Estudio de adhesivos en envase alimentarioDesarrollo de métodos de análisis, difusión y migración de sus componentes a los alimentos envasados

Resumen

El presente trabajo pretende estudiar el comportamiento de diferentes formulaciones de adhesivos empleadas normalmente en la industria europea para la fabricación de envases destinados a estar en contacto con alimentos preferentemente fabricados con papel y cartón. Si bien la legislación vigente a nivel Europeo regula la composición de todos los materiales y objetos para contacto alimentario, los adhesivos, que forman parte obligatoriamente de dichos envases en multitud de situaciones no están incluidos en la legislación. La Unión Europea, consciente de esta situación, ha financiado el Proyecto MIGRESIVES en el que se enmarca la presente Tesis Doctoral y en el que participa como RTD con fuerte protagonismo el grupo GUIA, dirigido por la Dra. M.C.Cristina Nerín de la Puerta y perteneciente al Depto. de Química Analítica del EINA de la Universidad de Zaragoza y al Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A). El trabajo de esta tesis está orientada al estudio de los compuestos presentes en varios tipos de adhesivos termoplásticos y un adhesivo de almidón, todos ellos utilizados en el envase alimentario multicapa fabricado con diferentes sustratos de cartón. También se va a estudiar su posible migración y los parámetros que dependen de esta. En conjunto se han establecido los siguientes objetivos: Identificación de los principales compuestos volátiles en los adhesivos termoplásticos. Desarrollo de métodos analíticos para la cuantificación en diferentes matrices (adhesivos, sustratos y simulantes) de los compuestos volátiles identificados. Determinación de los coeficientes de partición y difusión de los compuestos volátiles identificados en los adhesivos termofusibles en los laminados multicapa elaborados en el laboratorio. Determinación de la migración experimental y teórica de los compuestos volátiles identificados desde 30 muestras de mercado elaboradas con estos adhesivos termoplásticos. Y además validar la migración teórica. Desarrollar un método UPLC-MS/QTOF para identificar y cuantificar los compuestos no volátiles que migran de cuatro laminados fabricados con los adhesivos termofusibles. Identificación de los compuestos odorantes presentes en cinco tipos de adhesivos termoplásticos diferentes. Las etapas de la investigación se detallan a continuación: Etapa 1.- Screening de compuestos volátiles y no volátiles en las formulaciones de adhesivos suministradas por las empresas participantes en el Proyecto MIGRESIVES En esta etapa deberá desarrollarse un procedimiento de análisis capaz de identificar los compuestos presentes, tanto volátiles como no volátiles. Se trabajará inicialmente con las formulaciones de adhesivos puras, ya que las concentraciones de los compuestos son más altas en el adhesivo puro que en los materiales soporte una vez aplicado el adhesivo. La identificación de los compuestos es una etapa crucial, ya que permitirá seleccionar después entre los identificados, los que puedan migrar a través de toda la estructura. Para ello se considera esencial el empleo de la espectrometría de masas, bien acoplada a GC como a LC en sus distintas modalidades. Se contempla además el desarrollo y optimización de técnicas de microextracción y extracción con objeto de concentrar los compuestos y aislarlos de la matriz polimérica. Etapa 2.- Estudio de coeficientes de partición de los compuestos volátiles en los diferentes soportes Con objeto de conocer el comportamiento de los compuestos migrantes en la estructura del envase y su capacidad de migración hacia los alimentos, es necesario determinar los coeficientes de partición de cada una de las sustancias identificadas en cada material. Para ello, es necesario realizar una serie de ensayos experimentales en condiciones controladas de tiempo, temperatura, celdas de exposición-contacto-migración, gramaje de adhesivo, soportes a estudiar, etc. Una vez realizados los ensayos el análisis de las muestras permitirá conocer los coeficientes de partición para cada sustancia. Etapa 3.- Determinación del coeficiente de difusión de cada sustancia volátiles a través del material soporte El contacto directo entre los componentes del adhesivo y los materiales soporte lleva consigo que los compuestos difundan a través de dichos materiales, llegando a contaminar el alimento. Los factores cruciales son la naturaleza del material, la naturaleza química de la sustancia, la temperatura y el tiempo necesario para que el proceso se complete. Sustancias que difunden muy rápidamente no deberían formar parte de los adhesivos para envase alimentario, ya que el riesgo de contaminación es elevado. Por otra parte, otras sustancias potencialmente tóxicas pueden no difundir o hacerlo tan lentamente que su uso en el adhesivo es seguro. También podría suceder que no se aconsejara el uso de un determinado adhesivo para algunos materiales y si para otros, en función de sus propiedades de difusión. Conocer este comportamiento y asesorar a la Unión Europea y a la industria productora de adhesivos es uno de los principales objetivos del Proyecto MIGRESIVES. Para esta etapa es necesario realizar los ensayos experimentales con los adhesivos objeto de estudio, los materiales mencionados, diferentes gramajes y concentraciones y distintas temperaturas y tiempos. Este estudio cinético completo proporcionará los valores cuantitativos de los coeficientes de difusión. Etapa 4.- Estudio de los envases existentes en el mercado que contengan adhesivos de formulaciones estudiadas previamente con los estudios de migración Una vez realizado el estudio completo para las formulaciones suministradas por las empresas participantes, se realizará un estudio de la situación real de mercado en Europa. Las muestras de mercado serán proporcionadas por las Asociaciones Nacionales de fabricantes de adhesivos participantes en el Proyecto MIGRESIVES. Y se determinará la migración de los componentes de los adhesivos tanto volátiles como no volátiles. Para ello se empleará la espectrometría de masas, bien acoplada a GC como a LC en sus distintas modalidades. Se contempla además el desarrollo y optimización de técnicas de microextracción y extracción con objeto de concentrar los compuestos y aislarlos de los simulantes alimentarios. Etapa 5.- Estudio de compuestos odorantes en los adhesivos previamente estudiados. En esta etapa deberá desarrollarse un procedimiento de análisis capaz de identificar los compuestos odorantes presentes en dichos adhesivos. Se trabajará inicialmente con las formulaciones de adhesivos puras, ya que las concentraciones de los compuestos son más altas en el adhesivo puro que en los materiales soporte una vez aplicado el adhesivo. Para ello se desarrollará un método analítico basado en la cromatografía de gases acoplada a olfatometría y espectrometría de masas. Una vez identificados los compuestos odorantes, se estudiará su migración, por la misma metodología.