白酒在中国传统食品行业中有着悠久的历史，白酒用塑料包装材料由于其优良的性能在白酒行业中得到广泛应用。但塑料包装材料中普遍存在塑化剂，由于塑化剂为高脂溶性物质，易溶于乙醇[1]，且与塑料制品结合不紧密，直接接触酒体时，塑化剂可在塑料制品与白酒中进行迁移[2,3]，从而可能对人体的内分泌系统造成危害[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。由于不同塑料制品的塑化剂迁移速度和迁移量存在差别，因此快速定性鉴别白酒用塑料包装材料显得尤为重要。
红外光谱法，是鉴别被测样品成分和分析被测样品结构的有效手段。被测样品分子中振动能级和转动能级跃迁，分子选择性地吸收不同波长处的红外线[14]，通过测定被测样品对红外光的吸收强度得到被测样品的红外吸收光谱，从而推测样品的分子结构，判定被测样品的成分[15]。
本文采用傅里叶红外光谱法对白酒用塑料包装材料进行快速定性鉴别，通过测定白酒用塑料包装材料对红外光的吸收强度，利用红外标准谱图进行对照分析，对被测样品谱图中主要特征峰进行归属，推断被测样品的分子结构，从而鉴别出白酒用塑料包装的材料，为白酒包装材料的材质鉴定提供有效的技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 仪器设备
美国PerkinElmer公司Spotlight150/Frontier型显微红外图像系统。
1.1.2 试样样品
随机抽取流通市场中常见的四种白酒用塑料包装材料，包括酒桶、酒瓶、瓶盖、瓶塞等，编号分别为1号、2号、3号、4号。
1.2 方法
1.2.1 仪器参数设定
扫描范围：4000～600 cm-1；扫描次数：8次；分辨率：4 cm-1。
1.2.2 操作步骤
(1)扫描背景光谱；
(2)将白酒用塑料包装材料剪下一小薄片(平整部分面积大于2毫米)，平整铺在反射晶体(直径2毫米)表面，压头压平。
(3)扫描样品约1分钟，即可呈现白酒用塑料包装材料的红外光谱谱图。
(4)对采集到的白酒用塑料包装材料的红外光谱谱图进行处理，所得谱图如图1、图2、图3、图4所示。
图1 1号样品的红外光谱图 下载原图
Fig.1 Infrared spectrogram of sample 1
图2 2号样品的红外光谱图 下载原图
Fig.2 Infrared spectrogram of sample 2
图3 3号样品的红外光谱图 下载原图
Fig.3 Infrared spectrogram of sample 3
图4 4号样品的红外光谱图 下载原图
Fig.4 Infrared spectrogram of sample 4
2 结果与分析
2.1 1号样品的红外光谱图分析
图1为1号样品的红外光谱图，图中显示，1号样品在2916cm-1、2849 cm-1、1739 cm-1、1464 cm-1、1240 cm-1、719 cm-1等处有较强的红外吸收峰，其中，1739 cm-1和1240 cm-1分别由羰基的伸缩振动和酯醚键不对称伸缩振动引起；2916 cm-1、2849 cm-1和1464 cm-1分别由甲基和亚甲基的振动引起；719 cm-1为亚甲基的面内摇摆振动引起，因此推断样品中存在酯基、甲基和亚甲基等基团。通过EVA的分子结构(如图5所示)、文献报道的EVA红外光谱特征谱图[15]、设备谱图库中的标准谱图与样品谱图的对比(如图6所示)，三者进行综合分析，可以推断1号样品的材质为EVA。
图5 EVA的分子结构 下载原图
Fig.5 Molecular structure of EVA
图6 设备谱图库中的标准谱图与1号样品谱图的对比 下载原图
Fig.6 Comparison between standard spectrogram in equipment spectrogram library and infrared spectrogram of sample 1
2.2 2号样品的红外光谱图分析
图2为2号样品的红外光谱图，图中显示，2号样品在2916cm-1、2849 cm-1、1471cm-1、718 cm-1等处有较强的红外吸收，其中，2916 cm-1、2849 cm-1是由亚甲基的不对称和对称伸缩振动引起，1471cm-1是由亚甲基的变形振动引起，718 cm-1为亚甲基的面内摇摆振动引起，因此推断样品中存在亚甲基。通过PE的分子结构(如图7所示)、文献报道的PE红外光谱特征谱图[16,17,18,19]、设备谱图库中的标准谱图与样品谱图的对比(如图8所示)，三者进行综合分析，可以推断2号样品的材质为PE。
图7 PE的分子结构 下载原图
Fig.7 Molecular structure of PE
图8 设备谱图库中的标准谱图与2号样品谱图的对比 下载原图
Fig.8 Comparison between standard spectrogram in equipment spectrogram library and infrared spectrogram of sample 2
2.3 3号样品的红外光谱图分析
图3为3号样品的红外光谱图，图中显示，3号样品在2950cm-1、2867 cm-1、1454cm-1、1376 cm-1、1167 cm-1、997 cm-1、973cm-1、899 cm-1、841 cm-1等处有较强的特征峰。其中，甲基、亚甲基、次甲基的伸缩振动叠加在一起引起2800～3000 cm-1处的多重峰；2950 cm-1、2867 cm-1是由甲基的伸缩振动引起，1454cm-1由亚甲基的弯曲振动引起；1376 cm-1由甲基的弯曲振动引起；在830～1250 cm-1处存在多个尖锐的中强峰如841 cm-1、899cm-1、997cm-1、1167 cm-1等，由聚合物的螺旋排列引起，因此推断样品为存在甲基、亚甲基、次甲基等基团的长链状结构。通过PP的分子结构(如图9所示)、文献报道的PP红外光谱特征谱图[20,21,22,23,24]、设备谱图库中的标准谱图与样品谱图的对比(如图10所示)，三者进行综合分析，可以推断3号样品的材质为PP。
图9 PP的分子结构 下载原图
Fig.9 Molecular structure of PP
图1 0 设备谱图库中的标准谱图与3号样品谱图的对比 下载原图
Fig.10 Comparison between standard spectrogram in equipment spectrogram library and infrared spectrogram of sample 3
2.4 4号样品的红外光谱图分析
图4为4号样品的红外光谱图，图中显示，4号样品在2924cm-1、2954 cm-1、1715 cm-1、1578 cm-1、1454 cm-1、1408 cm-1、1240 cm-1、1093 cm-1、1016 cm-1、724 cm-1等处有较强的红外吸收，其中，2924 cm-1、2954 cm-1、是由亚甲基的不对称和对称伸缩振动引起，1715 cm-1是由羰基的伸缩振动引起，1450～1600 cm-1是由苯环的伸缩振动引起，1408 cm-1是由醚键弯曲振动引起；1240cm-1是由酯醚键不对称伸缩振动引起；1093 cm-1是由酯醚键对称伸缩振动引起；1016 cm-1是由苯环邻位氢的面内弯曲振动引起；724 cm-1是由苯环对位取代时苯环的碳氢键面外弯曲振动引起；因此推断样品中存在亚甲基、酯基、对位取代的苯环等基团。通过PET的分子结构(如图11所示)、文献报道的PET红外光谱特征谱图[16,25,26,27,28]、设备谱图库中的标准谱图与样品谱图的对比(如图12所示)，三者进行综合分析，可以推断4号样品的材质为PET。
图1 1 PET的分子结构 下载原图
Fig.11 Molecular structure of PET
图1 2 设备谱图库中的标准谱图与4号样品谱图的对比 下载原图
Fig.12 Comparison between standard spectrogram in equipment spectrogram library and infrared spectrogram of sample 4
3 结论
实验表明，傅里叶红外光谱法可以快速定性鉴别白酒用塑料包装材料，具有鉴别结果准确、所需检品量少、不需要样品前处理、不消耗试样、操作简单、测试速度快、方便快捷等优点。傅里叶红外光谱法是一种快速定性鉴别白酒用塑料包装材料的理想方法，为白酒包装材料的材质鉴定提供有效的技术支撑。
