可降解塑料在食品相关产品方面的应用及质量安全要求

废弃的塑料制品导致的“白色污染”已成为当前环境 的公害, 阻碍了社会的进步和经济的可持续发展, 如何治理和控制“白色污染”已经成为一个全球瞩目的问题。为了解决这个问题, 各国政府都在想办法减少塑料制品的用量,  积极开发新的可再生、环境污染小的替代材料。可降解塑料作为“限塑令”大环境下的替代品, 越来越多地应用于生产和生活中。目前研究主要集中在可降解材料的可降解性能、物理阻隔性能、材料机械性能方面, 在食品相关产品质量安全领域的研究较少。

本文总结了国内外对塑料监管的要求、可降解塑料的分类、可降解塑料在食品相关产品(在正常使用条件下，各种已经或者预期可能与食品或食品添加剂接触、或其成分可能转移到食品中的材料和制品) 方面的应用及质量安全性研究, 为可降解塑料应用于食品相关产品提供科学性建议。

可降解塑料的分类

可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂 (如淀粉、改性淀粉或其他纤维素、光敏剂、生物降解剂等),  使得材料稳定性下降, 通过光或微生物将塑料大分子链段 分解为小分子, 最终变成水和二氧化碳等较容易在自然环境中降解的塑料。可降解塑料按其降解原理分为很多种类, 主要有光降解塑料、破坏性生物降解塑料、全生物降解塑料、可堆肥塑料等。

可降解塑料在食品相关产品方面的应用及质量安全要求

近年来用于食品包装材料的全生物降解塑料主要包括聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate, PHB)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚乳酸(PLA)等。不同种类生物可降解塑 料具有不同的优越性能, PBS 属于热塑性树脂, 区别于热 固性树脂的体型网状结构, PBS 的大分子链为线型结构,  因此热塑性树脂韧性及拉伸性能好, 易于制成包装袋、农用薄膜等各类产品。PLA呈线性聚合, 几乎没有侧链活 性基团, 这样的结构特征导致其耐热性和机械强度较差,  主要用于制作餐饮具和塑料袋。石油基全降解产品的主要 缺陷在于耐温性不高, 所以大多用于一次性餐饮具和塑料袋、农用地膜等产品。

淀粉基塑料经过 3 代的演变, 分别是填充型淀粉塑料、共混型淀粉塑料、全淀粉型塑料。填充型淀粉塑料主体仍然是聚乙烯 (polyethylene, PE) 、聚丙烯 (polypropylene, PP) 等不可降解塑料 , 淀粉含量较少 (10%～30%), 因此其力学性能接近于传统的 PE、PP等塑料, 然而其降解性能尚无法达到令人完全满意的程度。第2代淀粉基生物可降解塑料为共混型淀粉塑料。共混型淀粉塑料是将淀粉与其他聚合物材料共混, 其中淀粉含量为 30%～60%。常见的共混材料有 PLA、PBAT 等。第3代是全淀粉型塑料。有些是使用天然聚合物(淀粉、壳聚糖、 海藻酸钠和蛋白质)、生物聚合物(聚乳酸和聚己内酯)制备可降解塑料的研究, 并将其应用于食品包装领域。还有以淀粉、甘油等制成的可食涂膜液对番茄果实进行涂膜处理, 结果表明, 淀粉基可食膜具有较好的阻氧性, 有效地减缓果实的呼吸和代谢。

生物质材料是以木本植物、禾本植物、藤本植物为主体的产品材料。这类材料如今已经成为生物基可降解食品包装材料关键技术研究的重中之重。全生物降解的甘蔗渣、秸秆等植物纤维纸浆模塑主要用于一次性餐饮具。表1汇总了各种类型的可降解塑料在食品相关产品中的应用。

表 1 可降解塑料在食品相关产品方面的应用

国家强制性标准对食品接触用可降解塑料的质量要求

目前对可降解塑料的研究主要集中在降解性能、机械性能等方面, 可降解塑料如果作为食品相关产品还需要符合食品安全标准的要求。2016年国家卫计委发布了一系列关于食品接触材料的国家强制性标准。国家强制性标准 GB 4806.7《食品安全国家标准 食品接触用塑料制品》规定了食品接触用塑料单体及其他起始物的特定迁移量、特定迁移总量限量、最大残留量等理化指标应符合GB 4806.6-2016《食品安全 国家标准食品接触用塑料树脂》附录 A 及相关公告的规定, 具体要求见表2。

表2 食品接触用可降解塑料在食品安全国家标准方面的限量要求

此外, 还需要符合标准要求的感官指标、理化指标, 见表3。由于某些添加剂或者添加剂降解物对人体具有一定毒性, 食品接触用可降解塑料添加剂的品种、使用范围、最大使用量、最大残留量或特定迁移量等需要符合国家强制性标准GB 9685-2016《食品安全国家标准食品接触材料及制品用添加剂使用标准》规定。

表 3 可降解塑料在食品安全国家标准 GB4806.7-2016 中的通用要求

展 望

可降解塑料在食品包装领域的应用受到越来越多的关注, 其中生物可降解聚合物具有来源广、可循环、环保 无污染等优点, 将成为食品包装领域中最具创新性的材料 之一。尽管我国在可降解塑料包装材料的研究和应用上取得了不俗的成绩, 但也存在着降解技术还不够成熟、生产成本高、质量安全性不高等诸多问题。所以今后的研究重点在关注产品耐热性、氧气、水蒸气阻隔性、成本及机械性能方面的同时, 也需要开展更多的工作来更好地识别与这些新材料相关的潜在风险, 尤其是对于食品安全的风险评估, 这是对消费者食品安全进行保障的重要基石之一。随着高新技术的发展与应用, 可降解食品包装材料存在的 问题将逐步得到解决, 其应用前景将更为广阔。

本文来源：张丽媛, 韦存茜, 杨建平，可降解塑料在食品相关产品方面的应用及质量安全要求，食品安全质量检测学报，2020年4月。