Миграция веществ из пластиковой упаковки в пищевые продукты: нормы, методы расчета и контроля безопасности

Введение в миграцию веществ из пластиковой упаковки

Миграция веществ из пластиковой упаковки представляет собой процесс переноса химических компонентов из материала упаковки в пищевой продукт. Этот процесс имеет критическое значение для безопасности пищевых продуктов и здоровья потребителей. Пластиковые материалы, используемые для контакта с пищей, содержат различные компоненты: мономеры, из которых синтезирован полимер, добавки (пластификаторы, стабилизаторы, антиоксиданты), красители и технологические вспомогательные вещества.

Степень миграции зависит от множества факторов, включая природу полимера, состав пищевого продукта, температуру и продолжительность контакта, площадь соприкосновения и физико-химические свойства мигрирующих веществ. Европейское законодательство и регуляторные органы других стран устанавливают строгие ограничения на миграцию, чтобы обеспечить безопасность пищевой продукции. Основными регуляторными документами являются Регламент ЕС №10/2011 для пластиковых материалов и 21 CFR для США.

Общая миграция: нормы и пределы ЕС

Общая миграция (Overall Migration Limit, OML) представляет собой совокупность всех нелетучих веществ, которые могут перейти из материала упаковки в пищевой продукт или его симулянт. Этот показатель характеризует общую инертность материала и является первичным критерием безопасности. Согласно Регламенту ЕС №10/2011, предел общей миграции устанавливается на уровне 10 миллиграмм на квадратный дециметр площади контакта (10 мг/дм²) или 60 миллиграмм на килограмм пищевого симулянта (60 мг/кг).

Эти два способа выражения предела эквивалентны и основаны на допущении, что 1 килограмм пищевого продукта контактирует с 6 квадратными дециметрами упаковочного материала, что соответствует кубу массой 1 кг. Для изделий, предназначенных для младенцев и детей младшего возраста (от 0 до 3 лет), применяется предел 60 мг/кг независимо от размера упаковки, что обеспечивает дополнительную защиту наиболее уязвимой группы населения.

Специфическая миграция веществ

Специфическая миграция (Specific Migration Limit, SML) устанавливает максимально допустимое количество конкретного вещества, которое может перейти из упаковочного материала в пищевой продукт. В отличие от общей миграции, которая оценивает совокупность всех веществ, специфическая миграция фокусируется на отдельных химических соединениях, представляющих потенциальную опасность для здоровья. Пределы СМ основаны на токсикологических исследованиях, проводимых Европейским агентством по безопасности продуктов питания (EFSA).

Регламент ЕС №10/2011 содержит Приложение I с Союзным списком разрешенных веществ, в котором для каждого вещества указаны условия использования и, при необходимости, специфический предел миграции. Пределы СМ выражаются в миллиграммах вещества на килограмм пищевого продукта или симулянта (мг/кг). Для некоторых веществ устанавливаются групповые ограничения, когда несколько родственных соединений регулируются совместно, что учитывает их совокупное токсикологическое воздействие.

Пищевые симуляторы для тестирования

Пищевые симуляторы представляют собой стандартизированные жидкости или материалы, которые имитируют экстрагирующие свойства различных типов продуктов питания. Использование симулянтов вместо реальных продуктов упрощает и стандартизирует процедуру тестирования миграции, обеспечивая воспроизводимость результатов и упрощая химический анализ. Согласно Регламенту ЕС №10/2011, определены пять основных типов пищевых симулянтов, каждый из которых соответствует определенным категориям продуктов.

Выбор симулянта зависит от физико-химических свойств пищевого продукта, с которым будет контактировать упаковочный материал. Водные симуляторы (A, B, C) используются для гидрофильных продуктов, способных извлекать полярные вещества. Жирные симуляторы (D1, D2) применяются для липофильных продуктов, которые могут экстрагировать неполярные компоненты. Симулянт E предназначен для сухих продуктов, где миграция происходит в газовой фазе или при ограниченном контакте.

Методы расчета миграции

Расчет миграции является важным этапом оценки соответствия упаковочных материалов требованиям безопасности. Существует несколько подходов к определению миграции: экспериментальное тестирование, математическое моделирование и расчет на основе остаточного содержания веществ в материале. Базовый расчет миграции основывается на соотношении площади контакта упаковки с продуктом и объема или массы продукта. Это соотношение критически важно, поскольку миграция зависит от количества контактирующей поверхности на единицу массы продукта.

Европейское законодательство устанавливает конвенционное соотношение площади к объему: 6 дм² на 1 кг продукта для стандартных расчетов. Это соотношение соответствует кубической упаковке с ребром около 10 см. Для упаковок с малым объемом и большой площадью поверхности (например, порционные упаковки) используется пониженное соотношение площади к объему - 2 дм²/кг. Это обеспечивает более строгий контроль для случаев, когда площадь контакта на единицу массы продукта существенно выше стандартной.

Математическое моделирование миграции основано на законах диффузии Фика и позволяет прогнозировать миграцию без проведения длительных экспериментов. Модель учитывает коэффициент диффузии мигранта в полимере, концентрацию вещества в материале, толщину материала, температуру и время контакта. Однако моделирование применимо только для незаряженных веществ, гомогенно распределенных в полимере, и при температурах ниже определенных пределов, специфичных для каждого полимера. При температурах выше критических происходит изменение диффузионных характеристик, и модель становится неприменимой.

Условия тестирования: температура и время

Условия тестирования миграции должны соответствовать наиболее жестким предполагаемым условиям использования упаковочного материала. Регламент ЕС №10/2011 в Приложении V устанавливает стандартизированные условия тестирования, которые определяются на основе температуры и длительности контакта упаковки с пищевым продуктом. Температура является критическим фактором, поскольку она существенно влияет на скорость диффузии веществ из полимера. Повышение температуры на каждые 10°C приблизительно удваивает коэффициент диффузии для большинства систем полимер-мигрант.

Время контакта определяется предполагаемым сроком годности упакованного продукта и условиями его хранения. Для продуктов длительного хранения при комнатной температуре стандартным условием является контакт в течение 10 дней при 40°C, что эквивалентно хранению при комнатной температуре более одного года. Для продуктов, нагреваемых перед употреблением, применяются более жесткие условия: 2 часа при 70°C для пастеризации или 30 минут при 100°C для кипячения. Для продуктов, подвергающихся стерилизации или высокотемпературной обработке, используются условия 2 часа при 121°C или 1 час при 130°C.

Стандарты EN 1186 и EN 13130

Европейские стандарты EN 1186 и EN 13130 представляют собой комплексные методические руководства по проведению испытаний миграции из пластиковых материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Эти стандарты разработаны Европейским комитетом по стандартизации (CEN) и обеспечивают единообразие методик тестирования во всех странах Европейского союза. Стандарт EN 1186 посвящен определению общей миграции, в то время как EN 13130 регулирует методы определения специфической миграции отдельных веществ.

Стандарт EN 1186 состоит из нескольких частей, каждая из которых описывает методы тестирования для определенных типов пищевых симулянтов и условий контакта. Основные части включают: EN 1186-1 (общие принципы выбора условий и методов испытаний), EN 1186-2 (испытания методом полного погружения), EN 1186-3 (испытания в испаряющихся симулянтах), EN 1186-4 и EN 1186-5 (методы для оливкового масла и его заменителей). Каждая методика детально описывает подготовку образцов, условия контакта, процедуры экстракции и способы определения массы мигрировавших веществ.

Стандарт EN 13130 включает методики для определения специфической миграции конкретных веществ или групп веществ. Каждая методика адаптирована к физико-химическим свойствам определяемого вещества и включает выбор оптимального симулянта, процедуры пробоподготовки, аналитические методы (газовая хроматография с масс-спектрометрией, высокоэффективная жидкостная хроматография, атомно-абсорбционная спектроскопия) и критерии валидации метода. Стандарты регулярно обновляются с учетом новых научных данных и появления новых материалов и технологий производства упаковки.

Требования FDA США

В США регулирование материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, осуществляется Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами (FDA) в рамках Федерального закона о пищевых продуктах, лекарствах и косметике. Подход FDA принципиально отличается от европейской системы: вместо единых списков разрешенных веществ FDA регулирует вещества, используемые в материалах контактирующих с пищей, как непрямые пищевые добавки. Основным регуляторным документом является Свод федеральных правил (Code of Federal Regulations, CFR), Раздел 21, части 170-189.

В отличие от европейского подхода, FDA не устанавливает общий предел миграции, аналогичный 10 мг/дм². Вместо этого для каждого вещества или группы веществ определяются специфические условия использования и, при необходимости, пределы миграции или остаточного содержания в материале. Оценка безопасности вещества может проводиться через несколько механизмов: включение в список разрешенных непрямых пищевых добавок в 21 CFR 174-179, статус "Общепризнанно безопасным" (GRAS), освобождение по пороговому регулированию (Threshold of Regulation, TOR) или уведомление о пищевом контактном веществе (Food Contact Notification, FCN).

Пороговое регулирование (TOR) основано на концепции, что вещества, мигрирующие в пищу в количествах менее 0,5 частей на миллиард (ppb) и не являющиеся канцерогенами, представляют настолько низкий риск, что не требуют формального разрешения как пищевые добавки. Это значительно более строгий порог по сравнению с европейским лимитом EFSA для веществ с неопределенной генотоксичностью (0,00015 мг/кг = 0,15 ppb). Система FCN позволяет производителям получить разрешение на использование новых веществ без необходимости длительного процесса петиционирования для включения в регуляторные списки, однако такое разрешение специфично для подателя уведомления и не может быть использовано другими производителями.

Вещества с ограничениями: бисфенол-А, фталаты, тяжелые металлы

Определенные категории веществ, используемых в производстве упаковочных материалов, подвергаются особо строгому регулированию из-за их доказанного или потенциального воздействия на здоровье человека. К таким веществам относятся бисфенол-А и его производные, фталаты и тяжелые металлы. Эти соединения могут обладать эндокринно-разрушающими свойствами, токсичностью для репродуктивной системы, канцерогенным потенциалом или способностью к биоаккумуляции в организме.

Бисфенол-А (BPA)

Бисфенол-А широко использовался в производстве поликарбонатных пластиков и эпоксидных смол для покрытий консервных банок. В 2023 году Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) пересмотрело оценку безопасности BPA, снизив допустимое суточное потребление (TDI) с 4 мкг/кг массы тела до 0,2 нг/кг массы тела в день - в 20000 раз. Это решение основано на новых научных данных о потенциальном воздействии BPA на иммунную систему. В декабре 2024 года Европейская комиссия приняла Регламент ЕС 2024/3190, который запрещает использование BPA и его солей в производстве пищевых контактных материалов, включая пластики, лаки, покрытия, типографские краски, адгезивы, ионообменные смолы, силиконы и резину.

Регламент предусматривает ограниченные исключения для использования BPA: в полисульфоновых фильтрационных мембранах и в жидких эпоксидных смолах для покрытия самонесущих материалов емкостью более 1000 литров. Для этих исключений установлено требование: миграция BPA не должна определяться с пределом обнаружения 1 мкг/кг (1 ppb). Регламент вступил в силу 20 января 2025 года с переходными периодами: 18 месяцев для большинства изделий и 36 месяцев для профессионального оборудования пищевого производства. Запрет также распространяется на другие опасные бисфенолы и производные бисфенола с гармонизированной классификацией как канцерогены, мутагены, токсичные для репродукции или эндокринные разрушители.

Фталаты

Фталаты представляют собой группу химических веществ, используемых главным образом как пластификаторы для повышения гибкости и эластичности пластиков, особенно поливинилхлорида (ПВХ). В пищевых контактных материалах ЕС разрешены к использованию пять фталатов при определенных ограничениях: дибутилфталат (DBP), бензилбутилфталат (BBP), ди(2-этилгексил)фталат (DEHP), диизононилфталат (DINP) и диизодецилфталат (DIDP). В 2019 году EFSA провела переоценку безопасности этих фталатов и установила групповой допустимый суточный прием (TDI) в размере 50 мкг/кг массы тела (выраженный в эквивалентах DEHP) для DBP, BBP, DEHP и DINP.

На основании этой оценки, Регламентом ЕС 2023/1442 были значительно снижены пределы специфической миграции для фталатов в пищевых контактных материалах. Для DBP, BBP и DEHP установлены индивидуальные пределы 0,3 мг/кг, 1,5 мг/кг и 1,5 мг/кг соответственно, с дополнительным групповым ограничением. Групповое ограничение №36 устанавливает, что сумма этих фталатов, включая диизобутилфталат (DIBP), не должна превышать 0,6 мг/кг, рассчитанная по формуле: DBP×5 + DIBP×4 + BBP×0,1 + DEHP×1 ≤ 0,6 мг/кг. Использование фталатов разрешено только в материалах многократного использования, контактирующих с нежирными продуктами, и запрещено для упаковки детского питания.

Тяжелые металлы

Тяжелые металлы, в первую очередь свинец, кадмий, ртуть и хром, могут присутствовать в материалах контактирующих с пищей в качестве компонентов пигментов, стабилизаторов или примесей в сырье. Эти элементы обладают высокой токсичностью и способностью накапливаться в организме. Основным источником регулирования миграции тяжелых металлов из керамических и стеклянных материалов является Директива ЕС 84/500/EEC (в редакции 2005/31/EC), которая устанавливает пределы миграции свинца и кадмия в зависимости от категории изделия.

В 2020 году Федеральный институт оценки рисков Германии (BfR) опубликовал рекомендации по значительному снижению пределов миграции тяжелых металлов из керамических материалов. BfR рекомендует снизить предел миграции кадмия в 70 раз (до 0,001 мг/дм²) и свинца в 400 раз (до 0,002 мг/дм²) по сравнению с действующими значениями Директивы 84/500/EEC. Институт также рекомендует установить пределы миграции для кобальта и пересмотреть условия тестирования для лучшего соответствия реальным условиям использования. Европейская комиссия рассматривает пересмотр Директивы 84/500/EEC с учетом этих рекомендаций и новых научных данных EFSA о токсичности свинца и кадмия.

Сертификация и декларации соответствия

Согласно Рамочному регламенту ЕС 1935/2004 и специфическому Регламенту 10/2011 по пластиковым материалам, все операторы в цепочке поставок материалов, контактирующих с пищей (за исключением розничной торговли), обязаны предоставлять Декларацию о соответствии (Declaration of Compliance, DoC). Эта декларация должна сопровождать материал или изделие на всех этапах от производителя до предприятия пищевой промышленности. Декларация подтверждает, что материал или изделие соответствует применимым требованиям законодательства ЕС и произведено в соответствии с надлежащей производственной практикой (Good Manufacturing Practice, GMP).

Декларация о соответствии должна содержать определенную обязательную информацию: идентификационные данные оператора, выдавшего декларацию, идентификацию материала или изделия, дату составления декларации, подтверждение соответствия применимым регламентам. Для пластиковых материалов декларация должна также включать информацию о веществах, подпадающих под ограничения (Приложение II Регламента 10/2011), независимо от того, являются ли они преднамеренно добавленными веществами или веществами с неустановленной преднамеренностью добавления (NIAS). Производители промежуточных материалов должны также указывать вещества, для которых генотоксичность не исключена, если их специфическая миграция может превышать 0,00015 мг/кг.

Для обеспечения прослеживаемости на всех этапах цепочки поставок важным требованием является адекватная документация. Это включает хранение документации, подтверждающей соответствие, в течение как минимум пяти лет после последней поставки материала или изделия. Декларация о соответствии должна быть доступна компетентным органам по их запросу. Производители конечных изделий должны получать декларации от поставщиков исходных материалов и добавок, чтобы иметь возможность подтвердить соответствие готового изделия всем требованиям.

Часто задаваемые вопросы