食品用植物纤维塑料产品安全风险研究

2023-01-16李婷陈铭哲陈旭明周莹蔡岱芸

塑料包装 2022年6期

李婷陈铭哲陈旭明周莹蔡岱芸

（国家食品软包装产品及设备质量检验检测中心（广东））

随着绿色环保、健康原生态的理念越来越深入人心，食品用植物纤维塑料产品因其机械强度好、绿色环保、可降解等特点悄然走入消费者的视野，成为人们喜欢的热门、网红产品[1]。食品用植物纤维塑料产品是利用植物的根、茎、叶等植物基体，通过与塑料、添加剂等混合，再通过机械加工设备，在高温、高压条件下成型，制成的碗、盒、杯、盘和筷子等制品[2,3]。

植物纤维产品早在上世纪 90年代在我国就有研究报道，那时全国生产线不到50条，产量大约20亿只，可以说初具规模。植物纤维产品在国外起步比较晚，在美国、英国、日本等国家，也是在本世纪初才有研究报道。2011年，Williams H等人[4]以低成本的有机材料和容易分解的草本植物作为原料，制备出可降解的一次性餐具。最近几年，我国有关植物纤维生产企业又克服了外观、强度、热脆性不足等缺点，在防潮、防霉和卫生指标方面也取得了突破性进展；另外研制的工艺设备发展为小型化，使得生产效率增高，成本降低，工艺也日趋成熟[5-7]。

植物纤维塑料产品在生产过程会添加各种粘合剂、耐水剂、填充料使得塑料和植物纤维有效结合，其部分使用性能比单纯的植物纤维好，由于这类新产品没有适合的国家强制性标准，而且缺乏有效的监管，其安全性值得商榷。

本研究在此背景下，采用 4%乙酸和 50%乙醇作为食品模拟物，研究植物纤维塑料产品的总迁移量、甲醛迁移量、重金属迁移量等特定物质的迁移，为新型产品食品用植物纤维塑料产品的质量监控，把握其产品质量关键控制点提供技术支撑。

1.材料与方法

1.1 仪器与试剂

HPLC1260高效液相色谱仪（安捷伦）、UV2600紫外可见分光光度计（岛津）、7700电感耦合等离子体光谱质谱联用仪（安捷伦）、DHG-9145A恒温培养箱、ML204电子分析天平（精度为0.0001 g）

甲醛标准品，三聚氰胺标准品，砷、镉、铬、镍、铅、锑、锌标准品，甲醇（色谱纯），乙腈（色谱纯），乙酸，乙醇，无水乙酸铵，乙酰丙酮，氢氧化钠，异丙醇，异辛烷，二水合磷酸二氢钠，硝酸等。

1.2 样品

广东省内生产销售的添加麦秸秆等植物纤维塑料产品20批次（如：秸秆+PP、竹纤维+PP），产品的种类包括：碗、杯、盘、刀叉等产品，抽样地点为流通领域、生产领域、电商领域。

1.3 测试方法

1.3.1 样品处理

将样品清洗后分别注入4%乙酸、50%乙醇作为模拟物，依据GB5009.156和GB 31604.1的要求[8,9]，分别采用 40℃、70℃、100℃和 0.5h、1h、2h的实验条件进行浸泡，所得的浸泡液密封供测试用，同时做空白试验。

1.3.2 测定方法

1.3.2.1 总迁移量[10]

取食品模拟物试液200 mL，分次置于预先在100℃烘箱中干燥2h，干燥器中冷却0.5h后称量的容器瓶中，在各浸泡液沸点温度的水浴蒸干，100℃烘箱中干燥2h，干燥器中冷却0.5h后称量。

1.3.2.2 三聚氰胺迁移量[11]

取4%乙酸和50%乙醇浸泡液直接过膜上机。

1.3.2.3 甲醛迁移量[12]

分别吸取 4%乙酸和 50%乙醇模拟物试样溶液和空白溶液至10mL比色管中，分别加入5 mL乙酰丙酮溶液后充分摇匀，于40℃水浴中放置30 min，恢复室温后上机于410 nm处测试吸光度，标准工作溶液同样处理后上机。

1.3.2.4 重金属迁移量[13]

取4%乙酸和50%乙醇浸泡液直接过膜上机。

2.结果与分析

2.1 总迁移量

本次取样20批次，依据GB 31604.1-2015分别测试了 4%乙酸和 50%乙醇两种模拟物，其中4%乙酸模拟植物纤维塑料产品日常接触的蔬菜、果汁、饮料等酸性食品，50%乙醇模拟植物纤维塑料产品日常接触的乳制品、酒精类食品。最终测试的总迁移量结果如下：

从表1来看，本次检测20批次植物纤维塑料产品在总迁移量方面存在着较大的安全隐患，其中样品015的4%乙酸模拟物结果为55 mg/kg，比塑料制品执行的食品安全国家标准 GB 4806.7-2016《食品安全国家标准食品接触用塑料材料及制品》中规定的总迁移量指标10 mg/kg高5倍之多。

表1 总迁移量结果

总体来看 50%乙醇模拟物总迁移量结果比4%乙酸模拟物风险要小一些，结果13 mg/kg、6.8 mg/kg各有1批次比较高外，其他检测结果比较小，均在5 mg/kg以下。

而 4%乙酸模拟物总迁移量结果就比较令人担忧，20批次产品中 4批次检测结果超过 10 mg/kg，分别为 55 mg/kg、31 mg/kg、27 mg/kg、16 mg/kg。从数值上看结果超标比较严重，以10 mg/kg为指标本次总迁移量的不合格产品发现率为20%。另外有2批次检测结果分别为9.6 mg/kg、9.3 mg/kg，也临近限值。其余14批次有7批次结果在5 mg/kg以上，总迁移量结果也是偏高。

依据GB 31604.1-2015迁移试验的S/V越大，其总迁移量结果越大，但从表1看，S/V对植物纤维塑料产品的4%乙酸总迁移量结果影响不大，但温度对总迁移量的影响是比较明显的。

本次检测，依据GB 31604.1-2015，对20批次样品的使用条件进行了分类，标注使用温度为100℃及以下的，考虑到餐饮具接触100℃食物的时间不会超过30min，故采用的试验条件为70℃，2h；标注使用温度为100℃～121℃及适用于微波炉的产品，依据GB 31604.1-2015采用的试验条件为100℃，2h。

从图1可以明显看出，图表右面8批次植物纤维塑料产品的总迁移试验条件的为100℃，2h，其迁移结果明显比下半部分总迁移试验条件的为70℃，2h的高。其中4批次总迁移量不合格的产品，有3批次的试验条件为100℃，2h；而12批次试验条件的为70℃，2h的植物纤维塑料产品的总迁移量结果也明显偏小。

图1 温度对4%乙酸总迁移量结果的影响

本次风险监测对象有 17批次植物纤维塑料产品的材质为PP+麦杆或PP+稻壳等材质，另有3批次产品材质含有密胺粉，其总迁移量结果具体见表2。

表2 三种材质的总迁移量结果

从表2可以看出，样品005的材质为脲醛树脂+竹纤维+正表面密胺粉，其总迁移量在70℃，2h的迁移条件下就已经不合格了，其主要原因也是其材质中含有脲醛树脂。脲醛树脂是由尿素与甲醛加入填料和各种助剂热压模塑成型制得的。脲醛树脂耐温性、耐水性并不高，遇强酸和强碱或温度80℃以上就会发生水解，从而释放出甲醛和尿氨。因此脲醛树脂是不允许在食品接触产品中使用的，样品005的主体材质为脲醛树脂和竹纤维，外面模压了一层密胺粉，属于假冒伪劣产品，应依法查处。另外两批次产品也含有密胺粉和植物纤维，但是总迁移量结果在100℃、2h的条件下还是勉强合格的，但是数值偏大。

植物纤维塑料产品在试验之后，我们发现其样品外观与原来有一定的区别，特别是总迁移量不合格的样品，变化非常明显。

图2的左侧样品均为未试验前的植物纤维产品，右侧为已经试验的样品，我们发现，试验后样品普遍发白，表面光亮部分已经被侵蚀。有的样品表面还会残留部分提取的白色粉末，考虑是植物纤维塑料产品溶出部分。说明植物纤维产品在酸性和醇类产品下易产生迁移，迁移出其内部成分，但迁移出的具体成分还有待进一步研究。

图2 样品试验前后比对图

2.2 重金属迁移量

本次检测 20批次样品，依据 GB 31604.49-2016测定了砷、镉、铬、镍、铅、锑、锌等7种重金属在 4%乙酸和 50%乙醇两种模拟物中的迁移量，从迁移试验结果可以看出，砷、镉、铬、镍、铅、锑这6种重金属的迁移量结果问题都不大，多为未检出，风险程度都不高；而锌迁移量在每种产品均有检出，但检出数值并不高，均小于0.5 mg/kg。样品编号014的50%乙醇模拟物中锌的迁移量最高，达到0.48 mg/kg，这一批次产品的总迁移量也是不合格的，其 4%乙酸总迁移量结果为31 mg/kg，说明这一批次产品的质量问题较大。

2.3 甲醛迁移量

本次检测的20批次样品，甲醛迁移量风险较小，只有4批次有检出，检测结果均在5 mg/kg以下。

从表3来看，S/V和特迁试验条件对甲醛迁移量检测结果的影响都不大，100℃，2h试验条件下甲醛迁移量均是未检出，反而70℃，2h有3批次检出，另外1批次检出的迁移条件为100℃，0.5h。但是从另一方面讲，70℃，2h的试验条件甲醛迁移量就有检出，很可能此批次产品在100℃，2h的迁移试验条件下，甲醛迁移量结果会更高。从模拟物的角度来看，4%乙酸模拟物中甲醛有检出，50%乙醇模拟物中就也会有检出，但检测结果会偏低。

表3 甲醛迁移量结果

但是这四批次甲醛迁移量结果有检出的植物纤维塑料产品的总迁移量都比较乐观，除了1批次总迁移量结果为5.2 mg/kg外，其余总迁移量结果均在3 mg/kg以下。说明总迁移量结果和甲醛迁移量结果之间关系不大，即总迁移量结果没有问题的产品，甲醛迁移量不一定没有问题，反之植物纤维塑料产品总迁移量结果偏高的，甲醛迁移量不一定有检出，二者之间不存在必然联系。另外，这四批次甲醛迁移量有检出的植物纤维塑料产品的材质均为PP+麦秆，说明材质种类对甲醛迁移量结果影响不大。

2.4 三聚氰胺迁移量

本次检测的样品有3批次三聚氰胺迁移量有检出，检测结果均为 4%乙酸模拟物中含有三聚氰胺。从表4可以看出20批次样品50%乙醇模拟物检测结果均为未检出，说明三聚氰胺在乳制品、酒精类产品中的迁移不明显。在3批次三聚氰胺迁移量有检出的产品中，样品编号012的三聚氰胺迁移量最高为1.4 mg/kg，这与甲醛迁移量最高的批次正好相对应。