Der Begriff Verpackung bezeichnet jedes Material, das zum Schutz eines Produkts bei Lagerung und Transport verwendet wird. Insbesondere Lebensmittelverpackungen dienen dazu, Lebensmittel vor mikrobiologischer, chemischer und physikalischer Kontamination zu schützen. Die Materialien, aus denen die Verpackung besteht, können jedoch mit dem Inhalt reagieren und zu Veränderungen des Produkts führen.
Gelegentlich führen die Wechselwirkungen zwischen dem Behälter und den Lebensmitteln zu einem Qualitätsverlust sowie zur Migration toxischer Produkte in die Lebensmittel, die durch die Verwendung ungeeigneter Materialien verursacht wird. Darüber hinaus können Verpackungsmaterialien die Aromastoffe der Produkte absorbieren, weshalb es wichtig ist, auf die mechanischen Eigenschaften der Verpackung zu achten, um Veränderungen der organoleptischen Eigenschaften der Lebensmittel zu vermeiden. Die Stoffe, die am stärksten mit den Materialien interagieren, sind Kunststoffe, Monomere, Oligomere und Kontaminanten.
Die am häufigsten verwendete Art der Lebensmittelverpackung ist Kunststoff. In Kunststoffen werden Zusatzstoffe als Weichmacher verwendet, die ihre Flexibilität verbessern. Die am häufigsten verwendeten Weichmacher sind Butylbenzylphthalat (BBP) und Di-n-Butylphthalat (DBP) und werden in Verbindung mit Wärmestabilisatoren verwendet, um die Zersetzung zu verlangsamen.
Weitere Stoffe, die Kunststoffen zugesetzt werden, sind Gleitadditive, die als Schmiermittel für den Kunststoff wirken und Verklumpungen verhindern. Beispiele hierfür sind Ester und Amide von Fettsäuren, Polyethylenwachse, Metallstearate und Paraffin.
Manchmal verschlechtert sich die Verpackung durch den Einfluss von Mikroorganismen oder Witterungseinflüssen. Aus diesem Grund werden Antioxidantien in Kunststoffe eingearbeitet, um den Oxidationsprozess zu verzögern. Darüber hinaus können antimikrobielle Mittel auch als Algizide, Bakterizide und Fungizide eingesetzt werden.
Migration von Stoffen in Lebensmittelverpackungen
Im Allgemeinen hängt die Menge der Behälterbestandteile, die in flüssige oder feste Lebensmittel übergehen können, von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der Lebensmittel und des Behälters ab. Die Anzahl der Migrationen hängt unter anderem von ihrer Konzentration, ihrem Molekulargewicht und ihrer Löslichkeit ab.
Briston und Katan klassifizierten die Materialien anhand des begrenzenden Kontrollmechanismus:
- Klasse 1: nicht migrierende Materialien mit oder ohne Vorhandensein von Lebensmitteln.
- Klasse 2: unabhängige Migration, die nicht durch Lebensmittel gesteuert wird, obwohl das Vorhandensein von Lebensmitteln die Migration beschleunigen kann.
- Klasse 3: Auslaugung, die durch Lebensmittel gesteuert wird, in Abwesenheit von Lebensmitteln vernachlässigbar und in deren Gegenwart signifikant ist.
Auf der Grundlage dieser Klassifizierung wurden zahlreiche Analyseverfahren festgelegt, die chromatographische oder spektrophotometrische Analysen zur Berechnung des prozentualen Anteils der Migration von Stoffen umfassen. Diese Methoden und Protokolle wurden von Aufsichtsbehörden wie der FDA und der EC genehmigt.
Einige der Faktoren, die diese Migration von Stoffen beeinflussen, sind die Glasübergangstemperatur (Tg) des Polymers. Bei Raumtemperatur weisen Polymere mit einer Tg unterhalb der Raumtemperatur eine höhere Durchlässigkeit für organische Verbindungen auf als solche mit einer höheren Tg. Darüber hinaus ermöglicht der Grad der Löslichkeit in Lebensmitteln eine Erhöhung der Migrationsgeschwindigkeit.
Wechselwirkung zwischen Lebensmitteln und Verpackungsmaterial
Häufig unterliegen Metalle, die als Verpackungsmaterial verwendet werden, einer Korrosion aufgrund einer chemischen oder elektrochemischen Reaktion mit der Umgebung. Es gibt zahlreiche Faktoren, die die Korrosion beschleunigen, wie z. B. Säuregehalt, das Vorhandensein von Sauerstoff, Nitraten, Schwefelverbindungen sowie die Intensität der Wärmebehandlung und die Lagerbedingungen.
Wie wir bereits in einem anderen Beitrag erwähnt haben, werden Konserven aus Materialien wie Stahl häufig mit einer Zinnschicht überzogen, um eine Wechselwirkung mit den Lebensmitteln zu vermeiden.
Andere Metalle wie Blei sind gefährlich, wenn sie sich im menschlichen Gewebe anreichern. Daher wurde die Verwendung von geschweißten oder zementierten Dreiteiligen Dosen eingeführt, die die Migration von Blei in die Lebensmittel vollständig verhindern. Rohstoffe für Lebensmittel dürfen jedoch nur 2 ppm dieses Metalls enthalten, 0,5 ppm für Babynahrung und 0,2 ppm für Erfrischungsgetränke.
Darüber hinaus werden Babynahrung in Dosen mit reinem Zinn verschweißt, um eine Kontamination mit Blei zu vermeiden. Derzeit liegt der zulässige Zinnwert bei 150 ppm, obwohl es schwierig ist, lackierte Dosen mit mehr als 100 ppm zu finden. Die Obergrenzen sind nicht aus Gründen der Toxizität zulässig, sondern wegen des schlechten Geschmacks.
Eisen, ein wesentlicher Bestandteil unserer Ernährung, stellt kein Toxizitätsproblem dar und wird im Allgemeinen mit einem Grenzwert von 50 ppm berücksichtigt.
Die meisten dokumentierten Fälle von Migration aus Kartonlaminaten beziehen sich auf Bestandteile, die aus Lösungsmitteln und Klebstoffen übertragen werden, die zur Herstellung von Materialien und Verpackungen verwendet werden, oder aus Druckfarben, die zum Bedrucken verwendet werden. Lösungsmittel, die zum Bedrucken von Papier verwendet werden, sind häufig an der Migration von Lösungsmittelrückständen in das verpackte Produkt beteiligt, was einen unangenehmen Geschmack verursacht.
Darüber hinaus kann der Herstellungsprozess von Papier oder Karton selbst zur Bildung potenzieller Migranten wie Chlorphenole und Nitrosamine führen. Andere Verbindungen mit aktivem Geruch, die bei der Erhitzung bestimmter Kartonsorten gebildet und freigesetzt werden können, sind Aceton, Chloroform, Furan, Methylenchlorid und Acetaldehyd.
Kunststoffe sind ebenfalls keine 100 % wirksame Barriere, da sie mit Lebensmitteln interagieren. Die Migration von Kunststoffen ist hauptsächlich zurückzuführen auf:
- Rückstände und Reagenzien aus dem Herstellungsprozess.
- Verbindungen, die bei der Umwandlung in Verpackungsmaterialien entstehen.
- Zusatzstoffe, die zur Verbesserung der Funktionalität hinzugefügt werden.
- Klebstoffe, die bei der Umwandlung verwendet werden.
Wichtig ist vor allem die Migration der Bestandteile von Kunststoffen und ihre mögliche Toxizität. Die meisten Kunststoffe enthalten Restmonomere und andere Zusatzstoffe. Einige davon stehen im Verdacht, gesundheitliche Probleme zu verursachen, darunter vor allem Vinylchlorid. Aus diesem Grund hat der National Council of Health and Medical Research in Australien die Verwendung dieser Verbindung in Lebensmitteln vollständig verboten.
Der direkte Kontakt zwischen dem Kunststoff und einem Lebensmittel kann dazu führen, dass Bestandteile des Behälters in das Produkt gelangen und den Geschmack der Lebensmittel verändern.
Die Hauptkomponenten, die Schäden verursachen können, sind Amide, thermische Zersetzungsprodukte der Polymerbasis und Bestandteile der Druckfarbe. Eine Migration kann auch von Lebensmitteln in den Kunststoff erfolgen, was zu einem Verlust der mechanischen Festigkeit führen kann. Darüber hinaus werden bei der Extrusion des Kunststoffs Temperaturen von über 250 °C erreicht, bei denen die Antioxidantien verschwinden und freie Radikale an der Oberfläche des Materials und in Kontakt mit den Lebensmitteln entstehen.
Viele Klebstoffe enthalten Lösungsmittel, die in Lebensmittel übergehen können, und einige Druckfarben für Verpackungsmaterialien verleihen diesen einen unangenehmen Geschmack. Durch richtiges Trocknen der Druckmaterialien kann jedoch die Migration von Lösungsmitteln aus Klebstoffen und Druckfarben vollständig verhindert werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Menge der in Lebensmitteln verwendeten Stoffe beträchtlich ist. Viele davon sind potenziell giftig, schädlich und können in Lebensmittel übergehen. Um Verbraucher zu schützen, die sich um ihre Gesundheit und Lebensmittelsicherheit sorgen, haben verschiedene Länder Vorschriften erlassen, die die zulässigen Grenzwerte für Behälter festlegen. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Stoff ein Gesundheitsrisiko darstellt, hängt von seiner Konzentration in der Ernährung und seinem toxischen Potenzial ab.
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