陶瓷包裝材料特性對鎘、鉛等重金屬遷移影響因素

黃淑娟

【摘?要】民以食為天，食以安為先，食品安全一直是民生百姓最關(guān)心的問題。為解決我國陶瓷包裝材料中重金屬元素超標(biāo)引起的食品安全問題，進(jìn)一步提高我國食品包裝監(jiān)管水平及推動食品包裝行業(yè)的健康發(fā)展，本文以陶瓷包裝材料的特性為研究對象，綜述了陶瓷包裝材料中鎘、鉛等重金屬在食品中遷移的影響因素，包括燒制溫度、釉料成分比例、陶瓷本身重金屬初始含量等。

一、前言

幾千年以來，日用陶瓷作為常用的盛放食物器具，在我國人們生活中都占有不可或缺的位置。隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)向好，人們生活水平的不斷提高，一些以陶瓷為原料的日用制品也逐漸流行，如酒具、刀具以及試用微波爐加熱專用的陶瓷碗碟等。在陶瓷包裝、盛放容器等制品制造過程中，為了提高制品的隔熱性，降低其氣孔率以及增加制品的耐腐蝕性、強(qiáng)度和美觀性，通常會在陶瓷制品表面增加一層玻璃質(zhì)釉層，該玻璃質(zhì)釉層含有鎘、鉛等多種重金屬氧化物，經(jīng)過上釉、高溫?zé)坪屠鋮s降溫等工藝流程后形成穩(wěn)固的薄層。薄層中的鎘、鉛等重金屬在適當(dāng)?shù)臈l件下會定向融入或遷移到食品中，一旦人們食用這些重金屬元素超標(biāo)的食品，很有可能危害到消費(fèi)者的人體安全。

“民以食為天，食以安為先”，食品安全一直是關(guān)乎百姓民生、社會和諧穩(wěn)定的頭等大事，不但關(guān)系到消費(fèi)者的身體健康以及消費(fèi)者的信心，而且關(guān)系到社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。因此，我國及世界上很多國家都制定了陶瓷包裝材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如使用要求、限量標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)、材料要求等。中國作為陶瓷食品包裝材料的使用大國和生產(chǎn)大國，其產(chǎn)量、使用量和出口量多年來穩(wěn)居世界首位，在國際上發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而，因重金屬超標(biāo)等質(zhì)量原因而引起的食品安全事件、出口產(chǎn)品退貨等問題頻頻發(fā)生、屢見不鮮。如2015 年唐山待出口美國的日用陶瓷制品，經(jīng)抽查檢驗(yàn)其合格率僅為77%，其不合格的主要原因是鉛含量超出了美國的限量標(biāo)準(zhǔn);2012年廣東工商局抽查了部分日用陶瓷制品，同樣發(fā)現(xiàn)只有70% 的產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其主要原因還是鉛含量超標(biāo)。我國作為陶瓷制造大國，在陶瓷制作工藝和質(zhì)量控制上得到了顯著的進(jìn)步，但陶瓷包裝材料的限量標(biāo)準(zhǔn)與美國、日本等發(fā)達(dá)國家差距依然明顯。由此可見，陶瓷包裝材料中鎘和鉛等重金屬溶出超標(biāo)成為了限制我國陶瓷包裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，同時也成為了危害我國消費(fèi)者人體安全的潛在威脅。隨著人們對食品安全的不斷重視，陶瓷包裝材料釉層中鎘、鉛等重金屬遷移和溶出的相關(guān)研究引起了國內(nèi)外廣大學(xué)者的關(guān)注。本文以陶瓷包裝材料的特性為研究對象，綜述了陶瓷包裝材料中鎘和鉛兩種重金屬在食品中遷移的影響因素，包括有燒制溫度、釉料成分比例、陶瓷本身重金屬初始含量等。

二、陶瓷包裝材料特性對鎘和鉛遷移的影響

（一）燒制條件

陶瓷的燒制時間和燒制溫度等燒制條件對制品中鎘和鉛等金屬元素的遷移和溶出都有重要影響，而燒制溫度的影響尤為明顯。研究表明，在一定條件下，適當(dāng)提高陶瓷的燒制溫度可有效降低鎘和鉛等重金屬的遷移率及溶出量。有專家學(xué)者研究表明，當(dāng)同種釉分別在不同的溫度（1200℃ 和1150℃）下燒制，陶制品中鉛的溶出量分別是0.58 mg/L和1.24 mg/L，溫度提高50 ℃，其鉛溶出量降低了超過一倍并且該工藝的改變對制品其他質(zhì)量方面無顯著影響。此外，有研究人員分別在2種溫度（1190℃ 和1150℃）下燒制2種不同厚度和2種不同釉料配方的陶瓷，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論是哪一種配方和哪一種厚度，高溫下燒制的陶瓷，其鎘和鉛含量都有顯著的減少。由此可見，陶瓷食品包裝材料的燒制條件對鎘和鉛的溶出量和遷移量具有重要影響，為了提高陶瓷制品的安全性，在不影響陶瓷其他品質(zhì)的前提下，可以適量提高燒制溫度。

（二）陶瓷制品的釉層厚度

施釉時間和釉料濃度是影響釉層厚度的重要因素，而釉層厚度是影響食品包裝陶瓷鎘和鉛溶出量和遷移率的重要因素。研究表明，釉料濃度不變時，施釉時間是影響釉層厚度的重要因素，施釉時間越長，陶瓷中釉層則越厚。有研究學(xué)者比較了相同燒制溫度下不同施釉時間（10秒和20秒）和不同厚度釉層種食品陶瓷容器中鎘和鉛等重金屬元素的溶出量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，施釉時間和釉層厚度不同，陶瓷中重金屬溶出量有顯著差別，即施釉時間越長、釉層越厚，其重金屬溶出量和遷移率越大。這個結(jié)論也從側(cè)面證明了食品陶瓷中其他條件一樣時，材料中鎘、鉛等重金屬含量越多，其遷移率和溶出量也就越大。

（三）陶瓷本身釉料成分比例和重金屬含量

研究表明，在陶瓷釉料中加入氧化物會有效降低鎘、鉛等重金屬的遷移率和溶出量。如添加氧化鋅、氧化鎂、氧化鋰、氧化鋇等氧化物可一定程度上抑制重金屬的溶出和遷移，其中抑制效果最佳的是氧化鋰和氧化鋅。在鉛含量相同的釉料配方中，加入一定的氧化鋅后鉛元素溶出量降低了3.54 mg/L，而加入一定量的氧化鋰后，鉛的溶出量從原來的5.23 mg/L減低到2.60 mg/L，其抑制效果十分明顯。此外，在重金屬溶出和遷移過程早期，釉層中重金屬的初始含量對遷移率和溶出量呈顯著的正比關(guān)系。隨著遷移的不斷進(jìn)行，重金屬的濃度逐漸降低，影響重金屬遷移和溶出量的重要因素變成了釉的組成比例。由此可見，在其他條件不變的前提下，可以通過減少釉料中重金屬濃度和加入氧化鋅、氧化鎂、氧化鋰等氧化物可一定程度上降低陶瓷中重金屬在食品中的溶出量和遷移量。

三、結(jié)語

當(dāng)前，我國在食品陶瓷包裝材料中鎘和鉛等重金屬的遷移、溶出和控制上的研究取得了一定的進(jìn)展，了解了這些重金屬的遷移、溶出規(guī)律，控制及減低陶瓷中這些重金屬的技術(shù)手段，但依然存在不足的地方。如國內(nèi)關(guān)于食品接觸陶瓷包裝中鎘和鉛等重金屬的存在狀態(tài)鮮有報道，并且關(guān)于陶瓷釉中鎘和鉛等重金屬的溶出規(guī)律和遷移原理的研究相對較少。因此，我國要取得突破性進(jìn)展，首先要進(jìn)一步完善食品陶瓷包裝相關(guān)的限量標(biāo)準(zhǔn)、使用法規(guī)、材料要求等，加快縮小與美國、日本等發(fā)達(dá)國家的差距;加強(qiáng)陶瓷比表面積、釉層空隙、材料組成等微觀結(jié)構(gòu)對陶瓷包裝材料中鎘和鉛等重金屬元素遷移和溶出規(guī)律的影響。

（作者單位：廣州工商學(xué)院）