INOCUIDAD DE LOS ENVASES PLASTICOS DESTINADOS AL ENVASADO DE ALIMENTOS

Galotto, M.J.

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; Valenzuela, X. (1) ; Guarda, A.

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(1) LABEN-CHILE. Laboratorio de Envases de la Universidad de Santiago de Chile. Obispo Umaña 050. Santiago. Chile. Email: [email protected] (2) Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos. Facultad Tecnológica. Universidad de Santiago de Chile. Avda. Ecuador 3769. Santiago. Chile. Email: [email protected]

2 INDICE RESUMEN.............................................................................................. 3 INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 3 DESARROLLO ........................................................................................ 4 PROCESOS DE INTERACCION ENVASES PLÁSTICOS-ALIMENTOS................... 4 ASPECTOS TEÓRICOS DE LA MIGRACIÓN .................................................. 5 FACORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE MIGRACIÓN ........................... 6 DETERMINACIÓN DE LA MIGRACIÓN......................................................... 7 EFECTO DE LAS MICROONDAS Y TRATAMIENTOS TERMICOS SOBRE LA MIGRACIÓN........................................................................................... 9 MICROONDAS........................................................................................ 9 EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS TERMICOS............................................... 12 CONCLUSIONES..................................................................................... 12 AGRADECIMIENTOS................................................................................ 12 BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................... 13

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RESUMEN El envasado de alimentos requiere de un conocimiento profundo de las prestaciones y características de los materiales de envase y sistemas de envasado que se van a utilizar, junto con un conocimiento de los requerimientos de protección del alimento a envasar. Esto tiene particular importancia en el caso del envasado de alimentos con materiales plásticos ya que estos pueden ceder componentes a los alimentos, ocasionado no solo cambios en las características sensoriales de los alimentos, sino también pueden ser capaces de provocar efectos tóxicos sobre el organismo. El proceso de migración de componentes de materiales de envases plásticos a los alimentos se revisa en esta monografía, haciendo hincapié en el efecto que los tratamientos termicos a los que se someten alimento y envase pueden ocasionar. En el estudio de los tratamientos termicos se analizan los procesos de esterilización, pasterización cocinado en horno convencional y microondas, observándose incrementos significativos de la migración tras los tratamientos térmicos. INTRODUCCIÓN La principal función de los envases es la protección del alimento frente agentes externos que puedan favorecer reacciones de deterioro del mismo, de forma tal que el alimento mantenga sus características físico-químicas, nutricionales y sensoriales desde el momento de su elaboración hasta su consumo. El uso del material plástico en el envasado de los alimentos ha ido desplazando a materiales tradicionales, debido a la gran diversidad de propiedades que estos materiales aportan, dando origen a una gran variedad de estructuras, requerimientos y prestaciones. Es así como la función del envase se ha ampliado y en la actualidad el envase está en contacto con el alimento incluso durante los procesos de cocción, horneado, y calentamiento entre otros. Por este motivo, los materiales deben ser capaces de soportar altas temperaturas y tratamientos térmicos a los que son sometidos en conjunto con el propio alimento. Sin embargo, el envase plástico por sí mismo no es una estructura totalmente inerte y puede transferir sustancias hacia el alimento envasado. Por esta razón, el envasado óptimo de cualquier producto, debe adecuarse de forma que el envase y el producto se combinen de la mejor manera posible siendo el grado de compatibilidad entre ellos, máximo (Galotto y Garde, 1994). En el caso de los materiales poliméricos, independientemente de su naturaleza, se establece un cierto grado de interacción con el alimento que contienen. Todas las interacciones del sistema envase/alimento/entorno son consecuencia de mecanismos de transferencia de masa que se manifiestan particularmente como migración o transferencia de componentes del polímero al alimento, permeabilidad o paso de gases, vapores y radiaciones a través de los materiales poliméricos o adsorción por el polímero de componentes del alimento. (Catalá, 2000) La consecuencia práctica de estos fenómenos son alteraciones físico-químicas y mecánicas del material de envase durante la vida útil del producto envasado, ya sea, por pérdida de componentes presentes en el material polimérico o por absorción de algunas sustancias que originalmente estaban en el producto envasado; o por cambios en la

4 composición del producto envasado, que pueden afectar a su calidad final y aptitud para el consumo. Los tratamientos térmicos (calentamiento, pasterización, esterilización), asi como las microondas activan los procesos de transferencia de masa (migración, permeabilidad, sorción), siendo de estos procesos la migración el de mayor relevancia por las posibles consecuencias que puede tener en la salud humana. DESARROLLO Los envases poliméricos tienen limitaciones y problemas específicos, como consecuencia de las interacciones con el entorno y/o con el producto envasado. Todas las interacciones del sistema alimento/envase/entorno son el resultado de mecanismos de transferencia de masa que se manifiestan particularmente como migración o como transferencia de componentes del polímero al alimento, permeabilidad o paso de gases, vapores o radiaciones a través de los materiales plásticos ó sorción por el polímero de componentes del alimento. PROCESOS DE INTERACCION ENVASES PLÁSTICOS-ALIMENTOS. Los mecanismos de interacción entre envase polimérico y alimento, se especifican en detalle a continuación: Permeabilidad: Proceso de transferencia de masa o energía a través del material de envase, empleado éste como medio de conservación del producto. Es habitual que exista una diferencia de concentración entre los ambientes exterior e interior del envase. Esta diferencia de concentraciones crea un desequilibrio en el material de envase que provoca una transferencia de sustancias a nivel molecular entre el exterior y el interior. Dicha transferencia cesaría en el momento que se produjera el equilibrio entre ambientes, es decir, cuando se igualasen las concentraciones de todos los componentes (Galotto, 1996). Este aspecto puede tener interés tecnológico por afectar la estabilidad del envase, pero no tiene incidencia en la calidad y salubridad de alimento envasado, como si puede tener la incorporación al mismo de componentes del material plástico por migración (Catalá, 2000). Sorción: Proceso de transferencia de masa del alimento al envase, provocando la pérdida de sustancias que contiene un producto, y que son esenciales para su conservación y para mantener su sabor, color y valor nutricional. Suelen ser sustancias volátiles formadas por moléculas orgánicas de muy bajo peso molecular, que aportan los aromas al producto (Gutiérrez, 1996). Migración: Proceso de transferencia de masa del polímero al alimento y al entorno, si bien se aplica más específicamente a la interacción plástico/producto envasado, definiéndose como la transferencia de masa de una fuente externa al alimento por un proceso submicroscópico. Los polímeros base de los materiales plásticos son moléculas de elevado peso molecular, inertes y de solubilidad limitada tanto en sustancias de naturaleza lipófila como hidrófila, cuya transferencia del envase al alimento esta obviamente limitada, e incluso, en el caso hipotético que fuesen ingeridos accidentalmente, su absorción en el tracto gastrointestinal sería mínima y se expulsarían inalterados, sin producir ningún efecto sobre el organismo. Las sustancias del material de envase que si pueden migrar al alimento son los compuestos de bajo peso molecular que se encuentran en la matriz polimérica. Básicamente:

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Residuos (monómeros, oligómeros, disolventes) y coadyuvantes de la polimerización (catalizadores, aceleradores, inhibidores). Aditivos o sustancias adicionadas para facilitar el procesamiento y/o modificar las características del material final, y que deben estar presentes en el producto acabado, Compuestos procedentes de la descomposición, degradación o bien reacciones colaterales del polímero y/o aditivos. Sustancias adyacentes al material, tales como adhesivos en películas laminadas, barnices y tintas de impresión.

Algunas de estas sustancias cuando migran al alimento envasado pueden modificar sus cualidades sensoriales en detrimento de la calidad, tal sucede, por ejemplo, con el agua o la leche envasados en ciertos tipos de polietileno. En otros casos, las sustancias migrantes son de carácter tóxico para el organismo humano (monómeros de estireno, cloruro de vinilo, acrilonitrilo, bifenilo, etc). Por todo ello, la migración es objeto de especial atención en la evaluación de la aptitud de los materiales poliméricos para el envasado de alimentos, de acuerdo con la legislación internacional. En la práctica, se distinguen tres conceptos asociados al fenómeno de migración: - Migración Global: Se refiere a la cantidad total de los componentes del material de envase que son transferidos al alimento, sean conocidos o no, en las condiciones de preparación y almacenamiento menos favorable. Así pues, esta definición engloba a todos los compuestos que son transferidos al alimento, independientemente de que presenten un interés particular, como pueden ser sus características toxicológicas, e incluirá sustancias que resulten fisiológicamente inertes. -

Migración Específica: Representa la cantidad de una sustancia concreta e identificable que es transferida al alimento y que presenta un interés especial por su posible efecto tóxico sobre el organismo.

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Migración Potencial (límite de composición): Cantidad máxima de una sustancia presente en un material polimérico, que potencialmente podría ser transferida al alimento envasado (Catalá, 2000). Esta migración se calcula a partir del dato de concentración de un determinado monómero o aditivo en el material plástico, suponiendo, en las condiciones más desfavorables, una completa transferencia hacia el alimento o su simulante (Ariosti, 1999).

ASPECTOS TEÓRICOS DE LA MIGRACIÓN. La migración de aditivos y residuos presentes en los materiales de envase (especialmente en polímeros) a los alimentos envasados puede dividirse en tres etapas diferentes aunque interrelacionadas: difusión del migrante en la matriz polimérica, solvatación o disolución en el alimento en la interfase alimento-envase, y su dispersión en el alimento. En la primera etapa que se produce en la matriz polimérica, la migración de aditivos esta controlada por el proceso de difusión del migrante que desde un punto de vista macroscópico se manifiesta como un movimiento browniano de las moléculas de aditivos dentro de una red formada por el polímero. Se ha observado que este modo de transporte molecular obedece en la mayoría de los casos las leyes de Fick para la difusión. En la segunda etapa que se produce en la interfase entre el alimento y el envase, la migración se produce por solvatación o disolución de los migrantes en el alimento. Si la sustancia transferida se disuelve bien en el alimento y prefiere ese medio al polímero

6 (coeficiente de partición favorable), el paso de migrante del envase al alimento se produce fácil y continuamente. Sin embargo, cuando el migrante presenta un coeficiente de partición desfavorable, el paso al alimento se produce muy lentamente. En este caso, la segunda etapa puede ser una barrera más importante que el proceso de difusión en el interior del polímero. La tercera etapa representa la dispersión del migrante en el alimento. El migrante llega a esta etapa ya solvatado por el alimento. Si el alimento es sólido, un líquido muy viscoso o el producto envasado no sufre manipulaciones que agiten el contenido, el migrante difunde en el alimento de acuerdo con las leyes presentadas en la primera etapa. Dado que los coeficientes de difusión en los alimentos son significativamente mayores que en los polímeros, esta etapa no interviene en la práctica ni en el equilibrio del sistema ni en su cinética. En el caso en que el alimento sea líquido y exista agitación continua, esta etapa no sería considerada y se supone que el migrante esta homogéneamente disuelto en el alimento. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL FENÓMENO DE MIGRACIÓN. Son numerosos los factores que influyen sobre el proceso de migración, entre estos se pueden señalar que la migración es directamente proporcional a la concentración del migrante en el material de envase, está influenciada por el tipo y composición del alimento (la migración en alimentos acuosos es normalmente muy baja, mientras que en alimentos grasos es apreciablemente más alta), el tipo y procesamiento del plástico, el tipo de componentes del migrante (polaridad, peso molecular), y las condiciones de tiempo y temperatura para el procesamiento, distribución y almacenamiento durante la vida útil del alimento envasado. (Vom Bruck y col., 1991). No obstante, se pueden señalar como los mas importantes: -

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Densidad del plástico, relacionado con su volumen libre y, por tanto, con los espacios a cuyo través puede tener lugar la migración, es decir, mientras más denso sea el polímero, menor es la migración. Concentración del migrante, por debajo de ciertos valores influye sobre el coeficiente de difusión, además a medida que aumenta la concentración de migrantes, mayor serán los niveles de migración. Tiempo de contacto, a medida que el tiempo de contacto aumenta se favorece el proceso de migración, ya que se incrementa no sólo la disolución del migrante desde la superficie del envase al producto, sino también se ve beneficiado el proceso de difusión en la estructura interna del plástico (Galotto, 1996). Temperatura, siguiendo la ecuación de Arrhenius afecta al coeficiente de difusión, por lo tanto, se favorece el fenómeno de difusión como el de disolución de los migrantes y aumentan los niveles de migración global. Naturaleza de la fase de contacto, incide sobre la velocidad de difusión y el coeficiente de partición, sobretodo en alimentos grasos, ya que favorecen la migración por tener un mayor poder de absorción de componentes del material polimérico que otros alimentos. Espesor del material, influye sobre la velocidad y la cantidad de migrante disponible para migrar, mientras mayor sea el espesor del material polimérico habrá una mayor dificultad del traspaso del migrante hacia el alimento. Superficie de material en contacto, a mayor superficie de contacto con el alimento o simulante, mayor será el nivel de migración. Factores mecánicos, la agitación y vibración provocan movimientos de las cadenas poliméricas, lo cual facilita que los posibles migrantes se trasladen de una zona amorfa a otra, aumentando la cantidad migrada. Diferencias morfológicas y estructurales en la matriz polimérica, originadas durante el proceso de fabricación que se deben, entre otras, a: dirección del flujo durante la extrusión, tensión de orientación durante el moldeado, presencia de puntos activos,

7 formación de enlaces cruzados en la matriz polimérica, plastificación del polímero, grado de cristalinidad, etc. Numerosas investigaciones han estudiado y constatado estos factores, es así como Castle y col. (1989) estudiaron los niveles de migración global desde PET en comidas durante el cocinado en microondas y horno convencional, y botellas de bebida, utilizando análisis CG/MS. En el caso del horno convencional fijaron una temperatura de 204°C hasta que las comidas estuvieran cocinadas. Las bandejas de PET de uso repetitivo, fueron calentadas por 2 horas a 175°C con aceite de oliva, por un total de 5 veces sucesivas y repetición después de un descanso de 3 semanas. Los resultados de la migración variaron entre 0,02 y 2,73 mg/kg para una variedad de comidas a diferentes condiciones de calentamiento. Estos resultados indicaron que la migración fue influenciada por la temperatura y tiempo de exposición, magnitud del contacto con la comida, y naturaleza de la comida. Los niveles más altos de migración fueron para las comidas grasas. La temperatura y tiempos de exposición, fueron factores determinantes en la migración, los niveles más altos los observaron después del cocinado en horno convencional a temperaturas de horno de 204°C por períodos de 30 a 90 min, y los niveles más bajos en el cocinado en microondas (3 min y una temperatura no superior a 120°C). En el caso de las botellas de bebida, la migración fue mínima en bebidas acuosa, mientras que fue levemente más alta en muestras de bebidas alcohólicas debido al medio más agresivo. Una mayor superficie de contacto favoreció la migración. Es importante destacar que la migración no es sólo una propiedad de un aditivo o componente englobados en un polímero, sino que se ven involucrados aditivos, polímeros, alimento en contacto y las condiciones ambientales (temperatura y factores mecánicos, ya mencionados) que afectan a todo el conjunto (Catalá, 2000). DETERMINACIÓN DE LA MIGRACIÓN La diversidad y complejidad en la composición de los alimentos obliga a trabajar con "simulantes de alimentos" para la realización de los análisis de migración. Estos simulantes pueden ser líquidos, disoluciones e incluso sólidos, los cuales deben poseer una capacidad de extracción de los migrantes similar al de los alimentos que simulan, y permitir un análisis más sencillo, ya que con los alimentos surgen limitaciones prácticas como el desconocimiento de la naturaleza de los migrantes, las bajas concentraciones de los mismos dentro de matrices complejas, o la posibilidad de utilizar un mismo material polimérico para envasar productos de características muy diferentes (Galotto y Garde, 1994). La Directiva Europea 93/8/CEE se definen cuatro tipos de simulantes de alimentos: -

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Simulante A: Agua destilada, para alimentos acuosos con pH mayor a 4,5. Simulante B: Ácido acético al 3% (p/v) en solución acuosa, para alimentos acuosos con un pH menor a 4,5. Simulante C: Etanol al 10% (v/v) en solución acuosa, para alimentos alcohólicos. Esta concentración se ajustará a la graduación alcohólica real del alimento si es superior al 10% (v/v). Simulante D: aceite de oliva rectificado, aceite de girasol, mezcla sintética de triglicéridos (HB 307) para alimentos grasos.

En cuanto al simulante que debe escogerse para cada tipo de alimento, la legislación lo establece en forma precisa. No obstante, en el caso de materiales poliméricos que vayan a utilizarse con cualquier tipo de alimento, los simulantes que deberán emplearse son el B, C y D, quedando el A, restringido a aquellos materiales que únicamente van a contener alimentos acuosos (Garde, 1996).

8 En el caso del simulante D, se han propuesto un gran número de simulantes para simular la migración desde un plástico a un alimento graso, por ejemplo solventes orgánicos como heptano, etanol, isopropanol y grasa como aceite de coco, aceite de girasol y otros triglicéridos sintéticos. Los solventes orgánicos generalmente exhiben características de extracción marcadamente diferentes de la migración observada en un alimento, ni siquiera los aceites y las grasas son totalmente representativos del comportamiento de los alimentos grasos. Además, los solventes orgánicos simples tienden a extraer un gran porcentaje de aditivos y causan el hinchazón de los plásticos (casi una solubilización) particularmente a altas temperaturas (Crosby, 1981). Es así como en el caso de algunos alimentos sometidos a prueba con simulantes grasos, se les asigna un coeficiente de reducción cuando los simulantes grasos presentan una mayor capacidad de extracción que la del propio alimento, obteniéndose resultados de migración sobredimensionados para ese alimento. La aplicación de estos factores de reducción implica la división de los resultados obtenidos en el ensayo de migración por el valor absoluto de dicho factor (Galotto y Garde, 1994). Dos estudios permiten verificar este hecho, es así como Soto-Valdez y col. (1997), estudiaron la migración en aceite de oliva de bolsas de Nylon 6,6 y Nylon 6. Bolsas de este material conteniendo aceite de oliva las expusieron a 175°C por 1 hora en un horno, y se analizaron en HPLC, de lo que determinaron una migración de compuestos no volátiles del 41,8% de la cantidad presente en las bolsas. Posteriormente Soto-Valdez y col. (1998), estudiaron la migración desde bolsas de Nylon 6,6 y Nylon 6, pero esta vez en pollo que se expuso a 200°C por 2 horas en un horno convencional para su asado dentro de estas bolsas. La migración se determinó por HPLC, la mayoría de los compuestos determinados en el estudio anterior se detectaron en el pollo. La cantidad de migrantes no volátiles transferidas al pollo asado fue de un 16% del presente en las bolsas, lo que es menor que en el aceite de oliva. Por lo tanto, determinaron que en el caso del pollo asado el aceite de oliva sobre estima los valores de migración global. Otros investigadores han estudiado la viabilidad de realizar ensayos de migración con simulantes alternativos, es así como Freytag y col. (1984) compararon la migración especifica en isooctano y aceite de oliva desde diferentes plásticos. Para esto colocaron 18 muestras en contacto por inmersión con isooctano por 2 horas a 40°C , y en aceite de oliva por 10 días a 40°C, en estas condiciones se considera una migración equivalente en los simulantes. Con un método radioanalítico se determinaron los componentes de la migración. Lograron determinar que cantidades diferentes del mismo componente de un material plástico se transfieren al isooctano y al aceite de oliva, de lo que concluyeron que la migración global en isooctano da por resultado una composición diferente a la que se produce en un alimento graso. Por lo tanto, incluso en los casos en que los valores de migración global son iguales, la migración en isooctano es de baja importancia toxicológica, porque no representa la migración que ocurre en los alimentos. Hamdani & Feigenbaum (1996) utilizando muestras de PVC y 3 simulantes de alimentos grasos, aceite de girasol a 40°C, iso-octano a 20 y 40°C y etanol 95-96% a 40°C, concluyeron que los criterios para seleccionar simulantes grasos volátiles están en función de: i)penetración del simulante en el material, ii)solubilidad del migrante en el simulante y iii)cinéticas de la migración. Feigenbaum y col. (1997) utilizaron 1H-NMR, para determinar los tiempos de extracción de los migrantes potenciales, y obtuvieron que con isooctano la extracción completa demoró 20 horas y con etanol a reflujo, 200 horas. Determinaron que los factores que determinan la extracción son la selectividad y afinidad del solvente con el migrante, y la accesibilidad, capacidad del solvente para llegar a moléculas ligadas a la red polimérica de los plásticos. Las afinidades migrante-simulante, juegan un gran papel con todos los tipos de materiales. El etanol es de naturaleza polar y el isooctano es apolar, mientras que el aceite de girasol y el aceite de oliva tiene un comportamiento intermedio pero más

9 cercano al isooctano. Estudiaron, además, el papel que podría jugar la accesibilidad del simulante en la migración, ya que moléculas grandes o ramificadas, como el isooctano, no pueden alcanzar regiones densas de un polímero. La selectividad y accesibilidad pueden ser responsables de una extracción deficiente. Varios son los estudios realizados por diferentes grupos de trabajo respecto a la utilización de simulantes alternativos. Así, Kruijf & Rijk (1997) utilizando 56 muestras comerciales de materiales de envase para la migración global en aceite de oliva, bajo las siguientes condiciones: 2 h a 175°C, 30 min a 130°C, 1 h a 100°C seguido de 10 días a 40°C y 10 días a 20°C, y comparado con iso-octano, etanol 50%, etanol 95% e isopropanol como simulantes alternativos, determinaron que el isopropanol bajo las mismas condiciones de prueba que el iso-octano, generalmente subestima la migración global y que los resultados obtenidos con el etanol 95% como simulante alternativo concuerda razonable con los valores de migración global en aceite de oliva. Czerniawski & Pogorzelska (1997) utilizando 38 artículos para envasado diferentes en pruebas de migración global con aceite de girasol por 10 días a 40°C y los simulantes alternativos iso-octano por 2 días a 20°C y etanol 95% por 10 días a 40°C, concluyeron que el uso de iso-octano o etanol 95% simplifica los procedimientos de prueba y en el caso que los resultados de migración global con simulantes alternativos excedan los límites, esto no significa que exceda los límites de migración en aceite de girasol, siendo este último el decisivo. Cooper y col. (1997) trabajando con láminas y envases terminados de PVC, utilizando como simulantes: metanol y mezclas de metanol/agua (75/25 (v/v)) bajo condiciones de 10 días a 40°C y bajo reflujo por 2 horas; concluyeron que la extracción rápida con simulantes alternativos es una prueba ideal de control y puede reemplazar todas las pruebas de migración global que usan como simulante de alimento agua, ácido acético 3%, etanol 15% y aceite de oliva sobre todos los recipientes termoformados bajo cualquier condición de tiempo de exposición y temperatura hasta 70°C. Papaspyrides & Tingas (1998) realizando ensayos de migración con PVC utilizando isopropanol e iso-octano, concluyeron que la migración de plastificantes fue más intensa en isopropanol que en iso-octano, ya que el isopropanol penetra fácilmente en el PVC resultando en altas cantidades del simulante absorbido. Garde y col. (1998) trabajaron con polipropileno de 3 espesores utilizando 5 simulantes: agua, ácido acético, n-heptano y etanol 95%, sometiéndolos a dos tratamientos térmicos y posterior almacenamiento, de lo que determinaron que los valores de migración global en aceite de oliva fueron intermedios a los obtenidos con etanol y n-heptano; la migración global en n-heptano fue casi el triple que la obtenida en aceite de oliva debido posiblemente a la alta compatibilidad entre el n-heptano y el film de polipropileno (similar estructura química y pequeño tamaño de la molécula de n-heptano), este gran poder extractivo del n-heptano se compensa con la alta temperatura usada en el ensayo con aceite de oliva (96°C v/s 121°C) y en términos experimentales, resulta más fácil y más rápido realizar ensayos de migración con dos simulantes volátiles puros (uno polar, como el etanol, y otro no polar, como el n-heptano e iso-octano) que con aceite de oliva únicamente. EFECTO DE LAS MICROONDAS Y LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS SOBRE LA MIGRACIÓN MICROONDAS Las microondas son ondas electromagnéticas de energía radiante con longitud de onda entre las ondas desde 1 m a 1mm y una frecuencia de trabajo de 300 MHz hasta

10 300GHz. Los hornos comerciales trabajan a 2450 y 950 MHz donde las ondas son generadas por un componente electrónico llamado magnetron que transforma electricidad en microondas en una cavidad cerrada (Rojas de Gante, 2000). El calentamiento de los alimentos se lleva a cabo por fricción molecular y por migración electroforética, a partir de lo cual se produce una elevación instantánea de la temperatura, esto de acuerdo a las propiedades dieléctricas de los alimentos asociándolas a su vez a la presencia de sus compuestos iónicos acuosos (Rojas de Gante, 2000). Los alimentos absorben las microondas, así se produce un calentamiento dieléctrico que se lleva a cabo mediante un elemento no conductor, es decir , las moléculas de agua de carácter dipolar que están presentes en los alimentos, interaccionan con la energía de las microondas e intentan girar para alinearse con el campo alterno, pero al cambiar rápidamente de estado positivo a negativo, los dipolos se trasladan constantemente generando calor (López, 2000). De esta forma estando el agua presente en la mayoría de los alimentos fue posible desarrollar un nuevo estilo de calentamiento y cocinado capaz de dar beneficios, como la reducción en el tiempo de preparación de comidas y en los gastos energéticos y generación de menos calor en las cocinas. Las microondas son capaces de penetrar de 2 a 4 cm en el alimento, ocurriendo el calentamiento/cocinado a partir de ahí de forma convencional por conducción y/o convección (Olivera, 1994). Los envases para el uso en hornos microondas deben de: Permitir el calentamiento uniforme del producto, si es necesario tostar o dar crocancia al alimento, resistir temperaturas de hasta 120°C, ser de fácil manejo una vez calentado el alimento, presentar un sistema de cerrado que permita la salida de vapor si es necesario, debe prever el sobrecocinado del producto en puntos localizados (Oliveira, 1994). Los materiales/envases para uso en microondas se clasifican en activos y pasivos. Envases activos son los que afectan directamente el calentamiento del producto. Los envases pasivos no afectan directamente la calidad del alimento. Estos envases son producidos por lo general a partir de materiales transparentes a las microondas. La forma de los envases pasivos tiene la función determinante de la distribución del calor al alimento, cantos angulares concentran las microondas, provocando con frecuencia sobrecalentamiento localizado que quema el producto. Los envases de forma circular y oval, y base redondeada, pueden evitar estos problemas. Los materiales más usados en los envases pasivos son el cartón, los plásticos, el vidrio y el aluminio, que a pesar de reflejar microondas y ser usado en muchos envases activos puede, en condiciones determinadas, considerarse pasivo (Oliveira, 1994). En los últimos años ha ocurrido un aumento de la utilización del plástico en los envases para el uso doméstico en los hornos microondas, porque ofrecen las propiedades de permeabilidad a la humedad y gases, peso ligero, relativamente baratos y pueden producirse de variadas formas y colores (Gilbert, 1999). Los materiales usados para hornos microondas incluyen: Poli etilen tereftalato (PET), polipropileno (PP), poliamida (PA) o policloruro de vinilideno (PVdC) (Filipe, 1996). El cocinado en microondas ha despertado el interés público debido a la migración de componentes desde el material de envase durante el calentamiento en microondas, ya que el tiempo de calentamiento o cocinado en microondas es comúnmente corto, pero tanto el alimento como el envase pueden rápidamente alcanzar altas temperaturas. Las temperaturas no son uniformes a lo largo del calentamiento de un alimento en el horno microondas, particularmente cuando se calienta un alimento congelado, así las temperaturas de la interfase plástico/alimento varían según la ubicación dentro del recipiente. Las temperaturas alcanzadas dependen también del alimento que se caliente, es así como en alimentos con alto porcentaje de agua se alcanzan temperaturas del

11 orden de 100-110°C, mientras que en alimentos con un elevado contenido graso o azúcares, las temperaturas son del orden de 200°C y superiores. En el caso de aplicación de temperaturas por calentamiento en horno convencional, el material de envase se calienta por acción directa de la fuente de calor, mientras que en el caso del calentamiento por microondas, los materiales se calientan por transmisión del calor por conducción a partir del alimento, ya que en principio son transparentes a la radiación. Dixon-Anderson y col. (1988) realizaron pruebas de migración con un envase termoformado coextruido de PP/Saran/PP, llevando trozos de éste al microondas en frascos de vidrio por períodos que varían de 3 a 7 min. Encontraron una relación lineal entre la temperatura de la superficie del material y el tiempo en el horno microondas. Las cantidades de componentes del envase liberadas aumentaron con el tiempo de calentamiento en el microondas. La liberación de compuestos del plástico durante el breve tiempo en el microondas sería un fenómeno superficial, ya que ninguno de los compuestos importantes detectados contenía cloro, lo que indicó que sólo contribuyeron la caras externas, o sea el polipropileno. La superficie externa del alimento absorbe la mayor parte de la energía y alcanza la temperatura más alta, lo que provoca que la superficie del envase en contacto directo con el alimento sufra la mayor pérdida de componentes. Castle y col. (1988) estudiaron la migración de acetyltributyl citrate (ATBC) en alimentos durante el calentamiento en microondas y otros usos domésticos desde película de co-polimero PVDC/PVC plastificado, usando GC/MS. Los ensayos incluyeron alimentos de tipo acuoso y graso, y contacto directo e indirecto con la película a diferentes tiempos y temperaturas de exposición. Los valores medios de migración de ATBC en una amplia gama de condiciones de cocinado en microondas osciló de 0,1 a 5,1 mg/dm² ( o sea pérdida del 1 al 51% del plastificante disponible). El nivel más bajo de migración ocurrió donde no había contacto directo entre la película y el alimento (sopa, la migración fue producto del vapor generado). Los niveles más altos de migración fueron cuando la película se usó como envoltura en contacto directo con una superficie de comida grasa. Para comidas donde el contenido de grasa era bajo, la migración correspondiente fue baja. Lox (1993), colocó muestras de PET en contacto con 200 ml de simulante (agua destilada, 15% etanol-agua y 3% ácido acético-agua) y midió el cambio de temperatura en el horno microondas en función del tiempo, calculó la migración en condiciones de temperatura estacionaria y desarrolló un modelo teórico para el cambio de la migración, durante el calentamiento en el horno de microondas, confirmando la dependencia de la migración debido a las variaciones de temperatura en el horno. Determinó así mismo, que la temperatura en el horno microondas varía en función del tiempo, la migración calculada exclusivamente con el efecto de la temperatura coincidió con la migración medida bajo el efecto temperatura y microondas en todos los simulantes. Por lo tanto, concluyó que las microondas no tienen influencia sobre el comportamiento migracional en el PET. Lau y Wong (1996) investigaron el efecto de las microondas utilizando láminas de PVC en contacto con los siguientes alimentos: Queso de bajo contenido graso, queso Cheddar, queso medio graso, queso cremoso y jamón rebanado. Las muestras de queso fueron calentadas en un microondas por 30 s en baja potencia, seguido por 5 min a temperatura ambiente, y las muestras de jamón calentadas en microondas por 1 min en baja potencia, concluyendo que la extensión de la migración aumenta exponencialmente mientras el contenido graso en el alimento es mayor y que una cantidad adicional de plastificante puede migrar al alimento, si éste se mantiene en contacto con el film durante el período de enfriamiento, siendo una desventaja del cocinado en microondas.

12 Galotto y Guarda (1999) realizaron una comparación entre los tratamientos térmicos y las microondas sobre la migración global en diferentes materiales. Para esto utilizaron el método descrito en la ENV 1186-7 para bolsas, y usaron simulantes acuosos: agua destilada, ácido acético 3% (p/p) en solución acuosa y etanol 15% en solución acuosa. Como condiciones normales consideraron 40°C por 10 días, tratamientos térmicos a 80 °C y 121°C por 30 min y calentamiento en microondas por 3 min a 100% de potencia. Los resultados obtenidos con los 3 simulantes acuosos, indicaron que en el caso de la muestra de PVC el calentamiento en microondas produce un incremento en la migración global, en comparación con los resultados bajo condiciones normales y tratamientos térmicos, evidencia que no se manifiesta en las otras muestras (PA/adh/PA/adh/Surlyn, PE/adh/PA/adh/PET-PE, PE/adh/PA/adh/PE, BOPP/PA/adh/PA/adh/PE, PP) estudiadas después del calentamiento en microondas EFECTO DE LOS TRATAMIENTOS TERMICOS Las temperaturas elevadas conducen a la degradación del material y consiguiente formación de productos que puedan migrar al alimento. Adicionalmente, a temperaturas elevadas los compuestos difunden más rápidamente hacia la superficie del material, y de ahí, son transferidos al alimento. Consecuentemente se obtienen valores de migración más elevados en este tipo de aplicaciones, no obstante el corto tiempo de contacto (Filipe, 1996). El incremento del proceso de migración a través de la estructura del plástico, se debe a la dependencia de la temperatura del coeficiente de difusión y la solubilidad, siguiendo una relación tipo Arrhenius. Elñ efecto de la temperatura sobre la migración ha sido estudiado por variso autores. Castle y col (1989) realziaron pruebas de migración global de opligómeros de poliéster (PET) de bolsas y botellas en contacto con distintos alimentosy a temperaturas de 205ºC durante 30 y 90 minutos en horno convencional, observándose niveles de migración de oligómeros de PET entre 0.02 y 2.73 mg/Kg de alimento, demostrando ademas la importancia de la fase de contacto alimento-envase ya que en el caso de los alimentos grasos los niveles de migración eran superiores. Lickly y col (1990) analizaron la migración de Irganox (plastificante) desde el polipropileno y polietileno de alta densidad en simulantes grasos a altas temperaturas, observándose un incremento significativo de la migración a altas temperaturas, además encontraron una relación tipo Arrhenius entre los coeficientes de difusión y la temperatura. Villalón y Silva (2002) determinaron el efecto significativo que la temperatura produce sobre los niveles de migración global de envases de PE/PA y PET utilizados actualmente en la industria de alimentos para el caso de productos que son sometidos a procesos térmicos en el propio envase, llegando en algunos casos a superar los limites máximos permitidos pro la legislación internacional. CONCLUSIONES La selección de envases de alimentos se ha de realizar entre otros factores tomando en consideración la posible migración de componentes desde el envase hacia el alimento, ya que durante el tiempo de envasado, componentes pueden pasar del envase al alimento provocando no solo cambios en las características organolépticas de los mismos, sino también pueden llegar a ocasionar efectos tóxicos sobre el organismo. Este hecho es mucho mas importante en el caso de alimentos que vayan a ser sometidos a tratamientos térmicos durante su procesamiento o previamente a su consumo. AGRADECIMIENTOS Los autores agradecen a la Vicerrectoría de Investigación y Desarrollo de la Facultad Tecnológica el apoyo económico brindado a los autores para la realización de los estudios de migración de envases plásticos en contacto con alimentos.

13 BIBLIOGRAFIA Ariosti, A. 1999. Aptitud sanitaria de envases en contacto con alimentos situación legislativa en el MERCOSUR. Seminario Iberoamericano de Interacciones Envases Plásticos-Alimentos. Santiago, Chile. 20-21 de abril de 1999. Castle, L.; Jickells, S.; Sharman, M.; Gramshaw, J.; Gilbert, J. 1988. Migration of the plasticizer acetyltributyl citrate from plastic film into foods during microwave cooking and other domestic use. Journal of Food Protection. 51(12). 916-919. Castle, L.; Mayo, A.; Crews, C.; Gilbert, J. 1989. Migration of poly(ethylene terephthalate) (PET) oligomers from PET plastics into foods during microwave and conventional cooking and into bottled beverages. Journal of Food Protection. 52. 337342. Catalá, R. 2000. Migración en envases de materiales poliméricos. II Congreso internacional de envases de alimentos, RISEA. Hermosillo, Sonora, México. 14-16 de marzo 2000. Cooper, I.; Goodson, A.; Tice, P. 1997. PVC thermoformed containers food packaging: Establishment of a rapid extraction test for overall migration limit compliance testing. Packaging Technology and Science. 10. 169-175. Crosby, N. 1981. Food packaging material: Aspects of analysis and migration of contaminants. Publ. Applied Science. London. Czerniawski, B.; Pogorzelska Z. 1997. Investigations on overall migration of various plastic materials and articles used in contact with foodstuffs. Packaging Technology and Science. 10. 261-270. Dixon-Anderson, L.; Hernández, R.; Gray, I.; Harte, B. 1988. Release of components from a plastic container during microwave heating. Packaging Technology and Science. 1. 117-121. Feigenbaum, A.; Bouquant, J.; Hamdani, M.; Métois, P.; Riquet, A.; Scholler D. 1997. Quick methods to control compliance of plastic materials with food packaging regulations. Food Additives and Contaminants. 14(6-7). 571-582. Filipe, M. 1996. Efecto de los tratamientos térmicos en la migración. Jornada técnica sobre migración en envases. Valencia, España. 29 de febrero de 1996. Freytag, W.; Figge, K.; Bieber, W. 1984. Migration of different plastics additives from various plastics into isooctane and into olive oil. Deutsche Lebensmittel-Rundschau. 80. 333-335. Galotto, M.; Garde, J. 1994. Procesos de migración del envase al alimento. Interacción envase-producto. ITENE, Instituto Tecnológico del Envase, Embalaje y Transporte, Valencia. Galotto, M.; Guarda, A. 1999. Comparison between thermal and microwave treatment on the overall migration of plastic materials intended to be in contact with foods. Packaging Technology and Science. 12. 227-281.

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