Study on material identification and total migration of biodegradable plastic shopping bags used for food contact

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.05.021

Abstract

Abstract:

The materials obtained from six types of commercially available biodegradable plastic shopping bags （samples 1^#~6^#） for food contact were identified by an infrared spectrometer， their total migration amounts were measured under different soaking conditions， and the evaporation residue components of some samples were investigated. The results showed that the qualitative results of the materials from the bag samples 2^# and 4^# were inconsistent with those as the materials marked. The total migration amount of the biodegradable plastic shopping bags was much greater than that of the traditional polyethylene plastic shopping bags. The total migration results of the 2^#~6^# samples exceeded the required limit （10 mg/dm²） when immersed in 4 vol% acetic acid simulation solution. So did the samples 1^#~6^# when immersed in 95 vol% ethanol simulant solution. This indicates that there was a certain food safety risk when biodegradable plastic shopping bags were directly used for food contact. The PBAT in the bag samples could be dissolved in 95 vol% ethanol. The CaCO₃ in the samples presented a large migration amount in the 4 vol% acetic acid simulation solution， which was attributed to the migration mass of CaCO₃ as well as the calcium acetate formed by the reaction between CaCO₃ and acetic acid. Starch particles could gelatinize and fall off in the water， and acetic acid could enter the starch particles to destroy the molecular structure of starch， resulting in a significant increase in the total migration of biodegradable plastic shopping bags compounded with starch.

Key words: Fourier?transform infrared spectrometer, biodegradable plastic shopping bags for food contact, total migration, food safety, evaporation residue

CLC Number:

TQ320.77

WU Xiongjie, TAO Qiang, ZHU Dongbo, CHENG Jinsong, CHU Yu, XU Lei. Study on material identification and total migration of biodegradable plastic shopping bags used for food contact[J]. China Plastics, 2022, 36(5): 127-132.

Figures/Tables 3

References 33

1	陈韶辉，李涛.生物降解塑料的产业现状及其发展前景［J］．现代塑料加工应用，2020，32（2）： 50⁃54．
	CHEN S H， LI T. Industry statue and development prospects of biodegradable plastics［J］. Modern Plastics Processing and Applications，2020，32（2）： 50⁃54．
2	许超，申丽霞，王亭亭，等.基于可降解塑料餐具典型项目的分析研究［J］.塑料工业，2021，49（7）：99⁃103，107.
	XU C， SHEN L X， WANG T T，et al. Analysis and research on typical items of degradable plastic tableware［J］. China Plastics Industry，2021，49（7）：99⁃103，107.
3	史丽颖，王丽珊.减少使用聚乳酸（PLA）塑料购物袋碳减排量核算方法探析［J］.低碳世界，2021，11（6）：24⁃25.
	SHI L Y， WANG L S. Analysis on the calculation method of carbon emission reduction for reducing the use of polylactic acid （PLA） plastic shopping bags ［J］. Low Carbon World， 2021， 11（6）： 24⁃25.
4	钱伯章.将PBAT应用达到最大规模化［J］.合成材料老化与应用，2021，50（5）：194⁃194.
	QIAN B Z. Maximize the application of PBAT ［J］. Aging and Application of Synthetic Materials， 2021， 50（5）： 194⁃194.
5	陕洁，牟芬，王新芳，等.可生物降解塑料的合成及其改性［J］.聚酯工业，2021，34（3）：23⁃26.
	SHAN J， MOU F， WANG X F， et al. Synthesis and modification of biodegradable plastics［J］. Polyester Industry， 2021， 34（3）： 23⁃26.
6	黄香丽.食品接触材料及制品总迁移量的测定方法探讨［J］.酿酒，2019，46（3）：88⁃90.
	HUANG X L. Discussion on determination method of total migration of food contact materials and products［J］. Brewing， 2019， 46（3）： 88⁃90.
7	刁晓倩，翁云宣，宋鑫宇，等. 国内外生物降解塑料产业发展现状［J］. 中国塑料，2020，34（5）：123⁃135.
	DIAO X Q， WENG Y X， SONG X Y， et al. Current development situation of biodegradable plastic industry in China and abroad［J］. China Plastics， 2020，34（5）：123⁃135.
8	王学军，孙大为，冯建立，等.可降解塑料评价标准现状与展望［J］.塑料工业，2021，49（6）：1⁃5，89.
	WANG X J， SUN D W， FENG J L， et al. Status and prospect of evaluation standards on degradable plastics［J］.Plastic Industry，2021，49（6）：1⁃5，89.
9	中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 食品安全国家标准食品接触材料及制品迁移试验预处理方法通则：［S］.北京：中国标准出版社，2017.
10	中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 食品安全国家标准食品接触材料及制品迁移试验通则：［S］.北京：中国标准出版社，2016.
11	海南省市场监督管理局. 全生物降解塑料制品红外光谱/拉曼光谱指纹图谱快速检测法：［S］.海南：海南省标准出版社，2021.
12	马一萍，张乃文，杨军伟，等. PBAT的制备与性能［J］. 塑料，2010，39（4）：98⁃101.
	MA Y P， ZHANG N W， YANG J W， et al. Preparation and properties of PBAT［J］. Plastics， 2010，39（4）：98⁃101.
13	聂凤明，朱锐钿，张鹏，等. PLA/PCL共混物的红外光谱和拉曼光谱分析［J］. 合成树脂及塑料，2015，32（1）：59⁃62.
	NIE F M， ZHU R D， ZHANG P， et al. Infrared and Raman analysis of PLA/PCL blend［J］. Synthetic Resins and Plastics， 2015，32（1）：59⁃62.
14	王振，佟胜睿，葛茂发. 大气不同粒径碳酸钙颗粒的红外光谱［J］. 光谱学与光谱分析，2016，36（1）：135⁃136.
	WANG Z， TONG S R， GE M F. The FTIR spectra of CaCO₃ particles with various sizes［J］. Spectroscopy and Spectral Analysis， 2016，36（1）：135⁃136.
15	连喜军，郭俊杰，刘立增. 淀粉红外峰归属探讨［J］. 粮食加工，2015，40（1）：43⁃45.
	LIAN X J， GUO J J， LIU L Z. Discussion on the attribution of infrared peaks of starch［J］. Food Processing， 2015，40（1）：43⁃45.
16	王伟，刁波，陈柏润. 低密度聚乙烯塑料总迁移量探讨［J］. 食品安全导刊，2018，18：82.
	WANG W， DIAO B， CHEN B R. Discussion on the total migration of low density polyethylene plastics［J］. Food Safety Guide， 2018，18：82.
17	中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会. 食品安全国家标准食品接触用塑料材料及制品：［S］.北京：中国标准出版社，2017.
18	王鑫，石敏，余晓磊，等. 聚己二酸对苯二甲酸丁二酯（PBAT）共混改性聚乳酸（PLA）高性能全生物降解复合材料研究进展［J］. 材料导报，2019，33（11）：1 897⁃1 909.
	WANG X， SHI M， YU X L， et al. The FTIR spectra of CaCO₃ particles with various sizes high performance and fully biodegradable poly（lactic acid）（PLA） composites modified by poly （butylene adipate⁃co⁃terephthalate）（PBAT）： a review［J］. Materials Review， 2019，33（11）：1 897⁃1 909.
19	颜颖达，赵珊，阳范文，等. PLA/PBAT共混体系的制备与性能［J］. 工程塑料应用，2019，47（11）：36⁃41，46.
	YAN Y D， ZHAO S， YANG F W， et al. Preparation and properties of PLA/PBAT blends［J］. Application of Engineering Plastics， 2019，47（11）：36⁃41，46.
20	YEH J T， TSOU C H， HUANG C Y，et al. Compatible and crystallization properties of poly （lactic acid）/poly （butylene adipate⁃co⁃terephthalate）blends［J］.Journal of Applied Polymer Science，2010，116（2）：680⁃687.
21	李冲，何子伟，吴颖岚，等. 增容剂改性PLA/PBAT共混物的制备及性能研究［J］. 塑料工业，2018，46（1）：24⁃28，70.
	LI C， HE Z W， WU Y L， et al. Preparation and properties of PLA/PBAT blends modified with compatibilizer［J］. Plastics Industry， 2018，46（1）：24⁃28，70.
22	李盖禹，许国志，季君晖，等. PLA/PBAT 共混体系相容性研究［J］. 中国塑料，2017，31（4）：51⁃56.
	LI G Y， XU G Z， JI J H， et al. Study on Compatibility of poly（lactic acid）/poly（butylene adipate⁃co⁃terephthala⁃te） blends［J］. China Plastics， 2017，31（4）：51⁃56.
23	马祥艳，王翔宇，李莉，等. PLA/PBAT/纳米碳酸钙三元复合材料的微观形貌与性能［J］. 塑料，2017，46（5）：93⁃97.
	MA X Y， WANG X Y， LI L， et al. Micromorphology and properties of PLA/PBAT/nano⁃CaCO₃ ternary composites［J］. Plastics，2017，46（5）：93⁃97.
24	何金凤，林勤保，任纪州，等. 聚乳酸生物降解复合膜向食品模拟物的总迁移及钙的迁移研究［J］. 分析测试学报，2021，40（11）：1 639⁃1 644.
	HE J F， LIN Q B， REN J Z， et al. Overall migration and calcium migration from biodegraded polylactic acid composite films into food simulant［J］. Chinese Journal of Analysis and Testing， 2021，40（11）：1 639⁃1 644.
25	黄鑫茜，余稳稳，姚皓程，等. 淀粉基餐勺表征及总迁移检测分析［J］. 食品与发酵工业，2020，46（12）：225⁃230.
	HUANG X Q， YU W W， YAO H C， et al. Characteri⁃zation of starch⁃based spoons and its overall migration to varied food simulants［J］. Food and Fermentation Industry， 2020，46（12）：225⁃230.
26	LI W， ZHANG C， CHI H， et al. Development of antimicrobial packaging film made from poly（lactic acid） incorporating titanium dioxide and silver nanoparticles［J］. Molecules， 2017， 22（7）： 1170.
27	何金凤. 聚乳酸包装材料中添加剂的迁移研究及安全评估［D］.广州：暨南大学，2019.
28	吕闪闪. 聚乳酸基复合材料降解行为及机制的研究［D］.哈尔滨：东北林业大学，2019.
29	HERRERA R， FRANCO L， RODRÍGUEZ⁃GALÁN A， et al. Characterization and degradation behavior of poly （butylene adipate‐co‐terephthalate） s［J］. Journal of Polymer Science PartA： Polymer Chemistry， 2002， 40（23）： 4 141⁃4 157.
30	李彦坡. 利用鸡蛋壳制取乙酸钙的研究［D］.武汉：华中农业大学，2010.
31	赵青山，李冬梅. 醋酸淀粉合成的工艺研究［J］. 山西食品工业，2004，3：31⁃33.
	ZHAO Q S， LI D M. Study on the synthesis of acetate starch［J］. Shanxi Food Industry， 2004，3：31⁃33.
32	严青. 不完全糊化法研究淀粉颗粒的外壳和小体结构［D］.西安：陕西科技大学，2015.
33	傅晓丽，王顺喜，龙蕾. 不同因素对淀粉糊化特性的影响［J］. 饲料工业，2012，33（3）：54⁃57.
	FU X L， WANG S X， LONG L. Effect of different factors on the starch pasting properties［J］. Feed Industry， 2012，33（3）：54⁃57.

[1]	LI Yan, ZHANG Weijie, TANG Xiaoxu, JIANG Lei, HUANG Jiawen, CHENG Debao. Comparative Study of Test Methods for Carbon Black Content [J]. China Plastics, 2021, 35(10): 120-125.
[2]	LEI Jingfa, DUAN Huantian, LIU Tao, WEI Zhan, SUN Hong. Dynamic Mechanical Property Test of Melt Deposited PLA Based on Digital Image Correlation Method [J]. China Plastics, 2021, 35(10): 45-50.
[3]	GUO Qi, JIANG Hong, WU Kenan, YANG Jinjie, DUAN Bin, LIU Feng. Classification of Disposable Plastic Cup Cover Based on Raman Difference Spectroscopy [J]. China Plastics, 2021, 35(9): 116-121.
[4]	TIAN Luchuan, JIANG Hong, CHEN Tanzhi, WANG Yilin, DUAN Bin, LIU Feng. Study on Differential Raman Spectroscopy Combined with Cluster Analysis for Inspection of Plastic Wire Sheath [J]. China Plastics, 2021, 35(7): 97-102.
[5]	JIANG Hong, ZHANG Lanze, LIU Jintong, YUAN Zhihao. Research on Clustering Plastic Steel Windows by X⁃ray Fluorescence Spectrometry Based on Species Difference [J]. China Plastics, 2021, 35(5): 72-78.
[6]	WEI Chenjie , WANG Jifen , FAN Linyuan, MU Yilong, DU Haoyu. Identification of Automobile Lampshade Based on Spectral Data Fusion Technology and Artificial Neural Network [J]. China Plastics, 2020, 34(12): 59-64.
[7]	JIANG Hong, ZHAO Yanhua, ZHU Xiaohan, YUAN Zhihao, XU Shaohui, LI Chunyu. Rapid Inspection of Plastic Steel Window with Multi Dimension and XRF [J]. China Plastics, 2020, 34(12): 77-81.
[8]	YING Lu WANG Quanlin DAI Shuangyan LIU Zhihong. Study on Migration Behavior of Nonvolatile Ultraviolet Absorbing Extractables from Microwave Susceptors Used in Microwave Popcorn Bags [J]. China Plastics, 2010, 24(07): 92-97 .