Rapid Automated Screening of Extractable Compounds in Materials for Food Packaging, Medical or Technical Purposes

Význam tématu

Analýza uvolnitelných a extrahovatelných látek z materiálů používaných pro potravinové obaly, lékařské pomůcky či technické aplikace je klíčová pro zajištění bezpečnosti a integrity produktů. Nevhodné materiály mohou uvolňovat sloučeniny, které ovlivňují kvalitu, chuť či vůni potravin, narušují farmaceutickou čistotu nebo kontaminují zpracovávané tekutiny v biomedicínských a průmyslových zařízeních. Screening uvolnitelných látek pomáhá vybrat materiály s nízkým emisním potenciálem a splnit regulatorní požadavky i rostoucí nároky na kvalitu a udržitelnost.

Cíle a přehled studie

Autoři navrhli a ověřili dvě plně automatizované metody pro rychlý screening extrahovatelných látek v různých polymerech:

• Metoda 1: automatizovaná extrakce kapalným rozpouštědlem (LE) se systémem GERSTEL MPS.
• Metoda 2: přímá termická desorpce (TD) ve spojení s GERSTEL TDU.

Obě techniky slouží k přehledu kvality materiálů a odhadnutí emisního potenciálu za účelem výběru vhodného obalového nebo technologického materiálu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro obě metody byla použita sestava GERSTEL MPS s Cooled Injection System (CIS) a plynový chromatograf Agilent 7890 s hmotnostním detektorem 5975 MSD. Klíčové kroky:

1. Metoda LE: materiál se řeže na malé kousky, vkládá do vialky s etylacetátem, extrahuje 4 hodiny při 45°C a 750 rpm a poté se vstřikuje 1,5 µl extraktu do GC/MS.
2. Metoda TD: řezy materiálu se umístí do skleněných desorpčních trubic, provede se termická desorpce při 100–200°C (20°C/min), analyty se zachytí a poté přenesou do GC kolony.

Zároveň byly optimalizovány parametry (split, teplota) tak, aby výsledné chromatogramy obou metod byly vzájemně porovnatelné i citlivé.

Použitá instrumentace

• GERSTEL MultiPurpose Sampler (MPS) s agitátorem a Cooled Injection System (CIS)
• GERSTEL Thermal Desorption Unit (TDU)
• Agilent 7890 GC s 5975 MSD
• Rozpouštědlo: etylacetát, interní standard d10-fenanthren

Hlavní výsledky a diskuse

Obě metody poskytly čisté blanky bez rušivých stop.
Metoda TD vykázala 10–60× vyšší citlivost pro nízkomolekulární organické sloučeniny, zatímco metoda LE byla účinnější u vysoce bodujících látek. Optimalizace split poměru a desorpční teploty umožnila harmonizovat signálové intenzity.
Analýza ~70 komerčních vzorků odhalila v potravinových obalech množství uhlovodíků, esterů, amidů, bisfenolu A, ftalátových plastifikátorů i izokyanátů. Některé materiály (např. obaly na sýr či uzeniny, mikrotenové sáčky) obsahovaly potenciálně toxické organické sloučeniny. Naopak laboratorní plasty a zdravotnické polymerní díly vykazovaly velmi nízkou úrověň extrahovatelných látek.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizované postupy LE a TD umožňují:

• Rychlý a reprodukovatelný screening kvality polymerních materiálů.
• Rozlišení vhodných versus nevhodných obalů či komponent před nákladnými zkouškami.
• Snížení manuální práce a rizika kontaminace.
• Flexibilitu v optimalizaci analýzy pro různé třídy sloučenin.

Budoucí trendy a možnosti využití

V dalším vývoji lze očekávat:

• Integraci metod LE a TD s vysokorozlišujícím hmotnostním spektrometrem pro identifikaci stopových kontaminantů.
• Automatizovanou přípravu různých modelových simulantů (vodné, lipidové) pro odhad reálných migrací.
• Uplatnění v recyklačním workflow pro kontrolu stopového zbytkového znečištění v sekundárních surovinách.
• Rozšíření na screening škodlivých složek v nanomateriálech či komplexních kompozitech.

Závěr

Popsané automatizované metodiky LE a TD poskytují rychlé, citlivé a srovnatelné přístupy k hodnocení extrahovatelných látek z polymerních materiálů. Obě metody usnadňují výběr bezpečných obalů a zdravotnických komponent a podpoří implementaci přísných norem v oblasti potravinářské a farmaceutické výroby.

Reference

• CHMP/CVMP Guideline on Plastic Immediate Packaging Materials, EMEA, 2005
• US FDA Guidance for Industry Container Closure Systems, 1999
• 21 CFR Part 177 Indirect Food Additives Polymers, US FDA, 2011
• Pfannkoch E., Whitecavage J., Stir Bar Sorptive Extraction, GERSTEL AppNote 3/2002
• Lorenzini R. a kol., Mineral Oil Hydrocarbons in Paperboard Foodpackaging, Food Addit. Contam. A, 2010