Determinação da migração específica de 3-(3,5-diterc-butil-4- hidroxifenil) propionato de n-octadecila (Irganox 1076) em simulantes aquosos.

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1 Determinação da migração específica de 3-(3,5-diterc-butil-4- hidroxifenil) propionato de n-octadecila (Irganox 1076) em simulantes aquosos. Marina P. Machado 1*, Leda Coltro 2*, Caroline Pissolato 3, Mary Ângela Favaro 4 1* Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP, Campinas-SP marinamachado.mpm@gmail.com 2* Instituto de Tecnologia de Alimentos ITAL Campinas-SP ledacolt@ital.sp.gov.br 3 Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP, Campinas-SP 4 Instituto de Tecnologia de Alimentos ITAL Campinas-SP Uma vez que os aditivos aprimoram as características desejadas de um polímero a ser utilizado como embalagem de alimento, seu uso se faz necessário pelas indústrias de embalagem plástica. Porém como há restrições determinadas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), todas as embalagens devem passar por um processo de comprovação de atendimento aos requisitos mediante ensaios feitos por um laboratório habilitado para isso. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi desenvolver metodologia que permita a avaliação da migração específica de aditivos (no caso Irganox 1076) em embalagens plásticas para contato com alimentos, empregando cromatografia líquida de alta eficiência, uma técnica relativamente simples e de baixo custo. Esse estudo também teve como finalidade comprovar se a embalagem atende aos requisitos estabelecidos pela ANVISA. Os resultados obtidos indicam que a metodologia utilizada para os simulantes aquoso e ácido foi satisfatória e adequada para a análise da migração específica de Irganox 1076, uma vez que todos os parâmetros necessários para a validação do método foram atingidos. As amostras de filme de EVA e PEBD analisadas atendem o limite de migração específica do Irganox 1076 para o simulantes aquoso não ácido, ph > 5 e o simulante aquoso ácido, ph 5. Palavras-chave: Antioxidantes, Migração específica, Embalagens plásticas, Irganox 1076, HPLC. Determination of the specific migration of n-octadecyl 3 - (3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate (Irganox 1076) in aqueous simulants. Since the additives enhance the desired characteristics of a polymer to be used as food packaging, their use is needed by plastic packaging industries. But there are restrictions established by the Brazilian Agency of Sanitary Surveillance (ANVISA), so, all packages must be submitted to analyses at a proper laboratory, in order to check the compliance with the requirements established. Therefore, the objective of this work was to develop a method for determining the specific migration of additives (in this case Irganox 1076) in plastic packaging intended to be in contact with food, through the analysis by high performance liquid chromatography, a technique relatively simple and low cost. This study also aims to ensure that the package is within the requirements established by ANVISA relative to the specific migration limit for each this additive. The results indicate that the methodology used for aqueous and acid simulants was satisfactory for analysis of specific migration of Irganox 1076, since all parameters needed for the validation of the method were achieved. The LDPE and EVA film samples analyzed attend the specific migration limit for Irganox 1076 for non acid aqueous simulant, ph > 5 and acid aqueous simulant, ph. 5. Keywords: Antioxidant, Plastic packaging, Specific migration, Irganox 1076, HPLC.

2 Introdução Plásticos flexíveis são muito utilizados como embalagem de alimentos, visando à conservação e proteção dos mesmos. Porém, cada alimento necessita de um tipo de embalagem específico, que atenda uma série de requisitos para sua melhor conservação, tais como proteção à luz, à umidade, à oxidação, entre outros [1]. Sendo assim, com a finalidade de melhorar as propriedades físicas e químicas dos materiais que constituem as embalagens, adicionam-se, ao processo de fabricação, compostos conhecidos como aditivos. Existem diversos tipos de aditivos, tais como antioxidantes, plastificantes, deslizantes, estabilizantes, lubrificantes, absorvedores de UV, antiestáticos, etc., que são utilizados para melhorar as características do polímero durante sua produção, processamento e uso como embalagens. Entretanto, os mesmos não devem interferir nas características do alimento, além de não poderem ser tóxicos e nocivos à saúde humana [2]. Devido ao tamanho reduzido das moléculas dos aditivos, pode ocorrer um processo indesejável de migração deste aditivo para o alimento acondicionado na embalagem plástica, podendo resultar em alterações de cor, sabor, textura, entre outros. Por isso, a fim de proteger os consumidores, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) regulamentou o tipo e a quantidade máxima adicionada dos aditivos no processamento; e o Limite de Migração Específica (LME) de diversos aditivos para embalagens plásticas para o produto [3]. A Tabela 1 apresenta alguns exemplos de restrições de uso e limites de migração específica para alguns aditivos estabelecidos pela Resolução RDC nº 17, de 18 de março de 2008, que dispõe sobre Regulamento Técnico sobre Lista Positiva de Aditivos para Materiais Plásticos destinados à elaboração de embalagens e equipamentos em contato com alimentos [3]. Tabela 1 Restrições de uso e limites de migração específica para alguns aditivos [3]. Aditivo LME (mg/kg) 3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato de n-octadecila (CAS ) 6 Butil-hidroxi-tolueno (CAS ) 3 1,6-hexametileno-bis(3(3,5-diterc-butil-4-hidroxifenil) propinamida (CAS ) 45 LME = limite de migração específica Adipato de di-2-etilhexila (CAS ) 18 Óleo de soja epoxidado (CAS ) 60 Ftalato de di-2-etilhexila (CAS ) 1,5

3 A diferença nos limites de migração específica para cada aditivo decorre do processo de migração, que depende do tamanho da molécula e de sua polaridade, bem como da sua toxicidade intrínseca. O aditivo 3-(3,5-di-ter-butil-4-hidroxifenil) propionato de n-octadecil, conhecido comercialmente como Irganox 1076, é um antioxidante adicionado principalmente às poliolefinas, e tem como característica impedir ou minimizar o processo de oxidação dos polímeros, geralmente denominado de degradação ou envelhecimento [2]. A concentração de Irganox 1076 adicionada aos polímeros é muito baixa, geralmente entre mg/kg, dependendo da aplicação e das condições de processamento. Os antioxidantes são consumidos durante o processo de degradação dos polímeros e, portanto, a quantidade de antioxidante presente no material sem reagir é um indicador do estado de oxidação desse material, sendo necessários métodos analíticos com limite de detecção bem baixos. A dose de ingestão diária permitida para o Irganox 1076 é de 0,1 mg/kg [4]. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi desenvolver metodologia que permita a avaliação da migração específica de aditivos (no caso Irganox 1076) de embalagens plásticas para contato com alimentos, empregando cromatografia líquida de alta eficiência, uma técnica relativamente simples e de baixo custo. Esse estudo também teve como finalidade comprovar se a embalagem atende aos requisitos estabelecidos pela ANVISA. Experimental Reagentes - Isopropanol (grau HPLC), J. T. Baker e Merck. - Água deionizada, Milli-Q. - Acido Acético Glacial p.a., Merck. - Acetonitrila (grau HPLC), J. T. Baker. - 3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato de n-octadecila (Irganox 1076), fornecido pela Ciba Especialidade Químicas Brasil. - 2-(5-cloro-2H-benzotriazol-2-il)-6-(1,1-dimetiletil)-4-metilfenol (Tinuvin 326), fornecido pela Ciba Especialidades Químicas Brasil. - Filme de PEBD, com espessura de 180 µm, fornecido pela Petroquímica Triunfo S/A. - Filme de EVA, com espessura de 170 µm, fornecido pela Petroquímica Triunfo S/A.

4 Equipamentos - Cromatógrafo Líquido de Alta Eficiência HP 1100, com detector de arranjo de diodos (DAD). - Moinho de facas, tipo Cróton, Tecnal. - Balança analítica, Mettler Toledo, modelo AT 400, com resolução de 0,0001g. - Milli-Q Gradiente, Millipore. Condições Cromatográficas (HPLC) - coluna cromatográfica de fase reversa C 18, 250 mm x 4 mm. - fluxo: 2,0 ml/min. - temperatura da coluna: 40ºC. - fase móvel: 100% Acetonitrila. - detector de arrnajo de diodos (DAD): UV 220 nm. Métodos 1. Quantificação de Irganox 1076 em filmes plásticos comerciais de EVA e PEBD A quantificação de Irganox 1076 foi efetuada de acordo com método adaptado da norma ASTM D [5] Pesou-se 5 g de cada filme plástico previamente triturado e adicionou-se 45 ml de isopropanol, o sistema foi submetido ao refluxo, sob agitação, por uma hora. Em oito balões volumétricos de 25 ml foram adicionadas alíquotas de 2,5 ml da solução padrão de 500 mg/kg de Tinuvin 326 e os volumes foram completados com os extratos de cada frasco de refluxo. Obtiveram-se quatro soluções para cada filme, com concentração de 50 mg/kg de padrão interno. Alíquotas de 10 µl de cada solução foram injetadas no HPLC, em triplicata. 2. Estudo da migração específica de Irganox Validação do método A validação do método baseou-se nos critérios estabelecidos pela ANVISA. [6] Linearidade Foram pesados, em balança analítica, 50 mg de Irganox 1076 e de Tinuvin 326 em balões volumétricos de 100 ml. Os volumes foram completados com isopropanol, obtendo-se soluções de 500 mg/kg de cada aditivo. Em balões volumétricos de 25 ml foram adicionadas alíquotas de 0,5 ml de solução do padrão interno Tinuvin 326 e 100, 200, 300, 400, 500, 750 e 1000 µl de solução de Irganox Completou-se o volume com o simulante desejado, obtendo-se soluções de 10 mg/kg de Tinuvin 326 e 2, 4, 6, 8, 10, 15 e 20 mg/kg de Irganox 1076, respectivamente. Injetou-se em triplicata.

5 Precisão Foram construídas duas curvas com pontos de baixa, média e alta concentração de Irganox 1076 (500mg/kg) e 10 mg/kg de Tinuvin 326 (500mg/kg), sendo cada curva obtida por um analista diferente. A precisão foi calculada pela seguinte equação: DPR = (DP / CMD) x 100 Onde: DPR é o desvio padrão relativo, DP é o desvio padrão e CMD é a concentração média determinada. Limites de Detecção (LD) e Quantificação (LQ), Exatidão (E) Para o simulante aquoso, foram construídas três curvas de calibração a partir de soluções de 2, 4, 6 e 8 mg/kg da solução padrão de Irganox 1076 (500 mg/kg) e 10 mg/kg da solução padrão de Tinuvin 326 (500 mg/kg), preparadas da mesma maneira como descrito no tópico: linearidade. Para o simulante ácido, foram construídas três curvas de calibração a partir de soluções de 6, 8, 10 e 15 mg/kg da solução padrão de Irganox 1076 e 10 mg/kg da solução padrão de Tinuvin 326. Com esses dados calcularam-se os valores de LD, LQ e Exatidão segundo as expressões apresentadas a seguir. LD = (DP x 3) / IC LQ = (DP x 10) / IC E = (C média experimental / C média teórica ) x 100 Onde: DP é o desvio padrão do intercepto com a ordenada, IC é a inclinação da curva de calibração e C é a concentração Determinação da migração específica de amostras de filmes de EVA e PEBD em contato com simulantes aquosos. Recortaram-se seis corpos de prova quadrados, de 5 cm de lado, de cada filme e os mesmos foram colocados em contato com os simulantes aquoso e ácido (solução acética 3% m/v), por 10 dias, à 40ºC, obedecendo à relação área/volume de 0,6 cm 2 /ml [7]. Um branco de cada filme também foi preparado. Após esse período, foram adicionadas alíquotas de 0,5 ml de solução padrão de Tinuvin 326 (500 mg/kg) a balões volumétricos de 25mL, e os volumes foram completados com os simulantes que ficaram em contato com os filmes plásticos, de forma que a concentração final do padrão interno é de 10 mg/kg. Injetou-se em duplicata. Resultados e Discussão 1. Quantificação de Irganox 1076 em filmes plásticos comerciais de EVA e PEBD Segundo informações do fabricante, a amostra comercial de EVA continha entre 300 e 600 mg/kg de Irganox 1076 e a amostra comercial de PEBD continha entre 100 e 250 mg/kg de Irganox As concentrações de Irganox 1076 obtidas para cada amostra de filme de analisada são apresentadas na Tabela 2.

6 Tabela 2 Quantificação de Irganox 1076 nas amostras de filmes plásticos comerciais de EVA e de PEBD. Concentração (mg/kg) Amostra EVA PEBD 1 424,9 113, ,0 111, ,1 110, ,9 104,7 Média 413 ± ± 4 Como pode ser observado, os valores encontrados para a concentração de aditivo presente nas amostras de filme plástico analisadas é coerente com os valores informados pelo fabricante e confirmam a formulação dos filmes. 2. Estudo da migração específica de Irganox Validação do método A validação do método foi feita considerando os seguintes aspectos: linearidade, precisão, limite de detecção, limite de quantificação e exatidão. Linearidade: As curvas de calibração para cada simulante devem apresentar grau de grandeza semelhante ao LME do aditivo (no caso do Irganox 1076 o LME é de 6 mg/kg), e um mínimo de 5 pontos. Isso foi realizado e os resultados obtidos são apresentados nas Figuras 1 e 2. Figura 1 Curva de calibração para o Irganox 1076 em simulante aquoso.

7 Figura 2 Curva de calibração para o Irganox 1076 em simulante ácido. Como pode ser observado, as curvas de calibração para os simulantes aquoso e ácido foram obtidas com sucesso, obtendo-se coeficientes de correlação superiores a 0,996, atendendo o requisito da ANVISA [6]. As soluções com concentração de 2 e 4 mg/kg de Irganox 1076 não foram consideradas para a curva de calibração do simulante ácido, pois não apresentaram boa linearidade. Precisão inter e intracorridas: Foram feitas injeções em triplicata de soluções de baixa, média e alta concentração para cada análise de precisão. De acordo com o guia de validação de métodos da ANVISA [6], o valor máximo de desvio em relação às triplicatas não pode ultrapassar 5%. Para o simulante aquoso, foram injetadas soluções com concentração de 4, 6 e 8 mg/kg de Irganox 1076 e 10 mg/kg de Tinuvin 326. A precisão intracorrida para este simulante encontrou-se na faixa de 1 a 4%, e a intercorrida de 4 a 5%. Para o simulante ácido, foram injetadas soluções com concentração de 6, 8 e 15 mg/kg de Irganox 1076 e 10 mg/kg de Tinuvin 326. A precisão intracorrida para esse simulante variou de 1 a 2%, e a intercorrida de 0,5 a 4%. Portanto, todos os valores atendem o limite estabelecido pela ANVISA. Limite de Detecção e Limite de Quantificação Para o simulante aquoso, as três curvas foram construídas com as concentrações de 2, 4, 6 e 8 mg/kg de Irganox 1076 (Figura 3). O Limite de Detecção (LD) obtido para o simulante aquoso foi 0,38 mg/kg e o Limite de Quantificação (LQ) obtido foi 1,28 mg/kg. Para o simulante ácido, as três curvas foram construídas com as concentrações de 6, 8, 10, 15 e 20 mg/kg (Figura 4). O Limite de Detecção (LD) obtido para o simulante ácido foi 0,92 mg/kg e o Limite de Quantificação (LQ) obtido foi 3,06 mg/kg.

8 Figura 3 Curvas obtidas para o simulante aquoso para analisar os Limites de Detecção e de Quantificação do método. Figura 4 Curvas obtidas para o simulante ácido para analisar os Limites de Detecção e de Quantificação do método. Exatidão A exatidão foi calculada comparando-se os valores de concentração calculados a partir das áreas dos pontos das curvas apresentadas nas Figuras 3 e 4 com os valores de concentração teóricos. Os resultados são apresentados nas Tabelas 3 e 4. Os valores de exatidão obtidos são aceitáveis, pois apresentam variação máxima de 5% em relação ao valor teórico (100%), garantindo eficiência e validando o método.

9 Tabela 3 Dados obtidos para o cálculo de exatidão para o simulante aquoso. Á Irganox / Á Tinuvin Conc. Obtida* (mg/kg) Conc. Média (mg/kg) Exatidão 0,29 4,17 0,28 4,00 4,07 102% 0,28 4,05 0,46 5,82 0,47 5,90 5,93 99% 0,49 6,06 0,69 8,10 0,75 8,69 8,39 105% 0,72 8,39 *Cálculo foi realizado a partir da equação da curva de calibração para simulante aquoso Y = 0,1017X - 0,1309. A = área do pico cromatográfico. Tabela 4 Dados obtidos para o cálculo de exatidão para o simulante ácido. Á Irganox / Á Tinuvin Conc. Obtida* (mg/kg) Conc. Média (mg/kg) Exatidão 0,48 6,38 0,46 6,24 6,27 105% 0,45 6,18 0,67 7,80 0,69 7,97 7,93 98% 0,69 8,02 1,57 14,62 1,56 14,55 14,67 97% 1,59 14,82 *Cálculo foi realizado a partir da equação da curva de calibração para simulante ácido Y = 0,1317X - 0,3598. A = área do pico cromatográfico Os resultados de validação obtidos para os simulantes aquoso e ácido mostraram-se satisfatórios para a implantação da metodologia. E, uma vez que o limite de detecção é inferior ao limite de migração específica estabelecido pela ANVISA, este método permite a determinação da migração do Irganox 1076 de embalagens plásticas para alimentos aquosos e ácidos Determinação da migração específica de amostras de filmes de EVA e PEBD em contato com simulantes aquosos. As análises de ambos os filmes comerciais indicaram que a migração específica de Irganox 1076 dos filmes plásticos para os simulantes aquosos (água e ácido 3%) foi inferior a 6 mg/kg (Limite de Migração Específica LME), concluindo que os filmes analisados (EVA e PEBD) atendem o requisito estabelecido pela ANVISA.

10 Conclusões Os resultados obtidos indicam que a metodologia utilizada para os simulantes aquoso e ácido é satisfatória e adequada para a análise da migração específica de Irganox 1076, uma vez que todos os parâmetros necessários para a validação do método foram atingidos. Os limites de detecção e de quantificação do método são menores do que o Limite de Migração Específica do aditivo (6 mg/kg), indicando que é possível determinar a migração específica de Irganox 1076 de embalagens plásticas para alimentos aquosos e ácidos. O método tem a vantagem de ser isocrático, permitindo análise mais rápida do que por gradiemte e com menor consumo de reagentes. As amostras de filme de EVA e PEBD analisadas atendem o limite de migração específica do Irganox 1076 para o simulantes aquoso não ácido, ph > 5 e o simulante aquoso ácido, ph 5. Agradecimentos As autoras agradecem ao CNPq pela bolsa concedida, à Ciba Especialidades Químicas Brasil e à Petroquímica Triunfo S/A pela doação dos padrões de aditivos e amostras dos filmes plásticos (EVA e PEBD). Referências Bibliográficas 1. C. Sarantópoulos, Embalagens Plásticas Flexíveis: Principais Polímeros e Avaliação de Propriedades, ITAL/CETEA, Campinas- SP, M. Rabello, Aditivação de Polímeros, Ed. Artliber, São Paulo-SP, 2000, 242 p. 3. AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA. Diretoria Colegiada. Resolução RDC nº 17, de 17 de março de Dispõe sobre regulamento técnico sobre lista positiva de aditivos para materiais plásticos destinados à elaboração de embalagens e equipamentos em contato com alimentos. Diário Oficial (da República Federativa do Brasil), Poder Executivo, Brasília, DF, 18 de março de Sec. 1, p R. S. García, Estudio de la Migración de Distintos Componentes de los Materiales Plásticos a los Alimentos, Tese de Doutorado, Universidade de Santiago de Compostela, ASTM INTERNATIONAL. D : Standard test for determination of phenolic antioxidants and erucamide slip additives in low density polyethylene using liquid chromatography. Philadelphia, p 6. AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA.. Resolução nº 899, de 29 de maio de Guia para Validação de Métodos Analíticos e Bioanalíticos. Diário Oficial (da República Federativa do Brasil), Poder Executivo, Brasília, DF, 2 de junho de AGÊNCIA NACIONA DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA. Resolução n. 105, de 19 de maio de Disposições gerais para embalagens e equipamentos plásticos em contato com alimentos e seus anexos. Diário Oficial (da República Federal do Brasil), Poder Executivo, Brasília, DF, 20 de maio de Sec. 1, p