真空衰减法测试罐装奶粉包装系统密封性

韩海燕,张 帆，曾荣荣，李 莎，范能全

（重庆市食品药品检验检测研究院，重庆 401121）

婴幼儿奶粉作为婴幼儿母乳替代品被广泛使用，其安全性一直是关注的重点，其包装系统密封性是保证奶粉的在货架期维持原有品质的重要保障[1-3]，如果在储存和运输过程中由于漏封、压穿或材料本身的裂缝而形成的内外连通的小孔等，微生物、氧气、水汽侵入，使奶粉质量失去保证[4-7]，对婴幼儿的身体健康造成威胁。

罐装奶粉出厂前主要通过随机抽样采用水中减压法（真空法）检测密封性[8]。货架期抽检主要依据《食品安全国家标准 婴儿配方食品标准》（GB 10765—2010）对水分和微生物等其他指标的检测结果反应产品在货架期质量保鲜和包装系统密封性。但该系列方法实验过程复杂，耗时长，具有破坏，且检验结果存在概率性不能全面保证罐装奶粉产品质量和在货架期包装系统密封性良好。因此，本文参照真空衰减法检测药品包装系统密封性的方法测试罐装奶粉包装系统密封性。将奶粉罐置入测试腔并抽真空，容器内外压差使得容器内气体通过漏孔进入测试腔体，仪器内的绝压传感器和差压传感器监测到绝压和差压的变化，将该压力值和参考压力值作比较，以判定包装系统是否泄漏[8-13]，以期建立无损、快速、经济、准确的包装系统密封性测试方法，同时结合微生物挑战法对结果进行验证，为食品中婴幼儿罐装奶粉包装系统密封性检测提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

直径5 μm微型移液器（微管），World Precision Instrument（sWPI），校准直径（4.85 μm、5.00 μm、5.31 μm）；内径10 μm微型移液器，WPI，校准直径（8.89 μm、9.78 μm、10.46 μm）； 启 赋 婴 幼 儿 配 方 奶 粉，300 g/罐，批号：0126755851，超市购买作为试验样品。大肠埃希菌，Escherichia coliCMCC（B）44 102；营养肉汤（NB），青岛高科技工业园海博生物技术有限公司，批号：20180531；琼脂粉，天津市光复精细化工研究所，批号：20181012；氯化钠注射液，西南药业股份有限公司，批号：19114025；异丙醇，成都市科隆化学品有限公司，批号：2020080702；过氧乙酸消毒液，西埔（福建）医药用品有限公司，批号：20200102；麦康凯肉汤，青岛高科技工业园海博生物技术有限公司，批号：20200801；革兰氏染色液试剂盒，青岛高科技工业园海博生物技术有限公司，批号：20200526；中性红，天津市大茂化学试剂厂，批号：20191005。

1.1.2 仪器与设备

AnmuyMD型测漏仪，重庆安木科技有限公司；罐装奶粉专用测试腔；电子天平，梅特勒-托利多；微生物培养箱，上海龙跃仪器设备有限公司；BX53F显微镜，日本奥林巴斯；医用低温保存箱，海尔公司。

1.2 实验方法

1.2.1 仪器参数

按方法设置的仪器参数，真空度-80.0 kPa，抽真空时间4 s，稳定时间2 s，测试时间8 s。

1.2.2 对照制备

判定包装系统是否有泄漏的重要参照物是阴性对照，采用有机玻璃材质制作与被测样品外型、体积尺寸相同的实心体，作为阴性对照样品；将阴性对照放入测试腔连接真空衰减测试仪自带标准漏孔作为阳性对照，根据测试需要调节阳性对照孔径的的大小；将奶粉罐打孔插入不同直径微管，再在微管与缝隙间注入树脂作为阳性样品。

1.2.3 检测限和定量限

阴性对照测试30次的平均值加3倍标准偏差为检出限，将标准漏孔从10 μm减小到5 μm，以5 μm漏孔30次测定值得平均值减3倍标准偏差为定量限。

1.2.4 系统适应性和重复性

将阴性对照、阳性对照和微管阳性样品分别测定6次每次间隔10 min，分别记录测得的压力衰减值。根据阴性对照、阳性对照和微管阳性样品的压力衰减值与定量限和检出限对比来判断系统适应性；根据各样品6次测试压力衰减值RSD来判断重复性。

1.2.5 样品测定

分别取阴性对照样品、微管阳性样品和待测奶粉罐放入测试腔进行6次检测，每次间隔10 min，记录测得的压力衰减值，再将除阴性对照样品外的所有样品采用微生物挑战法对真空衰减测试结果进行验证。

2 结果与分析

2.1 仪器参数优化

仪器参数抽真空时间、稳定时间和测试时间会影响检测的准确度和灵敏度，因此对各参数进行单因素优化实验，以真空刚好达到-80.0 kPa的时间为抽真空时间最佳值，当保持测试时间不变时，设置稳定时间2 s、4 s、8 s，发现随着稳定时间的延长，有利于测试系统达到更稳定的状态，结果的准确度也越高，但测试结果呈减小趋势不利于检测提高灵敏度；当稳定时间不变时，设置测定时间2 s、4 s、8 s，结果发现随着测试时间的延长，测试结果呈增大最终达到平衡，能提高检测灵敏度，通过大量参数优化实验，综合考察测试时间和稳定时间的变化对测试结果的影响，最终确定真空度-80.0 kPa，抽真空时间4 s，稳定时间2 s，测试时间8 s。

2.2 阳性对照筛选

阳性对照直接影响泄漏孔径定量，需考虑准确性、稳定性等。实验选用了激光打孔法、微管插入法和仪器自带标准漏孔法3种阳性对照。激光打孔法由于奶粉罐金属材质属性导致微孔容易受环境温度热胀冷缩，漏孔数据稳定性差；微管插入法数据比较稳定，但是微管阳性制作过程中尖端折断，同时在微管插入后需在缝隙间注入树脂时容易导致堵塞漏孔，操作复杂制作成本高；仪器自带标准漏孔法是将阴性对照放入测试腔，将标准漏孔连接到真空衰减测试仪器上进行测试，操作简便、结果稳定，最终以仪器自带标准漏孔作为阳性对照。

2.3 检测限和定量限

取阴性对照样品连续测定30次，每次测定间隔10 min，接着再连接5 μm标准漏孔，同法操作测定30次，分别对阴性对照和阳性对照求平均，以阴性对照的平均值加3倍标准偏差判定样品是否存在泄漏，作为检测限；以5 μm阳性对照平均值减3倍标准偏差作为定量限，详见表1。

表1 检测限和定量限

2.4 系统适应性和重复性

分别测定阴性对照样品和阴性对照样品连接5 μm 与 10 μm 以及 5 μm 微 管 阳 性 样 品 的 标 准 漏孔各6次，记录测得的压力衰减值，每次测定间隔10 min等待样品恢复。结果表明，阴性样品对照测定结果范围97.155～115.514 Pa，均小于检测限131.572 Pa，表示均未检出泄漏；标准漏孔5 μm和10 μm的阳性对照和5 μm阳性样品测定结果范围179.246～1 151.205 Pa，均大于泄漏限值131.572 Pa，表示仪器能灵敏感应到泄漏；各样品测定6次结果的RSD均小于10.0%，表明系统适应性和重复性良好。

表2 系统适应性和重复性

2.5 样品检测结果

分别取阴性对照、微管阳性样品和待测奶粉罐放入测试腔测定，每次测定间隔10 min等待样品恢复，同时将测定完的所有样品除阴性对照外采用微生物挑战法验证。将样品侵入配制好的大肠埃希菌悬液中，持续浸泡4 h后，从大肠埃希菌悬液中取出，并将其擦干后用0.5%过氧乙酸的70%异丙醇外表面消毒；取浸泡后样品的内容物，加入到营养肉汤培养基中，进行增菌培养，对其进行革兰氏染色、镜检、观察，实验结果见表3。

表3 样品测定结果

通过真空衰减法对所有阳性样品的检出率高达100%，采用微生物挑战法验证，对公称直径为10 μm漏孔的检出率100%，公称直径为5 μm检出率30%，真空衰减法的测试结果具有较高的灵敏度和较好的重复性，与微生物挑战法的对比试验表明，真空衰减法测试优势明显。

3 结论

利用真空衰减法测定罐装奶粉包装系统密封性，与罐装奶粉出厂前常用的水中减压法比较，该法检测成本低，能对产品进行全覆盖密封性检测，无损检测不影响产品的销售和使用；而且该方法操作过程简单，与微生物挑战法的对比试验表明，该法灵敏度高、重复性好，具有明显的优势，适用于罐装奶粉包装系统密封性测定准确、有效的方法。