真空衰減法測(cè)試罐裝奶粉包裝系統(tǒng)密封性

韓海燕,張 帆，曾榮榮，李 莎，范能全

（重慶市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，重慶 401121）

嬰幼兒奶粉作為嬰幼兒母乳替代品被廣泛使用，其安全性一直是關(guān)注的重點(diǎn)，其包裝系統(tǒng)密封性是保證奶粉的在貨架期維持原有品質(zhì)的重要保障[1-3]，如果在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中由于漏封、壓穿或材料本身的裂縫而形成的內(nèi)外連通的小孔等，微生物、氧氣、水汽侵入，使奶粉質(zhì)量失去保證[4-7]，對(duì)嬰幼兒的身體健康造成威脅。

罐裝奶粉出廠前主要通過(guò)隨機(jī)抽樣采用水中減壓法（真空法）檢測(cè)密封性[8]。貨架期抽檢主要依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 嬰兒配方食品標(biāo)準(zhǔn)》（GB 10765—2010）對(duì)水分和微生物等其他指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果反應(yīng)產(chǎn)品在貨架期質(zhì)量保鮮和包裝系統(tǒng)密封性。但該系列方法實(shí)驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，耗時(shí)長(zhǎng)，具有破壞，且檢驗(yàn)結(jié)果存在概率性不能全面保證罐裝奶粉產(chǎn)品質(zhì)量和在貨架期包裝系統(tǒng)密封性良好。因此，本文參照真空衰減法檢測(cè)藥品包裝系統(tǒng)密封性的方法測(cè)試罐裝奶粉包裝系統(tǒng)密封性。將奶粉罐置入測(cè)試腔并抽真空，容器內(nèi)外壓差使得容器內(nèi)氣體通過(guò)漏孔進(jìn)入測(cè)試腔體，儀器內(nèi)的絕壓傳感器和差壓傳感器監(jiān)測(cè)到絕壓和差壓的變化，將該壓力值和參考?jí)毫χ底鞅容^，以判定包裝系統(tǒng)是否泄漏[8-13]，以期建立無(wú)損、快速、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確的包裝系統(tǒng)密封性測(cè)試方法，同時(shí)結(jié)合微生物挑戰(zhàn)法對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，為食品中嬰幼兒罐裝奶粉包裝系統(tǒng)密封性檢測(cè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

直徑5 μm微型移液器（微管），World Precision Instrument（sWPI），校準(zhǔn)直徑（4.85 μm、5.00 μm、5.31 μm）；內(nèi)徑10 μm微型移液器，WPI，校準(zhǔn)直徑（8.89 μm、9.78 μm、10.46 μm）； 啟 賦 嬰 幼 兒 配 方 奶 粉，300 g/罐，批號(hào)：0126755851，超市購(gòu)買作為試驗(yàn)樣品。大腸埃希菌，Escherichia coliCMCC（B）44 102；營(yíng)養(yǎng)肉湯（NB），青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司，批號(hào)：20180531；瓊脂粉，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所，批號(hào)：20181012；氯化鈉注射液，西南藥業(yè)股份有限公司，批號(hào)：19114025；異丙醇，成都市科隆化學(xué)品有限公司，批號(hào)：2020080702；過(guò)氧乙酸消毒液，西埔（福建）醫(yī)藥用品有限公司，批號(hào)：20200102；麥康凱肉湯，青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司，批號(hào)：20200801；革蘭氏染色液試劑盒，青島高科技工業(yè)園海博生物技術(shù)有限公司，批號(hào)：20200526；中性紅，天津市大茂化學(xué)試劑廠，批號(hào)：20191005。

1.1.2 儀器與設(shè)備

AnmuyMD型測(cè)漏儀，重慶安木科技有限公司；罐裝奶粉專用測(cè)試腔；電子天平，梅特勒-托利多；微生物培養(yǎng)箱，上海龍躍儀器設(shè)備有限公司；BX53F顯微鏡，日本奧林巴斯；醫(yī)用低溫保存箱，海爾公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 儀器參數(shù)

按方法設(shè)置的儀器參數(shù)，真空度-80.0 kPa，抽真空時(shí)間4 s，穩(wěn)定時(shí)間2 s，測(cè)試時(shí)間8 s。

1.2.2 對(duì)照制備

判定包裝系統(tǒng)是否有泄漏的重要參照物是陰性對(duì)照，采用有機(jī)玻璃材質(zhì)制作與被測(cè)樣品外型、體積尺寸相同的實(shí)心體，作為陰性對(duì)照樣品；將陰性對(duì)照放入測(cè)試腔連接真空衰減測(cè)試儀自帶標(biāo)準(zhǔn)漏孔作為陽(yáng)性對(duì)照，根據(jù)測(cè)試需要調(diào)節(jié)陽(yáng)性對(duì)照孔徑的的大??；將奶粉罐打孔插入不同直徑微管，再在微管與縫隙間注入樹(shù)脂作為陽(yáng)性樣品。

1.2.3 檢測(cè)限和定量限

陰性對(duì)照測(cè)試30次的平均值加3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，將標(biāo)準(zhǔn)漏孔從10 μm減小到5 μm，以5 μm漏孔30次測(cè)定值得平均值減3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為定量限。

1.2.4 系統(tǒng)適應(yīng)性和重復(fù)性

將陰性對(duì)照、陽(yáng)性對(duì)照和微管陽(yáng)性樣品分別測(cè)定6次每次間隔10 min，分別記錄測(cè)得的壓力衰減值。根據(jù)陰性對(duì)照、陽(yáng)性對(duì)照和微管陽(yáng)性樣品的壓力衰減值與定量限和檢出限對(duì)比來(lái)判斷系統(tǒng)適應(yīng)性；根據(jù)各樣品6次測(cè)試壓力衰減值RSD來(lái)判斷重復(fù)性。

1.2.5 樣品測(cè)定

分別取陰性對(duì)照樣品、微管陽(yáng)性樣品和待測(cè)奶粉罐放入測(cè)試腔進(jìn)行6次檢測(cè)，每次間隔10 min，記錄測(cè)得的壓力衰減值，再將除陰性對(duì)照樣品外的所有樣品采用微生物挑戰(zhàn)法對(duì)真空衰減測(cè)試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

2 結(jié)果與分析

2.1 儀器參數(shù)優(yōu)化

儀器參數(shù)抽真空時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和測(cè)試時(shí)間會(huì)影響檢測(cè)的準(zhǔn)確度和靈敏度，因此對(duì)各參數(shù)進(jìn)行單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，以真空剛好達(dá)到-80.0 kPa的時(shí)間為抽真空時(shí)間最佳值，當(dāng)保持測(cè)試時(shí)間不變時(shí)，設(shè)置穩(wěn)定時(shí)間2 s、4 s、8 s，發(fā)現(xiàn)隨著穩(wěn)定時(shí)間的延長(zhǎng)，有利于測(cè)試系統(tǒng)達(dá)到更穩(wěn)定的狀態(tài)，結(jié)果的準(zhǔn)確度也越高，但測(cè)試結(jié)果呈減小趨勢(shì)不利于檢測(cè)提高靈敏度；當(dāng)穩(wěn)定時(shí)間不變時(shí)，設(shè)置測(cè)定時(shí)間2 s、4 s、8 s，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著測(cè)試時(shí)間的延長(zhǎng)，測(cè)試結(jié)果呈增大最終達(dá)到平衡，能提高檢測(cè)靈敏度，通過(guò)大量參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，綜合考察測(cè)試時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，最終確定真空度-80.0 kPa，抽真空時(shí)間4 s，穩(wěn)定時(shí)間2 s，測(cè)試時(shí)間8 s。

2.2 陽(yáng)性對(duì)照篩選

陽(yáng)性對(duì)照直接影響泄漏孔徑定量，需考慮準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性等。實(shí)驗(yàn)選用了激光打孔法、微管插入法和儀器自帶標(biāo)準(zhǔn)漏孔法3種陽(yáng)性對(duì)照。激光打孔法由于奶粉罐金屬材質(zhì)屬性導(dǎo)致微孔容易受環(huán)境溫度熱脹冷縮，漏孔數(shù)據(jù)穩(wěn)定性差；微管插入法數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，但是微管陽(yáng)性制作過(guò)程中尖端折斷，同時(shí)在微管插入后需在縫隙間注入樹(shù)脂時(shí)容易導(dǎo)致堵塞漏孔，操作復(fù)雜制作成本高；儀器自帶標(biāo)準(zhǔn)漏孔法是將陰性對(duì)照放入測(cè)試腔，將標(biāo)準(zhǔn)漏孔連接到真空衰減測(cè)試儀器上進(jìn)行測(cè)試，操作簡(jiǎn)便、結(jié)果穩(wěn)定，最終以儀器自帶標(biāo)準(zhǔn)漏孔作為陽(yáng)性對(duì)照。

2.3 檢測(cè)限和定量限

取陰性對(duì)照樣品連續(xù)測(cè)定30次，每次測(cè)定間隔10 min，接著再連接5 μm標(biāo)準(zhǔn)漏孔，同法操作測(cè)定30次，分別對(duì)陰性對(duì)照和陽(yáng)性對(duì)照求平均，以陰性對(duì)照的平均值加3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差判定樣品是否存在泄漏，作為檢測(cè)限；以5 μm陽(yáng)性對(duì)照平均值減3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為定量限，詳見(jiàn)表1。

表1 檢測(cè)限和定量限

2.4 系統(tǒng)適應(yīng)性和重復(fù)性

分別測(cè)定陰性對(duì)照樣品和陰性對(duì)照樣品連接5 μm 與 10 μm 以及 5 μm 微 管 陽(yáng) 性 樣 品 的 標(biāo) 準(zhǔn) 漏孔各6次，記錄測(cè)得的壓力衰減值，每次測(cè)定間隔10 min等待樣品恢復(fù)。結(jié)果表明，陰性樣品對(duì)照測(cè)定結(jié)果范圍97.155～115.514 Pa，均小于檢測(cè)限131.572 Pa，表示均未檢出泄漏；標(biāo)準(zhǔn)漏孔5 μm和10 μm的陽(yáng)性對(duì)照和5 μm陽(yáng)性樣品測(cè)定結(jié)果范圍179.246～1 151.205 Pa，均大于泄漏限值131.572 Pa，表示儀器能靈敏感應(yīng)到泄漏；各樣品測(cè)定6次結(jié)果的RSD均小于10.0%，表明系統(tǒng)適應(yīng)性和重復(fù)性良好。

表2 系統(tǒng)適應(yīng)性和重復(fù)性

2.5 樣品檢測(cè)結(jié)果

分別取陰性對(duì)照、微管陽(yáng)性樣品和待測(cè)奶粉罐放入測(cè)試腔測(cè)定，每次測(cè)定間隔10 min等待樣品恢復(fù)，同時(shí)將測(cè)定完的所有樣品除陰性對(duì)照外采用微生物挑戰(zhàn)法驗(yàn)證。將樣品侵入配制好的大腸埃希菌懸液中，持續(xù)浸泡4 h后，從大腸埃希菌懸液中取出，并將其擦干后用0.5%過(guò)氧乙酸的70%異丙醇外表面消毒；取浸泡后樣品的內(nèi)容物，加入到營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中，進(jìn)行增菌培養(yǎng)，對(duì)其進(jìn)行革蘭氏染色、鏡檢、觀察，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 樣品測(cè)定結(jié)果

通過(guò)真空衰減法對(duì)所有陽(yáng)性樣品的檢出率高達(dá)100%，采用微生物挑戰(zhàn)法驗(yàn)證，對(duì)公稱直徑為10 μm漏孔的檢出率100%，公稱直徑為5 μm檢出率30%，真空衰減法的測(cè)試結(jié)果具有較高的靈敏度和較好的重復(fù)性，與微生物挑戰(zhàn)法的對(duì)比試驗(yàn)表明，真空衰減法測(cè)試優(yōu)勢(shì)明顯。

3 結(jié)論

利用真空衰減法測(cè)定罐裝奶粉包裝系統(tǒng)密封性，與罐裝奶粉出廠前常用的水中減壓法比較，該法檢測(cè)成本低，能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全覆蓋密封性檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)不影響產(chǎn)品的銷售和使用；而且該方法操作過(guò)程簡(jiǎn)單，與微生物挑戰(zhàn)法的對(duì)比試驗(yàn)表明，該法靈敏度高、重復(fù)性好，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，適用于罐裝奶粉包裝系統(tǒng)密封性測(cè)定準(zhǔn)確、有效的方法。