О.Б. Рудаков, докт. хим. наук, Воронежский государственный технический университет

В статье рассмотрены вопросы безопасности основных видов современной упаковки для мясных полуфабрикатов.

- Реклама -


В научно‐технических изданиях пищевого профиля публикуется много статей, посвященных упаковке. Но в них нечасто освещаются проблемы потенциальной опасности упаковки для здоровья. Эксперты, описывающие результаты исследований по грантам производителей упаковки и тары, заостряют свое внимание, как правило, на преимуществах и перспективах применения новых или типовых материалов для той или иной продукции, утверждают, что полимеры для пищевых продуктов не содержат опасных контаминантов либо что потенциально опасные компоненты находятся в материалах в совершенно безопасных концентрациях. Экологи и медики, напротив, в профильных изданиях трубят о том, что во всех полимерах есть загрязнители, о которых не следует забывать. В статье будут рассмотрены потенциальные риски контаминации мясных продуктов в используемых в настоящее время материалах для их упаковки.

Для мясных полуфабрикатов требуется упаковка, позволяющая безопасно сохранять все товарные характеристики и вкусовые свойства продуктов. Согласно ГОСТ 32951 – 2014 «упаковочные и скрепляющие материалы, контактирующие с полуфабрикатами, должны быть разрешены для контакта с пищевой продукцией, соответствовать требованиям ТР ТС 005/2011 о безопасности упаковки и установленным нормативными правовыми актами государства, на территории которого они находятся в обращении, а также должны обеспечивать сохранность и товарный вид полуфабрикатов при транспортировании и хранении в течение всего срока годности». Упаковка должна быть безопасной для здоровья потребителя, прочной, обладать морозостойкостью, защищать продукты от влаги, света и посторонних запахов, подходить для автоматической фасовки. Для разных полуфабрикатов могут быть и другие специальные требования – форма, габариты, прозрачность и т.п. Наиболее распространена упаковка в виде лотков и пакетов [1].

Лотки считаются универсальным вариантом упаковки. Мясо и мясные полуфабрикаты в такой упаковке хорошо сохраняют свою форму, а прозрачная крышка или пленка обеспечивают покупателю хороший обзор продукта.

Полипропиленовые лотки. Полипропилен (РР, ПП) – сравнительно недорогой полимер, механически прочный, с достаточно высоким уровнем барьерности. Однако без добавки в ПП специальных мастербатчей он становится хрупким при низких температурах, поэтому плохо подходит для замораживания. Лотки из ПП могут быть использованы для разогрева или приготовления полуфабрикатов в микроволновой печи, где температура не поднимается выше +125 °С. ПП‐лотки обертывают в растягивающуюся пластиковую пленку (пленку стретч) из поливинилхлорида (ПВХ). Для того чтобы пленка стретч имела гарантированное растяжение до 300%, в ПВХ вводят различные пластифицирующие добавки.«Растягивающиеся» (стретчевые) свойства пленки ПВХ позволяют ей плотно облегать и фиксировать упаковываемый продукт. Нередко в документации и при произношении употребляют форму написания и произношения «стрейч». Правильно писать – «стретч».

Несколько пояснений о мастербатчах. Мастербатч (суперконцентрат) –общепринятое обозначение красящих концентратов и полимерных добавок, которые широко используются в производстве пластмассовых изделий, придавая им необходимый цвет и другие эксплуатационные свойства. Мастербатчи для полимеров имеют органическое происхождение. Это могут быть полеолефины, парафины, воски, полистирол, поливинилацетат, полиуретан, эпоксидные смолы, латексы, низкомолекулярные пластификаторы. Но есть и неорганические добавки, например неорганические пигменты (соли и оксиды). К суперконцентратам относят также стабилизаторы, которые отвечают за механическую прочность и стойкость к воздействию УФ‐излучения; антистатики, антиоксиданты, антипирены, фунгициды, антислипы, обеспечивающие шероховатость поверхности. Таким образом, ПП‐упаковка может включать в себя самые разнообразные компоненты, способные из нее мигрировать в пищевую продукцию и загрязнять ее.

Лотки из полиэтилентерефталата. Полиэтилентерефталат (PET, ПЭТ) –сложноэфирный полимер, получаемый поликонденсацией этиленгликоля (1,2-этандиола) и терефталевой кислоты (1,4-бензолдикарбоновой кислоты). ПЭТ имеет более высокую, чем ПП, механическую прочность. Барьерность ПЭТ‐лотков многократно превосходит данный параметр ПП‐упаковки. В ПЭТ‐упаковке мясные полуфабрикаты могут храниться дольше, чем в ПП. Лотки из нее не боятся заморозки. Различают аморфный (A‐PET) и кристаллизованный полиэтилентерефталат (C‐PET, читается как «си‐пэт»). Лотки C‐PET предназначены для упаковки и хранения пищевых продуктов, разогревания и приготовления пищи в обычных и микроволновых печах, они производятся способом прессования полужестких листов с последующей термоформовкой. Чтобы обеспечить необходимую термическую и механическую устойчивость лотков в широком диапазоне температур (от –40 °С до +220°С), в рецептуре ПЭТ применяются особые добавки. В лотках C‐PET разрешается хранить, охлаждать, замораживать, нагревать и готовить (выпекать) в обычных и микроволновых печах практически все виды продуктов. Их нельзя использовать только в тостерах и грилях – там, где упаковка может соприкасаться с источником тепла. ПЭТ‐упаковка также, кроме основного полимера, может включать в себя самые разнообразные добавки и низкомолекулярные компоненты, которые могут из нее мигрировать в пищевую продукцию.

Картонные лотки. Бумага и картон – это материалы, преимущественно состоящие из растительных волокон, которые связаны между собой силами поверхностного сцепления (водородными связями гидроксильных групп глюкозных остатков, являющихся элементарными звеньями природного полимера – целлюлозы), то есть химической основой бумаги и картона является целлюлоза с различными добавками, в том числе минеральными наполнителями.Картон отличается от бумаги только большей толщиной и массой квадратного метра. Лотки, контейнеры и подносы для мясных полуфабрикатов, предназначенных для приготовления в микроволновых печах, изготавливаются из картона, покрытого слоем С-РЕТ.Формование бумаги и картона производится из водной среды, богатой питательными для микроорганизмов веществами. Температура и pH этой среды благоприятны для развития микроорганизмов, что способствует контаминации упаковки микотоксинами. В отдельных исследованиях утверждается, что картонные упаковки, сделанные из макулатуры, порой содержат до 250 разнообразных химических веществ, которые могут перейти в пищевой продукт во время транспортировки или хранения сырья. Таким образом, и картон требует аналитического контроля на безопасность применения.

Алюминиевые лотки. Алюминиевые лотки применяются для упаковки охлажденного мяса.Транспортный лоток с продуктом герметично закрывают крышкой, товарный – запаивают пленкой. Алюминий совершенно непроницаем для кислорода, не боится нагрева и охлаждения. Легкость и стойкость к коррозии, высокая теплопроводность позволяют широко использовать формы из алюминия для выпечки. Из тонкого, покрытого защитным слоем пищевого металла изготавливают одноразовые контейнеры и касалетки для фастфудов, в них упаковывают сухие пайки, организуют питание пассажиров на всех видах транспорта.Напомним, что в качестве защитного слоя применяют эпоксидные смолы, которые содержат в своем составе целый букет контаминантов и самый проблемный из них – бисфенол А.В табл.1 приведены контаминанты, обнаруживаемые в полимерных материалах, которые применяют для упаковки.

В табл. 2 представлена краткая информация о токсическом действии наиболее часто и в наибольших количествах встречающихся в упаковке контаминантов.

Безопасность и другие потребительские свойства упаковки для пищевой продукции во многом определяются степенью обмена веществами между упаковкой и продукцией, между внешней средой и упакованной продукцией. При этом вещества могут проникать через упаковку (пермеация – проникновение из внешней среды в продукцию или наоборот), переходить из упаковки в продукцию (миграция), или переходить из продукции в упаковку (физическая адсорбция, хемосорбция). Процессы адсорбции могут понижать качество продукта, изымая из него ингредиенты, придающие ему аромат и вкус, миграция контаминантов (десорбция) из упаковки в продукт также может изменять его аромат и вкус в худшую сторону. Это в лучшем случае, в худшем‒ контаминированная продукция становится небезопасной для здоровья человека.

Как видим из табл.1, обширные исследования наличия опасных для здоровья веществ в полимерах показали, что практически все упаковочные материалы могут быть источниками загрязнения пищевой продукции за счет миграции в нее низкомолекулярных компонентов упаковки. Сами по себе полипропилен, полиэтилентерефталат, эпоксидные смолы, целлюлоза совершенно не токсичны, однако разнообразные добавки, присадки, мастербатчи, непрореагировавшие мономеры и прочие примеси –небезобидны. Состав добавок производителями, как правило, не разглашается. Проблема кроется в качественном и количественном составе этих компонентов, который зависит от природы контактирующего материала, условий его синтеза, условий хранения (времени контакта, температуры, влажности, доступа света и др.) и свойств самого пищевого продукта.Пластиковая упаковка опасна миграцией прежде всего пластификаторов (сложные эфиры терефталевой, фталевой и адипиновой кислот), термостабилизаторов (эпоксидированные растительные масла), смазывающих материалов (амиды жирных кислот), светостабилизаторов (полимерные амины), антиоксидантов (бутилгидроксианизол, гидрокситолуол, пропилгаллат, трет-бутилгидрохинон, ионол, бисфенол А, нонилфенол), растворителей (этилбензол, толуол, спирты, эфиры гликолей, кетоны, сложные эфиры и др.), мономеров и олигомеров (стирол, терефталевая кислота, этиленгликоль, бисфенол А и др.).

Остановимся на ПЭТ‐упаковке. В качестве мигрирующих из нее компонентов наиболее часто упоминают ацетальдегид, фталаты и оксид сурьмы(III). Ацетальдегид образуется, например, в производстве ПЭТ-преформ,в количестве примерно 3÷8 мг/кг [4]. Удельный предел миграции ацетальдегида в пластиковой упаковке составляет 6 мг/кг. Ацетальдегид, как известно, может образовываться в качестве продукта окисления алкоголя и в теле человека.Казалось бы, что на этот не очень токсичный контаминантне стоит обращать внимание. Однако органолептический порог восприятия ацетальдегида очень низкий. Фруктовый ароматический вкус ацетальдегида может ощущаться уже при 10÷20 мкг/л. В напитках, почти не имеющих собственного вкуса (бутилированная вода), уже малые доли ацетальдегида ведут к ощутимым вкусовым изменениям. Следует признать, что миграция ацетальдегида из ПЭТ‐упаковки, несмотря на потенциальное канцерогенное действие этого вещества, едва ли может быть опасной для здоровья, так как количество мигрирующего из упаковки ацетальдегида на несколько порядков меньше величин, которые уже содержатся в натуральных продуктах питания. Понижение уровня миграции ацетальдегида до значений ниже порога восприятия технически возможно, однако из экономических соображений производители упаковки для полуфабрикатов не идут на это.

Триоксид сурьмы (Sb2O3) используется в производстве ПЭТ как катализатор процесса поликонденсации. Содержание сурьмы в рыночном ПЭТ‐материале составляет 100 – 300 мг/кг [4]. Sb2O3 обладает высокой каталитической активностью при синтезе полиэтилентерефталата, при этом практически не катализирует побочные реакции. В производстве ПЭТ в качестве катализатора применяется также триацетат сурьмы. Вообще, более 97% катализаторов, используемых при производстве полимеров, – это катализаторы на основе сурьмы. Альтернативные, не содержащие сурьму катализаторы – это соединения германия, титана, магния, алюминия, но объемы их применения существенно ниже, чем катализаторов на основе сурьмы. На людей, контактирующих с этим веществом в профессиональной деятельности, сурьма оказывает раздражающее и кумулятивное действие. Накапливается в щитовидной железе, угнетая ее функцию. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) установлено предельно допустимое суточное потребление сурьмы – 6 мкг/кг массы тела. Установлено содержание сурьмы в воде, разлитой в ПЭТ‐бутылки, в диапазоне 100 – 600 нг/л в зависимости от сроков хранения и в зависимости от того, газирована вода или нет [4]. В газированной воде уровень сурьмы выше. Не следует забывать, что Sb2O3 – не только потенциально канцерогенное вещество, но и проявляющее признаки гормональной активности. Исходя из этого, сурьма из ПЭТ‐упаковок может способствовать суммарному действию канцерогенных или гормонально активных веществ. Вместе с тем миграция сурьмы из ПЭТ‐упаковок происходит однозначно в количествах ниже допускаемого нормативами уровня, но при высоких температурах в пищевом продукте может обнаруживаться значительный рост содержания сурьмы, а в экстремальных случаях может превышаться и предельное значение для содержания сурьмы в упаковке. Поэтому к разогреву пищи в ПЭТ‐таре с применением микроволновых печей следует отнестись с подозрением, и лучше изучить вопрос миграции сурьмы в условиях такого разогрева.

Фталаты – сложные эфиры фталевых кислот, широко используемые в качестве пластификаторов для производства полимерных материалов, в том числе ПЭТ‐тары. Фталаты представляют потенциальную опасность для здоровья человека [6]. Они являются дизрапторами эндокринной системы, негативно влияют на репродуктивную функцию, обладают мутагенным и эмбриотоксическим эффектом, некоторые из них канцерогенны. «Фталатный синдром» включает следующие симптомы: бесплодие, снижение производства спермы, крипторхизм, гипоспадии, нарушения формирования мочеполовой системы. При длительном поступлении фталаты способны накапливаться в организме и вызывать хронические заболевания. Для фталатов установлены допустимые количества миграции (ДКМ). Так, для диоктилфталата ДКМ ≤ 2 мг/дм3, для дибутилфталата миграция не допускается. В исследовании концентрации фталатов в упакованном в ПЭТ‐бутылки молоке [6] было установлено присутствие 4 из 5 широко применяемых фталатов. Дибутилфталата (ДБФ) найдено в концентрациях от 0,5 до 4,5 мг/дм3.Заметим, что ДБФ был обнаружен в 100 % проанализированных проб, притом что по техническому регламенту его миграция в контактирующие среды не допускается.

Упаковочные решения на основе алюминия кажутся идеальными по целому ряду эксплуатационных характеристик. Однако есть данные о биодоступности и токсичности алюминия [7]. Соединения алюминия, попадая в кислую среду желудка, могут растворяться, высвобождая свободный ион Al3+. При прохождении через двенадцатиперстную кишку, где рН выше, ионы Al3+ осаждаются в виде нерастворимого гидроксида алюминия, значительное количество которого выводится с фекалиями. Отмечается большая способность к аккумуляции алюминия у пожилых людей. Алюминий оказывает негативное влияние на почки (вызывает их гидронефротическую трансформацию, расширение мочевых протоков, затруднение в мочеиспускании и образование камней). В больших концентрациях он оказывает генотоксическое действие, способствует развитию слабоумия и синдрома Альцгеймера.Некоторые исследования указывают на потенциальную опасность наночастиц Al. По оценкам ВOЗ, в среднем поступление алюминия в организм человека из всех возможных источников (вода, пищевые продукты, упаковка, воздух) составляет от 11 до 136 мг на человека в неделю.При приготовлении мяса в алюминиевой фольге содержание алюминия в конечном продукте возрастало в 5 раз (до 17,2 мг/кг продукта) [3]. Отмечен синергетический эффект при воздействии температуры и рН при приготовлении пищевых продуктов. Так, при приготовлении рыбы с добавкой к рыбе соли и уксуса содержание алюминия в пищевом продукте повышалось в 68 раз и достигало примерно 5 мг/кг готовой рыбы. Аналогично эксперименты подтвердили возможность миграции алюминия из алюминиевой фольги в процессе приготовления мяса.

Скорость миграции алюминия из контактирующих с пищей материалов зависит от таких факторов, как продолжительность времени контактирования, температуры, химического состава продукции (ее рН, наличие органических кислот, пищевой соли и других ионов). Согласно требованиям ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки», допустимый уровень миграции алюминия в модельные среды не должен превышать 0,5 мг/л [2].

Есть еще одна проблема контаминации алюминиевой упаковки, о которой не стоит забывать‒ защитные пленки, лакокрасочные покрытия из эпоксидных смол. Они являются источником бисфенола А и других загрязнителей [3].

Таким образом, необходим активный контроль упаковок и упаковочных материалов, имеющихся на рынке (включая пластмассы повторного использования), на предмет наличия контаминантов и неразрешенных веществ (например, добавок) в упаковках для пищевых продуктов.

Ацетальдегид и другие летучие экотоксиканты можно контролировать методом ГЖХ (МУК 4.1.3171 – 14. «Газохроматографическое определение ацетальдегида, ацетона, метилацетата, метанола, этанола, метилакрилата, метилметакрилата, этилакрилата, изобутилакрилата, бутилакрилата, бутилметакрилата, толуола, стирола, α‐метилстирола в воде и водных вытяжках из материалов различного состава») с применением пламенно‐ионизационных детекторов (ГХ – ПИД) или масс‐спектометрических детекторов (ГХ – МС). Для определения фталатов также применимы методы ГХ – ПИД или ГХ – МС. Например,МУК 4.1.3169 – 14.«Газохроматографическое определение диметилфталата, диметилтерефталата, диэтилфталата, дибутилфталата, бутилбензилфталата, бис(2-этилгексил)фталата и диоктилфталата в воде и водных вытяжках из материалов различного состава».Фталаты можно контролировать и с помощью ВЭЖХ с УФ‐детектором (МУК 4.1.3160 – 14), для бисфенола А применим ГОСТ 12138 – 86 (ГХ‐ПИД) или более поздние методики ГХ‐МС, ВЭЖХ‐МС. Микотоксины контролируются по ГОСТ 31748 – 2012 методом ВЭЖХ с флуорометрическим детектором, есть и другие аттестованные хроматографические методы [9].

Что касается сурьмы и алюминия, то для контроля металлов в пищевой продукции наиболее востребованы атомно‐абсорбционные методики, основанные на измерении поглощения линий аналитов в пламени ацетилен‐воздух или пропан‐бутан‐воздух. В самых последних работах по тематике для контроля сурьмы в воде и пищевой продукции описано применение индуктивно‐связанной плазменно‐оптической эмиссионной спектроскопии (ICP – OES) [7,8]. Для предварительного концентрирования контаминантов используют различные сорбционные и экстракционные способы [6 – 9].

Литература

  1. Бокарева В. Современная упаковка для мясных полуфабрикатов / В. Бокарева // Мясные технологии. – 2019. – № 5. – С. 22 – 28.
  2. Федотова О.Б. Рассуждения о ПЭТ‐упаковке для молока / О.Б. Федотова // Переработка молока. – – № 2. –С. 20 – 23.
  3. Алюминий: оценка риска для здоровья потребителей при поступлении с пищевыми продуктами / О.В. Багрянцева и др. // Анализ риска здоровью. – 2016. – № 1. – С. 59 – 68.
  4. Бругер Х. Аспекты влияния упаковки для напитков на здоровье / Э. Шварцрльмюллер, Х. Бругер// Информация об экологической политике № 185. – Вена, 2011. – 73 с. [Электронный ресурс]. http://barley-malt.ru/wp-content/uploads/2014/03/yssledovanye-pyet_avstryja.pdf.
  5. Иванов А.В. Анализ современных представлений о миграции полимерных веществ из упаковки в питьевую воду при хранении и влиянии их на живые организмы / А.В. Иванов, Н.Х.Давлетова, Е.А. Тафеева// Гигиена и санитария. – 2013. – № 2. – С. 25 – 29.
  6. Карнажицкая Т.Д., Антипьева М.В., Заверненкова Е.О. Определение фталатов в питьевом молоке методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [Электронный ресурс]. http://fcrisk.ru/sites/default/files/upload/conference/781/fcrisk_conf_21-23.05.2014-karnazhytskya.pdf
  7. Solid phase microextraction method using a novel polystyrene oleic acid imidazole polymer in micropipette tip of syringe system for speciation and determination of antimony in environmental and food samples / A.H. Panhwar et al. // Talanta. 2018. V.184. No 7. p. 115 – 121. DOI: 10.1016/j.talanta.2018.03.004.
  8. Application of ultrasound‐assisted cloud point extraction for preconcentration of antimony, tin and thallium in food and water samples prior to ICPOES determination/ R. Biata at al. //Journal of Food Composition and Analysis. 2019. V. 76, No 3, P. 14 – 21. DOI: 10.1016/j.jfca.2018.11.004.
  9. Рудаков О.Б. Хроматографический анализ строительных материалов /О.Б. Рудаков // Аналитика. – 2017. – № 6. – С. 67 – 73, DOI: 10.22184/2227 – 572X.2017.37.6.64.73.