بسته‌بندی مواد غذایی تنها پوششی برای محافظت از محصول در برابر عوامل محیطی نیست؛ بلکه سامانه‌ای پیچیده از مواد پلیمری، افزودنی‌ها، چسب‌ها، جوهرهای چاپ و لایه‌های محافظ است که می‌تواند با غذای بسته‌بندی شده بر هم کنش داشته باشد. این برهم‌کنش‌ها گاهی به انتقال مقادیر اندکی از ترکیبات شیمیایی بسته‌بندی به غذا منجر می‌شوند؛ پدیده‌ای که در علم ایمنی مواد غذایی با عنوان مهاجرت شیمیایی یا Chemical Migration شناخته می‌شود.
بر اساس چارچوب علمی ارزیابی مواد در تماس با غذا، وجود یک ماده شیمیایی در بسته‌بندی به تنهایی به معنای انتقال آن به غذا یا ایجاد خطر برای مصرف‌کننده نیست. میزان مهاجرت، مقدار مصرف، ویژگی‌های سم‌شناختی ترکیب و شرایط تماس همگی در ارزیابی ایمنی اهمیت دارند. با این حال، شناسایی ترکیبات قابل مهاجرت و کنترل انتقال آن‌ها از موضوعات مهم در طراحی بسته‌بندی و تضمین کیفیت مواد غذایی است.
در سال‌های اخیر، پژوهش‌ها نشان داده‌اند که ارزیابی بسته‌بندی صرفاً بر اساس مواد اولیه اعلام‌شده توسط سازنده کافی نیست؛ زیرا ناخالصی‌ها، محصولات جانبی واکنش‌ها، ترکیبات حاصل از تجزیه و مواد ایجادشده در فرایند تولید نیز ممکن است در محصول نهایی حضور داشته باشند و در شرایط خاص به غذا منتقل شوند.
مهاجرت شیمیایی چیست و چگونه اتفاق می‌افتد؟
مهاجرت شیمیایی به انتقال ترکیبات شیمیایی از یک ماده در تماس با غذا به خود ماده غذایی گفته می‌شود. این انتقال می‌تواند از سطحی که مستقیماً با غذا تماس دارد یا از لایه‌های دیگر یک ساختار چندلایه صورت گیرد. برای مثال، در یک بسته‌بندی انعطاف‌پذیر ممکن است لایه داخلی از پلی‌اتیلن، لایه میانی از چسب و لایه بیرونی از فیلم چاپ‌شده تشکیل شده باشد. حتی اگر جوهر چاپ مستقیماً با غذا تماس نداشته باشد، برخی ترکیبات آن ممکن است از طریق لایه‌های بسته‌بندی یا فضای داخلی بسته به غذا برسند.
برای درک این پدیده بایستی میان سه مفهوم تمایز قائل شد. نخست، نفوذپذیری (Permeation) به عبور مواد از درون یک لایه گفته می‌شود؛ این پدیده می‌تواند در مورد گازها، بخار آب یا برخی ترکیبات شیمیایی رخ دهد. دوم، مهاجرت (Migration) به انتقال ترکیبات شیمیایی از ماده در تماس با غذا به سمت غذا اشاره دارد. سوم، جذب (Sorption) به ورود و نگهداری ترکیبات در یک ماده دیگر گفته می‌شود و بسته به شرایط، می‌تواند شامل جذب سطحی یا جذب در حجم ماده باشد. این فرایندها از نظر علمی متمایزند، اما ممکن است هم‌زمان رخ دهند و بر کیفیت نهایی بسته‌بندی تأثیر بگذارند.
از دیدگاه انتقال جرم، مهاجرت معمولاً با حرکت مولکول‌ها در پاسخ به اختلاف غلظت و پتانسیل شیمیایی همراه است. ترکیباتی که در ساختار پلیمر تحرک بیشتری دارند، ممکن است به سطح بسته‌بندی برسند و سپس وارد غذا شوند. با این حال، میزان انتقال تنها به سرعت انتشار در پلیمر وابسته نیست؛ تمایل ترکیب به حضور در ماده بسته‌بندی یا فاز غذایی نیز اهمیت دارد. بنابراین، حتی اگر دو ماده شیمیایی اندازه مولکولی مشابهی داشته باشند، ممکن است رفتار متفاوتی نشان دهند.
چه ترکیباتی ممکن است از بسته‌بندی به غذا منتقل شوند؟
- افزودنی‌ها و ترکیبات باقی‌مانده در پلاستیک‌ها: مواد پلیمری معمولاً برای دستیابی به خواص مکانیکی، حرارتی و فرایندی مطلوب، همراه با افزودنی‌های مختلف تولید می‌شوند. آنتی‌اکسیدان‌ها برای کاهش تخریب اکسیداتیو پلیمر، پایدارکننده‌ها برای افزایش مقاومت در برابر نور یا گرما و برخی نرم‌کننده‌ها برای تغییر انعطاف‌پذیری مواد استفاده می‌شوند. در کنار این ترکیبات، مونومرهای باقی‌مانده، الیگومرها، ناخالصی‌های مواد اولیه و محصولات حاصل از واکنش‌های جانبی یا تجزیه نیز ممکن است در بسته‌بندی حضور داشته باشند. نکته مهم این است که نوع پلیمر به‌تنهایی برای پیش‌بینی مهاجرت کافی نیست. دو بسته ساخته‌شده از یک پلیمر ممکن است به دلیل تفاوت در افزودنی‌ها، شرایط تولید، ساختار چندلایه و شرایط نگهداری، رفتار متفاوتی داشته باشند. همچنین، شناسایی یک ترکیب در بسته‌بندی لزوماً به معنای وجود همان ترکیب در غذای بسته‌بندی‌شده نیست؛ برای اثبات انتقال باید از روش‌های تحلیلی مناسب استفاده کرد.
- جوهرهای چاپ و آغازگرهای نوری: جوهرهای چاپ مورد استفاده در بسته‌بندی می‌توانند حاوی رنگدانه‌ها، حلال‌ها، رزین‌ها، مواد افزودنی و در برخی سامانه‌ها آغازگرهای نوری (Photoinitiators) باشند. آغازگرهای نوری در جوهرهای قابل پخت با فرابنفش برای شروع واکنش پلیمریزاسیون استفاده می‌شوند. اگر واکنش پخت کامل نباشد یا ترکیبات کم‌وزن مولکولی در ساختار باقی بمانند، احتمال انتقال برخی از آن‌ها وجود دارد. مهاجرت از جوهر چاپ الزاماً به تماس مستقیم جوهر با غذا نیاز ندارد. در بسته‌بندی‌های چاپ‌شده، مواد شیمیایی می‌توانند از لایه چاپ‌شده به سمت سطح داخلی حرکت کنند؛ این مسئله به‌ویژه در شرایطی که بسته‌ها روی هم چیده یا رول می‌شوند اهمیت دارد. در این وضعیت، سطح چاپ‌شده یک بسته ممکن است با سطح تماس با غذای بسته دیگر تماس پیدا کند و انتقال موسوم به انتقال ناشی از روی‌هم‌گذاری یا Set-off migration رخ دهد. به همین دلیل، ارزیابی ایمنی جوهرهای بسته‌بندی باید فراتر از بررسی رنگ ظاهری یا کیفیت چاپ باشد. نوع جوهر، میزان پخت، ساختار لایه‌ها، فاصله جوهر از غذا و شرایط تماس در تعیین احتمال مهاجرت نقش دارند.
- چسب‌ها، پوشش‌ها و ساختارهای چندلایه: در بسته‌بندی‌های چندلایه، چسب‌ها وظیفه اتصال لایه‌هایی با ویژگی‌های متفاوت را بر عهده دارند. این چسب‌ها ممکن است شامل رزین‌ها، مواد واکنش‌نداده، حلال‌های باقی‌مانده یا محصولات جانبی حاصل از واکنش باشند. در برخی سامانه‌ها، واکنش شیمیایی چسب پس از لمیناسیون نیز ادامه پیدا می‌کند؛ ازاین‌رو، زمان سپری‌شده پس از تولید و شرایط نگهداری می‌توانند بر ترکیب شیمیایی بسته‌بندی اثر بگذارند. پوشش‌های محافظ نیز ممکن است حاوی افزودنی‌ها یا ترکیباتی باشند که رفتار مهاجرتی آن‌ها به نوع ماده، کیفیت فرایند تولید و شرایط مصرف وابسته است. در طراحی بسته‌بندی چندلایه باید نه‌تنها لایه‌ای که مستقیماً با غذا تماس دارد، بلکه سازگاری تمام لایه‌ها و امکان انتقال ترکیبات از بخش‌های داخلی ساختار نیز بررسی شود.
- کاغذ و مقوا: کاغذ و مقوا به دلیل وزن کم، قابلیت چاپ و امکان بازیافت در بسیاری از کاربردهای بسته‌بندی استفاده می‌شوند. با این حال، منشأ الیاف، مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید، جوهرهای چاپ، پوشش‌ها و چسب‌ها می‌توانند بر ترکیب شیمیایی محصول نهایی اثر بگذارند. در کاغذهای بازیافتی، احتمال حضور برخی ترکیبات ناشی از کاربردهای قبلی یا فرایند بازیافت نیز باید در نظر گرفته شود. از سوی دیگر، ساختار متخلخل کاغذ و مقوا می‌تواند عبور بخارها و ترکیبات فرار را تسهیل کند؛ بنابراین، بسته‌بندی کاغذی بدون لایه محافظ یا پوشش مناسب لزوماً مانع مؤثری در برابر مهاجرت نیست.
سازمان ایمنی غذای اروپا (EFSA) تأکید می‌کند که مواد غیرپلاستیکی در تماس با غذا، از جمله کاغذ، مقوا، چسب‌ها، جوهرهای چاپ و پوشش‌ها، باید از نظر ایمنی مورد توجه قرار گیرند. چارچوب مقرراتی این گروه از مواد در اتحادیه اروپا با پلاستیک‌ها یکسان نیست و برای بسیاری از آن‌ها، الزامات ملی یا راهنماهای اختصاصی نیز اهمیت دارند. - مواد ناخواسته‌ای که عمداً به بسته‌بندی اضافه نشده‌اند: تمام ترکیبات قابل مهاجرت الزاماً جزو مواد اولیه اعلام‌شده نیستند. دسته‌ای از ترکیبات با عنوان «مواد ناخواسته یا غیرعمدی افزوده‌شده یا Non-Intentionally Added Substances (NIAS) شناخته می‌شوند. این گروه می‌تواند شامل ناخالصی‌های مواد اولیه، محصولات جانبی واکنش‌های شیمیایی، محصولات تجزیه و ترکیباتی باشد که در جریان تولید، چاپ، لمیناسیون یا نگهداری ایجاد می‌شوند.
اهمیت NIAS در این است که ارزیابی ایمنی صرفاً بر پایه فهرست افزودنی‌های عمدی ممکن است برای شناسایی تمام ترکیبات مرتبط کافی نباشد. در نتیجه، شناخت فرایند تولید، بررسی مواد اولیه و استفاده از روش‌های تحلیلی مناسب، بخش مهمی از ارزیابی جامع مواد در تماس با غذا را تشکیل می‌دهد.
چه عواملی میزان مهاجرت را افزایش می‌دهند؟
- دما و مدت تماس: دما از عوامل مهم در کنترل سرعت مهاجرت است. افزایش دما معمولاً تحرک مولکولی و ضریب انتشار بسیاری از ترکیبات در پلیمرها را افزایش می‌دهد. در نتیجه، نگهداری غذای داغ در بسته‌بندی نامناسب یا گرم‌کردن غذا در ظرفی که برای این کاربرد طراحی نشده است، می‌تواند رفتار مهاجرتی مواد را تغییر دهد.
مدت تماس نیز اهمیت دارد. در بسیاری از سامانه‌ها، با افزایش زمان تماس، مقدار تجمعی ماده منتقل‌شده افزایش می‌یابد؛ البته این رابطه لزوماً خطی نیست و به ضریب انتشار، ضخامت لایه، غلظت اولیه ترکیب، شرایط مرزی و برهم‌کنش ماده با غذا بستگی دارد. به همین دلیل، آزمون بسته‌بندی باید شرایط قابل پیش‌بینی استفاده از آن، از جمله دما و زمان نگهداری، را در نظر بگیرد. - ماهیت شیمیایی غذا: ویژگی‌های غذا می‌توانند بر تمایل یک ترکیب برای انتقال از بسته‌بندی به محصول اثر بگذارند. میزان چربی، pH، ترکیب شیمیایی، محتوای آب و ساختار ماتریس غذایی از جمله عوامل مهم هستند.
برای مثال، برخی ترکیبات نسبتاً آب‌گریز تمایل بیشتری به حضور در فاز چربی دارند. ازاین‌رو، بسته‌بندی مناسب برای یک محصول آبی الزاماً برای یک محصول پرچرب عملکرد یکسانی ندارد. همچنین، محیط‌های اسیدی ممکن است بر پایداری برخی ترکیبات بسته‌بندی یا برهم‌کنش‌های شیمیایی اثر بگذارند. با این حال، نمی‌توان گفت همه مواد شیمیایی در غذاهای چرب یا اسیدی بیشتر مهاجرت می‌کنند؛ نتیجه به ویژگی‌های اختصاصی ماده مهاجر، پلیمر و ماتریس غذایی وابسته است. - ساختار بسته‌بندی و ضخامت لایه‌ها: ضخامت، ترکیب و آرایش لایه‌های بسته‌بندی می‌توانند بر مسیر و سرعت انتقال اثر بگذارند. یک لایه با خاصیت سدکنندگی مناسب ممکن است انتقال برخی ترکیبات را کاهش دهد، اما عملکرد آن به نوع ماده شیمیایی، یکپارچگی لایه، شرایط تولید و نحوه استفاده بستگی دارد. وجود لایه محافظ نیز به‌تنهایی تضمین نمی‌کند که هیچ ترکیبی از بسته‌بندی به غذا منتقل نشود. در ساختارهای چندلایه، ترکیبات ممکن است ابتدا از یک لایه به لایه دیگر نفوذ کنند و سپس به سطح تماس با غذا برسند. بنابراین، ارزیابی ایمنی باید ساختار نهایی بسته‌بندی را بررسی کند، نه فقط مواد اولیه هر لایه را به‌صورت جداگانه .
- سطح تماس و نسبت سطح بسته‌بندی به حجم غذا: میزان سطح بسته‌بندی در تماس با غذا، نسبت به حجم یا جرم محصول، یکی دیگر از متغیرهای مهم است. در شرایط مشابه، بسته‌بندی‌ای که سطح تماس بیشتری نسبت به مقدار غذای داخل آن دارد، ممکن است سهم بیشتری از ترکیبات مهاجر را به ازای واحد جرم غذا منتقل کند. این موضوع در بسته‌های کوچک، محصولات تک‌نفره و غذاهایی که در ظروف با سطح تماس گسترده نگهداری می‌شوند، اهمیت ویژه‌ای دارد. به همین علت، نسبت سطح به حجم در طراحی آزمون‌های مهاجرت و تفسیر نتایج آزمایشگاهی باید متناسب با کاربرد واقعی بسته‌بندی در نظر گرفته شود.
مهاجرت در بسته‌بندی‌های بازیافتی و پایدار
افزایش استفاده از مواد بازیافتی و بسته‌بندی‌های پایدار، ضرورت بررسی مهاجرت شیمیایی را بیشتر کرده است. بازیافت می‌تواند به کاهش مصرف مواد اولیه و پسماند کمک کند، اما ترکیب شیمیایی مواد بازیافتی ممکن است به سابقه استفاده، فرایند جداسازی و پاک‌سازی، ناخالصی‌های باقی‌مانده و کیفیت کنترل فرایند وابسته باشد.
در پلاستیک‌های بازیافتی، بررسی آلودگی‌های احتمالی و اثربخشی فرایندهای پاک‌سازی اهمیت دارد. در کاغذ و مقوای بازیافتی نیز ترکیبات باقی‌مانده از کاربردهای قبلی و مواد مورد استفاده در فرایند تولید باید در ارزیابی ایمنی لحاظ شوند. این موضوع به معنای ناایمن‌بودن همه مواد بازیافتی نیست؛ بلکه نشان می‌دهد که ایمنی باید برای کاربرد مشخص و با شواهد معتبر ارزیابی شود.
مواد زیست‌پایه و زیست‌تخریب‌پذیر نیز به‌طور خودکار از خطر مهاجرت مصون نیستند. این مواد ممکن است حاوی افزودنی‌ها، مواد کمکی فرایند، ناخالصی‌ها یا محصولات تجزیه باشند. بنابراین، منشأ زیستی یا قابلیت تجزیه یک ماده، به‌تنهایی معیار کافی برای تعیین ایمنی آن در تماس با غذا نیست.
چگونه مهاجرت شیمیایی را اندازه‌گیری می‌کنند؟
ارزیابی مهاجرت با انتخاب روش آزمون مناسب برای ماده بسته‌بندی، ترکیب مورد بررسی و شرایط استفاده آغاز می‌شود. در بسیاری از موارد، انجام آزمون‌های مهاجرت با استفاده از شبیه‌سازهای غذایی (Food Simulants) امکان‌پذیر است. این مواد به‌گونه‌ای انتخاب می‌شوند که برخی ویژگی‌های مرتبط غذا، مانند رفتار در محیط آبی، اسیدی یا چرب، را برای آزمون بازنمایی کنند.
شبیه‌ساز غذایی جایگزین ساده و یکسانی برای همه غذاها نیست. انتخاب آن باید بر اساس نوع محصول و مقررات قابل اعمال انجام شود. علاوه بر این، دما و زمان آزمون باید با شرایط واقعی یا بدترین شرایط قابل پیش‌بینی استفاده از بسته‌بندی تناسب داشته باشد.
نقش روش‌های دستگاهی در شناسایی ترکیبات مهاجر
برای شناسایی و اندازه‌گیری ترکیبات مهاجر، بسته به ویژگی‌های شیمیایی آن‌ها می‌توان از روش‌هایی مانند کروماتوگرافی گازی متصل به طیف‌سنج جرمی (GC–MS)، کروماتوگرافی مایع متصل به طیف‌سنج جرمی (LC–MS/MS) و روش‌های طیف‌سنجی مناسب استفاده کرد.
GC–MS برای بسیاری از ترکیبات فرار و نیمه‌فرار کاربرد دارد، در حالی که LC–MS/MS برای اندازه‌گیری بسیاری از ترکیبات کم‌فرار یا حساس به دما مناسب است. انتخاب روش باید بر پایه ویژگی‌های ماده هدف، نوع نمونه، حد تشخیص مورد نیاز و اعتبارسنجی روش صورت گیرد.
در کنار روش‌های هدفمند که ترکیبات از پیش مشخص‌شده را اندازه‌گیری می‌کنند، روش‌های غربالگری و تحلیل غیرهدفمند نیز می‌توانند برای شناسایی ترکیبات ناشناخته یا پیش‌بینی‌نشده مفید باشند. با این حال، مشاهده یک سیگنال دستگاهی لزوماً به معنای شناسایی قطعی ترکیب نیست؛ تأیید هویت، تعیین غلظت و ارزیابی عدم قطعیت اندازه‌گیری به مراحل تحلیلی مناسب نیاز دارند .
چارچوب‌های قانونی و ارزیابی ایمنی
در اتحادیه اروپا، مقررات شماره 1935/2004 چارچوب عمومی مواد و اشیای در تماس با غذا را تعیین می‌کند. بر اساس این چارچوب، مواد باید به‌گونه‌ای تولید شوند که در شرایط استفاده عادی یا قابل پیش‌بینی، ترکیبات خود را به مقداری منتقل نکنند که سلامت انسان را به خطر بیندازد، تغییر غیرقابل‌قبولی در ترکیب غذا ایجاد کند یا ویژگی‌های حسی آن را به شکل نامطلوب تغییر دهد. رعایت اصول تولید خوب یا GMP نیز بر اساس مقررات شماره 2023/2006 اهمیت دارد.
برای مواد پلاستیکی، مقررات اتحادیه اروپا شماره 10/2011 الزامات اختصاصی‌تری از جمله محدودیت‌های مهاجرت کلی و اختصاصی، شرایط آزمون و قواعد مرتبط با شبیه‌سازهای غذایی را مشخص می‌کند. در این مقررات، حد مهاجرت کلی معمولاً ۱۰ میلی‌گرم از مجموع مواد منتقل‌شده به ازای هر دسی‌متر مربع سطح تماس تعریف شده است؛ برای برخی کاربردهای ویژه، مقررات شرایط خاصی را در نظر می‌گیرد. محدودیت مهاجرت اختصاصی نیز به ماده مورد نظر وابسته است و باید مطابق آخرین نسخه قابل اعمال مقررات بررسی شود.
در ایالات متحده آمریکا، سازمان غذا و دارو (FDA) مواد مورد استفاده در تماس با غذا را بر اساس کاربرد مورد نظر و مسیر قانونی مرتبط ارزیابی می‌کند. در این ارزیابی، میزان انتقال احتمالی به غذا، مواجهه غذایی مصرف‌کننده و اطلاعات سم‌شناختی اهمیت دارند .
باید توجه داشت که الزامات مربوط به مواد پلاستیکی را نمی‌توان بدون بررسی به کاغذ، مقوا، جوهرهای چاپ و تمام انواع چسب‌ها تعمیم داد. برای برخی از مواد غیرپلاستیکی، الزامات ملی، راهنماهای فنی و ارزیابی‌های اختصاصی نیز نقش دارند. در نتیجه، انطباق قانونی باید بر اساس جنس بسته‌بندی، نوع ماده، کشور مقصد و شرایط مصرف مورد نظر بررسی شود.
چگونه می‌توان خطر مهاجرت شیمیایی را کاهش داد؟
کاهش مهاجرت شیمیایی به انتخاب یک ماده بسته‌بندی مناسب محدود نمی‌شود، بلکه به مدیریت تمام مراحل طراحی، تولید، آزمون و استفاده از بسته‌بندی نیاز دارد. در مرحله طراحی، باید مواد اولیه و افزودنی‌ها بر اساس کاربرد مورد نظر انتخاب شوند و سازگاری آن‌ها با نوع غذا، دمای نگهداری و مدت تماس بررسی شود.
در مرحله تولید، رعایت اصول تولید خوب، کنترل کیفیت جوهرهای چاپ و چسب‌ها، مدیریت شرایط پخت و عمل‌آوری و جلوگیری از آلودگی ناخواسته اهمیت دارد. برای بسته‌بندی‌های چندلایه نیز باید احتمال انتقال ترکیبات میان لایه‌ها و عملکرد سدکنندگی ساختار نهایی ارزیابی شود.
آزمون‌های مهاجرت باید با توجه به شرایط واقعی مصرف و الزامات قانونی مرتبط طراحی شوند. استفاده از شبیه‌سازهای غذایی مناسب، تعیین ترکیبات هدف، بررسی مهاجرت کلی و اختصاصی و انتخاب روش‌های تحلیلی معتبر، به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا ارزیابی دقیق‌تری از ایمنی بسته‌بندی داشته باشند.
در نهایت، ارزیابی ایمنی باید مبتنی بر شواهد باشد. شناسایی یک ماده شیمیایی در بسته‌بندی یا حتی اندازه‌گیری انتقال آن به غذا، به‌تنهایی برای نتیجه‌گیری درباره خطر سلامت کافی نیست. برای تعیین ریسک، باید مقدار مواجهه مصرف‌کننده، ویژگی‌های سم‌شناختی ماده، الگوی مصرف و محدودیت‌های قانونی مربوط بررسی شوند.
در صنعت مواد غذایی، بسته‌بندی ایمن تنها به معنای حفظ ظاهر محصول یا جلوگیری از ورود آلودگی‌های میکروبی نیست؛ بلکه مستلزم کنترل برهم‌کنش‌های شیمیایی میان بسته‌بندی و غذا نیز هست. ترکیب طراحی مناسب، کنترل فرایند تولید، آزمون‌های معتبر و ارزیابی مبتنی بر شواهد علمی می‌تواند نقش مهمی در حفاظت از کیفیت محصول و سلامت مصرف‌کننده داشته باشد.
ثبت ديدگاه