食品接触材料及制品中重金属检测技术研究

2023-09-26王敏邢伟齐卲卫卫章丽丽吴敏汪仕韬

塑料包装 2023年4期

王敏邢伟齐卲卫卫章丽丽吴敏汪仕韬

（1.江阴公用事业集团有限公司；2.江苏澄信检验检测认证股份有限公司；3.江阴市食品安全检测中心）

随着人们对食品安全问题的高度关注，食品接触材料及制品中重金属检测变得越发重要。近年来，随着食品包装材料的广泛应用和消费者需求的增加，食品包装材料中重金属的危害也存在不小的风险。

重金属的摄入对人体健康可能会造成慢性中毒、致癌、免疫力下降和神经系统受损等不良影响。比如，当人体摄入过多的砷时，就会造成砷中毒。镉蓄积在人体的肾脏和肝脏中后，会引发消化道疾病以及骨质疏松等，甚至导致肾衰竭。铅元素是一种神经毒素，会损伤人的智力[1-4]。因此，需要不断加强重金属检测技术研究，运用科学的检测方法和技术，保证食品包装的安全，保障消费者的健康和生命安全。

1. 食品接触材料及制品中重金属的来源

食品接触材料中，重金属是一种普遍的污染物。这些重金属可能来自原材料、生产过程、包装材料的回收等环节，还有材料本身的性质[1-4]。一是原料中重金属的带入。生产过程中使用一些含重金属的助剂可能导致重金属从原料中带入食品包装材料中。二是人为因素。一些生产厂家为了降低生产成本而使用一些劣质原料或使用了废旧塑料，从而造成食品包装材料出现重金属超标现象。食品包装材料中，重金属往往以铅、锡、镉、汞等元素的形式存在，其化学性质稳定，难以通过简单的物理手段将其去除。因此，食品包装材料中的重金属检测和控制尤为重要。

2. 重金属的规定和标准要求

2.1 国家标准要求

标准名称适用范围重金属项目指标检验方法参考文献GB 4806.2-2015 安抚奶嘴重金属（以铅计）/（mg/kg）4%(体积分数)乙酸，40℃，24h ≤1 GB 31604.9[5]锌（Zn）迁移量/（mg/kg）4%(体积分数)乙酸，40℃，24h ≤5 食品接触材料及制品锌迁移量检测方法标准GB 4806.3-2016食品接触用搪瓷制品铅（Pb）：非烹饪用扁平制品（mg/dm2） ≤0.8 GB 31604.34[6]非烹饪用空心制品（＜3L）（mg/L） ≤0.8烹饪用扁平制品（mg/dm2） ≤0.1烹饪用空心制品（＜3L）（mg/L） ≤0.4贮存罐（mg/dm2） ≤0.1隔（Cd）：非烹饪用扁平制品（mg/dm2） ≤0.07 GB 31604.24非烹饪用空心制品（＜3L）（mg/L） ≤0.07烹饪用扁平制品（mg/dm2） ≤0.05烹饪用空心制品（＜3L）（mg/L） ≤0.07贮存罐（mg/dm2） ≤0.05 GB 4806.4-2016食品接触用陶瓷制品铅（Pb）：扁平制品（mg/dm2） ≤0.8 GB 31604.34[7]贮存罐（mg/L） ≤0.5大空心制品（mg/L） ≤1.0小空心制品（杯类除外）（mg/L） ≤2.0杯类（mg/L） ≤0.5烹饪器皿（mg/L） ≤3.0隔（Cd）：扁平制品（mg/dm2） ≤0.07 GB 31604.24贮存罐（mg/L） ≤0.25大空心制品（mg/L） ≤0.25小空心制品（杯类除外）（mg/L） ≤0.30杯类（mg/L） ≤0.25烹饪器皿（mg/L） ≤0.30 GB 4806.5-2016食品接触用玻璃制品铅（Pb）：扁平制品（mg/dm2） ≤0.8 GB 31604.34 [8]贮存罐（mg/L） ≤0.5大空心制品（mg/L） ≤0.75小空心制品（mg/L） ≤1.5烹饪器皿（mg/L） ≤0.5口缘要求 ≤4.0

2.2 国外规定要求

欧盟法规规定了塑料食品接触材料及制品中7 种重金属在食品模拟物中的迁移量（钡：1 mg/kg；钴：0.05 mg/kg；铜：5 mg/kg；铁：48 mg/kg；锂：0.6 mg/kg；锰：0.6 mg/kg；锌：25 mg/kg)[14]。欧盟包装指令规定包装材料所含铅、镉、汞和六价铬的总量不超过100 mg/kg，测试对象包括塑料材质的制品[15]。

3. 检测食品接触材料及制品中重金属的方法

3.1 目视比色法

目视比色法是一种半定量的分析方法。重金属离子在一定条件下可与特定物质生成有色化合物，通过比较颜色的深浅程度来判定样品中的重金属含量。铅可以在酸性条件下与硫化钠形成黄棕色的硫化铅，镉在碱性条件下与双硫腙生成红色络合物。该方法直观且方便，但无法准确进行定量分析。

3.2 紫外-可见分光光度法

紫外-可见分光光度法是200～760nm 的光辐射的吸收特性建立的一种定性、定量检测方法。GB/T 38287-2019[16]中用搅拌浸提或微波萃取法，使用碱性浸提液将塑料样品中六价铬化合物浸提出来，浸出液中的六价铬在酸性溶液中与二苯碳酰二肼反应生成紫红色络合物，在波长540nm 处进行吸光度测定，但该方法用于痕量分析时检出限高。

3.3 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是应用最广泛的方法之一，是利用待测元素的原子对其原子跃迁所产生的特征辐射的吸收强度来确定待测元素含量的一种分析方法，也是目前检测食品包装材料重金属含量最为直接的方法，常被用来检测铅、镉、铬、铜等重金属元素的含量。

该方法操作步骤复杂、分析速度慢，一次只能检测一种重金属元素，不能满足同时测定多种重金属元素的需要。张琳建立了测定食品用PET材料中Cu、Pb、Cd、Zn、Fe、Mn 元素的原子吸收光谱法。该方法线性关系好，检出限为0.009~0.125μ g/g，回收率达到85.9%~107.3%，RSD 为2.33%~5.25%[17]。

3.4 原子荧光光谱法

原子荧光法是以金属单质（或化合物）为激发光源，利用待测样品溶液中被测元素在不同状态下电离出不同的离子强度，通过测量电离出的离子强度来确定待测元素含量。宁月辉等通过优化盐酸酸度、载气和屏蔽气流量、原子化器高度等条件，建立了PET 瓶中锑迁移量的试验方法，方法检出限为0.11µg/L，精密度1.42%~3.40%，回收率98.80%~101.40%，可用于PET 瓶中锑迁移量的日常检测[18]。

3.5 电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体质谱法是以电感耦合等离子体作为光源的发射光谱分析方法。陈新拓等以发射功率1300 W、雾化器流量0.8 L/min、等离子气流量15.0 L/min、辅助气流量1.2 L/min，试样流量1.5 mL/min、5~20s 测量时间、30 s 冲洗时间为仪器条件，通过优化分析谱线的选择，实现对食品包装塑料制品中钡、钴、铜、铁、锂、锰、锌、铅、镉9 种重金属的检测。该方法线性关系良好，检出限0.0006~0.0035µg/mL[19]。

电感耦合等离子体质谱法灵敏度高、分析速度快、精密度高，可以同时检出多种重金属元素的含量，但需要消耗大量惰性气体，对铅、汞等重金属元素检出限较高。

3.6 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法借助重金属原子发光光谱特性进行分析，利用激光光源能够检测出多种元素的含量以及迁移特性，是一种高灵敏度的分析技术。

汪仕韬等通过改变消解条件，建立了测定PET 材料中Li、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Sb、Pa、Pb 重金属的ICP-MS 试验方法，本方法具有良好线性关系，R2＞0.9998，方法检出限达到0.009～0.147ug/g，回收率为86.2～107.1%[20]。

张琳采用4%乙酸浸泡法对样品进行前处理，然后利用雾化气流量 1.0L/min、载气流量1.2L/min、等离子气体流量15L/min、射频功率1600W和900V 脉冲电压、8V 透镜电压的ICP-MS 仪器工作条件，建立了食品包装材料中7 种重金属的检测方法，方法检出限为0.008～0.033μ g/dm2，回收率为90.2%～106.2%，RSD 为2.88%~4.58%，可实现对食品包装材料中Pb、Cd、Ba、As、Sb、Ni、Cr 等7 种重金属元素的准确测定[21]。

3.7 X 射线荧光光谱法

张磊采用X 射线荧光光谱仪测定塑料包装中多种重金属元素，并针对不同重金属元素设定不同的仪器测量条件[22]，结果表明，方法准确度良好，精密度良好，是一种测定塑料包装中重金属的有效方法。X 射线荧光光谱法分析速度快，可以通过一次进样完成多种元素含量的同时分析，但需对测定的不同重金属元素要设定不同的仪器测定条件。