塑料包装材料中化学物向食品迁移的分子动力学模拟与实验研究

The molecular dynamics model is developed for the migration of chemical substances from the first phase material (plastic) into the second phase material (food), and the dynamics process of migration of chemical substances from PET and three kinds of PP (PP-H, PP-B and PP-R) plastic packaging materials into food is investigated by molecular dynamics simulation and experiments.The migration mechanism of chemical substances in PET and PP is explored, and the effect of the structure of three kinds of PP materials (PP-H, PP-B and PP-R) on migration behavior is disscussed.Then, the inherence relation between the diffusion coefficient and the molecular weight of chemical substance, polarity, material parameters of two phase, activation energy and temperature is developed, and the inherence relation between the partition coefficient and the polarity of chemical substance and polarity of two phase materials is also developed. These have the important academic value to develop the migration theory of chemical substances in plastic packaging materials, and the molecular dynamics model and simulation technology developed here can be applied to the direct prediction for the migration of chemical substances from plastic packaging materials into food.

建立化学物由第一相（塑料基体）向第二相（食品或模拟物）迁移的分子动力学模型，分子动力学模拟和实验研究PET和三类PP(PP-H、PP-B和PP-R)塑料包装材料中化学物向食品迁移的动力学过程。在分子水平上探索PET和PP材料中各化学物迁移的机理，探索三类PP材料（PP-H、PP-B和PP-R）结构对迁移行为的影响, 揭示迁移扩散系数与化学物分子量、极性、两相材料参数、材料扩散激活能、温度等因素间的内在关系，揭示分配系数与化学物极性和两相极性等因素间的内在关系。这对于建立塑料包装材料中化学物迁移理论有着重要的学术价值，所建立的分子动力学模型和模拟技术可应用于塑料包装材料中有害化学物迁移的直接预测。

塑料包装材料中含有大量小分子化学物质，在与食品接触时会向食品迁移，导致潜在食品污染从而构成食品安全威胁。开展塑料包装材料中化学物迁移的理论与试验研究，揭示迁移的机制和过程，正确预测和评估迁移对食品安全的影响，对于评估和检测包装材料、建立包装安全性相关标准和法规、保障食品安全有着重要的价值和意义。.项目建立了塑料包装材料中常见增塑剂、抗氧剂、UV稳定剂、光引发剂、芳香胺类、溶剂残留、抗菌剂等共30多种迁移化学物的一系列分析和快速（同时）分析检测方法，建立了食品包装瓶盖密封圈中环氧大豆油（ESBO）向食品模拟物迁移的GC-MS检测方法，建立了纳米金属/PE包装材料（纳米Ag-PE、Cu-PE、ZnO-PE和TiO2-PE薄膜）中纳米成分的检测方法。.项目建立了塑料包装材料中化学物向食品迁移的分子动力学模拟技术。通过大量的分子动力学模拟和实验研究工作，揭示了塑料包装材料中化学物迁移的机制和规律。发现了影响PP膜中抗氧剂168降解和迁移的工艺因素和规律，建立了其毒理学关注阈值（TTC）的安全性评判方法。分子动力学模拟和实验表明，迁移化学物分子量、形状和极性，材料结构、结晶度、自由体积和活化能，食品模拟物种类和对迁移化学物的溶解度，环境温度等因素均对迁移过程有着重要影响。在此基础上，建立了PET和PP材料中化学物迁移扩散系数与迁移化学物分子量、形状、活化能、温度和溶解度等因素间的内在关系，可较好预测PET和PP材料中化学物向食品模拟物迁移的动力学过程。项目研究获得了塑料包装材料中化学物迁移的扩散系数、分配系数和活化能等大量重要数据以及大量的过程数据。.项目研究对于建立塑料包装材料中化学物迁移理论有着重要的学术价值；所建立的检测方法为相关标准的制订提供了直接依据，已应用于市场和企业包装材料的检测和监管；所建立的分子动力学模拟技术和扩散系数预测技术可应用于塑料包装材料中化学物迁移的直接预测，为食品包装安全的相关评估提供了技术支撑。