Les plastiques sont actuellement les matériaux d'emballage alimentaire les plus utilisés. Du fait du contact direct entre les emballages plastiques et les aliments, leur innocuité et la migration potentielle de substances chimiques qu'ils contiennent vers les aliments suscitent de vives inquiétudes. Ces questions constituent également un axe de recherche important en matière de sécurité alimentaire.
Pendant longtemps, la présence et la migration d'oligomères, de monomères nocifs, de polluants et d'additifs dans les encres à base de solvants utilisées pour l'impression sur les emballages alimentaires en plastique ont constitué les principaux facteurs affectant la sécurité de ces matériaux. Afin de résoudre ce problème, de nouvelles technologies ont été introduites dans l'impression d'emballages, telles que l'impression ultraviolette (UV) utilisant des encres polymérisables aux UV. Les photo-initiateurs (PI), principaux composants de ces encres, sont largement utilisés dans l'impression d'emballages alimentaires.
Après le déclenchement de la réaction de polymérisation par le photo-initiateur, la majeure partie de celui-ci se transforme en résidu et devient l'extrémité de la chaîne polymère. Cependant, une petite quantité de photo-initiateur non polymérisé demeure dans l'encre. Ces composés, de faible masse moléculaire, peuvent être éliminés des emballages alimentaires. L'encre d'impression migre alors dans les aliments, provoquant leur contamination.
Ces dernières années, des études ont montré qu'après le durcissement de l'encre UV, le photo-initiateur restant peut contaminer les aliments contenus dans l'emballage par migration chimique ou par contact physique dans certaines conditions, ce qui peut engendrer des risques potentiels pour la santé humaine.
Depuis la détection de photo-initiateurs dans le lait en poudre Nestlé en Italie en 2005, la migration et la pollution causées par ces photo-initiateurs ont attiré l'attention du monde entier.
En 2007, des chercheurs ont découvert, grâce à des tests toxicologiques sur des souris, que la benzophénone (BP) et la 4-méthylbenzophénone (PBZ) augmentent non seulement la probabilité de développer des tumeurs chez ces souris, mais présentent également une toxicité cutanée et reproductive.
En mai 2009, le Comité permanent de la chaîne alimentaire et de la santé animale (SCFCAH) de la Commission européenne a stipulé que la limite de migration spécifique de la benzophénone dans les encres d'impression pour les matériaux en contact avec les aliments était de 0,6 mg/kg.
En 2015, l'Association européenne d'impression à l'encre (EuPIA) a clarifié les exigences de restriction de migration de 105 photo-initiateurs à petites molécules sur la base du document UE 2002/72/CE et du règlement suisse 817.023.21.
Étant donné que les emballages alimentaires en plastique peuvent entrer en contact avec de nombreux types d'aliments lors de leur utilisation, l'évaluation actuelle de l'exposition aux substances toxiques et nocives qu'ils contiennent utilise généralement des simulants alimentaires pour les tests de migration. Des études ont montré que les propriétés de ces simulants ont un impact significatif sur le comportement migratoire ; les polymères de différents matériaux présentent des différences notables quant à leur capacité de migration par les photo-initiateurs.
À l'heure actuelle, la recherche sur la migration des photo-initiateurs vers les aliments et les simulants alimentaires est un sujet d'actualité, mais il existe peu d'études sur les lois de migration des photo-initiateurs dans les matériaux en contact avec les aliments vers les simulants alimentaires.
À cette fin, nos chercheurs ont sélectionné des simulants alimentaires conformément à la norme alimentaire nationale GB/T 23296.1-2009, ont pris comme objet d'étude le processus de migration des photo-initiateurs dans ces simulants et ont utilisé la chromatographie liquide à ultra-haute performance couplée à la spectrométrie de masse en tandem (UHPLC-MS/MS) pour le dosage de la 1-hydroxycyclohexylphénylcétone (SINOCURE 184), de la benzophénone (SINOCURE BP), de la 2,2-diméthoxy-2-phénylacétophénone (SINOCURE BDK), du 2-benzoylbenzoate de méthyle (SINOCURE OMBB), du 4-diméthylaminobenzoate d'éthyle (SINOCURE EDB), etc. Dans les matériaux d'emballage alimentaire en plastique, 5 types de photo-initiateurs ont été étudiés, et la loi de migration de ces 5 photo-initiateurs dans 3 types de simulants alimentaires sous différents temps de migration et matériaux de migration, fournissant une base pour l'évaluation de la sécurité de l'utilisation des photo-initiateurs dans les matériaux d'emballage alimentaire.
Une colonne chromatographique Agilent Eclipse Plus C18 a été utilisée pour la séparation. La phase mobile, constituée d'un mélange d'acétate d'ammonium (1 g/L) et d'acétonitrile en proportions volumiques variables, a servi à l'élution en gradient. La détection a été réalisée par ionisation électrospray en mode de surveillance sélective d'ions (SIM). La limite inférieure de quantification (10S/N) de la méthode est de 1,38 à 5,56 µg/dm². Le taux de récupération est compris entre 77,5 % et 95,0 %, et l'écart-type relatif (n = 6) des valeurs mesurées est compris entre 0,81 % et 8,9 %.
L'effet du temps de migration sur la migration des photo-initiateurs
Figure 1 - Eau ;
Figure 2 - Solution d'éthanol à 10 % ;
Figure 3 - Solution d'acide acétique à 30 g/L
1-OMBB ; 2-EDB; 3-CPK(184); 4-BP ; 5-BDK
Dans trois simulants alimentaires (eau, solution d'éthanol à 10 % et solution d'acide acétique à 30 g/L), plus la durée de migration est longue, plus la quantité de photo-initiateurs ayant migré est importante. Cette quantité augmente rapidement au cours des cinq premiers jours, puis atteint progressivement un état d'équilibre.
Effet d'un simulant alimentaire sur la migration des photo-initiateurs
1-OMBB ; 2-EDB; 3-CPK(184); 4-BP ; 5-BDK
① Parmi les trois simulants alimentaires, l'OMBB présente le taux de migration le plus élevé, avec des différences significatives selon les simulants. Le BDK présente le taux de migration le plus faible. Le taux de migration de cinq photo-initiateurs dans trois simulants alimentaires est le suivant :
OMBB>EDB>CPK(184)>BP>BDK
② La capacité de migration du CPK(184) et de l'OMBB dans une solution d'acide acétique à 30 g/L est supérieure à celle observée dans l'eau et dans une solution d'éthanol à 10 %. La capacité de migration de l'EBD et du BP est également plus élevée dans les deux solutions. (Yu Shui). Ceci pourrait s'expliquer par la solubilité différente des cinq isomères de protéase (IP) dans les différents simulants alimentaires. La solubilité de ces cinq IP dans l'eau étant faible, leur migration y est minimale. Dans une solution d'acide acétique à 30 g/L, la migration du BDK est très faible, probablement en raison de son instabilité en milieu acide et de sa décomposition rapide, ce qui réduit sa migration.
Influence des matériaux d'emballage alimentaire sur la migration des photo-initiateurs
Figure 1 - Eau ;
Figure 2 - Solution d'éthanol à 10 % ;
Figure 3 - Solution d'acide acétique à 30 g/L
1-PE ; 2-BOPP/CPP ; 3-BOPP/PET/CPP
① Dans le même type de liquide simulant un aliment, la quantité de migration de 5 types de photo-initiateurs dans 3 types de matériaux d'emballage alimentaire est :
PE > BOPP/CPP > BOPP/PET/CPP
Cela peut s'expliquer par le fait que le matériau BOPP/PET/CPP est un composite à trois couches, qui possède de bonnes propriétés de barrière, et que le photo-initiateur ne pénètre pas facilement dans le liquide simulant les aliments, ce qui entraîne une faible migration ;
② La capacité de barrière du matériau BOPP/PET/CPP au photoinitiateur dans l'eau est 5 à 12 fois supérieure à celle des deux autres matériaux d'emballage alimentaire, et la capacité de barrière du matériau BOPP/PET/CPP dans une solution d'éthanol à 10 % et une solution d'acide acétique à 30 g/L n'est que 1,2 à 1,5 fois supérieure à celle des deux autres matériaux ;
③ La quantité de photo-initiateur migrant varie considérablement selon les matériaux d'emballage alimentaire. Par conséquent, l'efficacité de la barrière est le principal facteur influençant la migration du photo-initiateur.
Conclusion
La capacité de migration de 5 types de PI dans différents simulants alimentaires est différente, parmi lesquels la capacité de migration vers une solution d'acide acétique à 30 g/L est la plus forte ; la capacité de migration de 5 types de PI dans différents matériaux d'emballage alimentaire en plastique est étroitement liée aux propriétés de barrière des matériaux.
