真空衰減法測試罐裝奶粉包裝系統密封性

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密封性。方法：選用專用測試腔體，設置真空值-80 kPa，抽真空時間4 s，穩定時間2 s，測試時間8 s，通過陽性樣品驗證真空衰減儀的靈敏度，同時采用微生物挑戰法對真空衰減法測試結果進行驗證。結果：真空衰減法能檢出最小泄漏孔徑5 μm，重復性和穩定性均符合有關規定。結論：該方法操作簡單、靈敏度高、結果真實可靠，經方法學驗證，能夠準確、有效測試罐裝奶粉包裝系統密封性。

關鍵詞：真空衰減法;包裝系統密封性;罐裝奶粉;微生物挑戰法

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，其安全性一直是關注的重點，其包裝系統密封性是保證奶粉的在貨架期維持原有品質的重要保障[1-3]，如果在儲存和運輸過程中由于漏封、壓穿或材料本身的裂縫而形成的內外連通的小孔等，微生物、氧氣、水汽侵入，使奶粉質量失去保證[4-7]，對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《食品安全國家標準 嬰兒配方食品標準》（GB 10765—2010）對水分和微生物等其他指標的檢測結果反應產品在貨架期質量保鮮和包裝系統密封性。但該系列方法實驗過程復雜，耗時長，具有破壞，且檢驗結果存在概率性不能全面保證罐裝奶粉產品質量和在貨架期包裝系統密封性良好。因此，本文參照真空衰減法檢測藥品包裝系統密封性的方法測試罐裝奶粉包裝系統密封性。將奶粉罐置入測試腔并抽真空，容器內外壓差使得容器內氣體通過漏孔進入測試腔體，儀器內的絕壓傳感器和差壓傳感器監測到絕壓和差壓的變化，將該壓力值和參考壓力值作比較，以判定包裝系統是否泄漏[8-13]，以期建立無損、快速、經濟、準確的包裝系統密封性測試方法，同時結合微生物挑戰法對結果進行驗證，為食品中嬰幼兒罐裝奶粉包裝系統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），校準直徑（4.85 μm、5.00 μm、5.31 μm）;內徑10 μm微型移液器，WPI，校準直徑（8.89 μm、9.78 μm、10.46 μm）;啟賦嬰幼兒配方奶粉，300 g/罐，批號：0126755851，超市購買作為試驗樣品。大腸埃希菌，Escherichia coli CMCC（B）44 102;營養肉湯（NB），青島高科技工業園海博生物技術有限公司，批號：20180531;瓊脂粉，天津市光復精細化工研究所，批號：20181012;氯化鈉注射液，西南藥業股份有限公司，批號：19114025;異丙醇，成都市科隆化學品有限公司，批號：2020080702;過氧乙酸消毒液，西埔（福建）醫藥用品有限公司，批號：20200102;麥康凱肉湯，青島高科技工業園海博生物技術有限公司，批號：20200801;革蘭氏染色液試劑盒，青島高科技工業園海博生物技術有限公司，批號：20200526;中性紅，天津市大茂化學試劑廠，批號：20191005。

1.1.2 儀器與設備

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;微生物培養箱，上海龍躍儀器設備有限公司;BX53F顯微鏡，日本奧林巴斯;醫用低溫保存箱，海爾公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 儀器參數

按方法設置的儀器參數，真空度-80.0 kPa，抽真空時間4 s，穩定時間2 s，測試時間8 s。

1.2.2 對照制備

判定包裝系統是否有泄漏的重要參照物是陰性對照，采用有機玻璃材質制作與被測樣品外型、體積尺寸相同的實心體，作為陰性對照樣品;將陰性對照放入測試腔連接真空衰減測試儀自帶標準漏孔作為陽性對照，根據測試需要調節陽性對照孔徑的的大小;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

陰性對照測試30次的平均值加3倍標準偏差為檢出限，將標準漏孔從10 μm減小到5 μm，以5 μm漏孔30次測定值得平均值減3倍標準偏差為定量限。

1.2.4 系統適應性和重復性

將陰性對照、陽性對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。根據陰性對照、陽性對照和微管陽性樣品的壓力衰減值與定量限和檢出限對比來判斷系統適應性;根據各樣品6次測試壓力衰減值RSD來判斷重復性。

1.2.5 樣品測定

分別取陰性對照樣品、微管陽性樣品和待測奶粉罐放入測試腔進行6次檢測，每次間隔10 min，記錄測得的壓力衰減值，再將除陰性對照樣品外的所有樣品采用微生物挑戰法對真空衰減測試結果進行驗證。

2 結果與分析

2.1 儀器參數優化

儀器參數抽真空時間、穩定時間和測試時間會影響檢測的準確度和靈敏度，因此對各參數進行單因素優化實驗，以真空剛好達到-80.0 kPa的時間為抽真空時間最佳值，當保持測試時間不變時，設置穩定時間2 s、4 s、8 s，發現隨著穩定時間的延長，有利于測試系統達到更穩定的狀態，結果的準確度也越高，但測試結果呈減小趨勢不利于檢測提高靈敏度;當穩定時間不變時，設置測定時間2 s、4 s、8 s，結果發現隨著測試時間的延長，測試結果呈增大最終達到平衡，能提高檢測靈敏度，通過大量參數優化實驗，綜合考察測試時間和穩定時間的變化對測試結果的影響，最終確定真空度-80.0 kPa，抽真空時間4 s，穩定時間2 s，測試時間8 s。

2.2 陽性對照篩選

陽性對照直接影響泄漏孔徑定量，需考慮準確性、穩定性等。實驗選用了激光打孔法、微管插入法和儀器自帶標準漏孔法3種陽性對照。激光打孔法由于奶粉罐金屬材質屬性導致微孔容易受環境溫度熱脹冷縮，漏孔數據穩定性差;微管插入法數據比較穩定，但是微管陽性制作過程中尖端折斷，同時在微管插入后需在縫隙間注入樹脂時容易導致堵塞漏孔，操作復雜制作成本高;儀器自帶標準漏孔法是將陰性對照放入測試腔，將標準漏孔連接到真空衰減測試儀器上進行測試，操作簡便、結果穩定，最終以儀器自帶標準漏孔作為陽性對照。

2.3 檢測限和定量限

取陰性對照樣品連續測定30次，每次測定間隔10 min，接著再連接5 μm標準漏孔，同法操作測定30次，分別對陰性對照和陽性對照求平均，以陰性對照的平均值加3倍標準偏差判定樣品是否存在泄漏，作為檢測限;以5 μm陽性對照平均值減3倍標準偏差作為定量限，詳見表1。

2.4 系統適應性和重復性

分別測定陰性對照樣品和陰性對照樣品連接5 μm與10 μm以及5 μm微管陽性樣品的標準漏孔各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。結果表明，陰性樣品對照測定結果范圍97.155～115.514 Pa，均小于檢測限131.572 Pa，表示均未檢出泄漏;標準漏孔5 μm和10 μm的陽性對照和5 μm陽性樣品測定結果范圍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到泄漏;各樣品測定6次結果的RSD均小于10.0%，表明系統適應性和重復性良好。

2.5 樣品檢測結果

分別取陰性對照、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，同時將測定完的所有樣品除陰性對照外采用微生物挑戰法驗證。將樣品侵入配制好的大腸埃希菌懸液中，持續浸泡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;取浸泡后樣品的內容物，加入到營養肉湯培養基中，進行增菌培養，對其進行革蘭氏染色、鏡檢、觀察，實驗結果見表3。

通過真空衰減法對所有陽性樣品的檢出率高達100%，采用微生物挑戰法驗證，對公稱直徑為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果具有較高的靈敏度和較好的重復性，與微生物挑戰法的對比試驗表明，真空衰減法測試優勢明顯。

3 結論

利用真空衰減法測定罐裝奶粉包裝系統密封性，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，能對產品進行全覆蓋密封性檢測，無損檢測不影響產品的銷售和使用;而且該方法操作過程簡單，與微生物挑戰法的對比試驗表明，該法靈敏度高、重復性好，具有明顯的優勢，適用于罐裝奶粉包裝系統密封性測定準確、有效的方法。

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