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。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。     

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。     

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。     

影响Scathard-Hildebrand统计热力学理论预测PVC中增塑剂迁移平衡分配系数的因素

为探究Scathard-Hildebrand热力学模型对PVC塑料中有害物迁移预测的适用性和准确性。搜集相关文献中有效迁移实验数据,将计算得出的分配系数实验值Fexp与模型预测分配系数模拟值Fsim进行对比,并探讨温度、迁移物分子量、迁移物醇-水分配系数、模拟液特性等因素对分配系数校正值(模拟值与实验值之比的对数值ln(Fsim/Fexp))的影响。结果表明,PVC材料中迁移物分配系数校正值ln(Fsim/Fexp)与以上几种因素均存在着一定的线性关系。影响因素的分析可为预测模型的修正提供有力的依据。     

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。     

风味物质在聚乙烯薄膜中吸附扩散的重要参数

该文研究了不同储存温度下D-柠檬烯、月桂烯、己酸乙酯、2-壬酮、芳樟醇5种风味物质在聚乙烯薄膜中吸附扩散的重要参数——分配系数和扩散系数。吸附扩散实验采用双面薄膜浸泡法,并利用顶空固相微萃取和气相色谱质谱联用法对薄膜中风味物质的吸附量进行定量分析。结果表明,在不同温度下,同一风味物质在包装薄膜/食品模拟液中的分配系数较为接近;在同一温度下,D-柠檬烯的分配系数均最大,芳樟醇除4℃外均最小。除D-柠檬烯外,包装存储温度越高,风味物质在LDPE薄膜中扩散系数越大;对扩散系数对数值与T-1的线性拟合,表明风味物质的扩散系数与温度关系基本符合Arrhennius方程关系。总之,食品储存和加工的温度是食品风味物质在食品和塑料包装中的分配系数和扩散系数的重要影响因素。     

食品接触材料中纳米银迁移行为研究

目的研究纳米银在不同食品模拟液中的迁移情况。方法采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)检测了纳米银保鲜盒中纳米银的含量,比较了微波消解和干法灰化的前处理效果,并研究了不同温度情况下,纳米银食品接触材料在脂肪类(正己烷)、酸性(4%乙酸)、酒精类(65%乙醇)和水性(去离子水)食品模拟液中的迁移行为。结果食品模拟溶液、温度对纳米银的迁移有影响,其中纳米银在脂肪类模拟液中的迁移速度最快,在65%乙醇中迁移速度最慢。由Fick扩散模型,建立了PVC中塑化剂的迁移规律数学模型,得到了模型的重要参数。结论本研究成果能够对食品接触材料中纳米银的安全性评价提供技术支持。     

食品罐内壁涂层中双酚A-二缩水甘油醚双水合物的迁移特性的数值仿真与实验研究

对金属罐内壁涂层中的有害物质(双酚A-二缩水甘油醚双水合物,以下简称BADGE·2H2O)向食品模拟液在给定条件下的迁移特性进行了数值仿真,并与对应条件下的实验结果进行了对比、分析。结果表明:温度、初始浓度、涂层厚度对物质迁移的影响较大;对于给定的温度,温度越高,则迁移达到平衡时所需要的时间越短,迁移量越大;对于给定的初始浓度和涂层厚度,初始浓度越大,涂层厚度越厚,则迁移量越大;同时,在不同温度下,BADGE·2H2O从食品罐内壁涂层向水性模拟液迁移的数值解与实验值最大差值为0.023μg/mL。数值仿真与实验结果有较好的一致性。     

食品包装材料中邻苯二甲酸酯的迁移规律研究

目的研究不同食品包装材料中邻苯二甲酸酯(phthalate esters,PAEs)的迁移规律。方法采用气相色谱-质谱法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)对不同温度、不同时间条件下PAEs从食品包装材料中向水、4%乙酸、50%乙醇与异辛烷食品模拟物中的迁移规律进行研究。结果 PAEs的迁移受食品模拟溶液、温度、时间、包装材料的影响。不同食品模拟物中迁移率为:异辛烷50%乙醇4%乙酸≈水;在同一种食品模拟物中,随着迁移时间延长和温度增加PAEs迁移量增大,温度越高迁移速率越快;食品包装材料的材质不同,PAEs含量不同,PAEs含量越高的包装材料迁移到食品中的量也越大。结论本研究可以为食品的加工生产、存储、运输过程的安全控制提供理论基础和方法依据。     

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。     

AS和ABS塑料类食品接触材料中丙烯腈的迁移研究

目的研究AS(丙烯腈-苯乙烯)和ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)塑料食品接触材料中丙烯腈的迁移行为。方法采用顶空气相色谱法测定丙烯腈在不同食品模拟物和不同条件下的迁移量,研究食品模拟物、温度和时间对丙烯腈迁移量的影响,并和丙烯腈单体残留量作对比。结果 AS塑料食品接触材料中丙烯腈迁移量要高于ABS塑料;在相同的使用时间和温度下,50%乙醇模拟物中丙烯腈的迁移量最大;在同种食品模拟物中,丙烯腈迁移量随着接触时间的延长、接触温度的升高而增加。结论 AS塑料食品接触材料与ABS塑料食品接触材料相比,AS塑料食品接触材料中丙烯腈在食品模拟物中更容易析出,存在的安全风险更大。     

竹木筷中过氧化氢在食品模拟物中迁移量的测定及其迁移规律的研究

目的:建立过氧化氢在不同食品模拟物中的测定方法,研究竹木筷中过氧化氢在不同食品模拟物中的迁移量及其迁移规律。方法:应用分光光度法测定过氧化氢,以不同食品模拟物（水基非酸性食品模拟物、水基酸性食品模拟物、酒精类食品模拟物、油基食品模拟物）中过氧化氢的质量对吸光度建立标准曲线,以相关系数、准确度和精密度为考察指标进行方法学验证;以食品模拟物的种类、迁移时间、迁移次数和迁移温度为考察因素,初步探索竹木筷中过氧化氢在食物模拟物中的迁移规律。结果:不同食品模拟物中过氧化氢建立的标准曲线相关系数均大于0.999,加标回收率范围84%~113%,加标平行样品间相对偏差（RSD）均小于10%。相同条件下,竹木筷中过氧化氢在油基模拟物中的迁移量最小;竹木筷中过氧化氢迁移存在一段快速迁移释放过程,而后转换为长时间缓慢迁移释放;过氧化氢的迁移为长时间反复迁移过程,试验至第8次仍有过氧化氢的迁移;随着温度的升高,过氧化氢迁移量会显著增加。结论:分光光度法测定竹木筷中过氧化氢在食品模拟物中迁移量准确可靠;市场部分竹木筷在不同食品模拟物中存在不同程度的过氧化氢迁移检出;其迁移规律为长时间,反复迁移的过程,增加温度可显著提高迁移速度;100 ℃煮沸处理可有效降低竹木筷中的过氧化氢的再迁移量。