食品包装：要方便，更要安全 ——SCIEX液质系统包材解决方案

背景

包装材料是商品的重要组成部分，可以避免商品在保存、运输和销售过程中发生变质和污染等情况，在食品和药品行业应用十分广泛。现代生活中，人们的生活节奏越来越快，随着预制菜和外卖产业的兴起，包装材料更是为消费者提供了极大的便利。比如小编曾在嘴馋时购买过预制菜：夹沙肉，食用方法上明确写着直接带着内包装上锅蒸12分钟，再撕掉盖膜倒扣进盘中即可食用。这种方式既不脏手又可以避免水蒸气凝结在容器中影响食物口感。作为没时间也懒得做饭洗碗的打工人，各种包装带来的便利确实大大增加了生活的幸福感，但作为一名检测人，对于目前包装材料的大量使用则是喜忧参半的。

根据材质的不同，可以将包装材料分为塑料、橡胶、金属和玻璃等类别。为了兼具适应性、稳定性、功能性和便利性等特点，在包装材料的生产过程中，往往需要使用不同种类的添加剂，如增塑剂、抗氧化剂、稳定剂、硫化促进剂等^[1,2]。作为与食品或药品直接接触的包装材料，这些化合物在生产、储藏和使用过程中有可能迁移到药物或食物中，威胁人类健康。此外，由于温度或者光照的影响，这些添加剂有可能发生降解，产生新的有害物质^[3]。因此在便利性之外，包材的安全性也不容忽视。作为分析行业的创新者，SCIEX特别推出一系列包材安全性配套检测方案，从三重四极杆到飞行时间质谱，从靶向定量到非靶向风险评估，为广大用户提供参考。

一、分类检测方案：

分门别类、各个击破

近年来全球对食品接触材料检测越来越重视。国家卫健委在2023年发布了17个食品接触材料相关标准（2024年生效），涉及材料包括了塑料、橡胶、金属、复合材料和油墨，化合物类型包括抗氧剂、防腐剂和荧光增白剂等。2024年初欧盟发布的法规草案拟禁止在食品接触材料及制品中使用双酚A，对其他双酚类及衍生物的使用也有进一步规范。同样作为持久性污染物的全氟化合物（PFAS）由于其生物累积性、肝脏毒性、生殖和遗传毒性等也一直备受关注。

SCIEX根据不同化合物分类进行了方法开发，共推出10篇解决方案（见图1-11），在法规基础上对化合物种类进行适当扩充，在满足当前检测需求的同时，可以协助用户对食品和药品包材的安全风险进行进一步评估。

方案特点：

范围更广：在标准基础上扩展了检测化合物范围，前瞻性强；

效率更高：部分检测项目合并检测，且采集时间更短；

灵敏度更高：检测限为ppt级，高于标准要求。

图1-11

图1. 包材分类应用方案汇总

图2. 食品接触材料中的56种全氟化合物提取离子流色谱图

图3. 食品包装材料中的33种初级芳香胺提取离子流图

图4. 食品接触材料中12种酚类化合物提取离子流色谱图

图5. 纸质食品接触材料中4种荧光增白剂提取离子流色谱图

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

图6. 食品接触材料中的8种抗氧化剂提取离子流色谱图

图7. 食品接触材料中异噻唑啉酮类防腐剂提取离子流图

图8. 食品接触材料中丙烯酰胺提取离子流图

图9. 食品接触材料中23种塑化剂提取离子流图

图10. 食品接触材料中6种有机锡化合物提取离子流色谱图

图11. 橡胶塞中3种硫化剂提取离子色谱图

二、通用筛查方案：

应有尽有、一网打尽

在实际的工作中，食品和药品包装材料中的常见添加剂/可溶出物种类繁多、数量可达数百种，除外之外还可能引入其他非有意添加物等未知成分。因此，建立一种快速高效针对食药包装材料的溶出物/提取物筛查手段，对保障食品和药品安全具有十分重要的现实意义。SCIEX基于飞行时间质谱系统（QTOF）和SCIEX独有的三重四极杆串联离子阱质谱（QTRAP）建立了食药包装材料中常见添加物/溶出物的通用筛查流程，依靠专属的E&L高分辨谱库和SCIEX OS软件简便、高效的筛查流程，能够对食品和药品包装材料中溶出物进行快速筛查和准确鉴定。

方案一：QTRAP筛查定量方案

利用QTRAP特有的MRM-IDA-EPI功能，只需在方法中输入待测化合物离子对，软件在采集过程中根据预设的二级质谱采集条件，对满足条件的化合物进行二级扫描，同时得到化合物的MRM色谱图和二级质谱图（原理示意图见图12）。相比于传统三重四极杆，增强子离子扫描（EPI）模式可提高碎片丰度高达2个数量级，增加低浓度化合物的定性信心。采集到的数据导入SCIEX OS软件，即可自动与包材专属二级谱库进行匹配，得出化合物名称和匹配度得分，操作流程见图13。

利用上述方法及包材谱库，对某氯化丁基橡胶塞的甲苯浸提物进行筛查，结果检出包括抗氧化剂和邻苯二甲酸酯类增塑剂在内的20种化合物（表1）。

图12. MRM-IDA-EPI原理示意图

图13. QTRAP系统化合物筛查流程

表1. 氯化丁基橡胶塞可提取物筛查结果

方案二：高分辨筛查方案

高分辨质谱在定性研究中最为常用，相对于三重四极杆质谱，对包材中的未知物有更强的鉴定能力。SCIEX推出的高分辨包材筛查方案，有如下特点：

01SCIEX高分辨质谱系统在超快的扫描速度下，拥有信息依赖性（IDA）扫描和信息非依赖扫描（SWATH）两种扫描模式，可以一针进样同时获得包材提取物中丰富、全面的高分辨一级和二级质谱信息，并结合动态背景扣除技术（DBS）保证采集到的二级信息的有效性；

02SCIEX OS软件，采用一级质量偏差、保留时间、同位素分布、二级谱图匹配四大关“红绿灯”式的通用筛查方法，工作流程简单明了，让包材提取物筛查更高效（图14）；

03SCIEX拥有专门的E&L谱库：高分辨一级筛查库＞3300种，二级谱库＞1000种，QTRAP和QTOF均可使用，覆盖化合物类型超过20种，可实现无标品定性。支持自建库，采集的化合物信息可一键添加至本地谱库，供下次实验使用。

04SCIEX OS 软件的分子式拟合功能（Formular Finder）、碎片的自动化匹配功能（Fragment Pane）和与ChemSpider数据库的匹配等智能化的功能为未知物的结构解析提供了有效的手段。

高分辨质谱定性一般分为靶向、半靶向和非靶向三种形式。对于靶向鉴定，用户只需给出化合物名称、分子式及加和方式，软件可自动对色谱峰进行提取，并将对应的一、二级质谱图进行匹配，如图14，一级质量偏差均在1ppm以内（一般认为＜5ppm即可接受），且与谱库的匹配结果以镜像显示，一目了然。

图14. 靶向筛查典型界面

对于怀疑存在但谱库没有二级图的化合物，可使用半靶向方式进行鉴定。以聚丙烯（PP）材料的筛查为例，由于在靶向筛查过程中发现含有抗氧剂1010，抗氧剂通常以自我牺牲（优先被氧化）的形式实现抗氧效果。因此其氧化、降解产物可能出现在浸出物中。据此推断出可能副产物的分子式，采用半靶向的方式，用高分辨精确质荷比及同位素丰度验证分子式，用Fragment Pane功能对推测的结构式进行验证，从而确认化合物的结构（图15）。

图15. 聚丙烯材料提取物利用Fragment Pane功能进行结构匹配

对于全未知化合物，软件可根据精确质量数和同位素丰度给出可能的元素组成（分子式），通过与ChemSpider数据库中分子式相同的化合物进行二级碎片匹配，可推测化合物可能的结构（图16）。

图16. 计算出分子式后，自动链接ChemSpider进行碎片匹配

根据上述途径，在聚丙烯包材浸出物中共发现包括增塑剂、爽滑剂、光稳定剂等在内的130多种化合物。以同样的思路，在心脏介入治疗的尼龙材质医疗导管萃取物中，发现74种成分，均为材料相关的低聚物（图17）。

图17. 心脏介入治疗的医疗导管乙醇萃取物分析结果

参考文献

[1] 马玉楠，马磊，蒋煜．药品与包装材料相容性研究相关指导原则解读－试验结果的评估 [J]．中国新药杂志，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] 蒋煜，马玉楠，霍秀敏，马磊. 化学药品注射剂与塑料包装材料相容性研究技术指导原则解读-提取迁移试验方法设计 [J].中国新药杂志，2014

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