О безопасности современной упаковки для мясных полуфабрикатов

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 ICP-OES 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.