Materiali a contatto con gli alimenti.
Aspetti chimici della sicurezza alimentare
Pesaro 04.06.2015
1
Un caso di studio:
la cessione di ITX nel latte per
infanzia
2
Anno 2005: scoppia lo scandalo ITX
nel mese di settembre 2005 in tutta Europa
sono stati ritirati dal commercio lotti di latte,
in quanto l’ARPA Marche durante controlli di
routine ha evidenziato la presenza di un
composto estraneo, identificato come
Isopropyl Thio Xantone (ITX)

3

In base alla raccomandazione CE del
04.02.2004 n. 2004/108/CE, la Regione
Marche predispone un programma di
vigilanza sui prodotti alimentari per
l’infanzia per la determinazione degli
Idrocarburi Policiclici Aromatici (IPA)

L’analisi eseguita sui campioni di
pervenuti esclude la presenza degli IPA
4
latte
su un campione di latte pronto per l’impiego
«Nidina 2» della NESTLE’, viene rilevato la
presenza dell’ITX (250 µg/L)

5
Origine della contaminazione ?

Una prima indagine mostra che l’ITX è un
fotoionizzatore che avvia la polimerizzazione
dell’inchiostro e quindi la fissazione del
colore nei processi serigrafici a stampa
offset sugli imballaggi (Tetra Pak)

L’ITX avrebbe contaminato il latte per
migrazione attraverso i diversi strati della
confezione
6
La presenza di ITX è stata rilevata in confezioni
di latte destinate all’infanzia commercializzati
in contenitori denominati Tetrabrik (contenitori
in
cartone
poliaccoppiato
prodotto
dall’azienda Tetrapack).
7
Tetra brik: materiale d’imballaggio che rientra nella
classificazione di poliaccoppiato.
Permette di ottenere la massima prestazione da
ogni singolo componente parziale dell’imballaggio
(carta, polietilene ed alluminio) ottenendo un
prodotto resistente e leggero.
8
l’ITX è un Contaminante?
La definizione di contaminante nei prodotti alimentari
è stabilita dal Reg. CEE 315/93 del 08.02.1993, si tratta
di “ogni sostanza non aggiunta intenzionalmente ai
prodotti alimentari, ma in essi presente quale residuo
della
produzione,
della
fabbricazione,
della
trasformazione, della preparazione, del trattamento, del
condizionamento, dell’imballaggio, o in seguito alla
contaminazione dovuta all’ambiente”.
Pertanto, l’ITX rientra pienamente in questa
definizione
9
Il Reg CE 1935/2004 all’art. 3
I materiali a contatto con alimenti… in condizioni di
impiego normali o prevedibili, non devono trasferire ai
prodotti alimentari componenti in quantità tale da
• costituire un pericolo per la salute umana
• modificare le caratteristiche organolettiche
• modificare in modo inaccettabile la composizione
circostanza che potrebbe presumibilmente applicarsi
all’ITX rilevata nel latte per la prima infanzia, anche
ammesso che si escluda completamente la sua
tossicità.
10
Il DM delle liste positive…
Inoltre questi materiali devono soddisfare anche
le disposizioni specifiche di cui al
DM 28.03.2003 n. 123
che stabilisce per questi materiali ed oggetti
l’inclusione dei costituenti in speciali liste
positive, dietro accertamento della loro idoneità
da parte del Ministero della Salute, nonché gli
eventuali limiti di cessione ai prodotti alimentari
con cui sono destinati a venire in contatto.
11
 l’
ITX non è compreso nell’elenco
degli additivi per contenitori a
contatto con alimenti destinati per
consumo umano
12
ma cos’è questo ITX?
Isopropylthioxantone C16H14OS
Peso Molecolare 254
CAS 5495-84-1 isomero 2CAS 83846-86-0 Isomero 4Polvere gialla, cristallina
Molto solubile in solventi apolari, oli vegetali e minerali
Poco solubile in acqua
13
In commercio l’ITX si trova in miscela di due isomeri (80% isomero 2-)
14
Uso:
fotoionizzatore
UV
per
la
lavorazione di inchiostri per stampa
offset,
ne
favorisce
l’adesività
su
laminati plastici (polietilene) con una
maggiore durata del colore
15
L’ITX , come altri tioxantoni, è utilizzato
quale fotoionizzatore negli inchiostri e la
sua presenza è stata messa in relazione
al tipo di stampa utilizzata nei contenitori
multistrato.
16
Secondo la vigente normativa , DM n.
123 del 28.03.03, che comprende
nell’allegato 1 un elenco aggiornato
degli additivi che possono essere
utilizzati nella realizzazione
di
contenitori destinati a venire a
contatto con gli alimenti, l’ITX non è
compreso.
17
È tossico?
A questo proposito, L’EFSA, l’Agenzia europea
per la Sicurezza alimentare istituita con Reg. CE
178/2002 e che ha sede a parma, ha
preliminarmente comunicato sulla base dei
limitati dati disponibili, che l’ITX deve essere
considerata
non
desiderabile
ma
non
presenterebbe effetti genotossici ne rischi
immediati per la salute ai livelli rilevati.
Si riserva comunque di effettuare una valutazione
del rischio più approfondita ….
18
Come ha potuto contaminare questi prodotti?
Nel procedimento di stampa off-set Uv il
fissatore ITX viene a contatto con la
superficie esterna del materiale decorato.
19
Che la sostanza sia riuscita ad
oltrepassare i fogli dei cartoni Tetra Pak
(composti di sei strati di carta, alluminio
e polietilene), è un’ipotesi più che
remota.
20
L’ipotesi più plausibile resta quella che la
sostanza sia migrata sulla parte interna dei
fogli per contatto durante l’arrotolamento, a
causa del cosiddetto “effetto bobina”.
21

Il fotoionizzatore rimane libero nell’inchiostro
essicato e polimerizzato e nella successive fasi
di avvolgimento del foglio di cartone nella
bobinatrice la parte esterna inchiostrata viene
in contatto con il lato interno
22
Procedura analitica

La procedura analitica adottata prevede
l’estrazione, da matrici alimentari ed ambientali,
degli analiti di interesse nelle cui molecole sono
presenti gruppi benzenici condensati e non

IPA
Rosso Sudan
N-naftil-1-fenilammina
…ITX



23
La procedura analitica…

Si compone di tre fasi essenziali:
1)ESTRAZIONE CON SOLVENTI
2)PURIFICAZIONE
3)DOSAGGIO DEGLI ANALITI PER VIA
STRUMENTALE
24
1) Estrazione liquido-liquido





20 ml latte
0,2 g ossalato di potassio
20 ml etanolo 95°
Standard Interno
50 ml Etere etilico-etere
di petrolio 1:1
25
2) Purificazione con DMSO
Pentano:

26
DiMetilSolfossido (DMSO):

Gli estratti con DMSO vengono riuniti e
addizionati di 70 ml acqua distillata

Si estrae per 3 volte con cicloesano

Gli estratti in cicloesano riuniti vengono
lavati con acqua distillata
e quindi
disidratate con solfato di sodio anidro

L’estratto viene concentrato con evaporatore
rotante
27
Purificazione su TLC
Sf
supporto di vetro
(20 x 20 cm)
Rf = 0,35
start
LASTRA PER TLC (20 x 20 cm)
strato di
silica gel
CAMERA DI SVILUPPO PER TLC
Miscela toluene:esano 50:50
Giorgio Bonaga
30
Si osserva la TLC alla luce:
naturale
RS I
31
wood
2-ITX
4-ITX
3)Analisi Strumentale:
GC-FID/MS


Colonna silice fusa – fase legata 100%
dimetilpolisilossano (film 0,25 µm) - 30 metri –
diametro interno 0,32 mm
Programma termico:
25 °C/min
10 °C/min
80°C (1min)----------180 °C (0 min) ---------300 °C
Iniezione: 1 µl - splitless 1 min
Rivelatore : ionizazione di fiamma (FID) 300 °C
32
Tracciato gascromatografico
Tracciato strumentale ITX 10 mg/l
33
Limite di determinazione (visivo e strumentale)
34
Validazione del metodo …

Ripetibilità (CV%) < 10

Recupero % >85

Limite di determinazione: 5 µg/L
35
Conferma …





Analisi spettrofotometrica UV-VIS
ITX estratto dal cartone e dagli alimenti è stato
analizzato per spettrofotometria di assorbimento
molecolare UV-VIS (200-420 nm).
Lo spettro è stato raffrontato sia a quello desunto
dalla bibliografia che a quello ottenuto con soluzioni
standard di 17 mg/l in metanolo.
Condizioni operative: cammino ottico: 1 cm; velocità
di scansione: 300 nm/min.
L’analisi di spettrofotometria di assorbimento
molecolare, unitamente a quella gas cromatografica,
è servita a valutare il grado di purezza dell’analita
raggiunto con la metodica utilizzata
36
ESTRATTO CONTENENTE 2-ITX
a) Spettro assorbimento campione contaminato
b) Spettro assorbimento soluzione std ITX 17 mg/l
37
Su 102 campioni analizzati…
Distribuzione alimenti in fasce di concentrazione di ITX
numero di campioni
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
5 - 100 μg/l
38
105 - 300 μg/l
> 300 μg/l
Il meccanismo della migrazione…
39
40
Analisi dei cartoni
Una porzione del cartone contenente latte per
l’infanzia è stato vuotato e lavato internamente con
dell’acqua distillata, tagliato in quadrati di circa 1
dm2, e immersi in una beuta da 250 ml, addizionata
di SI e 50 ml di metilene cloruro.
41
Dopo 24 h di contatto si recupera circa il 93 %
dell’ITX di quello estraibile per 48 h
L’estratto metilenico è stato portato a secco ed il
residuo ripreso con pentano e sottoposto alla
procedura di estrazione descritta per la
determinazione della quantità di ITX estratta
(µg/dm2).
La contaminazione riguardava non solo i
cartoni di latte ma anche succhi di frutta e
vino.
42
13 cartoni analizzati
ITX riscontrato nei cartoni: 1,8 ÷ 1838 μg
10
numero di cartoni
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1,0 - 5,0 μg
43
5,1 - 250 μg
> 250 μg
Olio di girasole come liquido simulante
44
Prova a)

Un recipiente contenente latte contaminato da ITX (
295 µg/l) vuotato e lavato con acqua distillata, è
stato immerso in olio di girasole

L’analisi dell’olio a contatto con la confezione
esterna mostra la presenza del fotoionizzatore ITX

Questo dimostra che la struttura del contenitore
formato da cartoncino, foglio di alluminio e fogli di
polietilene sia all’interno che all’esterno, è
un’adeguata barriera per il passaggio della sostanza
anche in presenza di un solvente come l’olio
45
Prova b)


Il recipiente contenente latte contaminato (225 µg/l)
vuotato e lavato con acqua distillata è stato riempito
con 350 ml di olio di girasole
Sono stati prelevati 10 gr di olio per la
determinazione dell’ITX :






Tempo 0
dopo 1 giorno
2 giorni
7 giorni
25 giorni
Quest’ultima prova di cessione è stata ripetuta su
cartoni contenenti altre tipologie di alimento, quali
succo di frutta, vino rosso e vino bianco
46
Alcuni dati…
conc. ITX µg/l
Tipologia
alimento
n. camp.
Analizzati
N. camp.
positivi
Latte
30
24
Succhi di frutta
14
1
vino
7
2
47
Distribuzione % ITX
Conc. ITX
µg cartone
min
max
media
10
370
172
12
50
cartone
alimento
90
49
51
160
998
86
14
31
1450
97
3
100
cartone esterno
La
contaminazione
della parte interna del
cartone è riconducibile
alla fase di produzione
industriale.
La sua presenza, al
momento
dell’analisi,
nella parte interna,
dipende dalla tipologia
dell’alimento contenuto
nel cartone.
cartone interno
90
alimento
80
70
60
50
40
30
20
10
0
latte
48
succo di frutta
vino rosso

La quantità d’ITX che migra nel alimento all’interno del
contenitore, dopo un adeguato tempo di contatto, è circa uguale a
quella che rimane all’esterno, ma, a seconda del tipo di liquido,
l’interno del contenitore cederà ad esso l’inquinante in quantità
diversa
•
•
•
il latte estrae tutto l’ITX,
il succo di frutta circa il 97 %,
il vino appena il 15%.

Questo è dovuto alla diversa natura dei vari liquidi

Il latte ha il 5% di grassi ed estrae pressoché totalmente la
sostanza

il succo di frutta non ha grassi ma le mucillagini presenti
assorbono una buona parte dell’inquinante

infine il vino ha uno scarso potere solvente e scioglie solo una
piccola porzione della sostanza indesiderata
49
E’ evidente che il latte non è stato inquinato
direttamente e di proposito, ma per mancata
attenzione.
Infatti il modo in cui è avvenuto il passaggio di
questa molecola nell’alimento è dovuto ai
processi di lavorazione degli imballaggi in cui
l’ITX era presente nelle parti esterne.
50
Basta appoggiare una pellicola di plastica
trasparente all’esterno di un contenitore
contaminato da ITX e tenerlo una giornata
sotto pressione moderata per rinvenire la
sostanza sulla pellicola, prova incontestabile
che l’esterno del contenitore ha ceduto
l’inquinante per migrazione da contatto
all’interno del contenitore come da noi
ipotizzato.
51
Trasferimento di ITX per contatto della parte
esterna (stampata) con quella interna
Simulazione effettuata con cartone contaminato e fogli
trasparenti per alimenti – 24 h di contatto a temperatura
ambiente
52
Risultati della TLC relativi ai fogli trasparenti per alimenti a
contatto con cartone contaminato
53

la determinazione quantitativa dell’ITX,
nei
contenitori prodotti dalla ditta Elopak è al di
sotto del limite di determinazione, a conferma
che la ditta produttrice non utilizza la tecnica
Off-set, bensì la flexografica, in cui non vengono
impiegati fotoionizzatori UV.
54
Possiamo concludere…

Durante la procedura di stampa, in particolare nelle
confezioni tetrapak, dopo l’essiccamento e il
fissaggio dell’inchiostro tramite l’ausilio di raggi UV,
con successiva polimerizzazione, il processo non
risultava sempre del tutto efficace al 100%, e alcune
molecole di fotoionizatore permanevano libere
nell’ambiente di reazione.

Probabilmente ciò è dovuto al mancato rispetto dei
tempi di esposizione ai raggi UV.

Dopo il processo di stampa ed essiccamento segue
uno di avvolgimento, tramite bobinatrice.
55
56



Mediante questo passaggio avviene il contatto
della parte interna che conterrà l’alimento con
quella esterna inquinata dalla precedente
stampa.
In
questo
modo
al
momento
dell’confezionamento l’ITX passa nella parte
interna
dell’alimento,
contaminandolo
e
modificando la sua composizione.
La contaminazione è più frequente nel latte
grazie alla sua maggiore solubilità in questo
alimento (dovuta alla presenza di grassi).
57

Chiaramente la temperatura, il tempo di contatto
e superficie effettiva di contatto giocano un
ruolo importante nel trasferimento dell’ITX dalla
parte di cartone esterno (parte stampata) a
quella interna.
58
59
Probabilmente dovuto a…
•
Imperfetto posizionamento delle lampade
ultraviolette, necessarie per l’essiccamento di
questo tipo d’inchiostro, che lasciano zone
meno irradiate
•
Eccessiva velocità di stampa rispetto ai tempi
d’essiccamento ed all’intensità delle lampade
•
Inibizione dell’essiccamento da parte di alcuni
colori dell’inchiostro non trasparenti ai raggi
ultravioletti.
60

La presenza nel latte confezionato in brik,
l’ITX, additivo utilizzato nel processo di
stampa del contenitore, e quindi non
autorizzato al contatto diretto con l’alimento,
dimostra la necessità di valutare la possibile
cessione accidentale di sostanze e di
effettuare l’analisi dei rischi per la sicurezza
alimentare sia nella fase di produzione del
materiale sia nel momento del contatto con
l’alimento.
61

Le più subdole frodi alimentari, merceologiche o
sanitarie possono essere rivelate soltanto con
indagini di laboratorio

Per lo studio della migrazione e il controllo di
contaminazioni dannose sono fondamentali le
attività analitiche che, in generale, hanno
l’obiettivo di identificare i potenziali migranti e di
determinarne il livello nei materiali e negli
alimenti con i quali entrano in contatto
62

«Il Chimico» è un professionista insostituibile
dei laboratori preposti al controllo degli alimenti
e dell’ambiente
63
Al Dott. Ernesto Corradetti…
64
e a voi per l’attenzione!