食品包裝：要方便，更要安全——SCIEX液質系統包材解決方案

背景

包裝材料是商品的重要組成部分，可以避免商品在保存、運輸和銷售過程中發生變質和污染等情況，在食品和藥品行業應用十分廣泛。現代生活中，人們的生活節奏越來越快，隨著預制菜和外賣產業的興起，包裝材料更是為消費者提供了極大的便利。比如小編曾在嘴饞時購買過預制菜：夾沙肉，食用方法上明確寫著直接帶著內包裝上鍋蒸12分鐘，再撕掉蓋膜倒扣進盤中即可食用。這種方式既不臟手又可以避免水蒸氣凝結在容器中影響食物口感。作為沒時間也懶得做飯洗碗的打工人，各種包裝帶來的便利確實大大增加了生活的幸福感，但作為一名檢測人，對于目前包裝材料的大量使用則是喜憂參半的。

根據材質的不同，可以將包裝材料分為塑料、橡膠、金屬和玻璃等類別。為了兼具適應性、穩定性、功能性和便利性等特點，在包裝材料的生產過程中，往往需要使用不同種類的添加劑，如增塑劑、抗氧化劑、穩定劑、硫化促進劑等^[1,2]。作為與食品或藥品直接接觸的包裝材料，這些化合物在生產、儲藏和使用過程中有可能遷移到藥物或食物中，威脅人類健康。此外，由于溫度或者光照的影響，這些添加劑有可能發生降解，產生新的有害物質^[3]。因此在便利性之外，包材的安全性也不容忽視。作為分析行業的創新者，SCIEX特別推出一系列包材安全性配套檢測方案，從三重四極桿到飛行時間質譜，從靶向定量到非靶向風險評估，為廣大用戶提供參考。

一、分類檢測方案：

分門別類、各個擊破

近年來全球對食品接觸材料檢測越來越重視。國家衛健委在2023年發布了17個食品接觸材料相關標準（2024年生效），涉及材料包括了塑料、橡膠、金屬、復合材料和油墨，化合物類型包括抗氧劑、防腐劑和熒光增白劑等。2024年初歐盟發布的法規草案擬禁止在食品接觸材料及制品中使用雙酚A，對其他雙酚類及衍生物的使用也有進一步規范。同樣作為持久性污染物的全氟化合物（PFAS）由于其生物累積性、肝臟毒性、生殖和遺傳毒性等也一直備受關注。

SCIEX根據不同化合物分類進行了方法開發，共推出10篇解決方案（見圖1-11），在法規基礎上對化合物種類進行適當擴充，在滿足當前檢測需求的同時，可以協助用戶對食品和藥品包材的安全風險進行進一步評估。

方案特點：

范圍更廣：在標準基礎上擴展了檢測化合物范圍，前瞻性強；

效率更高：部分檢測項目合并檢測，且采集時間更短；

靈敏度更高：檢測限為ppt級，高于標準要求。

圖1-11

圖1. 包材分類應用方案匯總

圖2. 食品接觸材料中的56種全氟化合物提取離子流色譜圖

圖3. 食品包裝材料中的33種初級芳香胺提取離子流圖

圖4. 食品接觸材料中12種酚類化合物提取離子流色譜圖

圖5. 紙質食品接觸材料中4種熒光增白劑提取離子流色譜圖

（1 FWA 52; 2 FWA 135; 3 FWA 185; 4 FWA 393; 5 FWA 363；6 FWA 368; 7 FWA 184）

圖6. 食品接觸材料中的8種抗氧化劑提取離子流色譜圖

圖7. 食品接觸材料中異噻唑啉酮類防腐劑提取離子流圖

圖8. 食品接觸材料中丙烯酰胺提取離子流圖

圖9. 食品接觸材料中23種塑化劑提取離子流圖

圖10. 食品接觸材料中6種有機錫化合物提取離子流色譜圖

圖11. 橡膠塞中3種硫化劑提取離子色譜圖

二、通用篩查方案：

應有盡有、一網打盡

在實際的工作中，食品和藥品包裝材料中的常見添加劑/可溶出物種類繁多、數量可達數百種，除外之外還可能引入其他非有意添加物等未知成分。因此，建立一種快速高效針對食藥包裝材料的溶出物/提取物篩查手段，對保障食品和藥品安全具有十分重要的現實意義。SCIEX基于飛行時間質譜系統（QTOF）和SCIEX獨有的三重四極桿串聯離子阱質譜（QTRAP）建立了食藥包裝材料中常見添加物/溶出物的通用篩查流程，依靠專屬的E&L高分辨譜庫和SCIEX OS軟件簡便、高效的篩查流程，能夠對食品和藥品包裝材料中溶出物進行快速篩查和準確鑒定。

方案一：QTRAP篩查定量方案

利用QTRAP特有的MRM-IDA-EPI功能，只需在方法中輸入待測化合物離子對，軟件在采集過程中根據預設的二級質譜采集條件，對滿足條件的化合物進行二級掃描，同時得到化合物的MRM色譜圖和二級質譜圖（原理示意圖見圖12）。相比于傳統三重四極桿，增強子離子掃描（EPI）模式可提高碎片豐度高達2個數量級，增加低濃度化合物的定性信心。采集到的數據導入SCIEX OS軟件，即可自動與包材專屬二級譜庫進行匹配，得出化合物名稱和匹配度得分，操作流程見圖13。

利用上述方法及包材譜庫，對某氯化丁基橡膠塞的甲苯浸提物進行篩查，結果檢出包括抗氧化劑和鄰苯二甲酸酯類增塑劑在內的20種化合物（表1）。

圖12. MRM-IDA-EPI原理示意圖

圖13. QTRAP系統化合物篩查流程

表1. 氯化丁基橡膠塞可提取物篩查結果

方案二：高分辨篩查方案

高分辨質譜在定性研究中最為常用，相對于三重四極桿質譜，對包材中的未知物有更強的鑒定能力。SCIEX推出的高分辨包材篩查方案，有如下特點：

01SCIEX高分辨質譜系統在超快的掃描速度下，擁有信息依賴性（IDA）掃描和信息非依賴掃描（SWATH）兩種掃描模式，可以一針進樣同時獲得包材提取物中豐富、全面的高分辨一級和二級質譜信息，并結合動態背景扣除技術（DBS）保證采集到的二級信息的有效性；

02SCIEX OS軟件，采用一級質量偏差、保留時間、同位素分布、二級譜圖匹配四大關“紅綠燈”式的通用篩查方法，工作流程簡單明了，讓包材提取物篩查更高效（圖14）；

03SCIEX擁有專門的E&L譜庫：高分辨一級篩查庫＞3300種，二級譜庫＞1000種，QTRAP和QTOF均可使用，覆蓋化合物類型超過20種，可實現無標品定性。支持自建庫，采集的化合物信息可一鍵添加至本地譜庫，供下次實驗使用。

04SCIEX OS 軟件的分子式擬合功能（Formular Finder）、碎片的自動化匹配功能（Fragment Pane）和與ChemSpider數據庫的匹配等智能化的功能為未知物的結構解析提供了有效的手段。

高分辨質譜定性一般分為靶向、半靶向和非靶向三種形式。對于靶向鑒定，用戶只需給出化合物名稱、分子式及加和方式，軟件可自動對色譜峰進行提取，并將對應的一、二級質譜圖進行匹配，如圖14，一級質量偏差均在1ppm以內（一般認為＜5ppm即可接受），且與譜庫的匹配結果以鏡像顯示，一目了然。

圖14. 靶向篩查典型界面

對于懷疑存在但譜庫沒有二級圖的化合物，可使用半靶向方式進行鑒定。以聚丙烯（PP）材料的篩查為例，由于在靶向篩查過程中發現含有抗氧劑1010，抗氧劑通常以自我犧牲（優先被氧化）的形式實現抗氧效果。因此其氧化、降解產物可能出現在浸出物中。據此推斷出可能副產物的分子式，采用半靶向的方式，用高分辨精確質荷比及同位素豐度驗證分子式，用Fragment Pane功能對推測的結構式進行驗證，從而確認化合物的結構（圖15）。

圖15. 聚丙烯材料提取物利用Fragment Pane功能進行結構匹配

對于全未知化合物，軟件可根據精確質量數和同位素豐度給出可能的元素組成（分子式），通過與ChemSpider數據庫中分子式相同的化合物進行二級碎片匹配，可推測化合物可能的結構（圖16）。

圖16. 計算出分子式后，自動鏈接ChemSpider進行碎片匹配

根據上述途徑，在聚丙烯包材浸出物中共發現包括增塑劑、爽滑劑、光穩定劑等在內的130多種化合物。以同樣的思路，在心臟介入治療的尼龍材質醫療導管萃取物中，發現74種成分，均為材料相關的低聚物（圖17）。

圖17. 心臟介入治療的醫療導管乙醇萃取物分析結果

參考文獻

[1] 馬玉楠，馬磊，蔣煜．藥品與包裝材料相容性研究相關指導原則解讀－試驗結果的評估 [J]．中國新藥雜志，2014，23（8）：940-943．

[2] Corredor C, Tomasella FP, Young J. Drug interactions with potential rubber closure extractables. Identifi cation of thioldisulfi de exchange reaction products of captopril and thiurams [J]. J Chromatogr A, 2009, 1216(1): 43-48

[3] 蔣煜，馬玉楠，霍秀敏，馬磊. 化學藥品注射劑與塑料包裝材料相容性研究技術指導原則解讀-提取遷移試驗方法設計 [J].中國新藥雜志，2014

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