Полимерные и другие материалы, как возможный источник загрязнения пищевой продукции

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 (см. авторскую справку на с. 48).

3.1 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, ктоторые 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.

3.2 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.

Полимеры  для упаковки хлеба должны быть термоустойчивы, поскольку хлеб зачастую упаковывают  еще теплым.

Вопросу о  правильном выборе упаковочного материала  для конкретного пищевого продукта должен предшествовать вопрос о правильном выборе полимерного сырья для  изготовления упаковочного материала. Для изготовления материалов и изделий, предназначенных для использования  в контакте с пищевыми продуктами, следует использовать только разрешенные  для этих целей Минздравом России марки полимерного сырья. Разрешенное  полимерное сырье - это сырье, прошедшее  необходимую оценку, включая токсикологические  исследования (токсикологические исследования новых видов полимерных материалов обязательны); разрешенные марки  полимерного сырья - это согласованные  службами здравоохранения рецептуры  стабилизации.

Следует пояснить, что в полимерное сырье, предназначенное  для изготовления изделий, контактирующих c пищевыми продуктами, допускается  введение веществ - добавок (стабилизаторов, антиоксидантов, пластификаторов, наполнителей и др.), относящихся только к IV (вещества малоопасные) или III (вещества умеренно опасные) классам опасности по ГОСТ 12.1.007-76, то есть нетоксичным веществам.

Другим важным вопросом являются физико-химические свойства конкретного полимерного  материала. Например, полиэтилен высокой  плотности - материал не жиростойкий, поэтому изделия из него будут не пригодны для упаковки продуктов с высоким (более 30%) содержанием жира.

Использование разрешенного сырья гарантирует  соблюдение требований, предъявляемых  к готовым изделиям по санитарно-эпидемиологической безопасности, однако является условием необходимым, но не достаточным.

В процессе переработки  полимерного сырья возможно, при  неблагоприятных факторах (слишком  высокой температуре переработки  и др.), образование и накопление в готовом изделии продуктов  термоокислительной деструкции, способных переходить в контактирующий пищевой продукт и оказывать негативное действие на гигиенические показатели изделия. Поэтому тестирование готовых упаковочных материалов и изделий по гигиеническим показателям обязательно.

Безусловно, любой полимерный материал и изделия  из него способны выделять в окружающую среду (воду, воздух, пищевые продукты) вредные химические вещества-мигранты. Установлено, что нельзя осуществлять оперативный гигиенический контроль, проводя токсикологические испытания  каждого нового изделия (такие исследования продолжительны во времени), это и  не требуется при использовании  разрешенного сырья. Актуальным вопросом гигиены полимеров является гигиеническая  регламентация уровней выделения  вредных веществ. Таким образом, отсев непригодных для использования  в контакте с пищевыми продуктами полимерных изделий должен производиться и производится по результатам санитарно-химических исследований.