储藏条件及食品特性对陶瓷包装材料中重金属迁移的影响获奖科研报告

储藏条件及食品特性对陶瓷包装材料中重金属迁移的影响获奖科研报告【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。为解决我国陶瓷器具中重金属元素迁移到食品中引起重金属超标的食品安全问题，进一步提高我国食品安全水平及推动食品包装行业和整个食品大领域的的健康发展，本文以食品储藏条件和食品本身特性为研究对象，综述了陶瓷容器中镉、铅等重金属在食品中迁移和溶出的影响因素，其中包括存储温度、储藏时间、酒精含量、食品的酸碱度和食品的其他特性。

一、前言

陶瓷作为我国盛放食品的传统器具，在百姓生活中具有不可替代的作用。随着我国经济的不断发展，我国生产力得到了突破性的发展，酒瓶、碗碟、杯子、刀具等一些以陶瓷为原料的日用制品也逐渐流行。这些陶瓷制品在制造过程中，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而引起食品重金属超标，一旦人们食用这些重金属超标的食品，很有可能危害人体安全。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。本文以食品储藏条件和食品本身特性为研究对象，综述了陶瓷容器中镉、铅等重金属在食品中迁移和溶出的影响因素，其中包括存储温度、储藏时间、酒精含量、食品的酸碱度和食品的其他特性。

二、储藏条件

（一）储藏温度

随着食品储藏温度的升高，陶瓷中镉、铅等重金属的迁移速度显著加快，其溶出量显著增加。在这方面，国内外很多学者进行了深入研究。如国外学者测定了不同温度下尼日利亚常用的陶瓷制品中镉、铅等重金属的含量。该研究在不同温度下泡浸并提取了陶瓷制品中的镉和铅，通过颗粒诱导X射线发射光谱法和火焰原子吸收光谱法测定并分析了两种重金属的含量。结果表明，在其他条件不变的前提下，随着泡浸温度的增加，陶瓷制品中镉和铅的迁移速率显著加快，其溶出量也明显增加。其主要原因可能是随着温度的上升，升高了扩散系数及降低了扩散活化能，因此重金属离子溶出速率变得更快。

我國研究学者比较了不同温度条件下（22℃、38℃和泡浸液沸腾）乙酸溶液泡浸陶瓷砂锅对陶瓷中重金属溶出量的影响。结果表明，其他泡浸条件不变时，随着泡浸温度的上升，砂锅中镉和铅等重金属迁移速度显著增加，其溶出量也明显上升。此外，在沸腾条件下用乙酸溶液泡浸120min，砂锅中镉和铅等重金属的溶出量远远超出其他两个温度泡浸24小时的溶出量。另外，有学者研究了不同温度（22℃和55℃）对陶瓷包装材料中镉离子迁移和溶出的影响。结果表明，在高温（55℃）条件下，包装材料中镉离子的溶出量显著高于低温（22℃）条件时的溶出量，并且高温对重金属离子的迁移速度有显著影响。此外，该研究发现，重金属离子的溶出基本上发生在泡浸的前期（约为30min），之后溶出量迅速下降甚至几乎停滞。

（二）储藏时间

不同的食品在陶瓷容器中储藏的时间不尽相同，短到几天几小时，长则数月数年，但陶瓷中重金属向食品的溶出量整体上会随着时间的增加而增加。由于不同的陶瓷中重金属比例和釉料成分存在差异，重金属在食品中的迁移速度和溶出量与时间的关系存在较大差别，有的迁移速度和溶出量与时间成正比，有的则趋向于与时间的平方根呈线性关系。国外学者研究发现，随着陶瓷容器中氧化铅含量的增加，泡浸液中铅离子含量与时间的关系并不稳定。陶瓷中铅含量较高时，初始时泡浸液中铅离子浓度与时间平方根成正比，但随着时间的延长，泡浸液中铅离子浓度逐渐偏离了该规律;而铅含量较低时，泡浸液中铅离子浓度与时间的平方根成正比。此外，我国学者研究了陶瓷容器中重金属溶出量与泡浸时间的关系。结果发现，重金属的迁移量与泡浸时间成显著正比关系，其中锌和钻的迁移量呈抛物线型的关系，而镍和铅则近似于线性关系。

三、食品特性

（一）酒精含量

采用陶瓷制品存放酒精类食品时，镉和铅等重金属向食品中的迁移速度、溶出量与酒精含量的关系不尽相同。国内学者研究了陶瓷中镉离子在黄酒中的溶出规律。结果发现，整个泡浸过程陶瓷中隔的迁移量与黄酒酒精度相关性并不显著。另外有学者发现，镉离子的迁移量与酒精浓度则成显著的正相关，即陶瓷容器中存放的食品酒精浓度越高，其中的镉离子向食品中的迁移量越大。

然而，铅离子的溶出规律与镉离子的有所不同，多数情况下铅离子的溶出量与酒精度成反比关系，即食品酒精度越低，铅离子的迁移值就越大。有学者检测了存放黄酒和白酒陶瓷中镉和铅的溶出量，结果发现盛放酒精度较高的白酒的陶瓷，铅的溶出量相对较低，而盛放酒精度较低的黄酒的陶瓷，铅的浓度则更高。其原因可能是陶瓷中的重金属与酒精发生化学反应生成固形物而吸附在釉面上，降低了酒精类食品对陶瓷容器的腐蚀，从而降低了重金属铅的迁移量。陶瓷中重金属在酒精类食品中的迁移与酒精度的关系较为复杂，其迁移规律除了与pH及酒精含量有关系外，还跟氧含量、关照等因素相关，因此，其中的关系尚未十分明确，有待科学研究者进一步探究。

（二）食品的酸碱度

pH值与陶瓷制品中镉和铅等重金属的溶出量有显著关系，在pH较低下（酸性环境），镉和铅的迁移量随着酸度的增加而增加。有学者研究了pH值对陶瓷中重金属迁移规律的影响。结果发现，用黄酒泡浸比用4%乙酸溶液泡浸，其镉和铅的溶出浓度显著要低。另外，有学者比较了用不同浓度的乙酸溶泡浸陶瓷容器，并采用微波加热一段时间，结果发现在相同加热时间和加热功率下，陶瓷中镉和铅的迁移量随着乙酸浓度（pH）的增加而增加。

（三）食品的其他特性

在pH值相近的前提下，食品的其他特性对陶瓷中镉、铅等重金属的迁移规律、溶出量也有重要影响。有学者比较了pH值相近而体积分数不同的乳酸、柠檬酸和乙酸溶液泡浸陶瓷对陶瓷中重金属的迁