Μεταφορά των πλαστικοποιητών DOA και ATBC από πλαστικά υλικά συσκευασίας PVC και P(VDC/VC) σε πρότυπους τροφικούς διαλύτες και τρόφιμα: επίδραση της κατεργασίας σε φούρνο μικροκυμάτων

Abstract

In this study the migration of the plasticizers DOA and ATBC from PVC and P(VdC/VC) (Saran) packaging films into olive oil, distilled water, ground meat with 3%, 12%, 30% and 55% fat content and fatty foods, such as pizza and Frankfurter type sausages has been studied. Samples of olive oil/film (PVC or Saran) were heated for 2, 4, 6, 8, 10, 15 and 20 min at medium (-400W) and full (-700W) power of the microwave oven. The results showed that ♦ the migration of plasticizers into olive oil was dependent on heating time and reached equilibrium after 10 min of heating at full power. The migration values for DOA and ATBC were 604.6 mg/1 and 73.9 mg/1 respectively. The migration of plasticizers did not reach equilibrium even after 20 min of heating at medium power. The migration was dependent on the power of microwave heating giving much lower migration values during heating at medium power (220.5 mg DOA/1 olive oil and 24.6 mg ATBC/1 olive oil after 10 min of heating) than at full power. Samples of distilled water/film were heated for 2, 3, 4, 6 and 8 min at full power and for 2, 4, 6, 8, 10 and 20 min at medium power of the microwave oven. The heating at full power had to be stopped after 8 min due to the evaporation of the boiling water. The results showed that the migration was dependent on heating time and power of the microwave oven. The migration of DOA into distilled water after 8 min of heating at full power was 74,1 mg/1,at medium power 15,4 mg/1 and after 20 min of heating at medium power 34,8 mg/1. The migration of ATBC into distilled water was undetectable and only after 6 and 8 min of heating at full power reached 3,1 mg/1 and 4,1 mg/1 respectively. Diffusion coefficients of the above mentioned plasticizers were calculated. The diffusion coefficients of DOA and ATBC into the films when the film was brought into contact with olive oil were of the order of 10‘9-10'10. The diffusion coefficients of DOA were approximately 2 times higher than the respectively diffusion coefficients of ATBC. Thediffusion coefficients of DOA into film when the film was brought into contact with the distilled water were of the order of 10'n-1012, while the migration of ATBC into water was undetectable.The migration of the plasticizers into ground meat with different fat content was dependent on heating time and fat content of the meat. The migration of DOA was 32,4mg/kg into meat with 3% fat content, 117,2 mg/kg into meat with 12% fat content, 172,4 mg/kg into meat with 30% and 275,4 mg/kg into meat with 55% after 4 min of heating at full power. The migration of ATBC into meat with 3%, 12%, 30% and 55% fat content after 4 min of heating at full power was respectively undetectable, 6,2 mg/kg, 10,7 mg/kg and 17,2 mg/kg. Diffusion coefficients of DOA and ATBC into films when the films were brought into contact with ground meat with 3%, 12%, 30% and 55% fat content were calculated. The diffusion coefficients of the DOA and ATBC were of the order of 10'12-10'10 and 10*X1-10'12 respectively. Finally the migration of DOA and ATBC into pizza and Frankfurter type sausages during heating in the microwave oven with and without susceptor and in a conventional oven has been studied. The migration into samples which were heated in a conventional oven (105.1 mg DOA/kg of pizza, 85,0 mg DOA/kg of sausages, 31.2 mg ATBC/kg of pizza and 25.4 mg ATBC/kg of sausages) was higher than that for samples heated in the microwave oven. This was due to the higher temperature and the longer heating time in the conventional oven than those in the microwave oven. The migration of the plasticizers during microwave heating with a susceptor (72.5 mg DOA/kg of pizza, 47.7 mg DOA/kg of sausages, 7.7 mg ATBC/kg of pizza and 7.0 mg ATBC/kg of sausages) was higher than that of the plasticizersduring microwave heating without a susceptor (51.4 mg DOA/kg of pizza, 38.0 mg DOA/kg of sausages, 6.2 mg ATBC/kg of pizza and 5.2 mg ATBC/kg of sausages) although the heating time with the susceptor was smaller (1 min) than the heating time without the susceptor (1.5 min). It was observed that the migration into pizza was higher than the migration into sausages although the sausages had approximately 30% fat content and the pizza had 20% fat content. The higher value of migration into pizza is probably due to the different ratio: surface of the film to weight of the food (35,0 dm2/kg for the pizza versus 17,1 dm2/kg for the sausages), which was used. Furthermore, in case of pizza, the film was in close contact with the cheese, which is a fatty foodstuff (35-40% fat content) while a loose contact was obtained between the film and the sausages. Based on the above results it can be concluded: 1. the use of the PVC film for packaging of foodstuffs during microwave cooking should be avoided as plasticizer migration (DOA) exceeds the global migration limit which has been set by European Union (60mg/kg or 10mg/dm2) as well as the proposed specific migration limit for DO A (18mg/kg) under all experimental conditions.2. Saran film can be used for the packaging of foodstuffs during microwave cooking with caution, especially when heating fatty foods for long periods of time.

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η μεταφορά των πλαστικοποιητών DOΑ και ATBC από μεμβράνες συσκευασίες PVC και P(VdC/VC) (Saran) σε προσομοιωτές τροφίμων (ελαιόλαδο και σε απεσταγμένο νερό), σε αλεσμένο κρέας με λιποπεριεκτικότητες 3%, 12%, 30% και 55% και σε πραγματικά τρόφιμα, όπως η πίτσα και τα λουκάνικα τύπου Φραγκφούρτης. Τα δείγματα ελαιολάδου/μεμβράνης (PVC ή Saran) θερμάνθηκαν για 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20 min στη μεσαία (-400W) και πλήρη ισχύ (-700W) του φούρνου μικροκυμάτων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η μεταφορά των πλαστικοποιητών στο ελαιόλαδο εξαρτάται από το χρόνο θέρμανσης και έφτασε σε κατάσταση ισορροπίας μετά από 10 min θέρμανσης στην πλήρη ισχύ: Οι τιμές μεταφοράς στην κατάσταση ισορροπίας ήταν 604,6 mg/1 και 74,0 mg/1 για τον DOA και τον ATBC αντίστοιχα. Κατά τη θέρμανση στη μεσαία ισχύ η μεταφορά των πλαστικοποιητών δεν έφτασε σε κατάσταση ισορροπίας ακόμη και μετά από 20 λεπτά θέρμανσης. Η μεταφορά των πλαστικοποιητών εξαρτάται και από την ισχύ του φούρνου μικροκυμάτων. Οι τιμές μεταφοράς κατά τη θέρμανση στη μεσαία ισχύ (220,5 mg DOA/1 ελαιολάδου και 24,6 mg ATBC/1 ελαιόλαδου μετά από 10 min θέρμανσης) είναι πολύ μικρότερες από τις αντίστοιχες τιμές μεταφοράς κατά τη θέρμανση στην πλήρη ισχύ.Τα δείγματα απεσταγμένου νερού/μεμβράνης θερμάνθηκαν για 2, 3, 4, 6 και 8 min στην πλήρη ισχύ και για 2, 4, 6, 8, 10, 15 και 20 min στη μεσαία ισχύ. Η διακοπή της θέρμανσης των δειγμάτων στην πλήρη ισχύ κρίθηκε αναγκαία επειδή αυτά εξατμίζονταν λόγω έντονου βρασμού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, όπως και στην περίπτωση του ελαιολάδου, η μεταφορά των πλαστικοποιητών εξαρτάται από το χρόνο θέρμανσης και την ισχύ του φούρνου μικροκυμάτων. Η μεταφορά του DO Α στο απεσταγμένο νερό ήταν 74,1 mg/1 μετά από 8 min θέρμανσης στην πλήρη ισχύ, ενώ κατά τη θέρμανση στην μεσαία ισχύ ήταν 15,4 mg/1 μετά από 8 min και 34,8 mg/1 μετά από 20 min θέρμανσης. Η μεταφορά του ATBC στο απεσταγμένο νερό ήταν σε μη ανιχνεύσιμα επίπεδα και μόνο κατά τη θέρμανση στην πλήρη ισχύ για 6 και 8 min διαπιστώθηκε μεταφορά ATBC σε πολύ μικρότερες ποσότητες (3,1 mg/1 και 4,1 mg/1 αντίστοιχα). Με τη βοήθεια της εξίσωσης του Fick υπολογίστηκαν οι συντελεστές διάχυσης των παραπάνω πλαστικοποιητών στην πλαστική μεμβράνη. Οι συντελεστές διάχυσης σε επαφή με το ελαιόλαδο βρέθηκαν της τάξης του 10'9-10'10 και για τους δύο πλαστικοποιητές. Οι συντελεστές διάχυσης του DOA ήταν κατά 2 περίπου φορές μεγαλύτεροι από τους αντίστοιχους του ATBC. Οι συντελεστές διάχυσης του DOA σε επαφή με το νερό ήταν τηςτάξης του 10' -10' , ενώ για τον ATBC δεν ανιχνεύτηκαν ποσά μεταφοράς στο απεσταγμένο νερό.Στην περίπτωση της μελέτης μεταφοράς των πλαστικοποιητών σε αλεσμένο κρέας με διάφορες λιποπεριεκτικότητες ο παράγοντας που επηρέασε τη μεταφορά εκτός από το χρόνο θέρμανσης ήταν η λιποπεριεκτικότητα του κρέατος. Μετά από 4 min θέρμανσης στην πλήρη ισχύ του φούρνου μικροκυμάτων η μεταφορά του DOA ήταν 32,4 mg/kg, 117,2 mg/kg, 172,4 mg/kg και 275,4 mg/kg για αλεσμένο κρέας με λιποπεριεκτικότητες 3%, 12%, 30 και 55%, αντίστοιχα. Στις ίδιες συνθήκες θέρμανσης η μεταφορά του ATBC σε αλεσμένο κρέας με τις ίδιες λιποπεριεκτικότητες ήταν μη ανιχνεύσιμη, 6,2 mg/kg, 10,7 mg/kg και 17,2 mg/kg. Και στην περίπτωση αυτή, υπολογίστηκαν οι συντελεστές διάχυσης των πλαστικοποιητών DOA και ATBC, οι οποίοι βρέθηκαν να είναι της τάξης του ΙΟ'12 - ΙΟ'10 για τον DOA και της τάξης του 10'11 - ΙΟ'12 για τον ATBC. Οι συντελεστές διάχυσης είναι πολύ μικρότεροι από τους συντελεστές διάχυσης των ίδιων πλαστικοποιητών που βρέθηκαν κατά τη μεταφορά αυτών στο ελαιόλαδο. Τέλος, πραγματοποιήθηκε μελέτη μεταφοράς των παραπάνω πλαστικοποιητών σε πίτσα και λουκάνικα τύπου Φραγκφούρτης κατά τη θέρμανσή τους σε φούρνο μικροκυμάτων με χρήση susceptor για 1 min, χωρίς χρήση susceptor για 1,-5 min και κατά τη θέρμανσή τους σε συμβατικό φούρνο για 5 min. Η μεταφορά ήταν αυξημένη στα δείγματα που θερμάνθηκαν σε συμβατικό φούρνο (105,1 mg DOA/kg πίτσας, 85,0mg DOA/kg λουκάνικων, 31,2 mg ATBC/kg πίτσας και 25,4 mg ATBC/kg λουκάνικων) λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας θέρμανσης και του μεγαλύτερου χρόνου θέρμανσης σε σύγκριση με τη θέρμανση σε φούρνο μικροκυμάτων. Η μεταφορά των πλαστικοποιητών κατά τη θέρμανση σε φούρνο μικροκυμάτων με τη χρήση susceptor (72,5 mg DOA/kg πίτσας, 47,7 mg DOA/kg λουκάνικων, 7,7 mg ATBC/kg πίτσας και 7,0 mg/kg λουκάνικων) ήταν μεγαλύτερη σε σύγκριση με τη μεταφορά κατά τη θέρμανση χωρίς susceptor (51,4 mg DOA/kg πίτσας, 38,0 mg DOA/kg λουκάνικων, 6,2 mg ATBC/kg πίτσας και 5,2 mg ATBC/kg λουκάνικων) αν και ο χρόνος θέρμανσης ήταν μικρότερος στην πρώτη περίπτωση (1 min έναντι 1,5 min). Επίσης παρατηρήθηκε ότι η μεταφορά στην πίτσα ήταν μεγαλύτερη από ότι στα λουκάνικα, παρόλο που το περιεχόμενο λίπος στην πίτσα ήταν μικρότερο (-20% έναντι 30%). Αυτό μπορεί να αποδοθεί στον μεγαλύτερο λόγο επιφάνειας μεμβράνης/βάρος τροφίμου (35,0dm /kg στην πίτσα έναντι 17,1dm /kg στα λουκάνικα) που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα μελέτη, καθώς και στο ότι η μεμβράνη ήταν σε άμεση επαφή με το τυρί που υπήρχε στην επιφάνεια της πίτσας (40% λίπος) ενώ στα λουκάνικα η μεμβράνη δεν ήταν σε τόσο άμεση επαφή με το λίπος του τροφίμου το οποίο ήταν ομοιόμορφα κατανεμημένο σε όλη τη μάζα του. Με βάση τα παραπάνω αποτελέσματα προκύπτουν τα εξής συμπεράσματα: 1) ^ θα πρέπει να αποφεύγεται η χρήση της μεμβράνης PVC για συσκευασία τροφίμων όταν αυτά πρόκειται να θερμανθούν σε φούρνο μικροκυμάτων, ακόμη και όταν τα τρόφιμα αυτά είναι υδατικά, επειδή στις περισσότερες πειραματικές συνθήκες η μεταφορά ξεπερνά το ανώτατο όριο ολικής μεταφοράς που έχει θέσει η Ευρωπαϊκή Ένωση (60mg/kg ή 10mg/dm2), ενώ σχεδόν σε όλες τις πειραματικές συνθήκες η μεταφορά ξεπερνά και το προτεινόμενο όριο ειδικής μεταφοράς για τον DO A (18mg/kg) 2) η μεμβράνη Saran μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συσκευασία τροφίμων που πρόκειται να θερμανθούν σε φούρνο μικροκυμάτων, αλλά πρέπει μάλλον να αποφεύγεται στις περιπτώσεις τροφίμων με υψηλή λιποπεριεκτικότητα, ιδιαίτερα όταν εφαρμόζεται παρατεταμένη θέρμανση αυτών.