یکی از مسائل مهم در بهداشت مواد غذایی، آنالیز خصوصیات حرارتی بسته بندی مواد غذایی است زیرا آنها در تماس نزدیک با غذا هستند. ترکیبات با فراریت بالا می توانند از پلیمر تبخیر شوند (به عنوان مثال در زیر نور خورشید) و در مواد غذایی پخش می شوند. به خصوص برای مصرف طولانی تر، این امر می تواند منجر به خطراتی برای سلامتی شود که مصرف کننده در معرض خصوصیات شیمیایی و فیزیکی ماده تبخیر شده قرار می گیرد. بنابراین می توان انتظار داشت که در آینده نزدیک مقررات دقیق تری برای حداکثر غلظت مواد افزودنی در مواد غذایی و بسته بندی آنها وضع شود. در آنالیز بسته بندی مواد غذایی میخواهیم از روش GC و دستگاه GCMS استفاده کنیم به این دلیل که دستگاه GCMS توانایی آنالیز نمونه های مایع، جامد و گازی که دارای ترکیبات فرار و نیمه فرار هستند، را دارد.
بسته بندی مواد غذایی
بسته بندی مواد غذایی راهی راحت و ساده برای محافظت از مواد غذایی از عوامل خارجی و فساد و آلودگی می باشد و باعث تازه ماندن و حفظ ماده داخل بسته بندی می شود. بعضی از مواد و عناصری که در ساخت این پکیجینگ ها استفاده می شوند به تنهایی ممکن است باعث آلودگی یا مسمومیت شوند، حال اگر این مواد تحت شرایطی خاص قرار نگیرند یا عملیات خاصی روی آنها انجام نشود ممکن است برای سلامتی انسان خطرناک باشند. این بسته بندی ها باید به طوری باشند که از نفوذ عوامل خارجی به داخل بسته بندی جلوگیری کنند و مواد غذایی را سالم نگه دارند.
روش هایی که به طور معمول برای آنالیز بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود، به عنوان مثال کروماتوگرافی گاز (GC) یا گاز کروماتوگرافی همراه با طیف سنجی جرمی (GCMS) نیاز به تلاش زیادی در تهیه نمونه با استفاده از مایع فوق بحرانی یا استخراج امواج خرد دارد. این روشهای گران قیمت این معایب را دارند که برای هر مشکل تجزیه و تحلیل، روش باید به دلیل حلالیتهای مختلف پلیمرها در حلالهای مختلف تنظیم شود. پیرولیز GCMS در اینجا گزینه بسیار خوبی است.
آنالیز بسته بندی مواد غذایی با دستگاه GCMS
آنالیز کمترین مقادیر و مخلوط های ناشناخته توسط تجزیه گرمایی دستگاه GCMS
در تجزیه گرمایی در اثر حرارت دستگاه GCMS، نمونه در آون داغ آنالیزور گرمایی، بدون هیچ گونه آماده سازی نمونه، تکه تکه می شود. پس از آن قطعات تولید شده توسط آنالیزور گرمایی که توسط دستگاه کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography – GC) جدا شده اند، به وسیله MS شناسایی می شوند. بنابراین در دستگاه GCMS نه تنها امکان آنالیز کمی و کیفی مقادیر بسیار کمی از نمونه وجود داشته، بلکه مخلوطی از ترکیب ناشناخته نیز وجود دارد.
دمای مناسب برای هر موضوع آنالیزی در دستگاه GCMS
روش ویژه ای که در آنالیز بسته بندی مواد غذایی در GCMS مورد استفاده قرار می گیرد، اصطلاحاً DoubleShot Pyrolysis GCMS نام دارد. در مرحله اول این آنالیز، تجزیه و تحلیل گاز تکامل یافته (EGA) انجام می شود. سپس با EGA دمای تبخیر ترکیبات فرار (به عنوان مثال مواد افزودنی) از پلیمر و همچنین دمای تجزیه شدن پلیمر تعیین می شود. بنابراین به راحتی می توان دمای مناسب برای هر مسئله و موضوع تجزیه و تحلیل را پیدا کرد. در EGA نمونه با استفاده از یک برنامه دمایی خطی گرم می شود و ترکیبات مستقیماً در طیف سنج جرمی شناسایی می شوند. هیچ تفکیک کروماتوگرافی صورت نمی گیرد. منحنی های بدست آمده شدت را به عنوان تابعی از دما نشان می دهد (ترموگرام).
با استفاده از تکنیک های به اصطلاح EGA-Heart-Cut می توان اجزای تشکیل دهنده را توسط GCMS تجزیه و تحلیل کرد. این اجزا در سر ستون منجمد می شوند، توسط GC جدا شده و توسط طیف سنجی جرمی شناسایی می شوند.
در تصویر زیر به عنوان نمونه، آنالیز بسته بندی مواد غذایی براساس پلی وینیلیدن کلراید (PVDC) با EGA-Heart-Cut را نشان می دهد. در منطقه A بوتانول، تریبوتیل آكونیتات و همچنین تریبوتیل استیل سیترات (CITROFLEX A-4، نرم كننده) قابل شناسایی است. در ناحیه B ترونیتون آكونیتات (مقدار كم) به عنوان تركیب اصلی ترابوتیل استیل سیترات اصلی شناسایی شد. علاوه بر این HCL، یک محصول تجزیه و فرسایش PVCD، پیدا شد. در منطقه C که جز اصلی HCL بود، اما بنزن و ترکیبات آروماتیک کلر منشا گرفته از ساختار پلیمر PVDC هم تشخیص داده شد.
نمودار آنالیز مواد موجود در بسته بندی مواد غذایی با دستگاه GCMS
در تصویر زیر همچنین آنالیز EGA-Heart-Cut از یک بسته بندی مواد غذایی بر اساس پلی پروپیلن (PP) و نایلون نشان داده شده است. کروماتوگرام در منطقه A اسید استیک را به عنوان یکی از ترکیبات اصلی اسیدهای چرب را نشان می دهد که به عنوان نرم کننده استفاده می شود. کروماتوگرام منطقه B هیدروکربنهای الفینکی (C6 ، C9 ، C12 و C15) را نشان می دهد، که در اثر تجزیه گرمایی پلی پروپیلن تشکیل می شوند، که به عنوان ترکیبات اصلی ε-کپرولاکتام ، مونومر نایلون -6 می باشند.
نمودار آنالیز و تعیین مقدار مواد در بسته بندی مواد غذایی
نتایج آنالیز بسته بندی مواد غذایی با دستگاه کروماتوگرافی گازی GCMC
به این ترتیب باید توجه داشت چه موادی در بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود چون بعضی مواد ممکن است با مواد غذایی اسیدی مثلا رب گوجه فرنگی یا سرکه و غیره واکنش داده و باعث خوردگی بسته بندی و خطرات جدی برای سلامتی شوند یا بعضی مواد در معرض گرما واکنش هایی را انجام داده که منجر به تولید مواد خطرناک برای سلامتی انسان می شوند.
اگر قصد خرید دستگاه GCMS را دارید، متخصصان فنی و با تجربه شرکت ری نور آزما شما را در امر خرید دستگاه و خدمات نصب و خدمات پس از فروش آن یاری خواهند کرد.
