田陸川，姜紅

（中國人民公安大學(xué)偵查學(xué)院，北京100038）

塑料是一種高分子聚合物，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。食品包裝的種類繁多，如瓶裝、罐裝、碗裝、桶裝、碟裝、盒裝、袋裝等。它們的包裝材料主要成分有塑料、玻璃、鐵質(zhì)、鋁質(zhì)、紙質(zhì)等，其中以塑料最為常見。食品塑料包裝一般由聚乙烯、聚丙烯等合成樹脂制成。塑料助劑多為碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇、纖維素等。目前對(duì)食品塑料包裝袋的檢驗(yàn)方法主要有感官法、著色法、燃燒法、紅外光譜法、氣相色譜法、液相色譜/質(zhì)譜法、X 射線熒光光譜法、拉曼光譜法等。隨著外賣市場的發(fā)展，食品塑料包裝材料的成分引起廣泛重視。在許多刑事案件中，犯罪分子會(huì)在作案現(xiàn)場附近進(jìn)行“踩點(diǎn)”，偵查機(jī)關(guān)經(jīng)?？梢栽诂F(xiàn)場周圍發(fā)現(xiàn)被遺棄的外賣盒等快餐包裝。因此，系統(tǒng)科學(xué)地分析食品塑料包裝，有助于判斷食品塑料包裝的來源、主要成分以及流通渠道等。該過程不僅可以檢驗(yàn)食品包裝是否安全，同時(shí)有益于偵查人員確定下一步偵查方向，為案件分析提供新思路。

1 食品塑料包裝材料的組成

從成份上來看，常見的塑料食品包裝材料的主要成分為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）等。其中PET多用于制造塑料瓶等，當(dāng)溫度超過70℃時(shí)產(chǎn)生苯環(huán)化合物；PVC 多用于制造塑料袋，遇高溫會(huì)釋放出含氯化合物，但因其價(jià)格低廉，該材料仍被廣泛應(yīng)用于食品包裝中；PE多用于制造塑料膜（保鮮膜）；PP多用于制造耐溫微波塑料餐盒；PS多用于一次性快餐盒，如桶裝方便面、沖泡奶茶包裝等；PC 多用于制造水杯，其受熱會(huì)釋放雙酚A。

從塑料助劑上來看，常見的添加劑一般為填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑。塑料助劑不僅能顯著改善塑料的加工性能和使用性能，而且還可降低成本，節(jié)約耗能，提高生產(chǎn)效率或制品的商品價(jià)值。填充劑根據(jù)化學(xué)成分一般分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。有機(jī)填充劑常見的有木粉、玉米淀粉、果殼粉、碎布、紙張等；無機(jī)填充劑較常見的有碳酸鹽類、硫酸鹽類、含硅化合物、金屬粉（鋁、鐵、銅等粉末）。穩(wěn)定劑一般泛指能夠阻礙或防止塑料老化變質(zhì)的物質(zhì)。由于引起塑料老化的因素眾多，常需要多種穩(wěn)定劑配合使用來達(dá)成抗氧化的效果。穩(wěn)定劑通常包括抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑和防生物助劑等。增塑劑是指能夠增加塑料的可塑性、改善加工性、柔韌性的物質(zhì)。由于增塑劑難揮發(fā)，可長時(shí)間保持塑料的柔韌性。增塑劑按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類等。

2 食品塑料包裝材料中的常見有害物質(zhì)

食品塑料包裝中的有害物質(zhì)主要來自于其塑料材質(zhì)本身和其他塑料添加劑。食品塑料包裝中的添加劑、單體等物質(zhì)會(huì)隨時(shí)間的推移轉(zhuǎn)移到食物中去，這一過程稱做“遷移”。遷移過程在熱食品包裝中較常見，如盛裝熱湯的一次性塑料碗，包裝漢堡等快餐的塑料薄膜等。受熱和陽光直射會(huì)誘導(dǎo)并加速遷移，使有毒物質(zhì)進(jìn)入食物，從而威脅生命健康。

各種塑料助劑中的有毒殘留物常見的有釩元素、鉻元素、鋁元素等。釩元素作為PE產(chǎn)品的催化劑，常會(huì)殘留在食物塑料包裝中；單質(zhì)釩的毒性雖低，但其氧化物的毒性很高，對(duì)胃部損傷較大，且會(huì)引起神經(jīng)系統(tǒng)損傷。鉻元素一般是金屬鹽類熱穩(wěn)定劑，而且是油墨印刷的染料，六價(jià)鉻毒性極高，會(huì)引發(fā)皮炎、濕疹、氣管炎和鼻炎等，有致癌性。鋁元素會(huì)使人患阿爾茨海默癥的概率提高，并會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。

3 食品塑料包裝材料的檢驗(yàn)方法

常見塑料的檢驗(yàn)方法有感官法、燃燒法、著色法、紅外光譜法、氣相色譜法、液相色譜/質(zhì)譜法、拉曼光譜法、掃描電鏡/能譜法、X射線熒光光譜法等。紅外光譜、拉曼光譜、氣相色譜多用于檢驗(yàn)樣品中的有機(jī)部分；掃描電鏡/能譜法、X 射線熒光光譜法多用于測定樣品中的無機(jī)部分。

3.1 傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法

傳統(tǒng)塑料檢驗(yàn)方法有感官法、著色法、燃燒法、顯微鏡觀察法等。

感官法主要是對(duì)檢材的透明度、顏色、硬度、表面圖案、外觀形態(tài)、熒光等進(jìn)行觀察；對(duì)其比重、熔點(diǎn)等物理參數(shù)進(jìn)行測定；如果檢材量大,也可觀察在不同試劑中的溶解情況。

著色法主要是根據(jù)試劑與各種塑料的作用不同,而產(chǎn)生的不同色澤變化，來確定塑料的種類范圍。

燃燒法是將待測物放到酒精燈火焰上，觀察其燃燒的難易程度、燃燒狀態(tài)、自熄性、有無特殊氣味等。

顯微鏡觀察法是用光學(xué)或掃描電鏡觀察待測物顆粒的顏色、形狀等物理特性，該方法可區(qū)分硅石和纖維類填充劑，對(duì)于熱塑性以及未固化的熱固性塑料，鑒定其中的填充劑較易；對(duì)于不溶解一級(jí)已固化的熱固性塑料，可制成薄片，在顯微鏡下觀察，還可進(jìn)行染色。

3.2 紅外光譜法

紅外光譜法是鑒定化合物和測定分子結(jié)構(gòu)最有效的常規(guī)分析方法之一，尤其是在法庭科學(xué)領(lǐng)域物證鑒定中被廣泛應(yīng)用，紅外光譜技術(shù)可用來確定物證的種類。實(shí)驗(yàn)方法為利用譜圖中的特征峰來進(jìn)行分析區(qū)別。王晶晶利用近紅外光譜測定了聚乙烯（PE）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂（ABS）等對(duì)象，對(duì)每種樣品的特征峰與譜帶進(jìn)行了提取，最終實(shí)現(xiàn)塑料原料種類鑒別和組分測定的快速分析，破案中可將其作為檢驗(yàn)研究的分類依據(jù)。張磊等對(duì)聚氯乙烯和聚丙烯這兩種食品包裝塑料進(jìn)行了紅外光譜測量，將樣本譜圖與標(biāo)準(zhǔn)品譜圖進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)了紅外光譜法對(duì)塑料包裝材料的無損檢驗(yàn)識(shí)別。

3.3 拉曼光譜法

拉曼光譜法具有快速準(zhǔn)確、樣品用量小、無損樣品、樣品無需前處理等特點(diǎn)，在法庭科學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。此外，拉曼光譜對(duì)有機(jī)和無機(jī)檢材均可檢驗(yàn)，無論是在食品安全檢驗(yàn)還是現(xiàn)場勘察中都可以充分發(fā)揮作用。此外，如有熒光干擾，還可以采用差分拉曼光譜法進(jìn)行測量。差分和衍生拉曼檢測技術(shù)消除了普通拉曼光譜儀的熒光干擾問題，能顯著提高信噪比。王欣等利用了差分拉曼光譜對(duì)食品塑料包裝袋進(jìn)行了快速鑒別，得到了主要成分為PE、PP 的差分拉曼光譜圖，如圖1 所示。董鹍等利用拉曼光譜法測定了聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯的標(biāo)準(zhǔn)拉曼光譜。通過將實(shí)際檢測樣品和數(shù)據(jù)庫中標(biāo)準(zhǔn)拉曼光譜的對(duì)比，可以快速準(zhǔn)確地鑒定出檢測樣品的種類。陳和生等利用傅里葉變換拉曼光譜法對(duì)聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺等進(jìn)行了測量，得到了他們的標(biāo)準(zhǔn)拉曼光譜，并對(duì)特征峰和相對(duì)峰高比進(jìn)行了提取，如圖2所示。TSUCHIDA A 等將拉曼光譜技術(shù)與多變量分析相結(jié)合，可快速地區(qū)分待測樣品。

此類方法簡單快捷，可以通過光譜的基團(tuán)頻率振動(dòng)對(duì)待測樣品進(jìn)行區(qū)分。

圖1 聚乙烯（PE）類包裝袋的差分拉曼光譜圖

圖2 聚丙烯（PP）類包裝袋的傅里葉變換拉曼光譜圖

3.4 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法具有分析時(shí)間短、分析元素廣、工作曲線線性范圍寬、對(duì)檢材無損且光譜干擾少等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于材料、鋼鐵、化工、食品等領(lǐng)域。由于熒光光譜本身對(duì)輕元素的靈敏度低，易受相互元素干擾和疊加峰的影響，故多采用多光譜連用。姜紅等利用X 射線熒光光譜法對(duì)57 個(gè)塑料瓶進(jìn)行了檢驗(yàn)，圖3、圖4為部分樣品光譜圖。

圖3 聚乙烯（PE）類塑料瓶的紅外光譜圖

圖4 聚丙烯（PET）類塑料瓶的紅外光譜圖

3.5 裂解氣相色譜法

裂解色譜是一種熱裂解分析技術(shù)，在裂解色譜分析過程中，被測物會(huì)在加熱過程中被熱解吸或裂解，生成揮發(fā)性化合物，通過高分辨的色譜分離后再由FID 或MS 檢測器進(jìn)行鑒定，可以推斷出高聚物的組成。俞文用裂解氣相色譜分析了高分子聚合物微量物證；王旭用激光裂解氣相色譜法對(duì)聚合物進(jìn)行了定性分析；俞雄飛等用裂解色譜法對(duì)PET 和PBT 進(jìn)行了鑒定；王益萍等用釋放氣體分析-質(zhì)譜法快速鑒別PE 和PVC保鮮膜。

3.6 氣相色譜-質(zhì)譜法

氣相色譜-質(zhì)譜法是利用電子對(duì)混合物進(jìn)行轟擊，使其分散成多種類型的離子化合物，根據(jù)各離子化合物氣相色譜測定物質(zhì)含量的方法。該方法是利用有關(guān)設(shè)備將原材料轉(zhuǎn)換成多種化合物離子，再根據(jù)離子的質(zhì)荷比掃描，輔助以計(jì)算機(jī)處理，參考色譜的保留時(shí)間，對(duì)各種離子進(jìn)行定性定量分析。

4 總結(jié)與展望

食品塑料包裝材料快速檢驗(yàn)有感官法、燃燒法等傳統(tǒng)方法，還有光譜法和質(zhì)譜法檢測。作為早期的光譜技術(shù)，紅外光譜儀已經(jīng)相當(dāng)完善，其光譜本身對(duì)有機(jī)物的識(shí)別非常精確；拉曼光譜不僅能測試有機(jī)成分，還能對(duì)無機(jī)成分進(jìn)行測定，其后續(xù)又發(fā)展出了差分拉曼光譜，其能抗干擾峰，能力出眾，彌補(bǔ)了自身缺陷，便攜式拉曼光譜儀的問世對(duì)現(xiàn)場取證、隨機(jī)抽樣檢測等提供了巨大便利，其光譜本身對(duì)有機(jī)與無機(jī)均可檢驗(yàn)。裂解氣相色譜法作為最常用的塑料檢驗(yàn)手法，有著相當(dāng)?shù)木群屯晟贫取?/p>

總之，正確認(rèn)識(shí)并了解食品塑料包裝的組成成分、填料和殘留物，并掌握測試方法，對(duì)食品安全檢驗(yàn)和刑事案件中的現(xiàn)場勘察有一定幫助，還可以推進(jìn)法庭科學(xué)中食品塑料包裝的檢驗(yàn)研究。