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Migrationsuntersuchungen von mit Nanoton dotierten Kunststoffen für den Lebensmittelkontakt (Migration Nanoton)

04/2012-01/2014

Das Drittmittelprojekt wurde im Rahmen der BfR-Nanotechnologieforschung durchgeführt.

Drittmittelgeber: Land Rheinland-Pfalz

Für Materialien, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, haben Ton-Nanopartikel neben Silber-Nanopartikeln die derzeit größte wirtschaftliche Bedeutung. Sowohl Kunststoff-Flaschen als auch Kunststoff-Folien bestehen aus bis zu 5 Einzelschichten, deren innerste Schicht in Polymer eingebettete Nano-Tonteilchen enthalten kann. Werden dieser innersten Schicht zusätzlich nanopartikuläres Metall oder nanopartikuläre Metalloxide hinzugemischt, ergeben sich Verpackungen, die das UV-Licht besser absorbieren. Als Metalle oder Metalloxide werden Silber und Gold bzw. Zinkoxid, Titandioxid und Siliciumdioxid eingesetzt.

Über die toxikologische Bewertung von Silikaten in nanopartikulärer Form hinaus sind in diesem Zusammenhang zwei weitere Punkte zu berücksichtigen: Betrachtet man Nanoton aus chemischer Sicht, ist das Silikatplättchen häufig mit Fehlstellen durchsetzt und variiert in der chemischen Zusammensetzung. Die negative Ladung nach der Aufspaltung kann durch andere Ionen in austauschbarer Form (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ u. a.) kompensiert werden. Aus diesen Gründen besitzen Nanotonplättchen eine hohe Reaktionsfähigkeit und sind als nicht strukturstabil einzustufen. Dieser Sachverhalt hat zur Folge, dass es zu einer vermehrten Anlagerung von Schwermetallen (z.B. Cadmium) an das Nanoplättchen kommen kann.

Zum zweiten werden, um die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Teilchen weiter zu modifizieren, je nach Anwendungsgebiet die verschiedensten quaternären Ammoniumverbindungen eingesetzt. Einige dieser quaternären Ammoniumverbindungen sind aus toxikologischen Gesichtspunkten als nicht unbedenklich eingestuft worden, insbesondere Ammoniumverbindungen mit aromatischen Anteilen sind kritisch zu betrachten.

Teilprojekte des BfR

Ziel dieses Projektes war die Entwicklung einer analytischen Methode am BfR, Abteilung Chemikalien- und Produktsicherheit, mit der es möglich ist, Nano-Ton nach spezifischer Migration aus Kunststoffen in Lebensmitteln und Lebensmittel-Simulantien zu bestimmen und zu quantifizieren. Da bereits geringe Mengen dieses als Füllstoff verwendeten Materials, das in Mengen von etwa 2 - 5 % eingesetzt wird, die Fähigkeit besitzen, die Eigenschaften des Endproduktes entscheidend zu verändern, war es notwendig eine speziell auf diese Fragestellung abgestimmte Spurenanalytik zu entwickeln.

Die Ergebnisse deuten an, dass die Art der eingesetzten Tonplättchen in Kombination mit der ausgewählten Ammoniumverbindung zu betrachten ist um Rückschlüsse auf eine mögliche Freisetzung zu ziehen. Anhand von Versuchen an Modellwerkstücken konnte gezeigt werden, dass sich die Abgabe von quartären Ammoniumverbindungen steuern lässt, indem ihr Einsatz genau auf den Werkstoff und das zu verpackende Lebensmittel abgestimmt wird.

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