مواد پرفلوئوروآلکیل و پلی‌فلوئوروآلکیل (Per- and Polyfluoroalkyl Substances)، که به اختصار PFAS نامیده می‌شوند، گروه بزرگی از ترکیبات شیمیایی مصنوعی هستند که به دلیل ساختار مولکولی خاص خود، در برابر آب، روغن، چربی، حرارت و بسیاری از عوامل شیمیایی مقاومت قابل‌توجهی دارند. این ترکیبات در طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و مصرفی مورد استفاده قرار گرفته‌اند و بسته‌بندی مواد غذایی یکی از حوزه‌های مهم کاربرد آن‌ها بوده است.
ویژگی اصلی بسیاری از PFASها، وجود پیوندهای کربن–فلوئور (C–F) در ساختار مولکولی آن‌هاست. این پیوند از جمله پیوندهای بسیار پایدار در شیمی آلی محسوب می‌شود و مقاومت بالای بسیاری از این ترکیبات در برابر تجزیه شیمیایی، حرارتی و زیستی را توضیح می‌دهد. به همین دلیل، برخی از PFASها در محیط‌زیست برای مدت طولانی باقی می‌مانند و اصطلاحاً با عنوان «مواد شیمیایی ماندگار» یا Forever Chemicals شناخته می‌شوند.
PFAS یک ترکیب شیمیایی منفرد نیست، بلکه خانواده‌ای شامل هزاران ماده با ساختارها، ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی و پروفایل‌های سم‌شناختی متفاوت است. از جمله ترکیبات شناخته‌شده این گروه می‌توان به پرفلوئورواکتانوئیک اسید (PFOA)، پرفلوئورواکتان سولفونیک اسید (PFOS)، پرفلوئورونونانوئیک اسید (PFNA) و پرفلوئوروهگزان سولفونیک اسید (PFHxS) اشاره کرد.
در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی، استفاده از PFAS عمدتاً با هدف ایجاد خاصیت دفع چربی و آب در سطوح بسته‌بندی انجام شده است. این ویژگی به‌ویژه در بسته‌بندی محصولاتی که حاوی روغن، چربی یا رطوبت هستند، اهمیت دارد. با این حال، پایداری بالای این مواد و امکان انتقال برخی از آن‌ها از بسته‌بندی به غذا، نگرانی‌هایی را درباره ایمنی شیمیایی مواد غذایی و مواجهه مزمن مصرف‌کنندگان ایجاد کرده است.
کاربرد PFAS در مواد بسته‌بندی مواد غذایی
یکی از کاربردهای شناخته‌شده PFAS، ایجاد مقاومت در برابر نفوذ چربی و روغن در بسته‌بندی‌های کاغذی و مقوایی است. کاغذ و مقوا به‌طور طبیعی ساختاری متخلخل و آب‌دوست دارند و بدون اعمال پوشش‌های مناسب، نمی‌توانند در بسیاری از کاربردهای بسته‌بندی، مانع مؤثری در برابر نفوذ روغن و رطوبت باشند.
ترکیبات فلوئوردار با کاهش انرژی سطحی مواد، خاصیت دفع آب و چربی را افزایش می‌دهند. این ویژگی باعث شده است که در گذشته از برخی ترکیبات PFAS در تولید بسته‌بندی‌های زیر استفاده شود:
- کاغذهای مخصوص بسته‌بندی فست‌فود و همبرگر
- جعبه‌های پیتزا و محصولات سرخ‌شده
- کیسه‌های مخصوص پاپ‌کورن مایکروویوی
- ظروف کاغذی و مقوایی غذای بیرون‌بر
- کاغذهای مقاوم به چربی مورد استفاده در محصولات نانوایی و شیرینی‌پزی
- برخی بسته‌بندی‌های مواد غذایی منجمد و آماده مصرف
علاوه بر کاغذ و مقوا، ترکیبات PFAS در برخی پوشش‌های ظروف نچسب و تجهیزات فرآوری مواد غذایی نیز کاربرد داشته‌اند. با این حال، نوع ماده، ساختار شیمیایی، نحوه تثبیت پوشش و شرایط استفاده، در میزان احتمال مهاجرت آن به غذا نقش تعیین‌کننده دارند.
نکته مهم این است که وجود PFAS در یک ماده در تماس با غذا لزوماً به معنای مهاجرت قابل‌توجه آن به محصول غذایی نیست. برای ارزیابی ریسک، باید نوع ترکیب، شکل مولکولی، مقدار باقی‌مانده، شرایط تماس و داده‌های مهاجرت بررسی شوند.
منابع ورود PFAS به زنجیره غذایی
مواجهه انسان با PFAS تنها از طریق بسته‌بندی مواد غذایی اتفاق نمی‌افتد. این ترکیبات می‌توانند از مسیرهای مختلف وارد محیط‌زیست و سپس زنجیره غذایی شوند.
- مواد بسته‌بندی در تماس با غذا: یکی از مسیرهای بالقوه مواجهه غذایی، انتقال PFAS از مواد بسته‌بندی به محصولات غذایی است. این مسئله به‌ویژه در بسته‌بندی‌های کاغذی و مقوایی دارای پوشش‌های مقاوم به چربی اهمیت دارد.
- آلودگی محیط‌زیست و منابع آب: تولید صنعتی، دفع نامناسب پسماندهای حاوی PFAS، پساب‌های صنعتی و برخی کاربردهای تخصصی این مواد می‌توانند باعث ورود آن‌ها به خاک و منابع آب شوند. به دلیل پایداری بالای برخی PFASها، امکان انتقال و انتشار آن‌ها در محیط‌زیست وجود دارد.
- تجمع زیستی در زنجیره غذایی: برخی ترکیبات PFAS قابلیت تجمع در بافت‌های زیستی را دارند. در نتیجه، آلودگی آب و خاک می‌تواند از طریق زنجیره‌های غذایی به محصولات کشاورزی، دام و آبزیان منتقل شود. ماهی و سایر محصولات دریایی از جمله گروه‌های غذایی هستند که در مطالعات پایش PFAS مورد توجه قرار گرفته‌اند.
- مواد اولیه و تجهیزات فرآوری: مواد در تماس با غذا محدود به بسته‌بندی نهایی نیستند. تجهیزات فرآوری، واشرها، قطعات آب‌بندی، پوشش‌های سطحی و برخی مواد کمکی تولید نیز می‌توانند از نظر وجود ترکیبات فلوئوردار اهمیت داشته باشند. البته احتمال و میزان انتقال در این کاربردها باید بر اساس مشخصات فنی و داده‌های اختصاصی هر ماده ارزیابی شود.
مکانیسم مهاجرت PFAS از بسته‌بندی به مواد غذایی
مهاجرت شیمیایی (Chemical Migration) به انتقال ترکیبات شیمیایی از مواد در تماس با غذا به داخل محصول غذایی گفته می‌شود. این انتقال ممکن است در طول تولید، بسته‌بندی، حمل‌ونقل، نگهداری یا آماده‌سازی غذا اتفاق بیفتد.
در مورد PFAS، مهاجرت می‌تواند از طریق آزادسازی ترکیبات باقی‌مانده در ساختار پوشش، انتقال مولکول‌های آزاد یا تبدیل پیش‌سازهای شیمیایی به ترکیبات پایدارتر رخ دهد.
اثرات احتمالی PFAS بر سلامت انسان
نگرانی‌های سلامت مرتبط با PFAS عمدتاً به ماندگاری زیستی برخی از این ترکیبات، امکان مواجهه مکرر و شواهد سم‌شناختی و اپیدمیولوژیک مربوط می‌شود.
برخی PFASها پس از ورود به بدن می‌توانند برای مدت طولانی در خون و بافت‌ها باقی بمانند. سرعت حذف آن‌ها از بدن به نوع ترکیب، ویژگی‌های زیستی و مسیر مواجهه بستگی دارد. بنابراین، نمی‌توان رفتار تمام ترکیبات این خانواده را یکسان در نظر گرفت.
مطالعات انسانی و حیوانی، مواجهه با برخی PFASها را با پیامدهای زیر مرتبط دانسته‌اند:
- تغییر در پاسخ سیستم ایمنی و کاهش پاسخ آنتی‌بادی به برخی واکسن‌ها
- افزایش سطح کلسترول خون
- تغییر در عملکرد و آنزیم‌های کبدی
- اختلال در برخی شاخص‌های رشد و تکامل جنین
- کاهش وزن هنگام تولد در برخی مطالعات
- افزایش خطر برخی اختلالات متابولیک
- ارتباط با برخی انواع سرطان در مورد ترکیبات مشخص
سازمان بین‌المللی تحقیقات سرطان (IARC) در سال ۲۰۲۳، پس از ارزیابی شواهد علمی، PFOA را در گروه ۱، یعنی سرطان‌زا برای انسان، و PFOS را در گروه 2B، یعنی احتمالاً سرطان‌زا برای انسان، طبقه‌بندی کرد.
این طبقه‌بندی مربوط به شناسایی خطر (Hazard Identification) است و به‌تنهایی نشان‌دهنده میزان ریسک ناشی از یک مواجهه مشخص نیست. ارزیابی ریسک به مقدار مواجهه، مدت زمان آن، مسیر ورود و ویژگی‌های ترکیب شیمیایی وابسته است.
راهکارهای کاهش PFAS در بسته‌بندی مواد غذایی
کاهش استفاده از PFAS در بسته‌بندی مواد غذایی نیازمند بازنگری در انتخاب مواد اولیه، فناوری پوشش‌دهی و طراحی ساختار بسته‌بندی است.
یکی از رویکردهای مهم، جایگزینی پوشش‌های فلوئوردار با مواد فاقد PFAS است که بتوانند عملکرد مورد انتظار در برابر نفوذ آب و چربی را تأمین کنند.
از جمله گزینه‌های مورد بررسی در این زمینه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- پوشش‌های مبتنی بر پلیمرهای زیست‌پایه
- پوشش‌های سلولزی اصلاح‌شده
- پوشش‌های مبتنی بر نشاسته و مشتقات آن
- برخی پوشش‌های معدنی و ترکیبات مبتنی بر مواد طبیعی
- ساختارهای چندلایه با طراحی مناسب برای کنترل نفوذ چربی و رطوبت
البته جایگزینی PFAS تنها با انتخاب یک ماده فاقد فلوئور انجام نمی‌شود. عملکرد سدکنندگی، مقاومت مکانیکی، قابلیت بازیافت، سازگاری با فرآیند تولید، پایداری در شرایط نگهداری و ایمنی شیمیایی جایگزین باید به‌طور هم‌زمان بررسی شوند.
همچنین استفاده از عبارت‌هایی مانند PFAS-free یا Fluorine-free در مشخصات فنی بسته‌بندی باید بر اساس تعریف دقیق، دامنه آزمون و مستندات آزمایشگاهی پشتیبانی شود. اندازه‌گیری فلوئور کل به‌تنهایی برای اثبات نبود PFAS کافی نیست و در مقابل، عدم شناسایی چند ترکیب هدفمند نیز به معنای نبود تمام PFASها نخواهد بود.
ثبت ديدگاه