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  • 發布時間:2020-03-06 22:09 原文鏈接: 一套系統檢測多種包裝物

    食品包裝和藥品包裝都要對可溶出的和可萃取的物質進行嚴格的檢查。根據檢查任務的復雜程度和產品種類的不同,采用不同的樣品制備和檢測方法,以及自動化技術能夠顯著提高工作效率。

    進行儀器設備的維護保養時,整理的井井有條的螺釘盒是非常有幫助的。它的最大好處就是能夠應對儀器設備對螺釘、螺絲的各種需求;盡管事前并不知道要用到什么規格、型號的螺釘。按照合同進行分析檢測的檢驗設備也是這樣,尤其是當實驗室要按照許多技術規范、檢驗標準工作時,如檢測包裝材料中的萃取物和溶出物。

    對包裝物的檢測就是確定包裝材料中可萃取物和溶出物是否會對被包裝的產品質量造成影響,也就是說:這些萃取物和溶出物“遷移”到食品和藥品中后是否會對食品和藥品的性能產生影響,甚至使得食品或者藥品成為有害的東西。若要想按照所有的技術標準、規范來完成這些檢測任務,則需要一整套多元化的檢測工具,正如外科醫生在做心臟手術時也不只需要一把手術刀。

    非法遷移的蛛絲馬跡

    在包裝材料的檢測分析時有兩種物質起著關鍵作用:一是在正常存儲和使用條件下從包裝材料中分離出來的物質,德語中對這類物質有一個專用名詞:溶出物,縮寫為L。Gerstel公司應用技術專家Oliver Lerch博士說:“這一概念中也包含了化合物—由包裝材料與被包裝產品之間發生化學反應而產生的化合物。”

    另外一種物質是包裝材料中萃取出來的物質,這類物質都可用縮寫E表示,也就是可以利用“萃取法”從基質中獲得的物質。“我們在包裝材料中測定出許多可以影響產品質量以及具有影響產品質量潛在可能性的萃取物成分。”Oliver Lerch博士說。這就從另一方面說明:區分合適的和不合適的包裝材料是非常有必要的。對此,科學家們拿出了一個自動化的樣品制備、檢測的GC/MS解決方案,利用這一解決方案可以高效、可靠地完成復雜的溶出物檢測分析。

    同一個系統,不同的方法

    GC/MS是萃取物和溶出物的檢測分析中最理想的系統,其優勢就在于讓這些溶出物能夠用色譜法進行分析。需要進行的檢測分析任務和樣品基質決定了樣品制備方式。“在檢測分析溶出物時,合適的提取方法被證明是決定成敗的關鍵。”Lerch博士說道。對于他的團隊來講,在一個GC/MS系統中實現多種聚合物材料的自動檢測分析,能夠提高檢測分析效率、節約時間、減少工作量,并提高檢測精度和分析的正確性。

    為了能夠提取多種多樣的揮發性化合物,這些科學家們采用了新的液體提取技術FE和熱解吸技術TD,樣品制備和檢測過程都利用Gerstel公司自帶加熱攪拌裝置的MPS多用途進樣器實現了自動化。GC/MS系統中所采用的檢測分析技術是Agilent公司GC 7890氣相色譜儀和MSD 5975質譜儀。GC氣相色譜儀原來配備的是Gerstel公司的冷加樣系統KAS,包含了熱脫附裝置TDU。


    圖2.  一次性聚丙烯材料的飯盒(黑色曲線)和實驗室用聚丙烯材料固相萃取柱(紅色曲線)得出的萃取物曲線圖。

    兩種萃取技術的比較

    Lerch博士檢測的樣品多種多樣,不僅有食品保存用的家用器皿,也有實驗室中常用的固相萃取柱,含聚合物的一次性套管類產品等。

    聚合物樣品首先被粉碎成小塊,用異丙醇洗凈,盡可能排除外部環境的交叉污染。在FE液體提取時,這些樣品被放入標準的玻璃燒杯中,用乙酸乙酯作為萃取劑、用d10氘代菲作為內標準。當把燒杯放到MPS多用途進樣器之后,其他所有的檢測分析步驟都是自動化進行:在Gerstel公司研發的Marstro軟件的控制下同時(在45℃、4h,750 UpM條件下)完成多個樣品的采集,依次完成樣品制備并送入GC/MS中,快速、準確地完成被測樣品的檢測。GC/MS系統除了可以完成上述檢測分析任務之外,還可以完成液相色譜提取物的供給任務;因為MPS多用途進樣器帶有所謂的多方位工作站(Gerstel mVAP),在保護氣體的幫助下可以同時對最多6個樣品進行蒸發、用LC兼容性溶劑吸收。在TD熱解吸時,樣品與玻璃粉一起裝在小玻璃管中輸送到位。在這些裝有樣品的玻璃管送達MPS多用途進樣器之后會自動送入TDU熱脫附裝置之中。利用KAS冷加樣系統(GC-自動注射器)對氣相色譜儀中的色譜柱添加熱解吸的樣品,并能完成分析時溫控程序調節。

    在第一次測試時,Lerch博士對自動進樣器的萃取持續時間和次數進行了多樣化的設置,以便檢驗和保證這一技術的可靠性。隨后,他從保存食品容器的塑料蓋中取了一點塑料碎片進行了萃取。盡管利用液體提取技術FE和熱解吸技術TD最終得出的結果是相同的,但TD技術所使用的樣品材料比FE更少、檢測靈敏度比FE高10~60倍;但在高沸點的測定中,FE液體提取法顯得更好一些。


    圖3.  萃取物檢測曲線(從上至下):兒童水瓶、塑料垃圾袋、固相萃取柱。

    結果與討論

    Lerch博士介紹說:“我們開發的聚合物食品包裝物檢測方法得出的結論與我們預料的結果完全吻合。”大多數可以多次反復使用的包裝材料都是符合規定和要求的綠色包裝物。我們找到了典型的聚合化合物,例如碳氫化合物、有機酸,酚類化合物和長鏈的有機酸,增塑劑,單體和降解產物的各種聚合物的酯和酰胺。”

    在一些塑料薄膜和塑料罐中還發現了有毒的有機異氰酸酯和影響內分泌的雙酚A和鄰苯二甲酸鹽。在一個微波爐用食品盒中還發現了防曬品中抗紫外線穩定劑苯并三唑基甲基苯酚(Drometrizol)和雙酚A。在礦泉水瓶蓋中,Lerch先生發現了作為“現代化”、替代原先使用增塑劑鄰苯二甲酸鹽的乙酰檸檬酸三丁酯(Tributylacetylcitrat)和環己烷1,2-二甲酸二異壬基酯(1,2-Cyclohexandicarbons?ure-diisononylester)。比較檢測的結果表明:在SPE固相萃取中使用的聚合物中有害物質的析出比一次性塑料飯盒的要少。可萃取物精確檢測的結果表明:兒童水瓶可萃取物質的檢出率明顯高于垃圾袋。問題來了:這是最糟糕的情況嗎?

    事情還不像看上去的那么糟糕。Lerch博士強調說:“我們不應忽視每一次檢測的結果;因為這些檢測都是對交叉污染最嚴重包裝材料的檢測,也就是最壞情況下的檢測結果。但這些檢測的結果卻是值得我們深思的。檢測結果清楚地表明:有關食品包裝物的質量和食品領域中所使用材料質量的討論還要在更大范圍內、更深入的層次中進行下去。”


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