韓海燕 張帆 曾榮榮 李莎 范能全

摘 要：目的：建立真空衰減法測試罐裝奶粉包裝系統(tǒng)密封性。方法：選用專用測試腔體，設(shè)置真空值-80 kPa，抽真空時(shí)間4 s，穩(wěn)定時(shí)間2 s，測試時(shí)間8 s，通過陽性樣品驗(yàn)證真空衰減儀的靈敏度，同時(shí)采用微生物挑戰(zhàn)法對(duì)真空衰減法測試結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果：真空衰減法能檢出最小泄漏孔徑5 μm，重復(fù)性和穩(wěn)定性均符合有關(guān)規(guī)定。結(jié)論：該方法操作簡單、靈敏度高、結(jié)果真實(shí)可靠，經(jīng)方法學(xué)驗(yàn)證，能夠準(zhǔn)確、有效測試罐裝奶粉包裝系統(tǒng)密封性。

關(guān)鍵詞：真空衰減法;包裝系統(tǒng)密封性;罐裝奶粉;微生物挑戰(zhàn)法

Vacuum Decay Method for the Package Integrity Testing of Canned Milk Powder

HAN Haiyan， ZHANG Fan， ZENG Rongrong， LI Sha， FAN Nengquan*

（Chongqing Institute for Food and Drug Control， Chongqing 401121， China）

Abstract： Objective： To establish vacuum decay method for testing the package integrity of canned milk powder. Methods： A special test chamber was used ，the vacuum value was -80 kPa， the vacuum time was 4 s， the stability time was 2 s and the test time was 8 s， then the sensitivity of the vaccum equipment was verified by the positive controls. Finally， the test results of vacuum decay method were verified by microbial challenging test. Results： The detected minimum leakage aperture was 5 μm with the vacuum decay method， the repeatability and stability were in accordance with the relevant regulations. Conclusion： The method has high sensitivity， simple operation and reliable results. The validation results showe that the method can accurately and effectively be used to test the package integrity of canned milk powder.

Keywords： vacuum decay method; package integrity; canned milk powder; microbial challenging test

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隨機(jī)抽樣采用水中減壓法（真空法）檢測密封性[8]。貨架期抽檢主要依據(jù)《食品安全國家標(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)過程復(fù)雜，耗時(shí)長，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藥品包裝系統(tǒng)密封性的方法測試罐裝奶粉包裝系統(tǒng)密封性。將奶粉罐置入測試腔并抽真空，容器內(nèi)外壓差使得容器內(nèi)氣體通過漏孔進(jìn)入測試腔體，儀器內(nèi)的絕壓傳感器和差壓傳感器監(jiān)測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]，以期建立無損、快速、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確的包裝系統(tǒng)密封性測試方法，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 Instruments（WPI），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，超市購買作為試驗(yàn)樣品。大腸埃希菌，Escherichia coli CMCC（B）44 102;營養(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型測漏儀，重慶安木科技有限公司;罐裝奶粉專用測試腔;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)照放入測試腔連接真空衰減測試儀自帶標(biāo)準(zhǔn)漏孔作為陽性對(duì)照，根據(jù)測試需要調(diào)節(jié)陽性對(duì)照孔徑的的大小;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脂作為陽性樣品。

1.2.3 檢測限和定量限

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

1.2.5 樣品測定

分別取陰性對(duì)照樣品、微管陽性樣品和待測奶粉罐放入測試腔進(jìn)行6次檢測，每次間隔10 min，記錄測得的壓力衰減值，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)間和測試時(shí)間會(huì)影響檢測的準(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，有利于測試系統(tǒng)達(dá)到更穩(wěn)定的狀態(tài)，結(jié)果的準(zhǔn)確度也越高，但測試結(jié)果呈減小趨勢(shì)不利于檢測提高靈敏度;當(dāng)穩(wěn)定時(shí)間不變時(shí)，設(shè)置測定時(shí)間2 s、4 s、8 s，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著測試時(shí)間的延長，測試結(jié)果呈增大最終達(dá)到平衡，能提高檢測靈敏度，通過大量參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，綜合考察測試時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間的變化對(duì)測試結(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，測試時(shí)間8 s。

2.2 陽性對(duì)照篩選

陽性對(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，但是微管陽性制作過程中尖端折斷，同時(shí)在微管插入后需在縫隙間注入樹脂時(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)照放入測試腔，將標(biāo)準(zhǔn)漏孔連接到真空衰減測試儀器上進(jìn)行測試，操作簡便、結(jié)果穩(wěn)定，最終以儀器自帶標(biāo)準(zhǔn)漏孔作為陽性對(duì)照。

2.3 檢測限和定量限

取陰性對(duì)照樣品連續(xù)測定30次，每次測定間隔10 min，接著再連接5 μm標(biāo)準(zhǔn)漏孔，同法操作測定30次，分別對(duì)陰性對(duì)照和陽性對(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，作為檢測限;以5 μm陽性對(duì)照平均值減3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為定量限，詳見表1。

2.4 系統(tǒng)適應(yīng)性和重復(fù)性

分別測定陰性對(duì)照樣品和陰性對(duì)照樣品連接5 μm與10 μm以及5 μm微管陽性樣品的標(biāo)準(zhǔn)漏孔各6次，記錄測得的壓力衰減值，每次測定間隔10 min等待樣品恢復(fù)。結(jié)果表明，陰性樣品對(duì)照測定結(jié)果范圍97.155～115.514 Pa，均小于檢測限131.572 Pa，表示均未檢出泄漏;標(biāo)準(zhǔn)漏孔5 μm和10 μm的陽性對(duì)照和5 μm陽性樣品測定結(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。

2.5 樣品檢測結(jié)果

分別取陰性對(duì)照、微管陽性樣品和待測奶粉罐放入測試腔測定，每次測定間隔10 min等待樣品恢復(fù)，同時(shí)將測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)果見表3。

通過真空衰減法對(duì)所有陽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，真空衰減法測試優(yōu)勢(shì)明顯。

3 結(jié)論

利用真空衰減法測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，該法檢測成本低，能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全覆蓋密封性檢測，無損檢測不影響產(chǎn)品的銷售和使用;而且該方法操作過程簡單，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)密封性測定準(zhǔn)確、有效的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張倩，張善耕，馬鉞.密封包裝食品的密封性檢測[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2014，36（9）：38-41.

[2]張春野，張爽.罐頭食品腐敗變質(zhì)的微生物因素及防控[J].現(xiàn)代食品，2019（7）：6-8.

[3]王夢(mèng)軍，年琳玉，曹崇江.功能性食品包裝材料的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J].包裝工程，2020，41（7）：65-76.

[4]封二飛.無菌藥品包裝完整性研究[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2019，50（11）：1352-1357.

[5]張倩，張善耕，馬鉞.密封包裝食品的密封性檢測[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2014，36（9）：38-41.

[6]郭小華.一種密封包裝食品質(zhì)量檢測方法的初步研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2014，32（4）：90-95.

[7]任再琴.罐頭制品中微生物的檢測方法[J].現(xiàn)代食品，2018，13（37）：100-105.

[8]國家技術(shù)監(jiān)督局.軟包裝件密封性能試驗(yàn)方法：GB/T 15171—1994[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994.

[9]孫明達(dá)，張希棟，高雪，等.食品包裝袋封口熱封合密封性測試實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)現(xiàn)[J].森林工程，2014，30（1）：100-103.

[10]徐凱.無菌藥品包裝密封完整性驗(yàn)證研究[J].科技與企業(yè)，2013（23）：416.

[11]李莉娜.西林瓶真空包裝的密封完整性檢查[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2018，44（8）：193.

[12]陳江，王俊蘇，關(guān)天橫，等.注射劑包裝密封完整性檢測技術(shù)研究進(jìn)展[J]中國藥業(yè)2021，30（2）：5-11.

[13]王冬偉，張磊，張祥龍.真空衰減法測試西林瓶藥品包裝的密封完整性[J] 中國藥事2020，34（5）：589-595.