Verandert de inktcomponent nitrocellulose in schadelijke stoffen, wanneer voeding in een inktbedrukte verpakking in de oven of magnetron wordt verhit? Ja, soms, zo blijkt uit een onderzoek uitgevoerd door ILVO en UGent.
Voeding en inktbestanddelen
Aangezien onderzoek rond migratie vanuit verpakkingsmaterialen naar voeding zich voornamelijk toespitst op directe migratie, is er heel wat minder geweten over risico’s verbonden aan de vorming van secundaire producten ten gevolge van reacties met het voedsel. Het doel van deze studie was om inzichten te verwerven met betrekking tot de stabiliteit van inktbestanddelen in levensmiddelen. Hierbij werd nagegaan of migrerende inktbestanddelen kunnen reageren met levensmiddelen en toxische stoffen kunnen vormen.
Nitrocellulose-inkt op voedselverpakkingen vormt geen direct risico, maar bij verhoogde temperatuur zoals in een magnetron of conventionele oven, kunnen de nitrogroepen dissociëren. Wanneer deze als stikstofoxiden (NOx) in het voedsel terecht komen, kunnen ze kankerverwekkende nitrosamines vormen. Hoewel de sector het gebruik van nitrocellulose-inkt voor oventoepassingen preventief afraadt, werd het probleem nooit experimenteel gevalideerd en bleef het risico voor de volksgezondheid onduidelijk.
Stabiliteit van ftalaten en acrylaten
Twee risicovolle componenten werden geïdentificeerd, meer bepaald bis-(2-ethylhexyl)ftalaat en dodecyl acrylaat. De stabiliteit van deze twee componenten werd getest in officiële voedingssimulanten (water, azijnzuur, ethanol en gemodificeerd polyfenyleen oxide). Wanneer de component onder extreme condities enige reactiviteit vertoonde, werd de reactiekinetiek bestudeerd met behulp van gaschromatografie (GC) met vlamionisatie detectie.
| Ftalaten en acrylaten zijn chemische stoffen die worden gebruikt in de kunststofindustrie. Ftalaten zijn de verzamelnaam voor een groep derivaten van organisch ftaalzuur en de bijhorende zouten. De afgeleide esters zijn meestal kleur‐, geur- en smaakloos en zijn zeer vluchtig. De toevoeging ervan maakt het plastic meer flexibel en duurzaam. Acrylaten zijn de verzamelnaam voor een groep van derivaten van organisch acrylzuur en de bijhorende zouten. Ze doen dienst als monomeren in de plasticindustrie. |
Het acrylaat en ftalaat bleken beide stabiel in de meeste voedingssimulanten. Enkel in een 3% azijnzuuroplossing waren beide niet stabiel en reageerden ze tot hun hydrolyseproducten. Een kinetische studie toonde aan hoe dit bij kamertemperatuur voor het ftalaat te verwaarlozen is (6% na 10 dagen), maar voor het acrylaat aanzienlijk kan oplopen (97% na 4 dagen). Bij gebruik van acrylaat zijn de gevormde reactieproducten dus belangrijk bij het inschatten van de toxiciteit ten gevolge van migratie.
Vorming van nitrosamines
De vorming van nitrosamines bij verhitten van nitrocellulose-inkt werd experimenteel onderzocht aan de hand van een uniform bedrukt polypropyleen laminaat. Met behulp van een migratiecel werd de folie in contact gebracht met een dimethylamine oplossing, gebufferd bij optimale reactieomstandigheden. Na een verwarmingscyclus bij constante temperatuur werd de cel gekoeld en werd de celinhoud geanalyseerd op de aanwezigheid van nitrosodimethylamine (NDMA) aan de hand van vaste fase extractie en GC met massaspectrometrische detectie (detectielimiet: 0,01 ppb). Er werd aangetoond dat de hoeveelheid vrijgestelde NOx uit de folie exponentieel toenam met stijgende temperatuur (aanzienlijk vanaf 90°C). De vorming van NDMA toonde een tweede-orde afhankelijkheid voor de nitrietconcentratie. Bij 90°C gaf een nitrietconcentratie van 2 µM aanleiding tot vorming van 0,12-0,13 ppb NDMA, een waarde die net boven de drinkwaterrichtlijn ligt van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO; 0,100 ppb). Wanneer de folie 2,5 uur werd opgewarmd bij 90°C werd er 0,078-0,102 ppb NDMA in de cel aangetroffen. De reactietijd en temperatuur waren uitermate belangrijk bij deze reacties. Een temperatuur van 130°C deed de NDMA concentratie stijgen tot 18 ppb (bijna 200 keer hoger dan de WHO richtlijn).
Hoewel de vorming van nitrosamines door het verwarmen van nitrocellulose-inkt experimenteel werd vastgesteld, is het nog onduidelijk wat de directe risico’s zijn voor de volksgezondheid. De worst-case benadering van het experiment laat nog niet toe om het effect op de volksgezondheid onder meer realistische situaties te beoordelen. Verder onderzoek is nodig om het effect van de reactieomstandigheden (pH, concentratie, temperatuur, ...) verder in kaart te brengen en te toetsen aan meer reële omstandigheden met levensmiddelen.
Project: Studie van de stabiliteit en reactiviteit van migrerende componenten uit drukinkten en lijmen, gebruikt bij verpakkingen van levensmiddelen (MIGRINKT)
Financiering: FOD Volksgezondheid, Veiligheid van de Voedselketen en Leefmilieu
Samenwerking: Vakgroep Voedselveiligheid en Voedselkwaliteit (Onderzoeksgroep Levensmiddelenchemie en Humane Voeding), Faculteit Bio-ingenieurswetenschappen, UGent, prof. Bruno De Meulenaer
