Упаковочные материалы, применяемые для продуктов питания и их влияние на здоровье человека

     Пластификаторы  вводят в полимерные композиции от 10% и более с целью облегчения ее переработки в изделия и  достижения оптимальных технологических  режимов. Как правило, пластификаторами могут быть низкомолекулярные или  высокомолекулярные соединения (даже полимеры), которые не вступают с базовым продуктом в химическое соединение. Пластификатор, главным образом низкомолекулярный, должен легко мигрировать на поверхность материала , поэтому в качестве таковых чаще всего используют сложные эфиры жирных кислот (фосфорной, фталевой, адипиновой, себациновой)с низким давлением паров и высокой температурой кипения.

     Пластификаторы  обладают хорошей способностью растворяться в жирах и маслах, из-за чего мигрирующий  на поверхность пластификатор может  легко перейти в продукты, содержащие жиры, а таковых в нашем ежедневном рационе всегда значительное количество. Кроме того, наличие в пластмассах  пластификатора значительно облегчает  миграцию других низкомолекулярных  соединений, которые нередко являются более токсичными, чем сам пластификатор.

     Красители и пигменты применяют для окраски  пластических масс. Они обладают способностью выпотевать в значительных количествах  в окружающую среду. Для предотвращения этого при производстве упаковки нужно подбирать неорганические и органические соединения, которые  не обладают способностью растворяться в полимере и поэтому немобильны.

     Наполнители представляются неотъемлемой частью полимерной композиции и их содержание доходит  до 90%. Они вводятся с целью уменьшения материалоемкости полимера, то есть его  экономии, и для придания некоторых  свойств получаемым изделиям. В качестве наполнителей используют как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные соединения. Ассортимент наполнителей весьма разнообразен.

     Вопрос  о правильном выборе упаковочного материала  для конкретного продукта питания  не является риторическим еще и потому, что полимерные материалы, из которых  в процессе синтеза и переработки  получают упаковку, представляют собой  многокомпонентную систему, содержащую, в том числе, и вредные для человеческого организма продукты. Даже в композиции монопленок присутствует не только базовый полимер, но и низкомолекулярные продукты его синтеза: остаточные мономеры, катализаторы, инициаторы и др. Кроме того, в ней могут содержаться различные целевые добавки, вводимые в процессе переработки: пластификаторы, стабилизаторы, ингибиторы, наполнители, красители, мягчители, а также соединения тяжелых металлов.

     При длительном контакте упаковки с продуктом  все вышеперечисленные компоненты могут мигрировать в продукт, а из него - в желудок человека. Последствия такой миграции, к  сожалению, могут проявляться только через длительное время. И чтобы  чувствовать себя в безопасности, необходимо знать о влиянии компонентов  упаковки на физиологию человека. Это  особенно важно при выборе упаковки для продуктов, являющихся экстрагентами  для низкомолекулярных соединений, как, например, жиросодержащие продукты.

     В этом контексте санитарно-гигиенические  и токсикологические требования, предъявляемые к упаковочному материалу, являются наиважнейшими. Тестирование материалов должно проходить с обязательной оценкой биологической активности химических веществ, которые могут  мигрировать в пищевые продукты. Одной из главных задач биологических  исследований таких веществ является установление факта возможного отдаленного  влияния на организм человека. И  результаты этих исследований должны иметь решающее влияние на гигиеническую  регламентацию материала упаковки для конкретного продукта. Каким  же должен быть упаковочный материал с точки зрения гигиены?

     Гигиенические требования, предъявляемые к полимерной упаковке контактирующей с пищевыми продуктами, определяются различными факторами.

     ·           Токсичностью. В рецептуру полимерного упаковочного материала не должны входить вещества, обладающие высокой токсичностью.

     ·           Кумулятивными свойствами и специфическим действием на организм человека (канцерогенным, мутагенным, аллергенным и др.)

     ·           Химически инертным по отношению к продукту упаковочным материалом (он не должен изменять органолептических свойств продукта и выделять химических веществ в дозах, превышающих допустимые уровни). Санитарно-гигиенические исследования новых упаковочных материалов многоступенчаты.

     Рассмотрим  основные этапы.

     Органолептическая оценка. Предварительную информацию о возможности использования  упаковочного материала для контакта с пищевым продуктом можно  получить достаточно быстро на основании  его физико-химических свойств: растворимости  в различных средах, летучести, запахе и цвете. Такая экспресс-оценка (органолептическая  проба) позволяет по привкусу, запаху, внешнему виду, консистенции, однородности определить возможность нежелательного влияния упаковочного материала  на пищевой продукт. Объектом органолептической  оценки могут быть упаковочные полимерные и комбинированные материалы, а  также сам пищевой продукт.

     Чтобы обеспечить необходимую объективность  такой оценки, используют научно разработанные  нормы ее проведения, включающие метод  закрытой дегустации, наличие необходимой  квалификации у дегустаторов, их количественного  состава, а также современные  способы обработки результатов  эксперимента. Результат органолептических  исследований оценивается в «баллах» в соответствии с ГОСТами или  ТУ на полимерный материал, рекомендуемый  для упаковки пищевых продуктов.

     Санитарно-химические исследования. Основную опасность при  использовании полимерной упаковки, непосредственно контактирующей с  пищевыми продуктами, представляют содержащиеся в ней низкомолекулярные соединения, которые могут выделяться в окружающую среду и мигрировать в упаковываемый продукт. Поэтому в комплексе гигиенических испытаний важное место занимают санитарно-химические исследования. Они позволяют оценить характер и количество химических веществ, выделяемых из самого полимерного композиционного материала в модельную среду или продукт. Объектами таких исследований являются также мономеры, катализаторы, инициаторы и ускорители полимеризации, и конечно, технологические добавки (стабилизаторы, пластификаторы, красители, наполнители и некоторые другие).

     Санитарно-химические исследования проводят химико-аналитическими методами, оценивая интегральную (суммарную) и специфическую (индивидуальную) миграции посторонних веществ в пищевой  продукт. Определяют их наличие в  пищевом продукте чаще всего в  искусственных средах, моделирующих природу продукта. Сами пищевые продукты мало пригодны для проведения подобных исследований, поскольку они являются сложной системой, в которой трудно или невозможно определить микроколичества  отдельных химических соединений, входящих в его состав. Среды, используемые для санитарно-химических анализов, называются «модельными». В каждой стране для проведения таких испытаний  разрабатываются и внедряются свои модельные среды, условия экстракции и соответствующая нормативная  документация, поскольку пока не согласована  Единая Международная Унифицированная  методика проведения санитарно-химических исследований упаковочных материалов.

     Критерием оценки качества исследований является предельно допустимая концентрация (ПДК - по старой НД в нашей стране) или предельно допустимая величина интегральной миграции вещества. Такие  данные об упаковочном материале  включаются в «Перечень материалов, изделий, оборудования, прошедших экспертизу в Научно-практическом центре гигиенической  экспертизы Госкомсанэпиднадзора России и разрешенных для контакта с пищевыми продуктами и средами». Он выпускается Минздравом РФ в виде справочного издания.

     Токсикологическая оценка на животных. Заключительным этапом гигиенических исследований упаковочных  материалов, контактирующих с продуктами питания, являются токсикологические  испытания. Они проводятся на животных (крысах, морских свинках, обезьянах) путем введения в их организм растворов  мигрирующих веществ. Для оценки токсичности вещества используют два  основных критерия в соответствии со шкалой токсичности:

     ·           LD50 - доза, вызывающая летальный исход не менее чем у 50% подопытных животных при внутримышечном введении среды в течение определенного времени наблюдения, например 90 суток, измеряемая в граммах или миллиграммах на 1 кг массы животного (мг/кг);

     ·           LC50 - аналогичный показатель, определяемый при введении в организм животного веществ в газообразном состоянии через дыхательные пути, который измеряется в весовых частях паров вещества на объемную единицу воздуха (мг/м3).

     По  результатам оценки этих показателей  определяют коэффициент кумуляции - Ккум., под которым понимают отношение  суммарной дозы, вызвавшей гибель 50% животных при многократном введении (ЛД50(м)), к дозе, вызвавшей гибель 50% животных при однократном воздействии  яда ЛД50(1), то есть:

     Ккум.= ЛД50(м)/ЛД50 (1)

     В зависимости от получаемых значений данных показателей определяется степень  токсичности вредных веществ  и порог их миграции в продукт  питания из упаковки. Исследования токсичности веществ, содержащихся в упаковочном материале или  продукте питания, позволяют устанавливать  основной критерий токсикологической  оценки - допустимое количество миграции, или ДКМ. Эта величина представляет собой отношение максимально допустимой суточной дозы данного вещества - Дм (мг/кг) - при пересчете с животного на человека к количеству пищевых продуктов, потребляемых в среднем человеком в течение суток (обычно эта цифра составляет 2–3 кг) - V, то есть:

     ДКМ = Дм/V (2)

     Показатель  ДКМ является гигиеническим нормативом для и должен гарантировать безопасность для здоровья людей при неограниченно  продолжительном контакте с пищевыми продуктами упаковки, содержащей данное вещество. Критерий ДКМ позволяет  учитывать не только токсичность  и кумуляцию, но и другие воздействия  на организм человека, такие как  аллергенность, бластомогенность, мутагенность, тератогенность, эмбриотоксичность. 

Виды  опасностей

     По  характеру опасности патогенного  воздействия на организм человека исходных, вспомогательных и других соединений с учетом их биологической активности и степени миграции из полимера, полимерные упаковочные материалы  можно разделить на две основные группы.

     ·           Допустимые. Использование этой группы материалов разрешается для изготовления полимерной упаковки. Химические соединения в таких материалах не изменяют органолептических показателей продуктов питания, находящихся в упаковке, что доказано многолетними исследованиями. К этой группе относится большинство соединений, используемых при получении полимеров - мономеры, пластификаторы, наполнители, стабилизаторы, красители и другие добавки, что контролируется величиной ДКМ.

     ·           Недопустимые. Их использование не разрешается для получения полимерной упаковки. В группу недопустимых соединений входят те, которые обладают высокой токсичностью или другими видами неблагоприятного воздействия на организм и представляющие значительную опасность в случае миграции в окружающую среду.

     В качестве примера рассмотрим некоторые  регламентации по наиболее токсичным  мономерам и соединениям тяжелых  металлов. 

Высокотоксичные мономеры

     Жесткие требования по физиологической безвредности предъявляются к полимерным упаковкам  для жиросодержащих продуктов, которые  обладают повышенной экстракционной способностью к низкомолекулярным соединениям. Для характеристики устойчивости упаковочных  материалов к действию масел и  жиров используют два основных показателя: жиростойкость и жиропроницаемость, чтобы оценить и правильно  выбрать необходимый для упаковки данного продукта материал в соответствии с требованиями ГОСТа. Ассортимент  жиростойких материалов не очень  велик. К ним относятся ПВХ, ПС и их сополимеры (поливинилиденхлорид - ПВХД и ударопрочные пластики на основе ПС, акрилонитрила и других эластопластов, используемых в производстве полужесткой  тары). В последнее время группу этих полимеров пополнили ПЭТ  и некоторые другие более безвредные для организма и окружающей среды  полимеры.

     В последней четверти прошлого века остаточное содержание мономеров винилхлорида, акрилонитрила и стирола в  полимерах было значительно снижено. Это произошло в результате изменения  технологии их синтеза, переработки  и более высокой очистки используемых мономеров и технологических  добавок. Данные мономеры в то время  были предметом пристального внимания со стороны здравоохранительных  органов многих стран мира из-за предполагаемого канцерогенного воздействия  винилхлорида и акрилонитрила на организм человека, а также высокой  токсичности стирола. Проведенные  исследования и принятые регламентации  обеспечили безопасность применения подобных упаковок для пищевых продуктов, и позволили установить непригодность  тары из акрилонитрильных сополимеров  для фасования алкогольной продукции.