Substancje stanowiące zanieczyszczenie żywności mogą pochodzić z wielu różnych źródeł. Żywność w drodze „od pola do stołu” może zostać zanieczyszczona podczas uprawy, zbioru, transportu, magazynowania itp. [Mansour, 2011]. Opakowanie jest elementem, który chroni produkt żywnościowy przed działaniem czynników zewnętrznych, tj. atmosferycznych, biologicznych, chemicznych, wpływających niekorzystnie na produkt. Z drugiej strony substancje migrujące z materiałów i wyrobów do żywności mogą powodować zagrożenie dla zdrowia człowieka lub niekorzystnie wpływać na jakość sensoryczną żywności.
Migracja substancji chemicznych z wyrobów kontaktujących się z żywnością jest znana od dawnych czasów. Ołów migrujący z instalacji wodnej w akweduktach, które zasilały starożytny Rzym w wodę pitną, był obwiniany o upadek Cesarstwa Rzymskiego [Petersen, 2003 za Waldron i Stöfen, 1974]. Obecnie wiadomo, że nadmierne spożycie ołowiu, wśród innych negatywnych skutków, może prowadzić m.in. do upośledzenia umysłowego, co szczególnie dotyczy niemowląt. Niemniej przypadki nadmiernej migracji ołowiu do środków spożywczych mają nadal miejsce. Odnotowano m.in. uwalnianie ołowiu z lutowanych puszek [Petersen, 2003 za Jorhem i in., 1995], z korków do wina [Petersen, 2003 za Smart i in., 1990], z łożysk stosowanych w blenderach w gospodarstwie domowym [Petersen, 2003 za Rasmussen, 1984]. Nadal na rynku można znaleźć materiały ze szkła, z ceramiki czy metalu, które wydzielają ołów, zwłaszcza w kontakcie z żywnością kwaśną [Petersen, 2003]. Wysoki poziom ołowiu w szkle ołowiowym powoduje, że może on przenikać do napojów alkoholowych, soków cytrusowych czy preparatów do początkowego żywienia niemowląt [Knechtges, 2011].
Materiały ceramiczne mogą być także istotnym źródłem zanieczyszczenia kadmem [Knechtges, 2011]. Według raportu RASFF (Systemu Wczesnego Ostrzegania o Niebezpiecznych Produktach Żywnościowych i Paszowych) zbyt wysoką migrację ołowiu i kadmu regularnie stwierdza się w wyrobach ceramicznych, szklankach i filiżankach. Powiadomienia dotyczące migracji kadmu i ołowiu wskazywały na podwyższoną migrację kadmu z obrzeża zdobionych lub malowanych filiżanek [European Commision, 2011]. Wykazano, że ołów i kadm mają działanie rakotwórcze i wpływają niekorzystnie na układ nerwowy, nerki, układ krwiotwórczy oraz mają zdolność akumulacji w tkankach ludzkich [Peterson i in., 2007]. Badania udowodniły, że regularne korzystanie z takich naczyń stanowi istotne ryzyko pobrania znacznych dawek tych metali [Sheets, 1997].
W kontakcie z kwaśną żywnością istotne zagrożenie stanowią naczynia emaliowane. Odnotowano przypadki zatrucia antymonem, który migrował z szarych emalii do kwaśnych napojów [Knechtges, 2011]. Przechodzenie aluminium do żywności z naczyń kuchennych czy opakowań również stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia. Chociaż w przypadku osób zdrowych aluminium jest na ogół bardzo słabo wchłaniane w przewodzie pokarmowym, jednak biodostępność może wzrastać w obecności niektórych dodatków do żywności takich jak cytrynian, winian i glutaminian [Flaten, 2002; Rengel, 2004]. Kompleksy te mogą przekroczyć barierę krew-mózg i wraz z wiekiem gromadzą się w mózgu [Ronzio, 2003; Milačič, 2005]. Nadmiar aluminium może także osłabiać odporność organizmu. Ponadto przypuszcza się, że jest on odpowiedzialny za chorobę Alzheimera, o czym mają świadczyć wysokie stężenia glinu w mózgu chorych osób. Przy wysokim stężeniu glinu może występować hamowanie wchłaniania fosforanów w jelicie i zwiększanie wydalania wapnia przez nerki, co z kolei może spowodować kruchość kości [Ronzio, 2003].
Ważnym źródłem zanieczyszczeń są także materiały polimerowe takie jak tworzywa sztuczne i elastomery. Znajdujące się w nich pozostałości monomerów i substancji wyjściowych oraz dodatki, takie jak plastyfikatory, barwniki czy stabilizatory, mogą przenikać do żywności. W przeszłości odnotowano zagrożenia związane z migracją substancji rakotwórczych, wydzielających się z opakowań z tworzyw sztucznych podczas ogrzewania mikrofalowego oraz z migracją kwasu perfluorooktanowego (PFOA), wydobywającego się z nieodpowiednio zabezpieczonego teflonu oraz innych nieprzywieralnych powłok, wykazujących działanie rakotwórcze. Natomiast ostatnie doniesienia dotyczą migracji ftalanów z giętkich tworzyw sztucznych i bisfenolu A ze sztywnych tworzyw sztucznych i powłok lakierniczych [Knechtges, 2011]. Bisfenol A (BPA) może migrować z żywic epoksydowych wykorzystywanych jako wewnętrzna powłoka w puszkach oraz z poliwęglanowych tworzyw sztucznych, stosowanych w butelkach do karmienia niemowląt, butlach z wodą (np. „Dar natury”), a także w naczyniach takich jak talerze i kubki [Petersen, 2003; EFSA, 2007; White, 2009]. Jednakże w związku z prowadzonymi badaniami dotyczącymi migracji bisfenolu A oraz nowymi doniesieniami naukowymi, Europejski Urząd do Spraw Bezpieczeństwa Żywności ponownie przeprowadzi ocenę wpływu bisfenolu A na zdrowie dzieci i dorosłych (EFSA, 2013).
Informacje na temat potencjalnych zagrożeń związanych z BPA pochodzą głównie z badań na zwierzętach, które wykazały, że w wysokim stężeniu jest on potencjalnie szkodliwy dla zdrowia człowieka. Ostatnie badania wykazały jednak, że wszystkie grupy wiekowe populacji są narażone na migrację bisfenolu A pochodzącą z żywności i innych źródeł. Przykładowo kurz był drugim źródłem narażenia na BPA u dzieci w wieku poniżej 3 lat. Średnią ekspozycję na bisfenol A z innych źródeł, takich jak zabawki i kosmetyki, oszacowano odpowiednio na mniej niż 0,3 ng/kg masy ciała/dzień i 2,9 ng/kg masy ciała/dzień [EFSA, 2013]. Bisfenol A należy do grupy związków zaburzających gospodarkę hormonalną [Knechtges, 2011; Rozporządzenie 321/2011]. Wykazuje on aktywność estrogenną, przez co niekorzystnie wpływa na prawidłowy rozwój organizmu, np. pojawiają się problemy z płodnością, następuje uszkadzanie wątroby [Lawley i in., 2008]. Wzór chemiczny przedstawiono na rys. 1. Podobieństwo strukturalne pomiędzy dwiema cząsteczkami (bisfenol A i hormon estradiolu – rys. 1) pozwala BPA łączyć się z receptorami estrogenowymi i innymi receptorami podobnymi do receptorów estrogenowych [Wolstenholme i in., 2011]. Dodatkowo bisfenol A ma działanie rakotwórcze i prawdopodobnie powoduje raka piersi. Badania wykazały również, że jego obecność może przyczyniać się do otyłości poprzez jego wpływ na aktywność komórek tłuszczowych [Lawley i in., 2008]. Natomiast ekspozycja na bisfenol A podczas rozwoju płodowego może zmieniać strukturę i funkcje mózgu oraz prowadzić do dalszych zmian w zachowaniu takich jak zaburzenia aktywności ruchowej czy wzrost agresji [White, 2009]. Naukowcy podejrzewają, że może powodować także trudności w uczeniu się, w tym nadpobudliwość psychoruchową (ADHD) [Eubig i in., 2010].
Ftalany również należą do grupy związków zaburzających gospodarkę hormonalną. Powszechnie używane są w przemyśle jako plastyfikatory w produkcji urządzeń takich jak przenośniki taśmowe, węże z tworzyw sztucznych czy rury. Ftalany obecne są także w folii PVC, z regenerowanej celulozy (tylko w powlekanych foliach), w klejach do papieru i tektury, w farbach drukarskich stosowanych do opakowań giętkich, w folii z laminatów aluminium i papieru. Związki te mogą migrować do żywności, zwłaszcza o wysokiej zawartości tłuszczu, przy czym wskaźnik ten wzrasta wraz z podwyższaniem temperatury produktu [Lawley i in., 2008]. Większość danych na temat skutków dla zdrowia pochodzi z badań na zwierzętach. Wykazano szkodliwy wpływ ftalanów na reprodukcję – szczególnie u samców. Ekspozycja podczas rozwoju płodowego skutkuje wadami rozwojowymi w ich układzie płciowym [White, 2009]. Mogą również powodować uszkodzenie wątroby i nerek oraz mają działanie rakotwórcze
[Lawley i in., 2008].
Do związków zaburzających gospodarkę hormonalną należą również: dioksyny, kadm, parabeny, polichlorowane bifenyle, z których wiele może przenikać przez łożysko do płodu, a także do mleka matki [White, 2009].
Laminaty giętkie z tworzyw sztucznych są złożone z wielu warstw różnych polimerów. Pakowane są w nie produkty spożywcze, szczególnie te, które mają długi okres przydatności do spożycia oraz w których została zmodyfikowana atmosfera. Jedną z metod tworzenia materiałów złożonych z wielu warstw jest łączenie ich klejem. Najczęściej stosowane są kleje poliuretanowe, które w swoim składzie zawierają monomery aromatycznych izocyjanianów oraz poliole [Petersen, 2003]. Jeśli proces sieciowania nie przebiegnie do końca, cząsteczki izocyjanianu będą nadal obecne, w konsekwencji czego może następować migracja do żywności. Jeśli wchodzi w kontakt z wodą, która jest głównym składnikiem większości produktów spożywczych, może dojść do utworzenia pierwszorzędowych amin aromatycznych, które są uznawane za substancje potencjalnie kancerogenne [Bohdan, 2007; Pawlicka i in., 2009].
W ostatnich latach liczne powiadomienia do systemu wczesnego ostrzegania o niebezpiecznej żywności RASFF dotyczyły 2-izo-propylotioksantonu (ITX) i związków benzofenonu, które są stosowane w farbach utwardzanych UV jako fotoinicjatory [Ćwiek-Ludwicka, 2011]. ITX został wykryty w produktach przeznaczonych dla niemowląt oraz w sokach owocowych [Kleter i in., 2009]. Natomiast 4-metylobenzofenon (4-MBP) przechodził do żywności zapakowanej w zadrukowane pudełka kartonowe. Zgodnie z opinią EFSA (Europejski Urząd do Spraw Bezpieczeństwa Żywności) ITX może stanowić zagrożenie dla zdrowia ludzi, gdy jest przez dłuższy czas spożywany, natomiast w przypadku 4-MBP może dojść do uszkodzenia nerek, a w wyższych stężeniach może on działać kancerogennie [Ćwiek-Ludwicka, 2011].
Ostatnie doniesienia dotyczą melaminy, która dodana do preparatów do początkowego żywienia niemowląt w celu zwiększenia pozornej zawartości białka spowodowała uszkodzenie układu moczowego oraz w kilku przypadkach śmierć dzieci. Związek ten stosowany jest również w produkcji naczyń kuchennych (rys. 2) [Gossner i in., 2009]. Badania naczyń kuchennych wyprodukowanych z melaminy wskazują, że formaldehyd może uwalniać się nawet w niskich temperaturach (30-40°C), a powyżej 60°C jego migracja gwałtownie wzrasta. Przykładowo, wyższym poziomem migracji melaminy charakteryzowały się wyroby tańsze, wytworzone z gorszej jakości surowców oraz przy niedostatecznym przestrzeganiu zasad dobrej praktyki produkcyjnej. Naczynia codziennego użytku mogą być zatem istotnym źródłem ekspozycji na ten związek, stanowiąc tym samym zagrożenie dla zdrowia człowieka [Chien i in., 2011]. W związku z powyższym Komisja Europejska wydała rozporządzenie (UE) nr 1282/2011, które obniżyło dla melaminy limit migracji z 30 mg/kg do 2,5 mg/kg żywności. Ponadto z powodu licznych przekroczeń formaldehydu odnotowanych w systemie RASFF Komisja Europejska wprowadziła także rozporządzenie (UE) nr 284/2011 ustanawiające specjalne warunki i szczegółowe procedury dotyczące przywozu przyborów kuchennych z tworzyw poliamidowych i melaminowych pochodzących lub wysłanych z Chińskiej Republiki Ludowej i Specjalnego Regionu Administracyjnego Hongkong.
Podsumowanie
Spożycie wraz z żywnością związków pochodzących z opakowań i sprzętów domowego użytku może powodować wiele schorzeń. Z materiałów ceramicznych mogą migrować ołów oraz kadm, które zaburzają funkcjonowanie układu nerwowego, krwiotwórczego czy nerek. Aluminium obecne m.in. w puszkach, naczyniach kuchennych prawdopodobnie jest przyczyną choroby Alzheimera. Natomiast ostatnie badania wskazują działanie rakotwórcze ftalanów i bisfenolu A stosowanych w produkcji tworzyw sztucznych. Ponadto rozwój technologii materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością spowodował powstanie nowych zagrożeń. Opakowania aktywne, inteligentne oraz wprowadzona w tę dziedzinę nanotechnologia stanowią istotne wyzwanie w ocenie bezpieczeństwa takich opakowań i pakowanej w nie żywności. Niewłaściwe dopasowanie dawki substancji absorbującej tlen w opakowaniach aktywnych może prowadzić do nadmiernego usuwania tlenu, powodując tym samym rozwój mikroflory beztlenowej.
Ryzyko przechodzenia do żywności niepożądanych substancji chemicznych pochodzących z materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością dowodzi potrzeby ostrożniejszego podejścia w kwestii rozwoju nowych technologii związanych z produkcją opakowań żywności.
Literatura:
1 Bielińska E. J. (2004): Migracja substancji szkodliwych z opakowania do żywności. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska Sectio E, 59 (1), 11-19
2 Bohdan M. (2007): Wpływ opakowań na bezpieczeństwo żywności. Przemysł Spożywczy, 61 (2), 24-27
3 Chien C. Y., Wu C. F., Liu C. C., Chen B. H., Huang S. P., Chou Y. H., Chang A. W., Lee H. H., Pan C. H., Wu W. J., Shen J. T., Chang M. Y., Huang C. H., Shiea J., Hsieh T. J., Wu M. T. (2011): High melamine migration in daily-use melamine-made tableware. Journal of Hazardous Materials, 188 (1-3), 350-356
4 Ćwiek-Ludwicka K. (2011): Zadrukowane opakowania do żywności – zagrożenia dla zdrowia i bezpieczeństwa żywności. Przegląd Papierniczy, 67 (2), 66-69
5 EFSA (2007): Opinion of the Scientific Panel on Food Additives, Flavourings, Processing Aids and Materials in Contact with Food on a request from the Commission related to 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (Bisphenol A). The EFSA Journal, 5 (1), 1-75
6 EFSA (2013): Draft Scientific Opinion on the risks to public health related to the presence of bisphenol A (BPA) in foodstuffs – Part: exposure assessment, The EFSA Journal, in print (26.03.2013)
7 Eubig P. A., Aguiar A., Schantz S. L. (2010): Lead and PCBs as Risk Factors for Attention Deficit/Hyperactivity Disorder. Environmental Health Perspectives, 118 (12), 1654-1667
8 European Commision (2011): The Rapid Alert System for Food and Feed Annual Report. European Commision, Brussels, Belgium
9 Flaten T. P. (2002): Aluminium in tea-concentrations, speciation and bioavailability. Coordination Chemistry Reviews, 228 (2-3), 385-395
10 Gossner C. M-E., Schlundt J., Embarek P. B., Hird S., Lo-Fo-Wong D., Beltran J. J. O., Teoh K. N., Tritscher A. (2009): The melamine incident: implications for international food and feed safety. Environmental Health Perspectives, 117 (12), 1803-1808
11 http://fjhanya.en.made-in-china.com
12 Kleter G. A., Prandini A., Filippi L., Marvin H. J. P. (2009): Identification of potentially emerging food safety issues by analysis of reports published by the European Community’s Rapid Alert System for Food and Feed (RASFF) during a four-year period. Food and Chemical Toxicology 47 (5), 932-950
13 Knechtges P. L. (2011): Food Safety: Theory And Practice. Jones and Bartlett, Burlington
14 Lawley R., Curtis L., Davis J. (2008): The Food Safety Hazard Guidebook. The Royal Society of Chemistry, Cambridge
15 Lord T. (2003): Packaging materials as a source of taints. W: Taints and Off-Flavours in Food (red. B. Baigrie). Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 64-111
16 Mansour S.A. (2011): Chemical Pollutants Threatening Food Safety and Security: An Overview. W: Advances in Food Protection: Focus on Food Safety and Defense (red. M. Hefnawy). Springer, Dordrecht, 73-117
17 Milačič R. (2005): Speciation of aluminum in the environment. W: Handbook of elemental speciation II – Species in the environment, food, medicine and occupational health (red. R. Cornelis, J. Caruso, H. Crews, K. Heumann). John Wiley and Sons, Chichester, 7-19
18 Pawlicka M., Ćwiek-Ludwicka K., Starski A., Półtorak H., Stelmach (2009): Oznaczanie migracji pierwszorzędowych amin aromatycznych (PAAs) z wyrobów kuchennych przeznaczonych do kontaktu z żywnością. Bromatologia i chemia toksykologiczna, 42 (3), 202-208
19 Petersen J. H. (2003): Migration of Compounds fro
m Food Contact Materials and Articles. W: Food safety: contaminants and toxins (red. D’Mello J. P. F.). CABI Publishing, Wallingford, Cambridge, 271-291
20 Peterson J., McDonell M., Haroun L., Monette F. (2007): Radiological and chemical fact sheets to support health risk analyses for contaminated areas. Environmental Science Division, Argonne
21 Rengel Z. (2004): Aluminium cycling in the soil–plant–animal–human continuum. BioMetals, 17 (6), 669-689
22 Ronzio R. (2003): The encyclopedia of nutrition and good health. Facts on file, New York
23 Rozporządzenie Wykonawcze Komisji (UE) nr 321/2011 z dnia 1 kwietnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie (UE) nr 10/2011 w odniesieniu do ograniczenia stosowania bisfenolu A w butelkach z tworzyw sztucznych do karmienia niemowląt (Dz. Urz. UE nr L 87/1 z 2.4.2011)
24 Sheets R. W. (1997): Extraction of lead, cadmium and zinc from overglaze decorations on ceramic dinnerware by acidic and basic food substances. The Science of the Total Environment, 197 (1-3), 167-175
25 White L. B. (2009): Plastics: What’s dangerous, what’s not. Mother Earth News 235, September/November, 70-73
25 Wolstenholme J. T., Rissman E. F., Connelly J. J. (2011): The role of Bisphenol A in shaping the brain, epigenome and behavior. Hormones and Behavior, 59 (3), 296-305
