移的抗氧化剂D值。Pocas等[8搜集了4个实验室的PP与PE中抗氧化剂迁移数据，没有进行系统迁移实验，从数学模拟计算的角度利用Weibull模型进行了分析。基于PP材料中抗氧化剂迁移的实验数据，对两种模型的适用性对比还未见报道．本实验利用高效液相色谱仪(HPLC)对PP中抗氧化剂BHT和抗氧剂1010的迁移量进行测试，在实验数据的基础上建立模型，并比较两种迁移模型适用性。本方法通过设计添加不同质量比的助剂．制作一系列含有不同浓度梯度抗氧化剂的模拟实验样品；利用模拟液对研究样品进

6、行迁移实验，测试不同时间点的模拟液中特定迁移量，最后利用软件对分析数据进行分析建模，并比较两种模型适用性。2迁移数学模型在食品接触材料助剂的迁移研究中，有确定性模型与经验模型，前者指的是基于物质迁移的物理与2014-08-02收稿；2014-11-02接受％E—mail：yjluo@bit．edu．cn分析化学第43卷化学规律而建立的数学模型。后者是一种基于概率与数理统计方法而建立的数学模型。确定性模型主要的理论依据为描述非稳态分子扩散的Fick第二定律，表达式为二阶偏微分方程(公式(1))。结合塑料迁移实际情况，Baner等求解推导出了Piringer模型(公式(2))，PP中抗氧化剂迁移

7、可符合此模型。0CD02C(1)：lJ一可唧t其中，t为迁移时间；M，为t时刻特定迁移量(在食品接触材料迁移研究中，特定迁移量定义为由实验方法测得的迁移到模拟物中物质的质量_l)；M为迁移平衡时特定迁移量；D为扩散系数；￡为材料厚度。公式(2)中t趋于无穷时，迁移级数展开后只取第一项，忽略后面的项数可推导出公式(3)，]。减少样品间的误差，在样品具有相同的迁移面积时，定义：C=／M，C=M／Mp，单位：mg／