儲(chǔ)藏條件及食品特性對(duì)陶瓷包裝材料中重金屬遷移的影響

莫嘉欣

【摘?要】民以食為天，食以安為先，食品安全一直是民生百姓最關(guān)心的問(wèn)題。為解決我國(guó)陶瓷器具中重金屬元素遷移到食品中引起重金屬超標(biāo)的食品安全問(wèn)題，進(jìn)一步提高我國(guó)食品安全水平及推動(dòng)食品包裝行業(yè)和整個(gè)食品大領(lǐng)域的的健康發(fā)展，本文以食品儲(chǔ)藏條件和食品本身特性為研究對(duì)象，綜述了陶瓷容器中鎘、鉛等重金屬在食品中遷移和溶出的影響因素，其中包括存儲(chǔ)溫度、儲(chǔ)藏時(shí)間、酒精含量、食品的酸堿度和食品的其他特性。

一、前言

陶瓷作為我國(guó)盛放食品的傳統(tǒng)器具，在百姓生活中具有不可替代的作用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)生產(chǎn)力得到了突破性的發(fā)展，酒瓶、碗碟、杯子、刀具等一些以陶瓷為原料的日用制品也逐漸流行。這些陶瓷制品在制造過(guò)程中，為了提高制品的隔熱性，降低其氣孔率以及增加制品的耐腐蝕性、強(qiáng)度和美觀性，通常會(huì)在陶瓷制品表面增加一層玻璃質(zhì)釉層，該玻璃質(zhì)釉層含有鎘、鉛等多種重金屬氧化物，經(jīng)過(guò)上釉、高溫?zé)坪屠鋮s降溫等工藝流程后形成穩(wěn)固的薄層。薄層中的鎘、鉛等重金屬在適當(dāng)?shù)臈l件下會(huì)定向融入或遷移到食品中而引起食品重金屬超標(biāo)，一旦人們食用這些重金屬超標(biāo)的食品，很有可能危害人體安全。隨著人們對(duì)食品安全的不斷重視，陶瓷包裝材料釉層中鎘、鉛等重金屬遷移和溶出的相關(guān)研究引起了國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者的關(guān)注。本文以食品儲(chǔ)藏條件和食品本身特性為研究對(duì)象，綜述了陶瓷容器中鎘、鉛等重金屬在食品中遷移和溶出的影響因素，其中包括存儲(chǔ)溫度、儲(chǔ)藏時(shí)間、酒精含量、食品的酸堿度和食品的其他特性。

二、儲(chǔ)藏條件

（一）儲(chǔ)藏溫度

隨著食品儲(chǔ)藏溫度的升高，陶瓷中鎘、鉛等重金屬的遷移速度顯著加快，其溶出量顯著增加。在這方面，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者進(jìn)行了深入研究。如國(guó)外學(xué)者測(cè)定了不同溫度下尼日利亞常用的陶瓷制品中鎘、鉛等重金屬的含量。該研究在不同溫度下泡浸并提取了陶瓷制品中的鎘和鉛，通過(guò)顆粒誘導(dǎo)X射線(xiàn)發(fā)射光譜法和火焰原子吸收光譜法測(cè)定并分析了兩種重金屬的含量。結(jié)果表明，在其他條件不變的前提下，隨著泡浸溫度的增加，陶瓷制品中鎘和鉛的遷移速率顯著加快，其溶出量也明顯增加。其主要原因可能是隨著溫度的上升，升高了擴(kuò)散系數(shù)及降低了擴(kuò)散活化能，因此重金屬離子溶出速率變得更快。

我國(guó)研究學(xué)者比較了不同溫度條件下（22℃、38℃ 和泡浸液沸騰）乙酸溶液泡浸陶瓷砂鍋對(duì)陶瓷中重金屬溶出量的影響。結(jié)果表明，其他泡浸條件不變時(shí)，隨著泡浸溫度的上升，砂鍋中鎘和鉛等重金屬遷移速度顯著增加，其溶出量也明顯上升。此外，在沸騰條件下用乙酸溶液泡浸120 min，砂鍋中鎘和鉛等重金屬的溶出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他兩個(gè)溫度泡浸24小時(shí)的溶出量。另外，有學(xué)者研究了不同溫度（22℃ 和55℃）對(duì)陶瓷包裝材料中鎘離子遷移和溶出的影響。結(jié)果表明，在高溫（55℃）條件下，包裝材料中鎘離子的溶出量顯著高于低溫（22℃）條件時(shí)的溶出量，并且高溫對(duì)重金屬離子的遷移速度有顯著影響。此外，該研究發(fā)現(xiàn)，重金屬離子的溶出基本上發(fā)生在泡浸的前期（約為30min），之后溶出量迅速下降甚至幾乎停滯。

（二）儲(chǔ)藏時(shí)間

不同的食品在陶瓷容器中儲(chǔ)藏的時(shí)間不盡相同，短到幾天幾小時(shí)，長(zhǎng)則數(shù)月數(shù)年，但陶瓷中重金屬向食品的溶出量整體上會(huì)隨著時(shí)間的增加而增加。由于不同的陶瓷中重金屬比例和釉料成分存在差異，重金屬在食品中的遷移速度和溶出量與時(shí)間的關(guān)系存在較大差別，有的遷移速度和溶出量與時(shí)間成正比，有的則趨向于與時(shí)間的平方根呈線(xiàn)性關(guān)系。國(guó)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，隨著陶瓷容器中氧化鉛含量的增加，泡浸液中鉛離子含量與時(shí)間的關(guān)系并不穩(wěn)定。陶瓷中鉛含量較高時(shí)，初始時(shí)泡浸液中鉛離子濃度與時(shí)間平方根成正比，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，泡浸液中鉛離子濃度逐漸偏離了該規(guī)律;而鉛含量較低時(shí)，泡浸液中鉛離子濃度與時(shí)間的平方根成正比。此外，我國(guó)學(xué)者研究了陶瓷容器中重金屬溶出量與泡浸時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重金屬的遷移量與泡浸時(shí)間成顯著正比關(guān)系，其中鋅和鉆的遷移量呈拋物線(xiàn)型的關(guān)系，而鎳和鉛則近似于線(xiàn)性關(guān)系。

三、食品特性

（一）酒精含量

采用陶瓷制品存放酒精類(lèi)食品時(shí)，鎘和鉛等重金屬向食品中的遷移速度、溶出量與酒精含量的關(guān)系不盡相同。國(guó)內(nèi)學(xué)者研究了陶瓷中鎘離子在黃酒中的溶出規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，整個(gè)泡浸過(guò)程陶瓷中隔的遷移量與黃酒酒精度相關(guān)性并不顯著。另外有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，鎘離子的遷移量與酒精濃度則成顯著的正相關(guān)，即陶瓷容器中存放的食品酒精濃度越高，其中的鎘離子向食品中的遷移量越大。

然而，鉛離子的溶出規(guī)律與鎘離子的有所不同，多數(shù)情況下鉛離子的溶出量與酒精度成反比關(guān)系，即食品酒精度越低，鉛離子的遷移值就越大。有學(xué)者檢測(cè)了存放黃酒和白酒陶瓷中鎘和鉛的溶出量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)盛放酒精度較高的白酒的陶瓷，鉛的溶出量相對(duì)較低，而盛放酒精度較低的黃酒的陶瓷，鉛的濃度則更高。其原因可能是陶瓷中的重金屬與酒精發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成固形物而吸附在釉面上，降低了酒精類(lèi)食品對(duì)陶瓷容器的腐蝕，從而降低了重金屬鉛的遷移量。陶瓷中重金屬在酒精類(lèi)食品中的遷移與酒精度的關(guān)系較為復(fù)雜，其遷移規(guī)律除了與pH 及酒精含量有關(guān)系外，還跟氧含量、關(guān)照等因素相關(guān)，因此，其中的關(guān)系尚未十分明確，有待科學(xué)研究者進(jìn)一步探究。

（二）食品的酸堿度

pH 值與陶瓷制品中鎘和鉛等重金屬的溶出量有顯著關(guān)系，在pH 較低下（酸性環(huán)境），鎘和鉛的遷移量隨著酸度的增加而增加。有學(xué)者研究了pH 值對(duì)陶瓷中重金屬遷移規(guī)律的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用黃酒泡浸比用4%乙酸溶液泡浸，其鎘和鉛的溶出濃度顯著要低。另外，有學(xué)者比較了用不同濃度的乙酸溶泡浸陶瓷容器，并采用微波加熱一段時(shí)間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同加熱時(shí)間和加熱功率下，陶瓷中鎘和鉛的遷移量隨著乙酸濃度（pH）的增加而增加。

（三）食品的其他特性

在pH值相近的前提下，食品的其他特性對(duì)陶瓷中鎘、鉛等重金屬的遷移規(guī)律、溶出量也有重要影響。有學(xué)者比較了pH值相近而體積分?jǐn)?shù)不同的乳酸、檸檬酸和乙酸溶液泡浸陶瓷對(duì)陶瓷中重金屬的遷移量的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同泡浸條件下，重金屬鉛向三種向三種溶液中的遷移量最多的是乳酸溶液，檸檬酸次之，最少的是乙酸。由此可見(jiàn)，當(dāng)食品中pH 相近的時(shí)候，陶瓷中重金屬的遷移規(guī)律和溶出量還跟食品的其他特性相關(guān)，其具體影響規(guī)律，有待廣大科學(xué)研究者深入探究。

（作者單位：廣州工商學(xué)院）