Tổng di chuyển (OML) và cặn không bay hơi (cặn bay hơi) về bản chất là cùng một phương pháp trọng lượng: chất chuyển ra được đưa vào đĩa, dung môi bị bay hơi hết, cặn được sấy đến khối lượng không đổi rồi cân, sau đó chuẩn hóa theo diện tích tiếp xúc hoặc khối lượng mẫu. Căn cứ là tiêu chuẩn phương pháp quốc gia về xác định tổng di chuyển của vật liệu và sản phẩm tiếp xúc thực phẩm, đọc cùng với quy định sản phẩm đặt giới hạn 10 mg/dm² và 60 mg/kg đối với vật liệu tiếp xúc thực phẩm dành cho trẻ sơ sinh, tính theo mỗi kilogram thực phẩm; đối trọng quốc tế là Quy định (EU) số 10/2011 và các phương pháp trọng lượng của chuỗi EN 1186. Ba điểm kiểm soát quyết định độ tin cậy của kết quả: hiệu chỉnh mẫu trắng, đưa đĩa bay hơi về khối lượng không đổi từ trước, và chính tiêu chí khối lượng không đổi — tiêu chuẩn phương pháp quy định chênh lệch khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp không vượt quá 0,5 mg, trong khi hệ thống LabStone hoạt động dưới 0,3 mg.
1. Tổng di chuyển, cặn không bay hơi và hao hụt khi sấy là ba cách hỏi cùng một vấn đề
Tổng di chuyển trả lời câu hỏi có bao nhiêu chất không bay hơi đã chuyển vào thực phẩm, chuẩn hóa theo diện tích tiếp xúc tính bằng mg/dm². Cặn không bay hơi và cặn bay hơi trả lời câu hỏi cặn còn lại bao nhiêu, tính theo thể tích mẫu hoặc khối lượng mẫu. Hao hụt khi sấy trả lời câu hỏi nước chiếm bao nhiêu phần trăm. Cả ba đều chạy trên cùng một máy cân và cùng một tiêu chuẩn sấy đến khối lượng không đổi, chỉ khác nhau ở bước chuẩn bị mẫu và cách chuẩn hóa kết quả.
2. Cách các tiêu chuẩn được phân tầng: giới hạn, quy tắc chung, phương pháp định định
Khung quy định gồm ba tầng. Quy định đặt giới hạn — tổng di chuyển 10 mg/dm², với giới hạn 60 mg/kg cho vật liệu và sản phẩm nhựa dùng cho thực phẩm trẻ sơ sinh tính theo khối lượng thực phẩm, và trỏ về phương pháp định định. Quy tắc chung cho vật liệu tiếp xúc thực phẩm quy định chất thay thế thực phẩm và điều kiện ngâm. Tiêu chuẩn phương pháp định định quy định trình tự bước trọng lượng: chuyển dung dịch ngâm vào đĩa đã cân sơ bộ, bay hơi dung môi trên bếp nước, sấy ở 105 °C ± 2 °C đến khối lượng không đổi và tính toán cuối cùng. Với bao bì dược phẩm và thiết bị y tế, khung đặc tính hóa học tương đương do ISO 10993-18:2020 quy định.
3. Quy trình: từ dung dịch thay thế đến mg/dm²
Bước một là chọn mô phỏng: thực phẩm dạng nước (pH trên 4,5) dùng nước cất, thực phẩm chua (pH 4,5 trở xuống) dùng axit axetic 4 %, thực phẩm chứa cồn dùng ethanol 10 % hoặc 20 %, thực phẩm béo dùng dầu ô liu hoặc, khi được phép, isooctan hoặc ethanol 95 % thay thế, và chọn mô phỏng khắt khe nhất. Bước hai là điều kiện ngâm: các điều kiện tiêu chuẩn bao gồm bảo quản dài hạn ở nhiệt độ phòng 40 °C trong 10 ngày, bảo quản ngắn hạn đến 24 h ở 40 °C trong 24 h, bảo quản lạnh ở 20 °C trong 10 ngày, bảo quản đông lạnh ở 5 °C trong 10 ngày, chiết nóng hoặc thanh trùng ở 70 °C hoặc 100 °C trong 2 h, và tiệt trùng nhiệt độ cao ở 121 °C trong 1 h, không vượt quá nhiệt độ biến dạng của vật liệu. Tỷ lệ diện tích ngâm trên thể tích dịch nói chung là 6 dm² so với 1 L, tức là 100 mL cho mỗi 1 dm².
| Điều kiện tiếp xúc | Nhiệt độ và thời gian ngâm |
|---|---|
| Bảo quản dài hạn nhiệt độ phòng | 40 °C × 10 ngày |
| Bảo quản ngắn hạn (≤ 24 h) | 40 °C × 24 h |
| Lạnh | 20 °C × 10 ngày |
| Đông lạnh | 5 °C × 10 ngày |
| Chiết nóng / thanh trùng | 70 °C hoặc 100 °C × 2 h |
| Tiệt trùng nhiệt độ cao | 121 °C × 1 h |
4. Tiêu chí khối lượng không đổi: 0,5 mg là ngưỡng pháp quy, 0,3 mg là biên độ tự động hóa
Khối lượng không đổi là bước duy nhất quyết định trực tiếp độ tin cậy của kết quả, và tiêu chuẩn quy định nó chặt chẽ. Cách viết của tiêu chuẩn: sau khi rửa sạch và để ráo, đĩa bay hơi được sấy 2 h trong tủ sấy điện giữ nhiệt độ 100 °C ± 5 °C, làm nguội 0,5 h trong bình hút ẩm rồi cân; sấy, làm nguội và cân được lặp lại cho đến khi đạt khối lượng không đổi — và khối lượng không đổi được định nghĩa là chênh lệch khối lượng giữa hai lần cân liên tiếp không vượt quá 0,5 mg. Chu trình này được chạy hai lần — một lần cho đĩa rỗng và một lần cho đĩa mang cặn — và cả hai đều phải đạt ngưỡng 0,5 mg. Yêu cầu thiết bị đi kèm được ghi ở chương thiết bị: tủ sấy điện giữ nhiệt độ với độ chính xác điều khiển nhiệt ±5 °C, và cân phân tích có độ phân giải 0,1 mg. Độ phân giải của cân phải tốt hơn tiêu chí khối lượng không đổi, nếu không bản thân chênh lệch 0,5 mg cũng không thể phân biệt được.
Con số 0,5 mg là ngưỡng pháp quy, không phải khuyến nghị: để tuyên bố đã đạt khối lượng không đổi, phòng thí nghiệm phải giữ trong 0,5 mg, và việc nới tiêu chí lên 1 mg là không chấp nhận được theo tiêu chuẩn. Hệ thống khối lượng không đổi tự động đánh giá ở 0,3 mg giữ một biên độ có hiệu quả theo cả hai hướng. Thứ nhất, khi độ lặp lại cân tốt thì tiêu chí vẫn đạt được ổn định, nên một dao động ngẫu nhiên 0,4 mg không làm chu trình bị kẹt. Thứ hai, chênh lệch khối lượng không đổi càng nhỏ thì sai lệch hệ thống của khối lượng cặn càng nhỏ — điều này quan trọng nhất khi giới hạn tổng di chuyển chỉ là 10 mg/dm² trong khi bản thân cặn có thể chỉ nặng vài miligam. Tự động hóa còn loại bỏ một lớp sai số mà cân thủ công dễ gặp: việc di chuyển liên tục đĩa nóng giữa tủ sấy, bình hút ẩm và cân khiến nhiệt dư và hơi nước ngưng tụ ảnh hưởng đến số đọc.
5. Điều khoản độ chính xác: sai số khối lượng không đổi truyền vào kết quả báo cáo như thế nào
Điều khoản độ chính xác gắn bước khối lượng không đổi trực tiếp với kết quả báo cáo theo hai nấc. Khi kết quả tổng di chuyển không lớn hơn 10,0 mg/dm² hoặc 60,0 mg/kg, chênh lệch giữa hai kết quả xác định độc lập thu được trong điều kiện lặp lại và giá trị trung bình số học của chúng không được vượt quá 1,0 mg/dm² hoặc 6,0 mg/kg. Khi kết quả lớn hơn 10,0 mg/dm² hoặc 60,0 mg/kg, chênh lệch đó không được vượt quá 10 % giá trị trung bình số học. Kết quả sau khi áp dụng hệ số hiệu chỉnh cũng phải đáp ứng yêu cầu này. Điểm cần lưu ý là điều khoản đánh giá cái gì: chênh lệch giữa từng kết quả và giá trị trung bình, chứ không phải chênh lệch tuyệt đối giữa hai lần xác định song song — cái sau lớn gấp đôi cái trước, và các phòng thí nghiệm tự đánh giá độ chính xác thường nhầm lẫn hai điều này. Điều khoản cũng giải thích vì sao tiêu chuẩn giữ tiêu chí khối lượng không đổi ở 0,5 mg: gần giới hạn 10 mg/dm² chỉ cho phép độ phân tán 1,0 mg/dm², nên mỗi 0,5 mg độ bất định thêm vào ở bước khối lượng không đổi sẽ tiêu tốn một nửa phần dự trữ đó.
6. Dầu ô liu không đi theo lộ trình bay hơi: Phần 2 là một nguyên lý khác
Tiêu chuẩn phương pháp có hai phần. Phần 1 bao gồm mô phỏng thực phẩm dạng nước và dung môi thay thế hóa học (n-hexan, isooctan, ethanol 95 %, n-heptan) và dùng lộ trình cặn bay hơi như đã mô tả. Phần 2 xử lý dầu ô liu và dùng phương pháp giảm khối lượng mẫu: khối lượng ban đầu của mẫu trước thử nghiệm di chuyển trừ khối lượng thuần của mẫu sau khi ngâm trong dầu ô liu cho khối lượng chất không bay hơi đã chuyển ra. Khối lượng thuần là khối lượng của mẫu khi lấy ra khỏi dầu ô liu, trừ khối lượng dầu ô liu mà mẫu hấp thụ, cộng với khối lượng chất bay hơi. Dầu ô liu bị hấp thụ được chiết trong bộ chiết Soxhlet, xà phòng hóa và este hóa methyl thành các este methyl của axit béo, rồi định lượng bằng sắc ký khí với chuẩn nội. Lộ trình đó cần bộ chiết Soxhlet, thiết bị xà phòng hóa và este hóa methyl, máy sắc ký khí và chất chuẩn nội — đó không phải là thứ mà máy đo khối lượng không đổi bằng bể nước 105 °C có thể đảm nhận. Việc bố trí phòng thí nghiệm phải tách bạch hai phần: một máy khối lượng không đổi đảm nhận mọi mẫu mô phỏng dạng nước và dung môi thay thế ở Phần 1, còn các mẫu thực phẩm béo theo lộ trình dầu ô liu cần năng lực chiết và sắc ký khí riêng.
7. Chiết xuất chloroform: bước kiểm tra lại cho nhựa gốc tinh bột vượt giới hạn
Quy trình chiết xuất chloroform áp dụng cho vật liệu và sản phẩm tiếp xúc thực phẩm mà tiêu chuẩn sản phẩm yêu cầu xác định chỉ tiêu này: 20 mL chloroform được thêm vào cặn thu được ở bước trọng lượng để làm ướt cặn, hỗn hợp được lọc, dịch lọc được thu vào đĩa bay hơi đã đưa về khối lượng không đổi, và cặn sau đó được chiết thêm hai lần, mỗi lần với 20 mL chloroform; giấy lọc được rửa bằng một ít chloroform, nước rửa được gộp vào dịch lọc trong đĩa, và sau khi bay hơi cặn được cân. Quy định sản phẩm kích hoạt luật này: đối với vật liệu và sản phẩm nhựa gốc tinh bột có hàm lượng tinh bột từ 40 % trở lên, nếu tổng di chuyển đo được trong mô phỏng thực phẩm theo quy định vượt giới hạn, chiết xuất chloroform được xác định theo cùng tiêu chuẩn phương pháp và giá trị chiết xuất chloroform đo được được dùng để phán định kết quả. Về cơ chế, điều này tách việc tinh bột hòa tan khỏi sự chuyển của các chất hữu cơ có thể gây hại — tinh bột tự hòa tan có thể đẩy con số tổng di chuyển lên cao mà không hàm chứa rủi ro. Vì vậy vượt giới hạn không đồng nghĩa với không đạt; nó mở ra một bước kiểm tra lại kết thúc bằng giá trị chiết xuất chloroform. Mẫu trắng cũng chạy theo cùng trình tự 5.1, 5.2 và 5.3 để xác lập cặn của dịch ngâm trắng và cặn chiết xuất chloroform trắng.
8. Bốn bước dễ sai nhất
Thứ nhất, bỏ qua hiệu chỉnh mẫu trắng, khiến cặn bay hơi của bản thân mô phỏng bị tính vào lượng chuyển. Thứ hai, dùng đĩa bay hơi chưa từng đưa về khối lượng không đổi, biến trôi nền thành sai lệch hệ thống. Thứ ba, tỷ lệ diện tích trên thể tích ngâm không đúng quy định, khiến kết quả không thể so sánh với báo cáo của bất kỳ ai. Thứ tư, tiêu chí khối lượng không đổi bị nới lỏng: ngưỡng tiêu chuẩn đặt ra là 0,5 mg, trong khi hệ thống tự động quy định ở 0,3 mg vừa đáp ứng tiêu chuẩn vừa cho độ lặp lại chặt chẽ hơn, đồng thời bỏ thao tác đi lại liên tục giữa tủ sấy và cân. Một hiểu lầm phổ biến thứ năm là giao thực phẩm béo cho máy khối lượng không đổi kiểu bay hơi: dầu ô liu thuộc Phần 2 của tiêu chuẩn, là phương pháp giảm khối lượng cộng sắc ký khí, không phải bay hơi bể nước.
9. Một máy khối lượng không đổi có thể phủ những chỉ tiêu nào
Máy đo tổng di chuyển và cặn không bay hơi LabStone ERT-C dùng bể nước giữ nhiệt 105 °C để bay hơi và sấy, một thiết bị phủ: tổng di chuyển và cặn bay hơi cho vật liệu tiếp xúc thực phẩm, cặn không bay hơi và chất chiết xuất cho bao bì dược phẩm, độ ẩm, hao hụt khi sấy và tổng chất rắn cho thực phẩm, lượng muối toàn phần và cặn bay hơi cho nước, và cặn không bay hơi cho nước tinh khiết và nước dùng tiêm. Ranh giới cần lưu ý: lộ trình dầu ô liu ở Phần 2 của tiêu chuẩn phương pháp, với bước sắc ký khí của nó, không thuộc phạm vi này.
Các định nghĩa trong tiêu chuẩn
ISO 10993-18:2020 định nghĩa hai thuật ngữ then chốt: extractables là “việc đánh giá (với điều kiện chiết xuất trong phòng thí nghiệm) khả năng thiết bị y tế hoặc vật liệu cấu thành của nó giải phóng các chất hóa học trong điều kiện sử dụng lâm sàng”, còn leachables là “việc đo lường các chất hóa học được giải phóng từ thiết bị y tế trong điều kiện sử dụng lâm sàng của nó”. Phương pháp trọng lượng được quy định trong chuỗi EN 1186, và giới hạn tổng di chuyển 10 mg/dm² đến từ Quy định (EU) số 10/2011.
Tài liệu tham khảo
- Quy định (EU) số 10/2011 — vật liệu và sản phẩm nhựa dùng để tiếp xúc thực phẩm
- Chuỗi EN 1186 — xác định tổng di chuyển vào mô phỏng thực phẩm
- ISO 10993-18:2020 — đặc trưng hóa học của vật liệu thiết bị y tế trong quy trình quản lý rủi ro
- USP <921> — chất lượng nước dùng dược phẩm
- ISO 759 — chất lượng nước: xác định cặn bay hơi bằng phương pháp trọng lượng
Máy đo tổng di chuyển và cặn không bay hơi LabStone ERT-C kết hợp bể nước ổn định 105 °C với quy trình bay hơi tự động, sấy nóng, làm nguội và cân chính xác, quy định hiệu chỉnh khối lượng không đổi dưới 0,3 mg. Một thiết bị vì thế phủ tổng di chuyển và cặn bay hơi cho vật liệu tiếp xúc thực phẩm, cặn không bay hơi và chất chiết xuất trong bao bì dược phẩm, độ ẩm và hao hụt khi sấy trong thực phẩm, cặn bay hơi trong nước, và cặn không bay hơi của nước tinh khiết; thiết kế nhiều buồng độc lập cho phép xử lý song song cả lô mẫu và loại bỏ việc phải đi thủ công giữa lò và cân.
