Вредность получаемых полимеров, в первую очередь, определяется количеством мигрирующего из него мономера, который, как указывалось выше, может обладать высокой токсичностью, канцерогенностью или другими вредными свойствами. Происходит это потому, что мономеры, используемые при синтезе полимеров, обладают функционально-активными химическими группами, весьма реактивными и биологически агрессивными. В некоторых случаях токсичность мономеров определяется наличием в них загрязняющих примесей вследствие плохой очистки. Такие примеси могут даже в небольшом количестве придавать продукту и питьевой воде характерный неприятный запах, что является недопустимым для упаковочного материала.
Катализаторами являются вещества, которые изменяют скорость химической реакции, образуя промежуточный комплекс с реагирующими веществами, но не входящий в состав конечного продукта. Обычно таковыми являются щелочные и щелочноземельные металлы, минеральные соли, основания или кислоты. О наличии остатков катализатора в полимерном материале судят по его зольности.
Инициаторами полимеризации служат перекиси, персульфаты, алкильные соединения металлов - весьма агрессивные соединения, требующие тщательной отмывки из получаемых полимеров. Их вводят для возбуждения свободнорадикальных полимеризационных процессов.
В качестве регуляторов используют меркаптаны, а в качестве растворителей - метиловый или изопропиловый спирт - соединения весьма вредные и также требующие тщательной очистки или отмывки.
Стабилизаторы или антиоксиданты, а также ингибиторы старения вводят в полимерную композицию с целью предотвращения деструкции (разложения) при переработке в изделия и в процессе их эксплуатации. Их вводят в небольшом количестве (от долей до нескольких процентов), чаще всего до 3%. Они связаны с базовым полимером механически и поэтому легко мигрируют на поверхность полимерного материала, откуда переходят в контактирующие с ним среды (вода, воздух, пищевые продукты). В качестве стабилизаторов чаще всего используют амины, фенолы, сложные эфиры различных кислот и другие соединения, токсичность которых достаточно хорошо изучена.
Пластификаторы вводят в полимерные композиции от 10% и более с целью облегчения ее переработки в изделия и достижения оптимальных технологических режимов. Как правило, пластификаторами могут быть низкомолекулярные или высокомолекулярные соединения (даже полимеры), которые не вступают с базовым продуктом в химическое соединение. Пластификатор, главным образом низкомолекулярный, должен легко мигрировать на поверхность материала , поэтому в качестве таковых чаще всего используют сложные эфиры жирных кислот (фосфорной, фталевой, адипиновой, себациновой)с низким давлением паров и высокой температурой кипения.
Пластификаторы обладают хорошей способностью растворяться в жирах и маслах, из-за чего мигрирующий на поверхность пластификатор может легко перейти в продукты, содержащие жиры, а таковых в нашем ежедневном рационе всегда значительное количество. Кроме того, наличие в пластмассах пластификатора значительно облегчает миграцию других низкомолекулярных соединений, которые нередко являются более токсичными, чем сам пластификатор.
Красители и пигменты применяют для окраски пластических масс. Они обладают способностью выпотевать в значительных количествах в окружающую среду. Для предотвращения этого при производстве упаковки нужно подбирать неорганические и органические соединения, которые не обладают способностью растворяться в полимере и поэтому немобильны.
Наполнители представляются неотъемлемой частью полимерной композиции и их содержание доходит до 90%. Они вводятся с целью уменьшения материалоемкости полимера, то есть его экономии, и для придания некоторых свойств получаемым изделиям. В качестве наполнителей используют как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные соединения. Ассортимент наполнителей весьма разнообразен.
Вопрос о правильном выборе упаковочного материала для конкретного продукта питания не является риторическим еще и потому, что полимерные материалы, из которых в процессе синтеза и переработки получают упаковку, представляют собой многокомпонентную систему, содержащую, в том числе, и вредные для человеческого организма продукты. Даже в композиции монопленок присутствует не только базовый полимер, но и низкомолекулярные продукты его синтеза: остаточные мономеры, катализаторы, инициаторы и др. Кроме того, в ней могут содержаться различные целевые добавки, вводимые в процессе переработки: пластификаторы, стабилизаторы, ингибиторы, наполнители, красители, мягчители, а также соединения тяжелых металлов.
При длительном контакте упаковки с продуктом все вышеперечисленные компоненты могут мигрировать в продукт, а из него - в желудок человека. Последствия такой миграции, к сожалению, могут проявляться только через длительное время. И чтобы чувствовать себя в безопасности, необходимо знать о влиянии компонентов упаковки на физиологию человека. Это особенно важно при выборе упаковки для продуктов, являющихся экстрагентами для низкомолекулярных соединений, как, например, жиросодержащие продукты.
В этом контексте санитарно-гигиенические и токсикологические требования, предъявляемые к упаковочному материалу, являются наиважнейшими. Тестирование материалов должно проходить с обязательной оценкой биологической активности химических веществ, которые могут мигрировать в пищевые продукты. Одной из главных задач биологических исследований таких веществ является установление факта возможного отдаленного влияния на организм человека. И результаты этих исследований должны иметь решающее влияние на гигиеническую регламентацию материала упаковки для конкретного продукта. Каким же должен быть упаковочный материал с точки зрения гигиены?
Гигиенические требования, предъявляемые к полимерной упаковке контактирующей с пищевыми продуктами, определяются различными факторами.
· Токсичностью. В рецептуру полимерного упаковочного материала не должны входить вещества, обладающие высокой токсичностью.
· Кумулятивными свойствами и специфическим действием на организм человека (канцерогенным, мутагенным, аллергенным и др.)
· Химически инертным по отношению к продукту упаковочным материалом (он не должен изменять органолептических свойств продукта и выделять химических веществ в дозах, превышающих допустимые уровни). Санитарно-гигиенические исследования новых упаковочных материалов многоступенчаты.
Рассмотрим основные этапы.
Органолептическая оценка. Предварительную информацию о возможности использования упаковочного материала для контакта с пищевым продуктом можно получить достаточно быстро на основании его физико-химических свойств: растворимости в различных средах, летучести, запахе и цвете. Такая экспресс-оценка (органолептическая проба) позволяет по привкусу, запаху, внешнему виду, консистенции, однородности определить возможность нежелательного влияния упаковочного материала на пищевой продукт. Объектом органолептической оценки могут быть упаковочные полимерные и комбинированные материалы, а также сам пищевой продукт.
Чтобы обеспечить необходимую объективность такой оценки, используют научно разработанные нормы ее проведения, включающие метод закрытой дегустации, наличие необходимой квалификации у дегустаторов, их количественного состава, а также современные способы обработки результатов эксперимента. Результат органолептических исследований оценивается в «баллах» в соответствии с ГОСТами или ТУ на полимерный материал, рекомендуемый для упаковки пищевых продуктов.
Санитарно-химические исследования. Основную опасность при использовании полимерной упаковки, непосредственно контактирующей с пищевыми продуктами, представляют содержащиеся в ней низкомолекулярные соединения, которые могут выделяться в окружающую среду и мигрировать в упаковываемый продукт. Поэтому в комплексе гигиенических испытаний важное место занимают санитарно-химические исследования. Они позволяют оценить характер и количество химических веществ, выделяемых из самого полимерного композиционного материала в модельную среду или продукт. Объектами таких исследований являются также мономеры, катализаторы, инициаторы и ускорители полимеризации, и конечно, технологические добавки (стабилизаторы, пластификаторы, красители, наполнители и некоторые другие).
Санитарно-химические исследования проводят химико-аналитическими методами, оценивая интегральную (суммарную) и специфическую (индивидуальную) миграции посторонних веществ в пищевой продукт. Определяют их наличие в пищевом продукте чаще всего в искусственных средах, моделирующих природу продукта. Сами пищевые продукты мало пригодны для проведения подобных исследований, поскольку они являются сложной системой, в которой трудно или невозможно определить микроколичества отдельных химических соединений, входящих в его состав. Среды, используемые для санитарно-химических анализов, называются «модельными». В каждой стране для проведения таких испытаний разрабатываются и внедряются свои модельные среды, условия экстракции и соответствующая нормативная документация, поскольку пока не согласована Единая Международная Унифицированная методика проведения санитарно-химических исследований упаковочных материалов.
Критерием оценки качества исследований является предельно допустимая концентрация (ПДК - по старой НД в нашей стране) или предельно допустимая величина интегральной миграции вещества. Такие данные об упаковочном материале включаются в «Перечень материалов, изделий, оборудования, прошедших экспертизу в Научно-практическом центре гигиенической экспертизы Госкомсанэпиднадзора России и разрешенных для контакта с пищевыми продуктами и средами». Он выпускается Минздравом РФ в виде справочного издания.