Contaminanti chimici e relative migrazioni nel food packaging

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Tale progetto s’inserisce nel panorama degli studi relativi al packaging alimentare. Oggigiorno l’imballaggio viene, inevitabilmente, considerato un elemento appartenente alla moderna filiera alimentare per il suo ruolo essenziale nella salvaguardia della qualità e della sicurezza degli alimenti. La carta e il cartone vengono ampiamente utilizzati nel settore del packaging alimentare, frequentemente sotto forma di imballaggio a diretto contatto con l’alimento. A fronte dell’attuale richiesta di materiali riciclati per ridurre la quantità globale di rifiuti, le fibre riciclate vengono sempre più spesso impiegate per la produzione di diversi materiali cartacei destinati al packaging alimentare. Un discreto numero di sostanze chimiche, derivanti sia dalla materia prima che dal processo di riciclaggio, possono contaminare gli imballaggi cartacei riciclati ed in seguito migrare verso le matrici alimentari contenute, divenendo un rischio per la salute del consumatore. Risulta quindi indispensabile conoscere la composizione di tali imballaggi riciclati per poter individuare le eventuali migrazioni di sostanze tossiche per l’organismo umano. Lo scopo generale dello studio si è identificato nella valutazione dell’idoneità alimentare di 17 imballaggi commerciali, costituiti da carta e cartone riciclati, acquistati presso alcuni supermercati di Piacenza.

Figura 1.1: schema del ciclo di produzione e riciclo della carta (Bobu et al., 2010)

Prove di migrazione specifica

Per alcune confezioni non sono state pervenute informazioni relative alla composizione vergine o riciclata, in quanto, a oggi, l’indicazione sull’imballaggio di tale aspetto, da parte dei produttori, risulta facoltativa. Nello specifico sono state inizialmente determinate le contaminazioni da bisfenolo A, BPA, bis(2-etilesil)ftalato, DEHP, nonilfenolo mono-etossilato, NMP, e nonilfenolo di-etossilato, NDP, negli imballaggi cartacei e, in seguito, sono state realizzate le prove di migrazione specifica dei contaminanti ricercati dagli imballaggi riciclati verso le matrici alimentari sale e zucchero e il simulante alimentare Tenax. I contaminanti sono stati scelti per la loro differente origine (BPA e DEHP derivano dalla materia prima, NMP e NDP dal processo di riciclaggio) e per i gravi effetti tossicologici dovuti all’esposizione dell’organismo umano a tali sostanze, principalmente a livello riproduttivo e di sviluppo. Nella prima parte della sperimentazione sono state condotte le analisi per determinare le concentrazioni dei contaminanti negli imballaggi. La preparazione dei campioni ha previsto la rimozione degli strati esterni dei cartoni e il taglio in piccoli pezzi. I contaminanti d’interesse sono stati quindi estratti dai cartoni attraverso un’estrazione tramite Soxhlet, eseguita in triplicato. Il BPA è stato estratto in etanolo, per 10 ore, partendo da ca. 2.5 g di campione, mentre DEHP, NMP e NDP sono stati estratti in una miscela esano-acetone 4:1 per 6 ore da ca. 1 g di campione. Gli estratti sono stati quindi analizzati tramite GC-MS in modalità Total Ion Monitoring per l’identificazione delle molecole ed in modalità Selected Ion Monitoring per la loro quantificazione, ad eccezione del DEHP. I dati ottenuti sono stati elaborati tramite il software statistico SPSS®.

Figura 1.2: riduzione dei rifiuti attraverso il riciclaggio della carta http://www.funsci.com/fun3_it/carta/carta.htm

Nella seconda parte della sperimentazione sono state condotte le prove di migrazione specifica impiegando alcuni cartoni precedentemente analizzati, selezionati in funzione della natura riciclata e del livello di contaminazione. Come substrati per le prove di migrazione sono state scelte le matrici alimentari sale e zucchero, per il loro impiego quasi quotidiano e perché comunemente confezionati in imballaggi cartacei primari, e il simulante alimentare Tenax®, in quanto indicato dalla letteratura per riprodurre le migrazioni negli alimenti secchi. I cartoni sono stati posti a contatto con i substrati di migrazione all’interno di piastre Petri in vetro avvolte in uno strato di Parafilm e in uno di alluminio. I provini sono stati realizzati cercando di riprodurre il più fedelmente possibile il reale rapporto superficie di imballaggio/volume di matrice a contatto. Nel caso delle matrici alimentari, i cartoni sono stati mantenuti a contatto con i substrati per 30, 60 e 100 giorni alle rispettive condizioni di conservazione. Sono stati definiti tre scenari di migrazione caratterizzati rispettivamente da condizioni di contatto a temperatura e umidità ambientali (scenario 1), dalla fortificazione dei cartoni posti a contatto – solo per il BPA ed il DEHP (scenario 2) e dall’incremento del 20% dell’umidità iniziale dei cartoni (scenario 3). Nel caso del simulante alimentare Tenax®, tutte le prove di migrazione sono state eseguite a 40°C per 10 giorni ed i risultati sono stati considerati paragonabili a quelli ottenuti negli scenari 1 e 3 per le matrici alimentari. I contaminanti d’interesse sono stati quindi estratti, in triplicato, dai substrati di migrazione tramite una doppia estrazione solido-liquido in metanolo e sono stati analizzati tramite GC-MS. Le concentrazioni dei contaminanti nei substrati sono state espresse come quozienti di migrazione, ovvero come percentuali di contaminante migrato nel substrato rispetto alla concentrazione iniziale della molecola presente nell’imballaggio.

Tabella 1.1: dettagli dei campioni sottoposti a sperimentazione

L’elaborazione dei dati

I dati ottenuti sono stati elaborati tramite i programmi statistici SPSS® e R-Software: le differenze sono state considerate significative ad un livello di confidenza superiore al 99% (P≤0.01). Per il controllo qualità delle metodiche d’analisi implementate, sono state effettuate prove di recupero, in triplicato, per ogni contaminante e matrice: tutti i valori ottenuti risultano compresi tra 70 e 120%, con una deviazione standard mai superiore a 20. Per quanto concerne i risultati ottenuti, i livelli di contaminazione riscontrati negli imballaggi analizzati mostrano che non tutti i campioni contengono i quattro contaminanti ricercati. L’unica sostanza presente in tutti i cartoni è risultata essere il BPA. La tendenza generale che è emersa indica livelli di contaminazione elevati in corrispondenza dei cartoni riciclati. Tra questi, la confezione di polenta è risultata essere l’imballaggio secondario maggiormente contaminato, mentre il packaging primario che ha mostrato i più elevati livelli di contaminazione è risultato essere la confezione di cereali. Tra i cartoni di natura non nota, il campione più contaminato è risultato essere la confezione di zucchero. Alla luce della tendenza generale descritta, è possibile ipotizzare una natura riciclata, almeno in parte, per tale imballaggio. Per quanto riguarda i risultati delle prove di migrazione, i quozienti di migrazione sono stati, inizialmente, elaborati considerando singolarmente ognuna delle tre variabili tempo di contatto, matrice e scenario di migrazione. I risultati ottenuti analizzando i dati in funzione della variabile tempo, non hanno mostrato, in generale, differenze significative per tutti i contaminanti ricercati. Tale tendenza indica che, probabilmente, la massima migrazione è stata raggiunta già dopo 30 giorni di contatto tra le matrici e i cartoni alle condizioni definite, salvo qualche eccezione.

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