23332字硕士毕业论文(60)钴γ辐射对聚乙烯、聚丙烯和聚酰胺食品包装材料分解行为、迁移和物理性能的影响

绪方理论

1.1前言

1.1.1辐照技术介绍

食品在一定剂量范围内的辐射，如低温冷藏、高温处理和化学处理，可以消除食品中的腐败菌和病原微生物，抑制食品的生理生化过程，从而达到食品保鲜或保藏的目的[1-5]。与传统技术相比，辐照技术具有以下无可比拟的优势:

1)辐照处理是“冷加工”,不产生高温和化学变化；

2)无环境污染；

3)节能；

4)杀菌效果好；

5)杀菌速度快，操作简单，加工容易控制。基于上述优势，越来越多的食品，特别是预包装食品和不适合高温灭菌的食品，采用辐照灭菌法[6-8]。目前，包装材料最广泛使用的辐射源是γ射线和电子束，它们的工作原理基本相似。然而，由于60Co辐射源的强穿透能力和良好的辐射交联效果，60Co辐射源的应用比电子束辐射源[9，10]更普遍。因此，本文主要总结了两种辐射源。此外，本文还总结了国外使用两种辐射源引起的包装材料的物理变化、化学变化及其影响因素，研究了低分子量降解产物等化学变化及其迁移规律。

1.1.2辐照对聚合物的影响及其影响因素

辐射技术广泛应用于各种食品和药品包装材料中，但也会对聚合物产生一定的负面影响。其作用主要体现在:聚合物在激发后会失去一个氢原子，产生自由基和离子。重排或新键形成等反应将发生在这些反应的中间，导致聚合物经历交联和断链反应，这是几乎同时发生的两个竞争性反应。交联可以增加材料的强度，而断链可以降低材料的拉伸强度和拉伸速率，并硬化和变脆。材料的氧气和水分渗透性增加，影响食品的原有新鲜度和风味；此外，形成的一系列辐射降解产物大多是低分子化合物，主要包括气体、挥发性、非挥发性物质和添加剂降解产物[11-14]。这些低分子量降解产物会产生异味，这将破坏包装材料的感官和迁移特性，并将改变包装膜的颜色，从而影响包装食品的质量，并造成消费者安全问题[12，15]。影响聚合物化学变化的主要因素有:①聚合物的种类，②聚合物的加工，③辐照条件(剂量、剂量率、温度、气氛)，④辐照后的储存条件等。[12]。下面讨论其中一些因素。(1)聚合物类型的影响由于不同的化学结构，各种聚合物在不同程度上受到辐射的影响。帕克[16]和德默茨等人[6]研究了不同材料在不同辐照剂量下的辐照影响程度。发现带有芳香环的聚合物，如聚苯乙烯、聚酯等。与聚烯烃聚合物如聚乙烯、聚丙烯等相比，具有一定的耐辐照性，能稳定辐照形成的活性成分。雷耶斯等人[17]也证明了苯环结构的聚苯乙烯对辐照有一定的稳定作用。(2)聚合物加工的效果不同的包装材料在辐照处理后有不同类型和浓度的辐解产物。即使对于相同的材料，由于不同的加工过程，辐解产物的浓度也有不同程度的不同。例如，阿兹马等人[[18]研究了通过不同工艺加工的9种低密度聚乙烯薄膜。结果表明，当用20 KGy的相同电子束照射时，每层膜产生的挥发性羧酸含量在高和低之间变化约3倍。

(3)辐照条件的影响不同的辐照条件影响不同类型的聚合物降解产物。下面讨论辐照剂量、剂量率、辐照温度、气氛和辐照后储存条件的影响。一、延长食品保质期的辐照剂量通常小于10kGy，而商业消毒的辐照剂量为20-40 kGy[10]。基洛兰等人[19]研究了辐照后高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚酰胺和其他聚合物中碳氢化合物的形成。结果表明，挥发性化合物随辐照剂量的增加而增加。里瓦顿等人(Rivaton)[11]在研究聚丙烯时也得到了同样的结果，值得注意的是，挥发性物质的增加将不可避免地增加污染物迁移到食品中的风险，并将改变聚合物表面的极性，影响其物理性质。因此，选择合适的辐照剂量非常重要。在相同剂量率下，聚乙烯薄膜受到不同剂量率的辐照。发现聚乙烯薄膜产生的挥发性成分与剂量率成反比。当电子束电流从250 uA降低到125 uA时，挥发性羧酸含量增加约50%。这个反比可能与辐照时间的延长有关，因为辐照环境中的氧分子具有足够的浓度来促进氢过氧化物[20]的形成。ⅲ辐照温度如果辐照处理在0℃以上进行，那么在一定辐照剂量下产生的羧酸量几乎是恒定的，如果温度降低到0℃以下，总挥发分含量可以大大降低。-75℃辐照条件下产生的挥发物总量约为0℃辐照条件下的35%，而当辐照温度进一步降至-196℃时，产生的挥发物含量仅为0℃辐照条件下的16%[20]。Iv .当辐照气氛在真实空条件下辐照时，聚合物产生的挥发性产物主要是H2、CH4和氯化氢以及含氯聚合物产生的碳氢化合物。在O2存在下，聚合物将经历氧化降解，形成额外的低分子量含氧化合物，例如一氧化碳、二氧化碳、醛、醇、酮和羧酸，[12]。

电子束在含0.015%或1.0%氧气和空气体的氮气中辐照聚乙烯薄膜的气相色谱分析表明，挥发性物质的含量随着氧气浓度的增加而增加[20]。许多研究结果也证明氧是辐照过程中包装材料氧化降解的主要原因，[14，21，22]。然而，当UHMWPE含有维生素e作为抗氧化剂时，O2是一个有利的辐射环境[23]。因此，一般来说，除个别物质外，聚合物在真实空或惰性气体条件下产生的辐解产物的复杂性比O2环境下产生的要低得多。(4)辐照后储存条件的影响已得到证实。辐射在聚合物中产生的自由基将在聚合物中保留很长时间，自由基是辐射后聚合物进一步老化和降解的主要原因。因此，在储存过程中O2的存在下，聚合物将继续经历降解反应[24]。随着储存时间的延长，包装材料的成分也会有一定程度的变化。

第二章UPLC-串联质谱法同时测定聚乙烯、聚丙烯和聚丙烯塑料食品包装材料........8

2.1导言……8

2.2实验部分……10

2.3结果和讨论……12

第三章60Coγ辐照后聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯塑料包装材料的UPLC-质谱/质谱研究.........20

3.1前言...................20

3.2实验部分……22

3.3结果和讨论..............................21

第四章60Coγ辐照后聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯塑料包装材料的气相色谱-质谱研究.........25

4.1前言……25

4.2实验部分...................25

4.3结果和讨论……28

结论

建立了高效液相色谱法同时测定烧烤产品中18种多环芳烃的分析方法。该方法简便快速，检测灵敏度为0.4 ~ 1.0μg·kg-1(s/n = 10)；18种多环芳烃在52分钟内具有良好的色谱分离效果，能够满足烧烤产品中18种多环芳烃的痕量检测要求。通过对市售羊肉不同器官烧烤产品中多环芳烃含量的测定，结果表明，高含油量烧烤肉制品中萘、1-甲基萘、2-甲基萘、苊、芴和菲等非致癌物质含量较高，而苯并(a)芘等强致癌物质含量较低或未检出，但均低于国家限量标准(16种多环芳烃的总含量应低于10毫克/千克)。

参考

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[10]食品包装材料和食品辐射加工:简要回顾[。