陶瓷包装材料特性对镉、铅等重金属迁移影响因素

黄淑娟

【摘 要】民以食为天，食以安为先，食品安全一直是民生百姓最关心的问题。为解决我国陶瓷包装材料中重金属元素超标引起的食品安全问题，进一步提高我国食品包装监管水平及推动食品包装行业的健康发展，本文以陶瓷包装材料的特性为研究对象，综述了陶瓷包装材料中镉、铅等重金属在食品中迁移的影响因素，包括烧制温度、釉料成分比例、陶瓷本身重金属初始含量等。

一、前言

几千年以来，日用陶瓷作为常用的盛放食物器具，在我国人们生活中都占有不可或缺的位置。随着我国经济的持续向好，人们生活水平的不断提高，一些以陶瓷为原料的日用制品也逐渐流行，如酒具、刀具以及试用微波炉加热专用的陶瓷碗碟等。在陶瓷包装、盛放容器等制品制造过程中，为了提高制品的隔热性，降低其气孔率以及增加制品的耐腐蚀性、强度和美观性，通常会在陶瓷制品表面增加一层玻璃质釉层，该玻璃质釉层含有镉、铅等多种重金属氧化物，经过上釉、高温烧制和冷却降温等工艺流程后形成稳固的薄层。薄层中的镉、铅等重金属在适当的条件下会定向融入或迁移到食品中，一旦人们食用这些重金属元素超标的食品，很有可能危害到消费者的人体安全。

“民以食为天，食以安为先”，食品安全一直是关乎百姓民生、社会和谐稳定的头等大事，不但关系到消费者的身体健康以及消费者的信心，而且关系到社会经济的稳定发展。因此，我国及世界上很多国家都制定了陶瓷包装材料的相关标准，如使用要求、限量标准、生产标准、材料要求等。中国作为陶瓷食品包装材料的使用大国和生产大国，其产量、使用量和出口量多年来稳居世界首位，在国际上发挥着举足轻重的作用。然而，因重金属超标等质量原因而引起的食品安全事件、出口产品退货等问题频频发生、屡见不鲜。如2015 年唐山待出口美国的日用陶瓷制品，经抽查检验其合格率僅为77%，其不合格的主要原因是铅含量超出了美国的限量标准;2012年广东工商局抽查了部分日用陶瓷制品，同样发现只有70% 的产品达到质量标准，其主要原因还是铅含量超标。我国作为陶瓷制造大国，在陶瓷制作工艺和质量控制上得到了显著的进步，但陶瓷包装材料的限量标准与美国、日本等发达国家差距依然明显。由此可见，陶瓷包装材料中镉和铅等重金属溶出超标成为了限制我国陶瓷包装产业发展的重要因素，同时也成为了危害我国消费者人体安全的潜在威胁。随着人们对食品安全的不断重视，陶瓷包装材料釉层中镉、铅等重金属迁移和溶出的相关研究引起了国内外广大学者的关注。本文以陶瓷包装材料的特性为研究对象，综述了陶瓷包装材料中镉和铅两种重金属在食品中迁移的影响因素，包括有烧制温度、釉料成分比例、陶瓷本身重金属初始含量等。

二、陶瓷包装材料特性对镉和铅迁移的影响

（一）烧制条件

陶瓷的烧制时间和烧制温度等烧制条件对制品中镉和铅等金属元素的迁移和溶出都有重要影响，而烧制温度的影响尤为明显。研究表明，在一定条件下，适当提高陶瓷的烧制温度可有效降低镉和铅等重金属的迁移率及溶出量。有专家学者研究表明，当同种釉分别在不同的温度（1200℃ 和1150℃）下烧制，陶制品中铅的溶出量分别是0.58 mg/L和1.24 mg/L，温度提高50 ℃，其铅溶出量降低了超过一倍并且该工艺的改变对制品其他质量方面无显著影响。此外，有研究人员分别在2种温度（1190℃ 和1150℃）下烧制2种不同厚度和2种不同釉料配方的陶瓷，结果发现，无论是哪一种配方和哪一种厚度，高温下烧制的陶瓷，其镉和铅含量都有显著的减少。由此可见，陶瓷食品包装材料的烧制条件对镉和铅的溶出量和迁移量具有重要影响，为了提高陶瓷制品的安全性，在不影响陶瓷其他品质的前提下，可以适量提高烧制温度。

（二）陶瓷制品的釉层厚度

施釉时间和釉料浓度是影响釉层厚度的重要因素，而釉层厚度是影响食品包装陶瓷镉和铅溶出量和迁移率的重要因素。研究表明，釉料浓度不变时，施釉时间是影响釉层厚度的重要因素，施釉时间越长，陶瓷中釉层则越厚。有研究学者比较了相同烧制温度下不同施釉时间（10秒和20秒）和不同厚度釉层种食品陶瓷容器中镉和铅等重金属元素的溶出量。结果发现，施釉时间和釉层厚度不同，陶瓷中重金属溶出量有显著差别，即施釉时间越长、釉层越厚，其重金属溶出量和迁移率越大。这个结论也从侧面证明了食品陶瓷中其他条件一样时，材料中镉、铅等重金属含量越多，其迁移率和溶出量也就越大。

（三）陶瓷本身釉料成分比例和重金属含量

研究表明，在陶瓷釉料中加入氧化物会有效降低镉、铅等重金属的迁移率和溶出量。如添加氧化锌、氧化镁、氧化锂、氧化钡等氧化物可一定程度上抑制重金属的溶出和迁移，其中抑制效果最佳的是氧化锂和氧化锌。在铅含量相同的釉料配方中，加入一定的氧化锌后铅元素溶出量降低了3.54 mg/L，而加入一定量的氧化锂后，铅的溶出量从原来的5.23 mg/L减低到2.60 mg/L，其抑制效果十分明显。此外，在重金属溶出和迁移过程早期，釉层中重金属的初始含量对迁移率和溶出量呈显著的正比关系。随着迁移的不断进行，重金属的浓度逐渐降低，影响重金属迁移和溶出量的重要因素变成了釉的组成比例。由此可见，在其他条件不变的前提下，可以通过减少釉料中重金属浓度和加入氧化锌、氧化镁、氧化锂等氧化物可一定程度上降低陶瓷中重金属在食品中的溶出量和迁移量。

三、结语

当前，我国在食品陶瓷包装材料中镉和铅等重金属的迁移、溶出和控制上的研究取得了一定的进展，了解了这些重金属的迁移、溶出规律，控制及减低陶瓷中这些重金属的技术手段，但依然存在不足的地方。如国内关于食品接触陶瓷包装中镉和铅等重金属的存在状态鲜有报道，并且关于陶瓷釉中镉和铅等重金属的溶出规律和迁移原理的研究相对较少。因此，我国要取得突破性进展，首先要进一步完善食品陶瓷包装相关的限量标准、使用法规、材料要求等，加快缩小与美国、日本等发达国家的差距;加强陶瓷比表面积、釉层空隙、材料组成等微观结构对陶瓷包装材料中镉和铅等重金属元素迁移和溶出规律的影响。

（作者单位：广州工商学院）