Scatchard-Hildebrand热力学模型在预测PE中有害物质迁移分配系数的应用

为更加准确预测PE塑料中化合物向食品中迁移的分配系数。以PE中抗氧剂为代表,从大量文献中筛选PE中有害迁移物向食品模拟液迁移测试的可靠实验数据,将分配系数实验值F_(exp)与模型预测分配系数计算值F_(sim)对比分析,并对Scatchard-Hildebrand热力学模型进行实验校正,研究了温度(T)、迁移物分子量(M)和醇-水分配系数(log P)以及模拟液极性(ln Ps)与修正系数Ks(Ks=ln(F_(sim)/F_(exp))的关系。结果表明除个别化合物因其分子结构特殊外,PE中化学物向脂肪类食品模拟液中迁移分配系数预测模型的修正系数Ks与M、log P、ln Ps均呈显著的线性相关性,得到修正后的Scatchard-Hildebrand热力学模型F'_(sim)=exp(V迁移物/RT·[φ_(模拟液)~2(δ_(迁移物)-δ_(模拟液))~2-φ_(聚合物)~2(δ_(迁移物)-δ_(聚合物))~2]-7.289-0.021M-1.317ln Ps+0.901log P),其在一定程度上能够预测PE中有害物质向脂肪类食品模拟物中迁移的分配系数。     

影响聚丙烯塑料中抗氧剂1076向食品中迁移规律因素研究

有害化学物的迁移是食品包装材料污染食品和危害人们身体健康的主要途径之一,研究影响有害物质向食品中迁移规律的因素可有效降低食品包装材料对食品的污染风险。论文研究了含1076的聚丙烯母料的比表面积和模拟液的极性对抗氧剂1076向模拟液中迁移规律的影响,并把Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型预测平衡分配系数(D_(r0))与实验值(D_r)进行比较分析,研究结果表明:模拟中1076的浓度(C_r)和浸泡时间(t)符合Ct=a(1-e~(-bt))方程式,且塑料比表面积(S)越大,迁移速率和迁移平衡分配系数(模拟液/塑料)越大,1076向乙醇模拟液中迁移的平衡分配系数(D_r)与比表面积(S)符合方程ln Dr=—3.93+2.21e~(-57.67S),平衡分配系数实验值与SatchardHilderbrand热力学理论模型计算值随模拟液的溶解度参数变化趋势完全一致,实验值与计算值的比值随模拟液与聚丙烯的溶解度参数差值减小而增大,即模拟液的极性越接近聚丙烯,实验值越接近Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型平衡分配系数计算值。     

热力学数学模型对塑料中化学物向食品模拟液中迁移平衡时分配系数的预测研究

目的分配系数能够直接反映出塑料包装材料中有害化学物向食品迁移的水平,研究分配系数与塑料包装材料、迁移物及食品(模拟物)三者之间的关系有重要意义。方法以Scatchard-Hildebrand统计热力学理论为基础,从热力学平衡角度分析了化学物在包装材料/食品体系中的迁移和分配过程,建立了一个预测化学物迁移平衡时分配系数的热力学数学模型。通过所建立的初级数学模型对聚乙烯薄膜中四种抗氧化剂,即2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、二丁基羟基茴香醚(BHA)、Irganox1010和Irganox1076向脂肪类食品模拟物异辛烷迁移平衡时状态进行模拟计算,并与已公开发表的实验数据进行了对比。结果聚乙烯薄膜中四种抗氧剂向异辛烷中迁移平衡的分配系数模拟值与实验值随温度变化趋势一致。结论该热力学模型符合迁移理论,对PE/抗氧剂/脂肪类食品体系分配系数的预测有一定的适用性。     

影响聚丙烯塑料中抗氧剂BHT向食品中迁移规律因素研究

目的为降低食品包装材料对食品的污染风险,研究影响2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(butylated hydroxytoluene,BHT)向食品中迁移规律的因素并有效预测迁移量。方法研究了含BHT的聚丙烯母料的比表面积和模拟液的溶解度参数对BHT向模拟液中迁移规律的影响,并把Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型预测平衡分配系数(D_(r0))与实验值(D_r)进行比较分析。结果模拟中BHT的浓度(C_t)与浸泡时间(t)符合C_t=a×(1-e~(-b×t))方程式,且塑料比表面积越大,迁移速率和迁移平衡分配系数(模拟液/塑料)越大;平衡分配系数(D_r)与比表面积(S)符合方程lnD_r=-2.944+2.157e~(-53.6S),平衡分配系数实验值与Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型计算值随模拟液的溶解度参数变化趋势基本一致,实验值与计算值的比值随模拟液与聚丙烯的溶解度参数差值减小而增大。结论塑料的比表面积和模拟液的极性对Scatchard-Hilderbrand热力学理论预测聚丙烯中BHT向模拟液中迁移平衡分配系数有一定的影响,在向溶解度参数为7.0~13.0(cal/cm~3)~0.5范围内的模拟液中平衡分配系数的预测均有良好的适用性。     

影响聚丙烯塑料中抗氧剂BHA向食品中迁移规律因素研究

食品包装材料中有害化学物的迁移是污染食品和危害人们身体健康的主要途径之一,研究影响有害物质向食品中迁移规律的因素可有效降低食品包装材料对食品的污染风险。试验研究了含BHA的聚丙烯母料的比表面积和模拟液的溶解度参数对BHA向模拟液中迁移规律的影响,并把Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型预测平衡分配系数(D_(r0))与试验值(D_r)进行比较分析,研究结果表明:模拟液中BHA的浓度符合C_t=a(1-e~(-b t))方程式,且塑料比表面积越大,迁移速率和迁移平衡分配系数(模拟液/塑料)越大,同时模拟液的溶解度参数与塑料的溶解度参数差值越小,其迁移速率越大,迁移平衡分配系数的试验值与Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型计算值越接近。     

快餐和巧克力包装纸中矿物油迁移行为的研究

为研究快餐和巧克力包装纸中矿物油向食品中的迁移行为,选取3种不同的食品包装纸分别置于水、4%乙酸溶液、10%乙醇溶液、95%乙醇溶液和固体Tenax TA中,通过气相色谱检测食品模拟物中矿物油的含量,分析温度和时间对矿物油迁移率的影响,建立迁移模型。结果表明,迁移温度越高,接触时间越长,五种食品模拟物中矿物油迁移率越大;在五种食品模拟物中矿物油迁移率大小顺序为：95%乙醇>Tenax TA>10%乙醇>4%乙酸>水;分配系数K_P/F的数值随温度升高而减小,扩散系数D与之相反。该迁移试验和迁移模型的建立可更好地预测快餐和巧克力包装纸中矿物油的迁移趋势。     

聚乳酸抗菌包装中麝香草酚在食品模拟物中迁移规律

研究麝香草酚/聚乳酸包装材料中的抗菌剂麝香草酚在食品模拟物中的迁移行为。在4、10、20、30 ℃条件 下分别将麝香草酚/聚乳酸包装材料浸入蒸馏水溶液、体积分数4%乙酸溶液、正己烷溶液、体积分数10%乙醇溶液 中,通过紫外分光光度法测定食品模拟液中麝香草酚迁移量,分析温度和食品模拟物对麝香草酚迁移量的影响,在 实验数据基础上,采用Piringer方程建立麝香草酚迁移模型,分析验证迁移模型的合理性。结果表明：麝香草酚迁 移量随着迁移温度升高和迁移时间延长而逐渐上升直至平衡,且在4 种食品模拟物中麝香草酚的迁移量大小顺序为： 正己烷＞10%乙醇＞4%乙酸＞蒸馏水;根据幂律方程发现麝香草酚的迁移机制符合Fick扩散定律,且迁移方程扩散系 数随迁移温度升高而增大,分配系数与之相反;Piringer方程能够较好地描述麝香草酚迁移行为。在迁移实验的基础 上构建数学模型,进一步完善基于聚乳酸食品包装材料的迁移理论,以期更好地预测食品包装中麝香草酚的迁移。     

影响Scathard-Hildebrand统计热力学理论预测抗氧化剂从聚丙烯中迁移量因素

Scatchard-Hildebrand理论是一个计算混合体系内分子间作用能(体系的位能)统计热力学理论公式,采用统计热力学理论,可从微观分子结构分析混合体系内的迁移。通过测定4种不同种类抗氧化剂从各种比表面积的聚丙烯塑料中向乙醇等6种不同溶解度参数的模拟液中迁移的分配系数,并将实验值与Scatchard-Hildebrand理论计算值进行比较,研究影响理论迁移量和实际迁移量出现差异的因素。研究结果表明,迁移阻力是出现差异的主要因素,影响迁移阻力大小的因素有塑料的比表面积、模拟液的溶解度参数和温度,当比表面积无穷大、模拟液溶解度参数越接近聚丙烯的溶解度参数、温度越高时实验值与Scatchard-Hilderbrand热力学理论计算值越接近。     

纸塑包装中PCBs的迁移模型及效果评价

多氯联苯化合物种类繁多,无法逐一进行冗长的迁移试验,迁移模型不仅可以简化迁移研究,而且概括性强,适用范围广。文章基于"有限包装-有限食品"模型,考虑纸层与塑料层间的扩散系数,忽略其间分配系数的差异,建立迁移预测模型。并以Brandsch模型估算扩散系数,以定义式粗算分配系数,并分析迁移试验值与模拟预测情况的差异。对比结果显示,试验值变化的整体趋势与模型预测结果相符。迁移量均随着时间的延长而增加,且平衡时的迁移量随着温度的升高而加大,大多预测值明显略高于试验值。     

基于确定性迁移模型研究聚乙烯食品接触材料中紫外吸收剂的迁移规律

目的 研究不同条件下低密度聚乙烯(Low density polyethylene,LDPE)食品接触材料中3种紫外吸收剂[2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑(UV-71]、2-羟基-4-甲氧基苯并苯酮(UV-9)、2-羟基-4-正辛氧基苯并苯酮(UV-531))的迁移,基于确定性迁移模型得出吸附扩散的重要参数—分配系数和扩散系数,并研究其迁移规律。方法 采用双螺杆挤出机将LDPE粉料和3种紫外吸收剂混合并挤出造粒后,在175 ℃～180 ℃,70 Pa下,注塑为膜。针对高浓度酒精类食品生产加工储运场景,采用50%、70%、95%乙醇作为食品模拟物,在20 ℃、40 ℃、60 ℃下进行迁移试验。用超高效液相色谱仪测定不同时间点紫外吸收剂的迁移量,根据Piringer模型对数据进行拟合,得出扩散系数和分配系数,研究温度、食品模拟物、紫外吸收剂含量对迁移的影响。结果 温度对迁移影响最大,随着温度升高紫外吸收剂扩散系数增加,分配系数降低;乙醇含量对紫外吸收剂的扩散系数影响不显著,而随着乙醇含量的增加分配系数逐渐减小;紫外吸收剂的含量对迁移影响最小,扩散系数和分配系数变化不明显(除UV-71的分配系数随含量的增加而降低)。结论 采用Piringer 确定性模型研究LDPE中3种紫外吸收剂向高浓度酒精类食品模拟物迁移的扩散系数和分配系数,为食品接触材料中紫外吸收剂的风险评估提供了有效方法。     

聚对苯二甲酸乙二醇酯饮料瓶食品级循环再生料中锑的迁移行为

该研究探究聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate, PET)饮料瓶和再生食品级再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(regenerated polyethylene terephthalate, rPET)切片中锑迁移情况,及食品模拟液、温度对PET饮料瓶和rPET切片中锑迁移行为的影响。将PET饮料瓶和rPET切片样品在4%(体积分数)乙酸、10%(体积分数)和20%(体积分数)乙醇食品模拟液中完全浸泡,利用电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS)对PET饮料瓶和rPET切片中的锑进行定量分析。通过实验迁移量与迁移模型预测曲线拟合,分析不同食品模拟液和温度对迁移扩散系数的影响。结果表明,在60℃且达到迁移平衡时,rPET切片较PET饮料瓶中锑向不同食品模拟液中的迁移量均增加;对比3种食品模拟液,PET饮料瓶和rPET切片中锑向4%乙酸食品模拟液中扩散系数更高;在不同温度下,PET饮料瓶中锑向4%乙酸中迁移的实验测定值与迁移模型预测曲线拟合效果良好(拟合度达0.9以上),温...     

微波纸中邻苯二甲酸酯向Tenax的迁移规律及预测

研究微波纸中邻苯二甲酸酯向食品模拟物Tenax（改性聚苯醚）迁移时的变化规律,并分别基于Fick第二定律和Weibull分布理论建立迁移预测模型。与迁移实验值相比,基于包装有限体积-食品有限体积体系和恶劣迁移条件下建立的Fick迁移模型,其预测值往往略高于实验值,其预测效果可用于评估食品安全并提供更高的安全阈值。基于实验经验建立的Weibull迁移模型,其迁移预测曲线能有效地描述真实地迁移过程。     

罐头涂料铁罐双酚A二缩水甘油醚及其衍生物迁移规律研究

研究了罐头涂料铁罐双酚A二缩水甘油醚及其衍生物在特定食品模拟物中的迁移规律。采用50%(v/v)乙醇溶液为食品模拟物,应用高效液相色谱-串联质谱法进行双酚A二缩水甘油醚及其衍生物的定性定量分析,并应用基于Fick扩散第二定律的D.Chung模型和基于概率与数理统计方法的Weibull模型进行了预测。结果表明:贮存条件对迁移总量变化影响显著,温度越高越快达到平衡,迁移平衡值为1.28 mg/kg;D.Chung模型中扩散系数D与贮存温度符合阿伦尼乌斯动力学模型,该模型预测值与实验值的拟合优度(R~2)小于0.23,而Weibull模型拟合优度(R~2)能达到0.90以上。因此,Weibull模型比D.Chung模型更接近实际迁移结果,为评估涂料铁罐的安全性提供参考。     

食品包装纸中紫外吸收剂向固态模拟物的迁移行为

研究4种紫外吸收剂,即2-(2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑(UV-327)、2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三氮唑(UV-P)、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(UV-9)和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)在50、75℃和100℃3个温度条件下从食品包装牛皮纸迁移到固态食品模拟物Tenax~?中的迁移规律和影响因素。结果表明:随着温度的升高,紫外吸收剂的迁移速度加快,迁移量增加。此外,不同紫外吸收剂本身的物理化学性质(相对分子质量、油水分配系数等)也对其迁移规律和平衡迁移率产生了重要影响。在上述实验的基础上建立数学模型,以达到预测迁移量的目的。数据证明,所构建的模型可很好地预测在达到迁移平衡前,紫外吸收剂从牛皮纸迁移到Tenax~?中的迁移量。     

基于有限差分法的食品包装材料不稳定性数值模拟

基于有限差分方法数值模拟了塑料食品包装材料化学物向食品(模拟物)的迁移及迁移物在食品内的不稳定性。利用数值计算软件Matlab进行数值模拟得出了不同损耗模式下的迁移预测曲线。结果表明,扩散系数D决定了迁移的动力学过程,分配系数K_(PF)表征平衡时化学物在包装材料和食品内的浓度比值,平衡时食品内的化学物浓度随化学物在包装材料内的初始浓度C_(in)的增加而增加。化学迁移物在食品内存在不稳定现象,这将导致实验结果低估其向食品的迁移。利用损耗函数得到了2种不同损耗模式下的迁移预测曲线。     

影响金属罐内涂中化学迁移物分配系数的因素

利用迁移平衡试验,研究BPA、BADGE在不同温度和不同食品模拟液下的迁移分配,分析讨论温度、食品模拟液和化学物分子结构对金属罐内涂环氧树脂中化学物分配系数的影响。结果表明:温度升高,分配系数减小;化学物分子结构越复杂,分配系数越大;食品模拟液身极性、对材料的溶胀及对化学物溶解性等对分配系数影响比较显著。     

超声波辅助提取黔江肾豆蛋白质提取率的经验数学模型

研究了超声波辅助提取肾豆蛋白质的提取率随提取温度、超声时间、液料比和超声功率的变化趋势,建立了预测提取率的变化规律的经验数学模型,即:E=1.023×t~(0.596)×ln(13.553×L×e~(-1 027.514/P)+1),实验值与预测值线性相关判定系数(R~2)达到0.955 4。该模型可有效预测提取过程蛋白质提取率的变化。     

模拟液的极性对聚丙烯中抗氧化剂迁移的影响

研究了4种抗氧化剂BHA、BHT、Irganox1076、Irgafos168从聚丙烯塑料迁移至6种不同极性的模拟液时,模拟液极性对抗氧化剂迁移规律的影响。结果表明,抗氧化剂与聚丙烯塑料相溶性越差,与模拟液相溶性越好,迁移平衡分配系数越大;同时,模拟液极性越接近聚丙烯时,迁移扩散系数越高,扩散系数受分子量影响越小,反之,则迁移扩散系数受分子量影响较大,扩散系数随分子量的增大而减小;无水乙醇模拟液中,抗氧化剂分子量越大,平衡分配系数受温度影响越大,迁移焓变随分子量增大而增大,而正己烷模拟液中变化正好与之相反。     

纳米金属/金属氧化物-聚烯烃食品包装膜中纳米成分迁移的扩散系数估算

为探讨Fick第二定律是否符合聚烯烃食品包装膜中纳米成分向食品模拟物的迁移规律,根据已有实验数据,基于Crank模型进行拟合,估算纳米金属/金属氧化物-聚烯烃食品包装膜中纳米成分的扩散系数,并分析温度、聚烯烃、纳米成分和食品模拟物对扩散系数的影响。结果表明：纳米成分向食品模拟物的迁移符合Fick第二定律。温度升高促进纳米成分的迁移,且温度与纳米成分扩散系数的关系符合Arrhenius公式。不同聚烯烃结构对扩散系数的影响不同;聚丙烯3 种结构中,纳米铜和纳米氧化锌在均聚共聚聚丙烯中的扩散系数最大。不同纳米成分质量分数对其扩散系数的影响不同。纳米成分与食品模拟物、聚烯烃之间的溶解度差异也会影响其向食品模拟物迁移。     

食品接触材料聚氯乙烯中纳米氧化锌迁移特性研究

目的 研究食品接触材料聚氯乙烯(PVC)中纳米氧化锌(ZnO-Np)迁移特性。方法 制备ZnO-Np含量为1% w/w 的PVC/ZnO-Np复合材料;利用单颗粒系统串接电感耦合等离子体质谱技术(Single-particle system tandem inductively coupled plasma mass spectrometry,Sp-ICP/MS)对ZnO-Np迁移过程中的粒径变化进行测定及分析;在20 ℃、40 ℃和70 ℃下对食品模拟物3%乙酸和95%乙醇中的总Zn含量进行ICP/MS测定,以此分析ZnO-Np特定迁移量、迁移率、纳米粒径和迁移形态。结果 复合材料中ZnO-Np的初始含量为8.43 g/kg。迁移实验中ZnO-Np在时间点的特定迁移量最小值为(9.27±3.37) mg/kg,最大值(1 947.33±75.02) mg/kg。中位粒径范围为28～1 156 nm。在第15天时的迁移率范围为5.42%～23.01%。结论ZnO-Np在PVC中存在表面迁移和材料溶胀均导致的迁移,迁移过程中有团聚现象发生。PVC/ZnO-Np复合材料盛放酸性、油脂类和高温食品的应用性和安全性应引起持续关注。