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【關鍵詞】食品包裝;高分子材料;成分;快速鑒別
在食品包裝及接觸材料中,高分子類材質占比非常多。在日常實際檢驗監管中,不同高分子材料對應不同的理化檢測安全限量指標,在抽樣和監督檢查工作中,核實并快速鑒別材料類別,對于做到精準檢測、做好執法把關工作意義重大。高分子材料種類繁多,從常用的通用塑料到工程塑料、橡膠、纖維樹脂等,每種材料都有各自獨特的化學構成、微觀結構,也具有不同的理化性能。本部分圍繞部分特定的幾類常見高分子材料,重點研究并總結其快速鑒別方法。
1.紅外光譜技術在快速鑒別中的應用研究
本部分采用傅立葉紅外光譜法對相關的食品包裝材料進行快速鑒別。將一束不同波長的紅外射線照射到物質的分子上,某些特定波長的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結構決定的獨有的紅外吸收光譜,據此可以對分子進行結構分析和鑒定。紅外吸收光譜是由分子不停地作振動和轉動運動而產生的,分子振動是指分子中各原子在平衡位置附近作相對運動,多原子分子可組成多種振動圖形。
按量子力學的觀點,當分子吸收紅外光譜發生躍遷時,要滿足一定的要求,即振動能級是量子化的,可能存在的能級滿足下式:
E 振 =(V+1/2)hn
n :化學鍵的 振動頻率; V :振動量子數。
任意兩個相鄰的能級間的能量差為:(用波數表示)
其中:K為化學鍵的力常數,與鍵能和鍵長有關;m為雙原子的折合質量。
發生振動能級躍遷需要能量的大小取決于鍵兩端原子的折合質量和鍵的力常數,即取決于分子的結構特征。紅外光譜分析可用于研究分子的結構和化學鍵,也可以作為表征和鑒別化學物種的方法,紅外光譜具有高度特征性。
1.1 試驗處理及準備
實驗儀器:傅立葉紅外光譜儀Varain 670IR
對食品包裝材料表面進行溶脹處理,其目的是盡可能地去除食品包裝材料里的添加的其它的成分,其方法是選擇合適的有機溶劑對樣品進行浸泡或回流處理,使樣品溶脹。將樣品表面溶脹的部分刮下,去除溶劑,粉碎后,按紅外測定的溴化鉀壓片法制樣,上機分析,適當扣背景,并與標準紅外譜進行比對分析。
1.2 聚丙烯材料紅外光譜檢測
從紅外譜圖1分析可以看出:2900-2850cm-1是甲基和亞甲基伸縮振動的吸收峰;1702cm-1是測試方法引入的C=O的伸縮振動的吸收峰;1469cm-1-1431cm-1是CH2、CH3面內彎曲和面內彎曲反對稱的吸收峰;1378cm-1是CH3面內彎曲對稱振動吸收峰;經比對表譜,和聚丙烯的相似度較高。產品的主成分聚丙烯樹脂。
1.3 聚苯乙烯樣品材料的紅外光譜
從紅外譜圖2分析可以看出:3081cm-1、3060cm-1、3025cm-1是芳環骨架振動的吸收峰;2923-2850cm-1是甲基和亞甲基伸縮振動的吸收峰;1943、1871、1799cm-1是芳環骨架泛頻的吸收峰;1703cm-1是測試方法引入的C=O的伸縮振動的吸收峰;1658cm-1、1544cm-1、1451cm-1是芳環骨架振動的吸收峰;1373cm-1是芳環的面外彎曲振動吸收峰,722cm-1芳環-CH-面外彎曲振動吸收峰。經比對表譜,和聚苯乙烯樹脂的相似度較高。產品的主成分聚苯乙烯材質。
由于食品包裝材料的多樣性及構成食品包裝材料的材料復雜,使得采用傅立葉紅外光譜法對相關的食品包裝材料進行快速鑒別時,進行前處理時時間較長。但是當選擇合適的試劑后,試驗證明,分析結果比較理想,快速鑒別應用技術科學可靠。
2.基于理化性能差異的快速驗證鑒別方法
2.1 觀察法
各種聚合物都具有各自的外觀性狀特征,可以依據這些特征對聚合物進行初步的鑒別。塑料薄膜主要有PE、PP、PVC和PET(聚酯),粘膠纖維和醋酸纖維膜等六種。它們各自的特點如下:PET薄膜:其特點是較硬,拿在手中快速晃動能發出嘩嘩的響聲,受力折疊以后易留下折疊痕跡。PVC薄膜:按照食品安全法規定:普通懸浮聚合聚氯乙烯由于單體殘留較高而不允許作為食品包裝。不過允許單體含量較低的本體聚合聚氯乙烯用物食品包裝。仔細比較可以發現:聚氯乙烯薄膜比聚乙烯薄膜稍硬,但是最準確的鑒別還是燃燒法。PP和PE薄膜:目前主要是以高壓聚乙烯(即低密度聚乙烯)制作的食品包裝膜。聚丙烯薄膜由于其結晶度較高而表現明顯的各向異性。粘膠纖維膜和醋酸纖維膜(俗稱玻璃紙):前者是天然纖維素經堿化以后再與二硫化碳反應生成水溶性的纖維素黃原酸鹽,最后在硫酸浴中通過狹縫成膜;后者是纖維素經乙酰化以后采用溶液法成膜。粘膠纖維膜是一類最傳統、最安全的糖果包裝透明薄膜。它的特點是沒有PE膜那么柔軟,與聚酯薄膜相比較粘膠纖維薄膜在不怎么受力的情況下也很容易起皺紋,整理過程中同樣能發出聲音。燃燒試驗能夠聞到與燃燒棉纖維類似的氣味。
2.2 燃燒試驗法
不同種類聚合物具有不同的燃燒特征和氣味,依據此特征可以有效鑒別聚合物,下面列表予以比較。
2.3 溶解試驗法
各種聚合物的溶劑和溶解特性各不相同,可根據它們在常見溶劑中的溶解表現作出初步鑒別,現列表比較。
隨著國民經濟的發展、生活水平的提高、以及疾病譜的變化,人們的健康保健意識逐漸增強,對保健(功能)食品的需求將大大增加。保健(功能)食品產業發展的經濟意義和社會學價值將逐漸顯現,發展保健(功能)是解決新世紀面臨健康問題的一個重要手段,也是解決我國民生問題的一條重要途徑。
一、國外保健(功能)食品發展的一般情況
2006年,全球膳食補充劑(相當于我國的保健食品)的規模在680億美元左右。而美國的膳食補充劑的市場大約為225億美元,接近全球市場的三分之一;另外,功能(強化)食品為314億美元,天然有機食品為236億美元,個人健康護理產品為74.9億美元,都居領先的地位。
美國膳食補充劑的歷史開始于上世紀二三十年代,但真正快速發展期還是近二三十年,尤其是自1994年的《膳食補充劑健康教育法》出臺之后。由于幾十年來的反復宣傳,美國人已養成每天吞服維生素丸的習慣,有超過2億的美國人每天服用膳食補充劑,以此作為安全和自然的方法來維持健康和補充膳食營養的不足。自1991―2003年,這些產品的平均增長率在10―20%之間。
日本國民更傾向于服用食品形態的功能食品改善身體狀況,而非服用膠囊或片劑。隨著日本人平均壽命的延長,健康已成為日本國民越來越關注的問題。目前,日本是世界上平均壽命最長的國家,人口老齡化的趨勢日益明顯,醫療費用還會進一步增加。日本政府試圖通過鼓勵發展特定保健用食品(相當我國的保健食品)和營養功能食品等,改善飲食結構,提高居民健康水平,抑制醫療費用持續攀升。
近年來,歐洲人的用藥觀念正在發生一個明顯的變化,即越來越轉向草藥治病,草藥市場正在興起。歐洲主要國家食品補充劑的市場為:英國、德國和法國。
在英國,維生素、礦物質及補充劑產品在店面交易中增長最快。有38%的英國成年人服用過此類產品,其中的75%是固定的服用者。膳食補充劑占到了藥品店面交易的一半。維生素類、魚油、月見草油等產品占了市場很大的比重。
2005年,法國膳食補充劑市場的市場份額大約為9.5億美元,比2003年增長16%。最暢銷產品為植物提取物、維生素、草藥茶、替食型補充劑、減肥類等。調查表明:25%的法國家庭是膳食補充劑的服用者,47%的消費者偶爾服用,28%的法國家庭不了解食品補充劑。
德國膳食補充劑的市場較為成熟,這不僅是因為德國的政策相對寬松,也是由于德國人有食補傳統。大約80%的德國人服用一種或多種補充劑產品,比例在歐洲是最高的。在植物類補充劑中,圣約翰草是最熱銷的產品。
二、我國保健(功能)食品產業的現狀
(一)我國保健(功能)食品產業在社會經濟中的地位與作用
1、有利于國家經濟發展和居民消費升級
經濟發展和居民消費觀念升級,帶動保健(功能)食品產業的發展。2008年中國人均國民收入已超過3000美元,城鄉人民幣儲蓄存款余額平均增長幅度達到26.8%,到2020年居民的人均收入將比現在翻一番。這是一個巨大的購買力市場。到2010年我國城市化率將超過45%,人口城市化會帶動生活方式的變化,對于功能食品的需求必然將逐步增加。
2、解決國民健康問題、降低醫療費用的重要手段
我國的衛生總費用1980年為143.2億元,到2007年增長到10966億元,猛增了76倍,人均達844元。許多調查數據顯示,亞健康人群數量己占總人口的60―70%。與生活方式密切相關的慢性疾病及其危險因素,已成為威脅我國人民健康的突出問題,對我國的公費醫療體系和醫療保險事業提出了嚴峻挑戰。保健(功能)食品產業的發展,無疑將使“預防為主”的理念得到深入貫徹,從根本上降低疾病的發生率,從而控制國家和居民用于疾病發生后的治療費用。
3、有利于拉動內需和解決就業
國務院經濟發展研究中心研究認為,每當功能食品行業實現3億元產值,可以解決1萬人就業,貢獻4000萬元稅收,并減緩5億元公費醫療負擔。如按2008年我國保健食品實現1000億元的銷售額,將可解決330萬人的就業,貢獻133億稅收,減緩1660億元公費醫療負擔。因此,大力發展功能食品產業,有利于促進消費、拉動內需、增加稅收、創造就業,是構建和諧社會的一舉多得的明智之舉。
4、有利于中國傳統文化向世界傳播
隨著我國保健(功能)食品產業國際化步伐的加快,獨特的中醫藥傳統文化與養生保健知識,將更快更深入地傳
播到世界各個角落,這是中華民族對世界文明的重大貢獻,必將為向世界傳播中國優秀傳統文化起到推波助瀾的作用。
(二)我國保健(功能)食品產業發展的現狀
1、產業發展狀況
藥食同源,藥補不如食補等觀念,在我國傳統飲食文化中根深蒂固、源遠流長。早在上世紀80年代,保健(功能)食品作為一個現代產業,隨著生理學、生物化學、營養學、生物工程、生物制藥、植物化學、食品科學和食品工程等學科的發展以及人們經濟收入和健康意識的提高,逐步發展起來的,至今僅有近30年的歷史。在此期間,產業的發展盡管活力充沛,勢不可擋,但其過程卻跌宕起伏。
1986年,剛起步的保健(功能)食品行業銷售額僅為20億元。1996年《保健食品管理辦法》、《保健(功能)食品通用標準》等一系列法規出臺,對功能食品的審批、生產經營、標簽、說明書、監管及廣告宣傳等方面做出了規范要求。1998―2000年,功能食品行業經歷了第一個高速發展階段,市場規模上升至400億元左右。但由于監管不力,產品質量不穩定和廣告違規宣傳泛濫,2000年后行業信譽受損,市場萎縮;2001年12月國家藥品監督局《關于撤銷中藥保健品批準文號的公告》,撤銷了1959個中藥保健品的批準文號,2002年產業的發展進入低谷,市場規模下降到300億元。2003年“非典”后,由于消費者疾病預防意識的提高,功能食品市場開始復蘇,穩步上升。2007年達到600億元,現今約有1000億元的規模,成為我國制造業的重要組成部分。
上世紀80年代末約有企業數100家左右,至今已發展至超過3000家。在這3000多家保健(功能)食品企業中,投資總額在1億元以上的大型企業只占1.45%,投資總額在1億元以下、5000萬元以上的中型企業占38%,100萬元以上的企業占6.66%,投資l00萬元以下的小型企業占41.39%,投資不足10萬元的作坊式企業占12.5%。這表明,我國保健(功能)食品的生產企業以中小企業占絕大多數,成規模的大型企業較少。目前保健(功能)食品企業仍然面臨著諸多的市場選擇,適合其健康發展的市場和政策環境有待進一步完善。
2、保健(功能)食品的審批和市場情況
自1996年3月15日衛生部頒布的《保健食品管理辦法》實施以來,截止到2008年底,獲批準的保健食品總數達9664個。獲批產品中,國產9070個,進口594個,80%的進口產品來自美國、日本、澳大利亞、新西蘭等國家。功能訴求主要集中在增強免疫力、營養素補充劑、輔助降血脂、緩解體力疲勞和調節腸胃菌群等五方面;產品劑型則以膠囊、片劑、口服液、丸劑等為主;原料以食藥兩用原料所占比例最大。
保健(功能)食品市場普遍存在取得批準文號多,上市流通產品少的現象。已經獲準的保健(功能)食品中,在市場流通的僅占獲準總數的三分之一左右,除少數產品作為儲備外,多數是屬同質化、低水平重復和科技含量較低的產品;其中,功能類保健食品占據主導地位;營養補充劑占10.9%;普通食品形態僅占0.8%,倒數第一,這是一個值得引起重視的傾向。
3、我國保健食品的管理體系
《保健食品管理辦法》及相關的部頒規章構成了我國保健食品的管理體系,其中《保健食品功能學評價程序和檢驗方法》規定了12項保健功能的評價程序與檢驗方法,2000年調整為22項,2003年5月衛生部又公布了《保健食品檢驗與評價技術新規范》,將受理的22項功能擴展為27項。
2005年4月,國家食品藥品監督管理局(SFDA)頒布了《保健食品注冊管理辦法(試行)》,并于2005年7月1日起實施,明確了對研發報告、配方原料及安全性的要求。同年還了《保健食品廣告審查暫行規定》等法規及相關文件。2007年,又相繼出臺了《保健食品命名規定(試行)》、《營養補充劑標示值等有關問題補充規定(征求意見稿)》等法規及相關文件。
2009年2月,我國《食品安全法》出臺,其中第五十一條明確規定:“國家對聲稱具有特定保健功能的食品實施嚴格監管”,“具體管理辦法由國務院制定”。目前,在國務院領導下,各主管部門已在廣泛聽取專家、企業和各級管理部門的意見的基礎上,正重新制(修)訂我國功能(保健)食品法規和標準體系,以推動我國功能(保健)食品行業步向穩定、健康的發展軌道。
三、對我國保健(功能)食品產業未來發展的思考
(一)我國保健(功能)食品產業應與其他產業的發展相適應
2007年全國規模以上食品工業總產值,占工業總產值的比重是7.07%,按工業增加值計算,其比重是7.17%,吸納就業500萬人,對GDP的貢獻是3.5%,見表。2007年保健(功能)食品總產值為600億左右,占食品工業的比重是2.1%,大大低于發達國家水平,對GDP的貢獻只有萬分之七,顯然與其地位十分不相稱。需要政策上的支持與鼓勵。
(二)我國功能(保健)食品產業發展亟待創新
2008年中國人均國民收入已超過3000美元,表明我國健康產業將進入快速增長的機遇期。依據人民生活水平和世界健康產業發展程度推測,我國功能(保健)食品市場潛在規模應為2000億元人民幣左右。但實際上,近幾年我國保健(功能)食品市場規模約為600―1000億元人民幣。知識創新的不足、管理體制與監管機制的不完善、企業發展機制的不健全等弊病影響了產業的發展。因此,功能(保健)食品產業發展亟待創新,包括科技創新、管理創新、企業機制創新等多方面。
(三)以食品為載體具有中國文化與資源優勢的產品,應成為保健食品開發的重點
功能(保健)食品的核心詞是食品,不能喪失食品的本質,臺灣這類產品占整體保健食品認證的60%,而中國大陸僅占0.8%,因此,以食品為載體的產品應成為今后保健(功能)食品開發的主流。
近年來,從天然動植物提取的活性成份如番茄紅素、葉黃素備受關注,發展迅速,但目前我國這類功能(保健)產品還不多。我國有12800多種藥用植物資源,但允許用于保健(功能)食品的僅有201種,其中“既是食品又是藥品”的也只有87種,凡名單以外的原料要作為“食品新資源”或“保健食品新原料”對待。然而,中草藥是我國特有的天然資源,是開發具有中國特色的功能(保健)食品的好材料。由于我們的基礎研究不夠,加之工藝落后,研究水平已落后于日本、韓國。但這是一個很有發展潛力、應奮起直追的領域,需要進一步研究它的安全性、功效性,以開發新型的、中國特色的功能(保健)食品。
(四)信用體系與資源信息平臺建設是保健(功能)食品產業發展的重要保障
建設社會信用體系,是完善我國社會主義市場經濟體制的客觀需要,是整頓和規范市場經濟秩序的治本之策。保健(功能)食品信用體系按功能可分為制度建設系統和服務系統。根據國家8部委的提綱精神,制度建設系統主要涵蓋保健(功能)食品信用管理重點、信用征集與評價機制、信用獎懲和公示制度等。服務系統主要是技術支持平臺,即利用現代化網絡技術支撐信用信息數據庫,提供信用信息資源共享。保健(功能)食品信用體系的建立可以從信用管理分類運行機制、信用征集與評價機制、信用獎懲和披露機制、完善企業信用體系數據庫的建立等多方面進行。