Estudio de adhesivos en envase alimentario: Desarrollo 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 fabricacion de envases destinados a estar en contacto con alimentos preferentemente fabricados con papel y carton. Si bien la legislacion vigente a nivel Europeo regula la composicion de todos los materiales y objetos para contacto alimentario, los adhesivos, que forman parte obligatoriamente de dichos envases en multitud de situaciones no estan incluidos en la legislacion. La Union Europea, consciente de esta situacion, 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 Nerin de la Puerta y perteneciente al Depto. de Quimica Analitica del EINA de la Universidad de Zaragoza y al Instituto de Investigacion en Ingenieria de Aragon (I3A). El trabajo de esta tesis esta orientada al estudio de los compuestos presentes en varios tipos de adhesivos termoplasticos y un adhesivo de almidon, todos ellos utilizados en el envase alimentario multicapa fabricado con diferentes sustratos de carton. Tambien se va a estudiar su posible migracion y los parametros que dependen de esta. En conjunto se han establecido los siguientes objetivos: Identificacion de los principales compuestos volatiles en los adhesivos termoplasticos. Desarrollo de metodos analiticos para la cuantificacion en diferentes matrices (adhesivos, sustratos y simulantes) de los compuestos volatiles identificados. Determinacion de los coeficientes de particion y difusion de los compuestos volatiles identificados en los adhesivos termofusibles en los laminados multicapa elaborados en el laboratorio. Determinacion de la migracion experimental y teorica de los compuestos volatiles identificados desde 30 muestras de mercado elaboradas con estos adhesivos termoplasticos. Y ademas validar la migracion teorica. Desarrollar un metodo UPLC-MS/QTOF para identificar y cuantificar los compuestos no volatiles que migran de cuatro laminados fabricados con los adhesivos termofusibles. Identificacion de los compuestos odorantes presentes en cinco tipos de adhesivos termoplasticos diferentes. Las etapas de la investigacion se detallan a continuacion: Etapa 1.- Screening de compuestos volatiles y no volatiles en las formulaciones de adhesivos suministradas por las empresas participantes en el Proyecto MIGRESIVES En esta etapa debera desarrollarse un procedimiento de analisis capaz de identificar los compuestos presentes, tanto volatiles como no volatiles. Se trabajara inicialmente con las formulaciones de adhesivos puras, ya que las concentraciones de los compuestos son mas altas en el adhesivo puro que en los materiales soporte una vez aplicado el adhesivo. La identificacion de los compuestos es una etapa crucial, ya que permitira seleccionar despues entre los identificados, los que puedan migrar a traves de toda la estructura. Para ello se considera esencial el empleo de la espectrometria de masas, bien acoplada a GC como a LC en sus distintas modalidades. Se contempla ademas el desarrollo y optimizacion de tecnicas de microextraccion y extraccion con objeto de concentrar los compuestos y aislarlos de la matriz polimerica. Etapa 2.- Estudio de coeficientes de particion de los compuestos volatiles en los diferentes soportes Con objeto de conocer el comportamiento de los compuestos migrantes en la estructura del envase y su capacidad de migracion hacia los alimentos, es necesario determinar los coeficientes de particion 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 exposicion-contacto-migracion, gramaje de adhesivo, soportes a estudiar, etc. Una vez realizados los ensayos el analisis de las muestras permitira conocer los coeficientes de particion para cada sustancia. Etapa 3.- Determinacion del coeficiente de difusion de cada sustancia volatiles a traves del material soporte El contacto directo entre los componentes del adhesivo y los materiales soporte lleva consigo que los compuestos difundan a traves de dichos materiales, llegando a contaminar el alimento. Los factores cruciales son la naturaleza del material, la naturaleza quimica de la sustancia, la temperatura y el tiempo necesario para que el proceso se complete. Sustancias que difunden muy rapidamente no deberian formar parte de los adhesivos para envase alimentario, ya que el riesgo de contaminacion es elevado. Por otra parte, otras sustancias potencialmente toxicas pueden no difundir o hacerlo tan lentamente que su uso en el adhesivo es seguro. Tambien podria suceder que no se aconsejara el uso de un determinado adhesivo para algunos materiales y si para otros, en funcion de sus propiedades de difusion. Conocer este comportamiento y asesorar a la Union 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 cinetico completo proporcionara los valores cuantitativos de los coeficientes de difusion. Etapa 4.- Estudio de los envases existentes en el mercado que contengan adhesivos de formulaciones estudiadas previamente con los estudios de migracion Una vez realizado el estudio completo para las formulaciones suministradas por las empresas participantes, se realizara un estudio de la situacion real de mercado en Europa. Las muestras de mercado seran proporcionadas por las Asociaciones Nacionales de fabricantes de adhesivos participantes en el Proyecto MIGRESIVES. Y se determinara la migracion de los componentes de los adhesivos tanto volatiles como no volatiles. Para ello se empleara la espectrometria de masas, bien acoplada a GC como a LC en sus distintas modalidades. Se contempla ademas el desarrollo y optimizacion de tecnicas de microextraccion y extraccion 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 debera desarrollarse un procedimiento de analisis capaz de identificar los compuestos odorantes presentes en dichos adhesivos. Se trabajara inicialmente con las formulaciones de adhesivos puras, ya que las concentraciones de los compuestos son mas altas en el adhesivo puro que en los materiales soporte una vez aplicado el adhesivo. Para ello se desarrollara un metodo analitico basado en la cromatografia de gases acoplada a olfatometria y espectrometria de masas. Una vez identificados los compuestos odorantes, se estudiara su migracion, por la misma metodologia.