一、食品包装概况
食品包装是指为在流通过程中保护食品品质、方便贮运、促进销售,按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物品的总称,也指为达上述目的而采用的容器、材料及辅助物的过程中施加一定技术方法等的操作活动。
食品因其丰富的营养物质含量,在贮藏过程中很容易腐败变质丧失其营养和商品价值,必须经过适当包装才能满足现代社会对其贮存和商品流通的需求。因此,食品包装一方面应对食品提供保护,防止食品受外界微生物或其他物质的污染,防止或减少食品与氧气、水蒸气等发生反应。另一反面还应方便食品的贮存运输,并为消费者提供有关该产品的信息,促进销售。
随着人们生活理念和消费方式的转变,食品包装在“从农田到餐桌”的过程中,发挥的作用越来越突显,特别是在生鲜食品货架期延长方面起着非常重要的作用。而新型活性与智能化包装系统在科学延长食品保质期的同时还将逐渐减少或代替向食品中加入盐、糖或防腐剂等食品添加剂延长保质期的方法。食品的营养和风味得到良好保持的情况下,也更有利于消费者的健康。
食品包装在推动食品工业快速发展的同时,也给食品安全和生态环境带来了新的危害。食品塑料包装中的聚合物单体、加工助剂和印刷用油墨在特定的溶剂存在或温度下都会缓慢地向其所接触的食品中进行迁移,其中很多是致畸、致癌物质,是食品安全的潜在风险。此外,食品塑料包装的优良化学稳定性,使得多数塑料制品不能在短时间内进行生物降解,使其成为城市固态垃圾的重要来源之一,给生态环境带来了重大威胁。因此,食品工业必须高度重视食品包装安全和生态环境保护的问题,积极优先发展可循环、低能耗、环境友好的新型绿色包装材料,将包装对生态环境的影响降低至最小限度。
二、食品包装分类
1. 按包装材料和容器分类
依据《GB/T 23509—2009食品包装容器及材料 分类》,主要可分为:塑料包装容器及材料,如塑料瓶、塑料袋、塑料盘、塑料杯、塑料罐、塑料箱、塑料膜、塑料片等;纸包装容器及材料,如纸袋、纸箱、纸盒、纸碗、纸杯、纸罐、纸餐具、纸浆模塑制品等;玻璃包装容器,如玻璃瓶、玻璃罐、玻璃碗、玻璃盘、玻璃缸等;陶瓷包装容器,如陶瓷瓶、陶瓷罐、陶瓷坛、陶瓷盘、陶瓷碗等;金属包装容器及材料,如钢桶、马口铁罐、铝罐、白皮铁桶、铝箔等;复合包装容器及材料,如纸/塑复合袋、铝/塑复合桶、纸/铝/塑复合包等;木质包装容器,如木桶、木箱、木盒等;竹质包装容器,如竹篮、竹筐、竹箱、竹筒等;搪瓷包装容器,如搪瓷罐、搪瓷盘、搪瓷碗、搪瓷杯、搪瓷盆等;纤维包装容器,如:布袋、麻袋等;辅助材料和辅助物,如环氧树脂涂料、有机硅涂料、黏合剂、油墨、缓冲垫、瓶盖或瓶塞等。
2. 按包装结构形式分类
按包装结构形式分类主要有:贴体包装、泡罩包装、热收缩包装、托盘包装、可折叠包装、喷雾包装等。
3. 按在流通过程中的作用分类
按在流通过程中的作用分类主要有:销售包装和运输包装。
4. 按销售对象分类
按销售对象分类,主要有出口包装、内销包装、军用包装、民用包装等。
5. 按包装技术方法分类
按包装技术方法分类主要有:真空包装、充气包装、防潮包装、缓冲包装、无菌包装、热成型包装、热收缩包装。
三、包装的评价体系
对食品包装的评价主要考虑以下方面:
1. 包装对产品的防护性能
食品包装能否在设定的保质期内保证食品品质是评价包装质量的关键。包装对产品的防护性主要表现在:物理防护性能,包括防震、耐冲击、耐挤压、热封性(密封性)、隔热、防尘、阻光、阻氧、阻水蒸气及阻隔异味等;化学防护性能,包括防氧化、防变色、防老化、分解、锈蚀及防止有毒有害物质的迁移等;生物防护性,主要是防止微生物的侵染及防虫、防鼠等;其他相关防护性是指防盗、防伪等性能。
2. 包装的卫生与安全性能
包装食品的卫生与安全直接关系到消费者的健康和安全。主要包括包装材料本身的安全与卫生性、包装后食品的安全与卫生性以及包装废弃物对环境的安全与卫生性。包装材料的安全与卫生问题主要来自于包装材料内部的有毒、有害成分对被包装食品的迁移和溶入,主要包括:材料中的有毒元素如铅、砷等;合成树脂中的有毒单体、增塑剂、溶剂及黏合剂等有毒添加剂;涂料、印刷油墨等辅助包装材料中的有毒成分等。
3. 包装的环保性能
包装的环保性能主要是指包装对自然资源的消耗和对生态环境的影响,如可降解性、可回收再利用性、包装的适度性等。
4. 包装的销售性能
包装的销售性能主要是指对包装的方便和促销性能评价,如包装的可印刷性能、展示性能等。
5. 包装的经济性能
包装的经济性能主要考虑包装材料成本、包装操作成本及贮运等成本在内的综合性能。
包装质量的标准体系应由包装质量的管理体系来实施和保证。企业应使员工人人树立起质量意识,把质量的意识和管理贯穿于企业生产经营活动的全过程,以过硬的产品质量、美好的包装形象征服市场、赢得消费者。
四、食品包装材料的安全与卫生
食品包装材料的安全有着双重意义:一是合适的食品包装材料和包装方式可以保护食品免受化学、物理和微生物因素的影响以及外界的污染;二是包装材料本身的化学成分不会向食品中发生迁移,不会影响到食品的安全。近年来,雀巢婴幼儿牛奶异丙基噻吨酮(ITX)污染事件、国产奶瓶双酚A事件、白酒塑化剂等食品包装材料引起的食品安全问题层出不穷,使得食品容器、包装材料的安全性成为消费者关注的热点。
食品包装材料主要有塑料、纸和纸板、包装用金属容器、陶瓷、搪瓷、玻璃容器等,这些包装材料一方面对食品起保护作用,但另一方面由于包装材料本身的性质和不同种类食品的特性(酸碱性质、油脂含量、水含量、酒精含量)之间构成了不同的作用体系,这些作用体系的安全特性存在很大差异,可能给食品带来污染。
(一)纸与纸质容器
纸质包装材料在所有包装材料中,占40%~50%。随着人们环保意识的不断提高,对纸类包装材料的重视也越来越高。纸质包装材料具有原料丰富,价格低廉,生产成本低,防护性能好等特点。纸质包装材料原材料及加工过程都易被污染。另外,一些细菌和化学残留物、清洁剂、涂料等,也会对食品包装的安全性造成影响。
1. 造纸原料材料自身的污染
纸质包装材料自身产生的问题可能是:物理因素方面,如存在重金属污染;化学污染如农药残留;生物因素如采用霉变原料,则成品中含有霉菌。回收各类废纸中即使将油墨颜料脱色脱去,仍有铅、镉、多氯联苯等残留。
2. 造纸过程中的添加物污染
添加物污染主要指造纸过程中为了增加纸的某一特性而添加的各种添加剂,如填料、染色剂、漂白剂等。例如,荧光增白剂可以提高纸的洁白度,只要使用就会造成荧光增白剂在包装材料中的残留,而荧光增白剂已被证明是一种致癌性物质。此外,造纸过程中加入的施胶剂、填料、无机颜料中使用的各种金属即使在mg /kg级以下也能溶出而致病。
3. 印刷油墨污染(www.xing528.com)
用于柔版、凹版的印刷油墨大多含有着色剂、凝色剂载色体、添加剂和甲苯、二甲苯等有机溶剂。重金属如铅、镉、汞、铬等、苯胺或稠环化合物等物质存在于这些颜料、染料中,可引起重金属污染,而苯胺类或稠环类染料具有致癌性。大量印刷过程中,产品叠在一起,造成包装材料内面也接触油墨,形成二次污染。
4. 包装、贮存、运输过程中的污染
纸包装材料封口较困难,受潮后易开封,受外力作用易破裂。因此,在贮存、运输时封口不严或包装破裂易受到灰尘、杂质及微生物的污染。
(二)金属材料
金属包装材料以其良好的阻隔性、耐高低温性、机械性强、废弃物易回收等优点,在食品包装中得到广泛的应用。金属食品包装材料的主要安全隐患来自于其化学稳定性差、不耐酸碱,材料中金属离子的析出具有潜在危害。
铝制材料中原料铝的纯度较高,有害金属含量少,而回收铝中则多含有铅、锌等元素,人体一次性摄入量过多或长期摄入会引起中毒。钢铁基包装材料由于其耐腐蚀性较差,通常会在内壁镀锌或镀锡,镀锌或镀锡层跟某些食品接触,会导致锌、锡迁移至食品引起食物中毒。在高温作用时,富含蛋白质的食品中的蛋白质分解产生的硫化氢也会对镀锡罐壁产生腐蚀作用,与露铁点发生作用形成硫化铁。不锈钢制品中的镍元素会使容器表面呈黑色,其传热快,容易引起物质发生糊化、变性等。乙醇可将镍溶解,不锈钢如果与乙醇接触,可导致人体慢性中毒。高酸性食品对罐壁腐蚀产生胀罐和穿孔;金属罐壁的溶出还会导致食品中出现金属味。
为了避免镀金属层的溶出,会采用涂覆涂料的方法将食品与金属隔离,这些涂料中的双酚-A(BPA)、双酚-A二缩水甘油醚(BADGE)、酚醛清漆甘油醚(NOGE)及其衍生物等化学污染物也会向食品中迁移造成污染。
(三)玻璃
玻璃是由硅酸盐、金属氧化物等组成的熔融物,是无毒无害、无味、透明、光亮的惰性材料,具有耐磨/易碎、耐高低温、耐酸、光亮透明、化学稳定性好、可回收、成本低等优点,其用量占包装材料总量的10%左右。对于某些需要避光保存的食品来说,玻璃的透明性不利于其贮藏保存。因此,为了防止光线的损害,通常用各种着色剂使玻璃着色,用各种着色剂使玻璃着色时添加的金属盐,容易从玻璃中溶出进而迁移到食品中,如添加的铅化合物可能迁移到酒或饮料中,二氧化硅也可溶出。在包装安全性方面:(1)熔炼过程中应避免有毒物质的溶出。一般来说,玻璃内部离子结合紧密,高温熔炼后大部分形成不溶性盐类物质而具有极好的化学惰性,不与被包装的食品发生作用。但是熔炼不好的玻璃次品可能含有玻璃原料中有毒物质溶出的安全问题。所以,对玻璃制品应做水浸泡处理或稀酸加热处理,对包装有严格要求的食品应该将钠钙玻璃改为硼硅玻璃,并注意玻璃熔炼和成型加工质量,确保食品的安全性。(2)注意避免重金属如铅的超标。(3)二氧化硅的毒性很小,但加入的辅料毒性很大,如各种玻璃着色剂(氧化铜、三氧化二砷等),高档玻璃容器(高脚杯)中加铅化合物。(4)玻璃瓶罐在包装含气饮料时易发生爆瓶现象。
(四)陶瓷和搪瓷制品
陶瓷、搪瓷虽在质地上存在差异但都是以黏土为原料,加入各种配料,经粉碎、炼泥、成型、干燥和上釉等工序,再高温烧制而成,主要用于酒、腌制品及一些传统风味食品的包装。陶瓷和搪瓷作为包装材料的优势有隔热、耐磨/耐压、耐高低温、耐酸、无毒无味、天然、不与食品反应、成本低。陶瓷、搪瓷本身的安全性较高,潜在食品安全隐患主要由釉彩引起,如陶瓷贴花纸和生产花纸用的陶瓷颜料中主要是铅和镉,在盛装酸性食品(如醋、果汁)和酒时,这些物质容易溶出而迁入食品,引起安全问题。因此,应选用烧制质量合格的陶瓷容器包装食品,以确保包装食品的卫生安全。国内外对陶瓷包装容器铅、镉溶出量均有允许极限值的规定。
(五)橡胶
橡胶单独作为食品包装材料使用的情况比较少,一般多作衬垫或密封材料。橡胶有天然橡胶和合成橡胶两种。天然橡胶是橡胶树流出的乳胶经过凝固、干燥等工艺加工而成的弹性固形物,是以异戊二烯为主要成分的天然长链高分子化合物,本身不分解也不被人体吸收。由于加工的需要常在其中加入多种助剂,如促进剂、防老剂、填充剂等。根据加工工艺的不同,有乳胶、烟胶片、风干胶片、白皱片、褐皱片等。天然橡胶本身一般无毒,但褐皱片可能含杂质较多,烟胶片经过烟熏可能含有多环芳烃。
由于橡胶本身具有容易吸收水分的结构,所以其溶出物比塑料多。天然橡胶的溶出物受原料中天然物的影响较大,硫化促进剂使其溶出量加大。
就合成橡胶而言,使用的防老化剂对溶出物的量有影响。
合成橡胶是由单体经过各种工序聚合而成的高分子化合物,在加工中也使用了多种助剂。一般常用的橡胶添加剂中有毒性的或疑似有毒性的有β-萘胺、联苯胺、间甲苯二胺、丙烯腈等。单体和添加物的残留对食品安全有一定影响。
(六)塑料
塑料是一种以高分子聚合物——树脂为基本成分,再加入一些用来改善其性能的各种添加剂制成的高分子材料。塑料包装材料作为包装材料的后起之秀,因其原材料丰富、成本低廉、性能优良、质轻美观的特点,成为近40年来世界上发展最快的包装材料。
塑料包装材料内部残留的有毒有害物质迁移、溶出而导致食品污染,主要有以下几方面。
1. 树脂本身所具有的毒性
树脂中未聚合的游离单体、裂解物(氯乙烯、苯乙烯、酚类、丁腈胶、甲醛)、降解物及老化产生的有毒物质对食品安全均有影响。美国食品药物管理局指出,不是聚氯乙烯(PVC)本身而是残存于PVC中的氯乙烯在经口摄取后有致癌的可能,因而禁止PVC制品作为食品包装材料。聚氯乙烯游离单体氯乙烯(VCM)具有麻醉作用,可引起人体四肢血管的收缩而产生痛感,同时具有致癌、致畸作用,它在肝脏中形成氧化氯乙烯,具有强烈的烷化作用,可与DNA结合产生肿瘤。聚苯乙烯中残留物质苯乙烯、乙苯、甲苯和异丙苯等对食品安全构成危害。苯乙烯可抑制大鼠生育,使肝、肾重量减轻。低相对分子质量聚乙烯溶于油脂产生辣味,影响产品质量。这些有害物质对食品安全的影响程度取决于材料中这些物质的浓度、结合的紧密性、与材料接触的食物性质、时间、温度及在食品中的溶解性等。
2. 塑料包装表面污染
因塑料易带电,易吸附微尘杂质和微生物,从而对食品形成污染。
3. 塑料制品在制造过程中添加的稳定剂、增塑剂、着色剂等助剂的毒性
同济大学基础医学院厉曙光教授和他的科研小组进行的一项科学研究显示,我国食品中的增塑剂污染几乎无处不在。研究发现,几乎所有品牌的塑料桶装食用油中,都含有邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)这两种增塑剂,而铁桶装的食用油中几乎没有。
4. 非法使用的回收塑料中的大量有毒添加剂、重金属、色素、病毒等对食品造成的污染
塑料材料的回收复用是大势所趋,由于回收渠道复杂,回收容器上常残留有害物质,难以保证清洗处理完全。有的为了掩盖回收品质量缺陷,往往添加大量涂料,导致涂料色素残留多,造成对食品的污染。因监管原因,甚至大量的医学垃圾塑料被回收利用,这些都给食品安全造成隐患。
5. 油墨污染
油墨中主要物质有颜料、树脂、助剂和溶剂。油墨厂家往往考虑树脂和助剂对安全性的影响,而忽视颜料和溶剂间接对食品安全的危害。有的油墨为提高附着牢度会添加一些促进剂,如硅氧烷类物质,此类物质会在一定的干燥温度下使基团发生键的断裂,生成甲醇等物质,而甲醇会对人的神经系统产生危害。在塑料食品包装袋上印刷的油墨,因苯等一些有毒物不易挥发,对食品安全的影响更大。近几年来,各地塑料食品包装袋抽检合格率普遍偏低,只有50%~60%,主要不合格项是苯残留超标等,而造成苯超标的主要原因是在塑料包装印刷过程中为了稀释油墨使用含苯类溶剂。
6. 复合薄膜用黏合剂
黏合剂大致可分为聚醚类和聚氨酯类。聚醚类黏合剂正逐步被淘汰,而聚氨酯类黏合剂有脂肪族和芳香族两种。黏合剂按照使用类型还可分为水性黏合剂、溶剂型黏合剂和无溶剂型黏合剂。水性黏合剂对食品安全不会产生什么影响,但由于功能方面的局限,在我国还没有广泛的应用,在我国主要还是使用溶剂型黏合剂。在食品安全方面,绝大多数的人只是认为如果产生的残留溶剂不高就不会对食品安全产生影响,其实这只是片面的。在我国使用的溶剂型黏合剂有99%是芳香族的黏合剂,它含有芳香族异氰酸酯,用这种包装袋装食品后经高温蒸煮,可使它迁移至食品中并水解生成芳香胺,其是致癌物质。我国目前没有食品包装用黏合剂的国家标准,各个生产供应商的企业标准中也没有重金属含量指标,但国外的食品包装中对芳香胺有着严格的限制,如欧盟规定其迁移量小于10×10-12。
7. 塑料材料在食品生产、流通、使用过程中的安全性
聚氯乙烯制品在较高温度下,如50℃以上就会缓慢析出氯化氢气体,这种气体对人体有害。
塑料包装易带电,在流通过程中易吸附微尘杂质和微生物对食品形成污染。
塑料包装材料的阻隔性(透过性)各不相同,包装食品在流通时容易受到与其共存的外界异物、异臭渗透(透过)而污染。
随着生活质量的改变,食品的加工和烹饪方式也越来越多样化。随着紫外辐射、微波加热、臭氧处理等加工方式的出现,许多食品往往连同包装物一起加工、烹制。塑料材料经过这些加工方式后,其结构和性能改变,并最终影响其与食品接触时的迁移特性。材料经照射后的迁移特性研究正受到越来越多的关注。常见食品包装用塑料物理和安全特性如表10-1所示。
表10-1 常见食品包装用塑料物理和安全特性
续表
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