Actualmente, los plásticos son los materiales de envasado de alimentos más utilizados. Debido a que estos materiales están en contacto directo con los alimentos, su seguridad y la posible migración de sustancias químicas que contienen a los alimentos han generado gran preocupación. Estas cuestiones constituyen, además, una importante línea de investigación en seguridad alimentaria.
Durante mucho tiempo, la presencia y migración de oligómeros, monómeros nocivos, contaminantes y aditivos en las tintas con base de solventes utilizadas en la impresión de envases de plástico para alimentos han sido los principales factores que afectan la seguridad de estos materiales. Para solucionar este problema, se han introducido nuevas tecnologías en la impresión de envases, como la impresión ultravioleta (UV) con tintas curables por UV. Los fotoiniciadores (PI), componentes principales de estas tintas, se utilizan ampliamente en la impresión de materiales para envases de alimentos.
Tras iniciarse la reacción de polimerización, la mayor parte del fotoiniciador se convierte en residuo y forma parte del extremo de la cadena del polímero. Sin embargo, una pequeña cantidad de fotoiniciador sin polimerizar permanece en la tinta, y estos compuestos de bajo peso molecular pueden eliminarse del envase. La tinta impresa puede migrar al alimento, contaminándolo.
En los últimos años, diversos estudios han demostrado que, tras el curado de la tinta UV, el fotoiniciador residual puede contaminar los alimentos envasados mediante migración química o contacto físico en determinadas condiciones, lo que supone un riesgo potencial para la salud humana.
Desde la detección de fotoiniciadores en la leche en polvo de Nestlé en Italia en 2005, la migración y contaminación por fotoiniciadores ha suscitado preocupación a nivel mundial.
En 2007, mediante un estudio toxicológico en ratones, algunos investigadores descubrieron que la benzofenona (BP) y la 4-metilbenzofenona (PBZ) no solo aumentaban la probabilidad de que los ratones desarrollaran tumores, sino que también causaban daño cutáneo y toxicidad reproductiva.
En mayo de 2009, el Comité Permanente de la Cadena Alimentaria y de Sanidad Animal (SCFCAH) de la Comisión Europea estableció el límite de migración específico de benzofenona en tintas de impresión para materiales en contacto con alimentos en 0,6 mg/kg.
En 2015, la Asociación Europea de Impresión de Tintas (EuPIA) aclaró los requisitos de restricción de migración de 105 fotoiniciadores de moléculas pequeñas sobre la base del documento UE 2002/72/CE y el Reglamento suizo 817.023.21.
Dado que los envases de plástico para alimentos pueden entrar en contacto con diversos tipos de alimentos durante su uso, la evaluación actual de la exposición a sustancias tóxicas y nocivas en estos materiales suele emplear simulantes alimentarios para las pruebas de migración. Diversos estudios han demostrado que las propiedades de los simulantes alimentarios influyen significativamente en el comportamiento de la migración; los polímeros de diferentes materiales presentan diferencias notables en la capacidad de migración de los fotoiniciadores.
Actualmente, la investigación sobre la migración de fotoiniciadores a alimentos y simulantes alimentarios es un tema de gran interés, pero existen pocos estudios sobre las leyes de migración de los fotoiniciadores en materiales en contacto con alimentos a simulantes alimentarios.
Para ello, nuestros investigadores seleccionaron simulantes alimentarios de acuerdo con la norma alimentaria nacional GB/T 23296.1-2009, tomaron como objeto de estudio el proceso de migración de fotoiniciadores a dichos simulantes y emplearon cromatografía líquida de ultra alta resolución acoplada a espectrometría de masas en tándem (UHPLC-MS/MS) para la determinación de 1-hidroxiciclohexilfenilcetona (SINOCURE 184), benzofenona (SINOCURE BP), 2,2-dimetoxi-2-fenilacetofenona (SINOCURE BDK), 2-benzoilbenzoato de metilo (SINOCURE OMBB), 4-dimetilaminobenzoato de etilo (SINOCURE EDB), entre otros. En materiales de envasado de alimentos de plástico, se analizaron 5 tipos de fotoiniciadores y se estudió la ley de migración de estos 5 fotoiniciadores en 3 tipos de simulantes de alimentos bajo diferentes tiempos de migración y materiales de migración, proporcionando una base para la evaluación de la seguridad del uso de fotoiniciadores en materiales de envasado de alimentos.
Se utilizó una columna cromatográfica Agilent Eclipse Plus C18 como columna de separación y una mezcla de acetato de amonio (1 g/L) y acetonitrilo en diferentes proporciones volumétricas como fase móvil para la elución en gradiente. La detección se realizó mediante ionización por electrospray positivo en modo de monitorización selectiva de iones. El límite inferior de detección (10S/N) del método fue de 1,38 a 5,56 μg/dm². El porcentaje de recuperación osciló entre el 77,5 % y el 95,0 %, y la desviación estándar relativa (n = 6) de los valores medidos varió entre el 0,81 % y el 8,9 %.
El efecto del tiempo de migración en la migración de fotoiniciadores
Figure 1- Water;
Figure 2- 10% ethanol solution;
Figure 3- 30g/L acetic acid solution
1-OMBB; 2-EDB; 3-CPK(184); 4-BP; 5-BDK
In three food simulants: water, 10% ethanol solution and 30g/L acetic acid solution, the longer the migration time, the greater the migration amount of the 5 photoinitiators, and the migration amount increased rapidly in the first 5 days. The extended migration volume gradually reaches an equilibrium state.
The effect of food simulant on the migration of photoinitiators
1-OMBB; 2-EDB; 3-CPK(184); 4-BP; 5-BDK
① OMBB has the highest migration amount among the three food simulants, and there are significant differences in the migration amount in different food simulants, and BDK has the least migration amount. The migration amount of 5 kinds of photoinitiators in 3 kinds of food simulants is:
OMBB＞EDB＞CPK(184)＞BP＞BDK
② The migration ability of CPK(184) and OMBB in 30g/L acetic acid solution is stronger than that in water and 10% ethanol solution, and the migration ability of EBD and BP in 30g/L acetic acid solution and 10% ethanol solution is higher. Yu Shui. This may be due to the different solubility of the 5 PIs in different food simulants. The solubility of 5 kinds of PIs in water is low, and the migration amount of 5 kinds of PIs in water is the smallest. In a 30g/L acetic acid solution, the migration of BDK is very small, which may be due to the fact that BDK is unstable in acidic solutions and easily decomposes, resulting in a decrease in migration.
The influence of food packaging materials on the migration of photoinitiators
Figure 1-Water;
Figure 2-10% ethanol solution;
Figure 3-30g/L acetic acid solution
1-PE; 2-BOPP/CPP; 3-BOPP/PET/CPP
① In the same kind of food simulant liquid, the migration amount of 5 kinds of photoinitiators in 3 kinds of food packaging materials is:
PE＞BOPP/CPP＞BOPP/PET/CPP
This may be because the BOPP/PET/CPP material is a three-layer composite, which has good barrier properties, and the photoinitiator is not easy to penetrate into the food simulating liquid, resulting in little migration;
② The barrier ability of BOPP/PET/CPP material to photoinitiator in water is 5-12 times that of the other two food packaging materials, and the barrier ability of BOPP/PET/CPP material in 10% ethanol solution and 30g/L acetic acid solution Only 1.2～1.5 times of the other two materials;
③ There are obvious differences in the migration amount of the same photoinitiator in different food packaging materials. Therefore, the barrier performance is the main factor affecting the migration of the photoinitiator.
Conclusion
The migration ability of 5 kinds of PIs in different food simulants is different, among which the migration ability to 30g/L acetic acid solution is the strongest; the migration ability of 5 kinds of PIs in different food plastic packaging materials is closely related to the barrier properties of the materials.
