استفاده وسیع مواد شیمیایی در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی، منجر به آن شده است که بررسی نفوذ مواد بسته‌بندی به ماده‌های غذایی و اثرات آن‌ها بر بدن انسان در دستور کار مسوولان اجتماعی و محققان قرار بگیرند. چسب‌ها به‌صورت مستقیم و اغلب غیرمستقیم در تماس با مواد غذایی بسته‌بندی شده هستند. از این‌رو طراحی آزمون‌هایی همچون آزمون مهاجرت برای چسب‌ها و مواد پلیمری به پژوهشگران کمک کرده است تا مواردی همچون مواد نفوذ کننده به مواد خوراکی، میزان نفوذ این مواد و شرایط نفوذ مواد موجود در بسته‌بندی‌ها را بررسی کنند.

 

 برای آزمون مهاجرت استانداردهایی موجود است که نحوه آماده‌سازی نمونه‌ها، میزان مجاز مواد در بسته‌بندی‌ها و پارامترهای مورد بررسی را تعریف کرده‌اند (بخش‌های 1 تا 15 استاندارد EN 1186). در مقاله پیش‌رو نکاتی در رابطه با مهاجرت اجزای چسب‌ها به مواد غذایی بیان می‌شود.

 

مهاجرت

همانطور که در مقاله گذشته بیان شد، واژه مهاجرت به معنی فرآیند انتقال جرم از مواد بسته‌بندی به محتویات غذایی داخل آن است که در عین حال خواص مکانیکی و نفوذپذیری بسته‌بندی تغییر محسوسی نمی‌کند. مهاجرت از بین منافذ و سایر فواصل بین مولکولی پلیمرها انجام می‌شود که تعداد فواصل و همچنین اندازه‌شان، در مواد مختلف متفاوت است.  در ادامه چند نکته در رابطه با موضوع مهاجرت بیان می‌شود.

مهاجرت از دو منظر اهمیت دارد:

  1. تغییرات نامطلوب چشایی محصول
  2. سلامت مصرف کننده

 

ترکیباتی که در پلیمرهای بسته‌بندی و چسب‌هایشان امکان مهاجرت دارند، موارد زیر می‌باشند:

  • مونومرها و الیگومرها ( طبق استانداردها مقدار مونومرهای باقیمانده نباید از 0/1 بیشتر باشد.)
  • حلال‌ها
  • ناخالصی‌های موجود در بسته‌بندی (ترکیبات غیرپلاستیکی، افزودنی‌ها)
  • مواد مهاجر می‌توانند مواد حاصل از برهمکنش‌ها نیز باشند.

اما در آزمون‌های مهاجرت مشکلاتی وجود دارد. مسایلی همچون:

  • احتمال ناشناخته بودن ترکیبات موجود در پلاستیک‌ها و چسب‌ها
  • دشواری جداسازی مواد مهاجرت کرده به ماده غذایی
  • ترکیباتی به‌جز اجزای مورد نظر از ماده غذایی استخراج می‌شوند و آزمون را دچار اختلال کنند
  • شبیه‌سازی شرایط واقعی تماس چسب با مواد غذایی به علت تنوع و گستردگی امکان‌پذیر نیست

به همین دلایل از شبه‌غذاها (Simulant) استفاده می‌شود. این مواد در تماس با مواد بسته‌بندی عملکردی مشابه با ماده غذایی از خود نشان می‌دهد. معمولا آزمایش‌های مهاجرت را با چند شبه‌غذا انجام می‌دهند و بالاترین میزان مهاجرت را با حدود مجاز مقایسه می‌کنند.

 

شبه‌غذای Tenax

برای مواد غذایی خشک از یک ماده استاندارد با نام تجاری Tenax استفاده می‌شود.  Tenax از گرانول‌های کوچک و اصلاح شده پلی‌فنیلن اکسید (polyphenylene oxide) تشکیل شده که دانسیته این مواد به‌طور تقریبی g cm-3 0.25 است. این عدد به این معنی است که 75 درصد Tenax از هوا تشکیل شده و منجر به اصلی‌ترین خاصیت Tenax یعنی «بالا بودن پتانسیل جذب‌شان» می‌شود.

 

ازجمله ویژگی‌های شبه‌غذای Tenax می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • مناسب برای مواد خشک در دمای معمولی
  • مناسب برای اندازه‌گیری مواد فرار موجود در بسته‌بندی
  • استفاده از Tenax برای آزمایش‌های تشدید شده در دمای بالا (پایداری حرارتی بالایی دارد)

 

شبه غذای Tenex

آزمون مهاجرت در لمینیت‌ها

از آنجایی که ورق‌های چند لایه معمولا در تماس مستقیم با غذای بسته‌بندی شده هستند، امکان مهاجرت اجزای چسب به مواد غذایی وجود دارد.  از این‌رو تعیین ترکیبات چسب‌های مورد استفاده در این صنعت موضوع مهمی است. محدوده وسیعی از چسب‌ها می‌توانند برای تولید ورق‌های چند لایه‌ مخصوص بسته‌بندی مواد غذایی استفاده شوند. ورق‌های چند لایه از اتصال دو یا چند سطح آغشته به چسب ساخته می‌شوند (سطح اول- چسب-سطح دوم).

 

زمانی‌که چسب‌ها بر روی تمامی ورقه‌های بسته‌بندی اعمال شده‌اند، آن صفحه‌ها را لمینیت (Laminate) می‌گویند.  اما اگر چسب‌ها در نواحی خاصی از بسته‌بندی استفاده شوند (به‌طور مثال برای درست کردن کارتن‌ها یا بسته‌بندی‌های نایلونی) آنها را درز گیر (Seam) می‌‌نامند.

زمانی‌که لمینیت‌ها به‌عنوان پوشش‌های بسته‌بندی محصولات غذایی استفاده می‌شوند، باید اجزای چسب مورد استفاده در آن‌ها از نظر پتانسیل مهاجرتشان به مواد غذایی بررسی شوند؛ اگرچه در حال حاضر اطلاعات زیادی درباره احتمال مهاجرت مواد شیمیایی چسب‌ها به درون مواد غذایی موجود نیست.

 

عبور و مهاجرت چسب و افزودنی های آن به داخل مواد غذایی

مهاجرت اجزای بسته‌بندی به مواد غذایی به عواملی همچون:

  1. خواص شیمیایی و فیزیکی ساختار چسب و ماده غذایی،
  2. همچنین به طبیعت مواد مورد استفاده در تولید لمینیت‌ها بستگی دارد.

از آنجایی که لمینیت‌ها در ساختارشان حاوی کاغذ یا مقوای نازک هستند، استفاده از شبیه‌سازهای غذایی مایع امکان‌پذیر نیست، زیرا آن‌ها به سطوح و یا ساختارهای این لمینیت‌ها آسیب زده و آزمون را دچار خطا می‌کنند. درنتیجه برای لمینیت‌ها، Tenax به‌عنوان شبیه‌ساز ماده غذایی استفاده می‌شود.

 

اندازه‌گیری تغییرات غلظت اولیه چسب‌ها در لمینیت‌ها

اندازه‌گیری این پارامتر توسط یک استخراج جامد- مایع بر روی لمینیت‌ها انجام می‌شود.  به این صورت که: 0.5 گرم از لمینیت به تکه‌های کوچک بریده می‌شود و با 2.5 میلی لیتر دی‌کلرومتان (dichloromethane) به مدت 24 ساعت در دمای 40 درجه سانتیگراد تحت فرآیند استخراج قرار می‌گیرد. این فرآیند 3 مرتبه تکرار می‌شود. مایع‌های استخراج شده از 3 مرحله با یکدیگر مخلوط می‌شوند.

محلول نهایی تحت آنالیز GC-MS قرار می‌گیرد (که این آنالیز مخصوص شناسایی مولکول‌های اجزای فرار و کوچک مولکول‌ها می‌باشد) و اجزای استخراج شده از لمینیت و میزانشان تعیین می‌شوند. این مقادیر غلظت اولیه اجزای مهاجرت کنند معرفی می‌شوند (CP0: Concentration Profile of Adhesives) و معیار اولیه برای تعیین مهاجرت اجزای چسب به مواد غذایی می‌باشند.

آماده‌سازی نمونه‌ها جهت آزمون مهاجرت در لمینیت‌ها

برای آزمایش‌های مهاجرت، برش‌هایی از لمینیت مورد نظر (به‌طوری که یک سطح آن به‌طور کامل آغشته به چسب باشد) انتخاب شدند. سطح این لمینیت‌ها به‌طور کامل با Tenax پوشیده شده و سپس این سیستم در آون با دمای 40 درجه سانتیگراد به مدت 10 روز قرار داده می‌شود. بعد از دوره 10 روزه، Tenax با حلال مورد نظر در سیستم استخراج جامد مایع قرار می‌گیرد به گونه‌ای که حلال بتواند Tenax و اجزای حل شده در آن را از سیستم لمینیت خارج کند. مایع به‌دست آمده تحت آنالیز GC-MS قرار می‌گیرد.  لازم به ذکر است که مهاجرت با واحد میکروگرم (μg) به ازای یک دسی‌متر از سطح مورد بررسی (dm2) نشان داده می‌شود.

نتایج چند بررسی در لمینیت‌ها

57درصد اجزا شناسایی شده در لمینیت‌ها به Tenax مهاجرت کردند. در واقع این موضوع نشان می‌دهد، با این‌که چسب‌ها در تماس مستقیم با مواد غذایی نیستند، مهاجرت به مواد غذایی امکانپذیر است. از این‌رو شناسایی و کمی کردن اجزای حاضر در این چسب‌ها ضروری است.

در بعضی از چسب‌ها، تعداد اجزای مهاجرت‌کننده بیشتراست:

چسب‌های پلی‌وینیل استات (PVAc) 89% (40 ماده از 45 جز چسب)

چسب‌های گرما ذوب (HM) 92% (12 ماده از 13جز چسب)

چسب‌های وینیلی به همراه نشاسته (VS) و چسب‌های آکریلیک (AC)؛ برای هر دو 100 % (5 ماده از 5 جز چسب).

یادآوری می‌‌شود که میزان و همچنین تعداد بیشتر اجزای مهاجرت‌کننده، به معنی سمی بودن چسب مورد نظر نیست، بلکه نشان‌دهنده امکان مهاجرت است و صرفا بعضی از این اجزا برای سلامتی مصرف‌کننده مضر می‌باشند. مورد دیگر این‌که به مرور زمان و انجام تحقیقات و آزمایش‌های بیشتر، ابعاد مضر بودن مواد مورد استفاده بیشتر آشکار می‌شود. در نتیجه شناسایی مواد مهاجرت‌کننده به مواد غذایی، پژوهشگران را در انتخاب مواد مورد بررسی یاری می‌کند.

 

چند نکته:

با توجه به تعداد ترکیبات مهاجرت کرده (به ازای هر لمینیت) چسب‌های گرماذوب (HM) و پلی‌وینیلی استات (PVAc) به ترتیب بیشترین اجزای مهاجرت‌کننده را داشتند.

این تفاوت در درصد مهاجرت می‌تواند به دلایل مختلفی همچون:

  1. پارامتر غلظت اولیه ترکیبات شناسایی شده در لمینیت (CP0)‌،
  2. طبیعت ترکیبات شناسایی شده،
  3. نوع چسب،
  4. و یا مواد مورد استفاده شده در ساخت لمینیت‌ها باشد.

برای مثال غلظت اولیه ترکیبات شناسایی شده در چسب‌های پلی‌یورتان (PU) کم بودند و به‌طبع تنها 40درصد مواد یافت شده در لمینیت‌های حاوی PU، در آزمایش مهاجرت شناسایی شدند. در همین رابطه غلظت‌های بالای اجزای مهاجرت‌کننده برای لمینیت‌های حاوی وینیل استات اتیلن VAE (با مهاجرت بیش از mg.dm-2 200) و حاوی PVAc (با مهاجرت بیش از mg.dm-2 1000 ) متناظر با مقادیر زیاد غلظت‌های اولیشان است.

 

ظرف Migra-Cell  ویژه آزمون های مهاجرت

ظرف مخصوص برای آزمون مهاجرت (Migration Cell)

MigraCell نتیجه پیشرفت‌های متمادی در حوزه تست‌های مهاجرت در سال‌های اخیر است که آزمون‌های واقعی برای مهاجرت‌های یک طرف به ماده شبیه غذایی را فراهم می‌کند. این تست به‌خصوص برای مواد چند لایه همچنین تست نفوذ کامل به مواد تک لایه را مناسب می‌باشد. تست‌های مهاجرت در این ظرف می‌تواند به وسیله ماده‌های غذایی جامد و مایع، شبه‌غذاها و سایر مواد استخراج‌کننده انجام شود.

نمونه خشک آغشته شده به Tenax در لایه میانی قرار می‌گیرد. سپس تحت دمای مورد نظر اجزای بسته‌بندی به Tenax مهاجرت می‌کنند. از این ظرف برای نمونه‌های مایع هم استفاده می‌شود که تحت حلال‌های مخصوص اجزای مهاجرت‌کننده از بسته‌بندی به مواد غذایی مورد بررسی قرار می‌گیرند.

برای اطلاعات بیشتر در زمینه مهاجرت اجزای چسب به مواد خوراکی بسته‌بندی شده می‌توانید به مقالات منتشر شده از خانم Margarita Aznar و همکارانشان مراجعه بفرمایید. این گروه چسب‌های مختلفی را مورد بررسی قرار داده‌اند و نتایج قابل استناد را گزارش کرده‌اند. همچنین مدارک موجود از سازمان FEICA استانداردها و مطالب مهمی در رابطه با مهاجرت مواد مورد استفاده در بسته‌بندی‌ها و چسب‌هایشان بیان کرده است.

 

 

مجموع رتبه (0)

0 از 5 ستاره
افزودن نظر
  • اولین نظر را شما بدهید