食品接触用低密度聚乙烯中BHA扩散的分子动力学模拟
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中图分类号:

TS206.4

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湖南省自然科学基金资助项目(2024JJ7159);湖南省教育厅科学研究基金资助重点项目(23A0415)


Molecular Dynamics Simulation of BHA’s Diffusion from Low Density Polyethylene Materials for Food Contact
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    摘要:

    食品接触材料中有害化学物的迁移是污染食品和危害人们身体健康的主要途径之一。采用分子动力学模拟方法构建低密度聚乙烯/丁基羟基茴香醚(LDPE/BHA)单相模型和LDPE/BHA-食品模拟物两相模型,采用均方位移探究BHA分子在4个温度(278, 298, 310, 333 K)下的扩散行为,并进一步从扩散系数、自由体积分数、溶解度参数、相互作用能、BHA分子运行轨迹,以及所接触食品模拟物种类等方面阐述了BHA分子的扩散机理。结果表明,BHA分子的扩散受多种因素综合影响。在高温下,BHA分子具有较大的扩散系数,这主要归因于温度升高使分子获得更多能量,同时更高的自由体积分数及更显著的聚合物链节段运动为BHA分子的扩散提供了更多空穴。BHA分子与聚合物之间的强相互作用导致其扩散系数降低,与聚合物溶解度参数值相近的食品模拟物有助于BHA的迁移。

    Abstract:

    The migration of harmful chemicals from food contact materials is a major pathway for food contamination and poses significant risks to human health. Molecular dynamics simulations were used to construct a single-phase low-density polyethylene/butylated hydroxyanisole (LDPE/BHA) model and a two-phase LDPE/BHA-food simulant model. The diffusion behavior of BHA molecules at four temperatures (278, 298, 310, and 333 K) was investigated using mean square displacement analysis. Furthermore, the diffusion mechanism of BHA molecules was explored in terms of solubility parameters, diffusion coefficients, interaction energy with LDPE, free volume fraction, solubility parameter, molecular trajectories, and the type of food simulants. The results reveal that BHA diffusion is influenced by multiple factors. At higher temperatures, the diffusion coefficients of BHA molecules increase significantly due to elevated molecular energy, an expanded free volume fraction, and enhanced segmental motion of polymer chains, which collectively provide more diffusion pathways. The strong interaction between BHA molecules and polymers results in a reduced diffusion coefficient for BHA. Food simulants with solubility parameter values similar to those of polymers facilitate the migration of BHA.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

李谋海,于文喜,程 娟,易夕剑,雷 琴.食品接触用低密度聚乙烯中BHA扩散的分子动力学模拟[J].包装学报,2025,17(4):33-40.

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  • 在线发布日期: 2025-07-14
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