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* En este paquete de trabajo han colaborado: Amparo Martínez, Carolina García, Jose María Bermúdez, Leticia Requena, Francesca Aceti, Vanessa Delmer, Ángela Perdones, Carmen Sánchez, Susana Aucejo, Jose María Alonso, José Iranzo, Adelaida Prieto, María Monedero, Raúl Díaz, Manuel Albert, Mª Carmen Gómez, David Marín, Estela Rosa, Luis Guardeño, Cristina Ripollés, Virginia Muriel
LÍNEA NOMINATIVA A DISTRIBUIR S8021000. CENTROS TECNOLÓGICOS DE LA COMUNIDAD VALENCIANA
INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL EMBALAJE, TRANSPORTE Y LOGÍSTICA ITENE
TÍTULO DEL PROYECTO:
Desarrollo de envases activos para el envasado de productos perecederos. ACTIENVAS II
ENTREGABLE E2: E2. Descripción y eficacia de un envase activo absorbedor de humedad para vegetales.
Nivel de difusión Público
Autores Virginia Muriel
Entidad Responsable ITENE
Fecha de entrega
Historial de revisiones
Versión Fecha / Modificado por Comentarios
1.0 31/16/2016 Virginia Muriel Versión inicial del
entregable
Índice
1 Introducción ............................................................................................................. 4
2 Objetivo .................................................................................................................... 6
2.1 Identificación de la forma de integración en el envase. .................................... 6
2.1.1 Soluciones presentes en el mercado .......................................................... 6
2.1.2 Condiciones de envasado ........................................................................... 8
2.1.3 Investigación sobre el alargamiento de la vida útil del champiñón ........... 8
2.2 Validación del envase activo en condiciones semi – industriales ................... 10
2.2.1 Fabricación semi‐industrial de los envases .............................................. 10
2.2.2 Validación de la efectividad de los envases activos ................................. 14
2.3 Protección de los resultados ............................................................................ 18
2.4 Recopilación de información según de requerimientos de EFSA .................... 18
2.4.1 Requisitos aplicables al conjunto del artículo .......................................... 19
2.4.2 Requisitos específicos aplicables a la barqueta ....................................... 21
2.4.3 Requisitos específicos aplicables a las partes pasivas del recubrimiento 22
2.4.4 Requisitos específicos aplicables a la sustancia activa del recubrimiento23
2.4.5 Reglamento (CE) Nº 450/2009 ................................................................. 23
2.5 Contenido del Dosier para la evaluación de riesgos de una sustancia activa por parte de la EFSA .......................................................................................................... 24
2.5.1 Ensayos necesarios para presentar el Dosier/próximos pasos ................ 25
3 Conclusiones ........................................................................................................... 26
1 Introducción
La creciente demanda de productos frescos y mínimamente procesados, unida a cambios en las prácticas de distribución asociados a la globalización, nuevas tendencias de distribución y mercados de internacionalización, resulta en un aumento de las distancias de distribución y de los tiempos de almacenamiento. En este sentido, el envase tradicional encuentra limitaciones a la hora de aumentar la vida útil de los alimentos perecederos. Este hecho representa un aliciente para el desarrollo de nuevas tecnologías que permitan alargar la vida útil de los alimentos perecederos, como los envases activos. Un envase activo es aquel que cambia las condiciones de envasado y mantiene las condiciones alteradas durante el periodo de vida útil del producto, o bien mejora la seguridad o las características sensoriales mientras mantiene la calidad del alimento. Existen diferentes tipos de envases activos. La utilización de cada tipo de envase activo es particular para cada tipo de alimento, en función de diferentes factores, como los principales mecanismos de degradación, la vida útil objetivo, condiciones de almacenamiento previstas, consumidores objetivo, precio de venta del producto, legislación aplicable, etc. Las frutas y verduras son componentes necesarios en una dieta saludable ya que son un aporte de gran número de nutrientes. Desde el punto de vista físico‐químico, las frutas y las hortalizas sufren procesos degradativos consecuencia de diferentes factores, entre ellos, su metabolismo, actividad enzimática, etc. En el caso del champiñón (Agaricus Bisporus), hortaliza elegida para ser objetivo de este estudio, es un alimento saludable, fuente de fósforo, sodio, hierro, potasio, zinc y cobre, con excelentes cualidades organolépticas, agradable sabor y fina textura. Debido a su amplio campo de utilización lo podemos encontrar envasado en conserva y fresco, tanto laminado como entero. El champiñón es un alimento con una tasa respiratoria y una actividad metabólica altas, siendo su contenido en humedad aproximado entre un 82‐85%, lo que lo convierte en un alimento susceptible de sufrir oxidaciones y otro tipo de reacciones que hacen disminuir su vida útil o echar a perder el producto. La importancia del cultivo del champiñón y sus tratamientos postcosechas juegan un papel importante para asegurar unas buenas condiciones de conservación. Durante su cultivo, mantener las condiciones de humedad y temperatura estables y controladas (12‐14 ̊C y 75‐80% HR) así como el aire que circula en los almacenes es de vital importancia para obtener un producto de calidad. En el proceso de recolección, es conveniente que no sufran golpes y se traten de manera suave para no dañar la superficie o piel; así como es de vital importancia durante su cosecha mantener la humedad de la tierra de cobertura, el compost y el ambiente. Esto se debe a que un exceso de humedad favorece la proliferación de plagas y microorganismos que disminuirán la calidad del champiñón. Tras su recolección, las condiciones de conservación son otro punto importante, ya que una vez lavado y habiendo hecho el proceso de blanqueado, se conservan en frío, con una temperatura entre ‐0.5 ‐ 1 ̊C. El frío permite mantener las propiedades del champiñón durante más
tiempo y retardan el crecimiento microbiano. La refrigeración y refrigeración con atmósfera controlada son dos de los métodos usados, permitiendo alargar la vida útil, mantener las características y sabor del champiñón.
Diagrama de flujo producción y envasado del champiñón.
Como se ha comentado, el champiñón es un alimento propenso a sufrir oxidaciones y otros procesos degradativos. Entre esos procesos, el pardeamiento enzimático es una de las degradaciones más genéricas de ver en champiñones. La enzima encargada de llevar a cabo esa reacción es la polifenoloxidasa. Este pardeamiento supone pérdida nutricional y de poder antioxidante, pérdida de peso y cambio de color en el champiñón reduciendo el valor comercial del producto. Debido a estas consecuencias producidas sobre el champiñón, es importante inhibir la actividad de la enzima polifenoloxidasa evitando el contacto del alimento con el oxígeno, controlando su humedad o evitándola y controlando la temperatura de conservación, entre otras soluciones. Desde el punto de vista comercial surge la necesidad de pensar en la gran utilidad de la fabricación de envases activos con actividad antipardeante o regulador de humedad, dependiendo de cada tipo concreto de fruta o verdura, para evitar o ralentizar todos los procesos citados.
Preparaciónsustrato(compost) Fermentación
Siembra
Revocado
Recolección
Post‐cosecha
Envasado
Tcompost=23‐24ºC
Colonización
Al mes de siembra Fina, suelta, porosa, absorbente, libre de
microorganismos
2‐5 Semanas aparición de champiñón Champiñón maduro‐Pie flexible y blando al tacto
Conservar ‐0.5 ‐ 1ºC Evitar congelado
En este sentido, ITENE ha desarrollado un material activo con capacidad de retener el agua generada dentro del envase durante la comercialización de champiñones enteros. Este envase activo consta de un recubrimiento capaz de adsorber el agua condensada en el interior de los envases durante la comercialización del producto, de forma que ésta dejaba de estar libre en el interior del envase, y se consigue disminuir el crecimiento de microorganismos y el pardeamiento del producto.
2 Objetivo
En el presente entregable se estudiado la forma de integrar la solución activa en el envase y se ha validado su efectividad con champiñones durante 14 días de almacenamiento en refrigeración.
2.1 Identificación de la forma de integración en el envase.
Una vez determinadas las formulaciones que permiten absorber la humedad en el interior del envase de vegetales para mejorar su vida útil, se trata de estudiar la mejor forma de integrarlas en los materiales de envase (ej. por recubrimiento) para garantizar una aplicabilidad industrial viable según los procesos habituales de fabricación de materiales de envase y envasado de alimentos. Para tal fin, se han llevado a cabo tareas como sesiones de brainstorming entre el equipo técnico de ACTIENVAS II, revisión bibliográfica y de mercado de las soluciones existentes, así como estudios de laboratorio para comprobar la viabilidad de las formas de integración seleccionadas. Dentro de las ideas aportadas en este brainstroming se resaltó la incorporación de sustancias absorbedoras de humedad como recubrimiento del polímero y no en bolsitas independientes ya que puede esto puede generar desconfianza por parte del consumidor o problemas de ingestión por error. Como conclusión se decidió realizar un recubrimiento a los cuales se le adicionara los agentes activos absorbedores de humedad; tales como CaCl2, sílices u otros, sobre un material de envase comercial de barquetas como es el PET, con el fin de alargar la vida útil y frescura de los champiñones, y mantener las propiedades organolépticas y nutritivas del producto.
2.1.1 Soluciones presentes en el mercado En cuanto a la revisión de las soluciones de envasado presentes en el mercado, los champiñones pueden encontrarse en el mercado en fresco o en conserva. Cuando son frescos, generalmente están envasados en bandejas de poliestireno expandido (EPS) recubiertas de film plástico, perforado o sin perforar y estirable; o en barquetas rígidas (PP o PET) o platos para champiñones a granel, de plástico o cartón. Los envases con films perforados, permiten la transpiración y poseen ventajas logísticas: los films transpirables previamente perforados o perforados en línea permiten una reducción considerable de costes comparados con las soluciones tradicionales de tapa rígida. Garantizan la mejor atmósfera dentro del envase y permiten el almacenado industrial de productos delicados. En cuanto a los envases de film estirable, dan elasticidad para envolver manteniendo la permeabilidad, protegen el contenido de la bandeja y regulan
el nivel de oxígeno, cuidando así la calidad de sus productos, evitando que pierdan color y que se deterioren. Algunos ejemplos comerciales se muestran en la siguiente tabla resumen:
Nombre empresa/envase
Materiales utilizados
Resultados
Fotos
Envases tradicionales
Barquetas rígidas PP, PET Vida útil de en torno a
unos 5‐6 días
Bandeja de poliestireno
Poliestireno expandido y film
de PP o PE
Vida útil de en torno a unos 5‐6 días
Latas Aluminio u hojalata
vida útil superior a 1 año
Botes de vidrio Vidrio vida útil superior a 1
año
Envases novedosos
GROPACK PET sostenible
PLA
Aumentar la vida útil.Permiten el
transporte y cultivo de alimentos.
AYECUE Multicapa
PP/PET/AL/NYLON
Garantizar condiciones
higiénicas y de seguridad.
Garantizar que el producto llegue a
mercado en condiciones óptimas.
ACTIBIOPACK Almidón, PLA
Aumenta vída útil. Mantenimiento de las
propiedades organolépticas y nutricionales.
Envase biodegradable.
SIRANE Sira
Flex™Resolve®
Aumenta la vida útil. Obtención de una
película transpirable.Envase compostable y
sostenible.
BUMP MARK Capa
gelatina/plástico corrugado
Etiqueta de frescura que aporta
información a través de contacto táctil si el
alimento está en condiciones óptimas.
2.1.2 Condiciones de envasado Envasado en atmósfera modificada. Reemplazo del aire por un gas o una mezcla de gases. La composición de la atmósfera es cambiante con el tiempo, debido a la difusión de los gases dentro y fuera del producto, la permeabilidad de los gases dentro y fuera del envase y los efectos de la respiración del alimento y metabolismo microbiano. Envasado en atmósfera controlada. Se conoce tanto el tipo de mezcla de gases como la proporción de cada gas presente, y son controlados durante todo el periodo de almacenamiento (sin considerar las variaciones de temperatura y otros factores ambientales). En champiñón, estas técnicas son usadas sobre todo para el almacenamiento a granel y para el transporte de producto; y requieren un control y un monitoreo constante de la composición gaseosa dentro del envase. En cualquier caso, se acondicionan con el sombrero hacia abajo, siempre y cuando sean champiñones enteros, ya que también pueden estar laminados. De esta forma, el champiñón tiene una vida útil de en torno a unos 5‐6 días debido fundamentalmente al pardeamiento enzimático del producto. Para atenuar este hecho, los tratamientos postcosecha, sistemas de envasado y las condiciones de almacenamiento son factores determinantes y claves en la optimización de la conservación de estos alimentos mínimamente procesados, pero pese a todo, estas soluciones parecen no dar un tiempo de vida útil óptimo a los champiñones. Cuando el champiñón se conserva y se envasa en recipientes de vidrio o en latas metálicas estériles puede tener una vida útil superior a 1 año.
2.1.3 Investigación sobre el alargamiento de la vida útil del champiñón Se han realizado estudios para comprobar la viabilidad de las diferentes formas de integración presentes en el mercado. La necesidad de envases permeables para mantener el metabolismo aerobio del champiñón ha originado diferentes estudios entre los que destacan la aplicación de
atmósfera modificada y controlada con el fin de optimizar las condiciones (mezcla de gases, concentraciones, temperatura de conservación etc.) para mejorar la vida útil del champiñón fresco envasado. Para ello se variaron parámetros como la concentración de CO2, de O2 y de otros gases inertes. Cabe destacar que el aumento de los niveles de CO2
y disminución de los de O2 da como resultado una disminución de la tasa de respiración, menor pardeamiento, y menor crecimiento de microorganismos, alargando así la vida útil del producto fresco1. Además, se ha investigado sobre envases con la capacidad de absorber la humedad generada por los champiñones. Dada la elevada tasa de respiración del champiñón, se genera una pérdida de agua que puede condensar sobre la superficie del envase y caer al propio producto, favoreciendo el crecimiento de microorganismos y la aparición de daños en los tejidos, dando como resultado una pérdida en la calidad. Como resultado también se traduce en una pedida de peso del producto en sí2. Por ello se ha estudiado la incorporación de diferentes absorbedores de humedad (sílica gel, xilitol, CaCl2, sorbitol, KCl, CaO, ect.) en envases, y donde se ha observado su viabilidad a falta de una optimización del proceso más allá de escala de laboratorio3 4. Dado el problema de la condensación de humedad, también se han llevado a cabo estudios sobre la permeabilidad del envase, para así evitar la fuerte condensación que se produce por parte del champiñón y teniendo una consecuencia en su vida útil. Para ello, se ha conseguido modelizar el comportamiento de los champiñones en condiciones de envasado. Los modelos matemáticos ofrecen la posibilidad de describir cambios característicos en los sistemas biológicos en función de diferentes condiciones ambientales, sin necesidad de acceder a estas condiciones en tiempo real5. También, se han realizado diferentes tipos de estudios en torno a la permeabilidad del envase. Los materiales comúnmente más utilizados son el polietileno de baja y alta densidad (PE), polipropileno (PP), poliestireno (PS) y cloruro de polivinilo (PVC). Las permeabilidades de las películas poliméricas de uso general no son lo suficientemente altas como se requieren y pueden presentarse condiciones anaeróbicas, así como daños fisiológicos debidos a altas concentraciones de CO2. Con el fin de superar este problema, se han desarrollado películas microperforadas y macroperforadas6. Ante la preocupación por la sustitución de los materiales de envase tradicionales por otros más respetuosos con el medio ambiente, se ha trabajado en la obtención de envases biodegradables, que compensen la falta de permeabilidad de los polímeros tradicionales ante la elevada transpiración del champiñón. Cabe destacar que el gluten de trigo y otros materiales sintéticos basados en celulosa se han probado
1 Briones, G. L., Varoquaux, P., Chambroy, Y., Bouquant, J., Bueau, G., & Pascat, B. (1992). Storage of common mushroom under controlled atmospheres. International journal of food science & technology, 27(5), 493-505. 2 Bovi, G. G., Caleb, O. J., Linke, M., Rauh, C., & Mahajan, P. V. (2016). Transpiration and moisture evolution in packaged fresh horticultural produce and the role of integrated mathematical models: A review. Biosystems Engineering, 150, 24-39. 3 Mahajan, P. V., Rodrigues, F. A., Motel, A., & Leonhard, A. (2008). Development of a moisture absorber for packaging of fresh mushrooms (Agaricus bisporous). Postharvest Biology and Technology, 48(3), 408-414. 4 Rux, G., Mahajan, P. V., Geyer, M., Linke, M., Pant, A., Saengerlaub, S., & Caleb, O. J. (2015). Application of humidity-regulating tray for packaging of mushrooms. Postharvest Biology and Technology, 108, 102-110. 5 Bovi, G. G., Caleb, O. J., Linke, M., Rauh, C., & Mahajan, P. V. (2016). Transpiration and moisture evolution in packaged fresh horticultural produce and the role of integrated mathematical models: A review. Biosystems Engineering, 150, 24-39. 6 Farber, J. N., Harris, L. J., Parish, M. E., Beuchat, L. R., Suslow, T. V., Gorney, J. R., ... & Busta, F. F. (2003). Microbiological safety of controlled and modified atmosphere packaging of fresh and fresh‐cut produce. Comprehensive reviews in food science and food safety, 2(s1), 142-160.
comparativamente para aplicaciones de atmósfera modificada en setas blancas almacenadas a 10 ° C y más del 92% de humedad relativa, aumentado en días la vida útil de las setas en comparación al envasado con PVC comercial 7. Se ha investigado el efecto de diferentes polímeros como recubrimientos comestibles para setas con el fin de alargar su vida comercial. Un recubrimiento comestible es una delgada capa de material protector que envuelve a un alimento y que puede ser consumida como parte del mismo. Con ellos se consiguió inhibir la tasa de respiración, mantener la humedad interna del producto y disminuir el crecimiento microbiano, alargándose así la vida útil comercial de setas frescas. En general, los polisacáridos tales como celulosa, pectina, almidón, carragenano y quitosano, pueden adherirse a las superficies cortadas de los productos y permitir eficazmente la transferencia de gases8 9. Aplicadas inmediatamente después de la cosecha a cada pieza de producto y secadas, reducen la transpiración y mantienen una atmósfera modulada alrededor de cada hongo recubierto. Dicho revestimiento también es ventajoso para el color y para mantener una menor tasa de pérdida de peso en comparación con champiñones sin recubrimiento.
2.2 Validación del envase activo en condiciones semi – industriales
Esta tarea tiene como objetivo la validación de la eficacia de un envase activo absorbedor de humedad, donde se han envasado champiñones para estudiar su vida útil. Para la realización del estudio se prepararon diferentes referencias de envases:
‐ Envases con recubrimiento activo con dos porcentajes de sales, al 35% y al 50%.
‐ Envases con recubrimiento, pero sin el compuesto activo. ‐ Envases control sin recubrimiento.
Una vez preparados los recubrimientos, se termoformaron los envases para el posterior envasado del champiñones, almacenándolos en refrigeración a 4 ̊C durante 14 días.
2.2.1 Fabricación semi‐industrial de los envases Para la fabricación de los envases, en primer lugar, se prepararon las disoluciones activas. Para ello se disolvió el polímero base de poliamida (PA) al 10% p/v en Isopropanol‐agua con una proporción 4:1 a una temperatura de 50 ̊C. Posteriormente, se añadieron el plastificante, glicerol, al 10% y el agente activo, en este caso cloruro de Calcio (CaCl2), al 35% y al 50%, respectivamente en cada una de las disoluciones correspondientes (Figura 1).
7 Guillaume, C., Schwab, I., Gastaldi, E., & Gontard, N. (2010). Biobased packaging for improving preservation of fresh common mushrooms (Agaricus bisporus L.). Innovative Food Science & Emerging Technologies, 11(4), 690-696. 8 Jiang, T., Feng, L., & Li, J. (2012). Changes in microbial and postharvest quality of shiitake mushroom (Lentinus edodes) treated with chitosan–glucose complex coating under cold storage. Food Chemistry, 131(3), 780-786. 9 Hershko, V., & Nussinovitch, A. (1998). Relationships between hydrocolloid coating and mushroom structure. Journal of agricultural and food chemistry, 46(8), 2988-2997.
Figura 1. Preparación de las disoluciones de recubrimiento.
Preparadas las disoluciones, se procedió a la aplicación del recubrimiento sobre las láminas a termoformar de polietilen tereftalato (PET). Para la aplicación del recubrimiento se llevaron a cabo los siguientes pasos:
1. Recorte de láminas de PET con las dimensiones de trabajo adecuadas y
limpieza de la superficie interior de las mismas con etanol (Figura 2).
2. Aplicación de tratamiento corona para mejorar la adhesión del
recubrimiento a la superficie del PET.
3. Aplicación de los recubrimientos según las formulaciones, es decir, al 35% y
al 50% de agente activo. (Figura 2).
4. Secado de láminas de PET con recubrimiento a temperatura ambiente
durante 15 minutos.
Figura 2. Corte de la bobina de lámina de PET empleada en el ensayo (izq.), aplicación del recubrimiento con varilla
(dcha) y lámina con el recubrimiento (abajo).
Posteriormente con las láminas de PET recubiertas, se termoconformaron para la obtención de las barquetas. La termoformadora utilizada fue el modelo Formech 450 (Figura 3).
Figura 3. Termoformadora empleada en el procesado de las barquetas, modelo Formech 450.
El marco y la disposición del material de forma correcta para el termoformado se pueden apreciar en la parte posterior (Figura 4 y Figura 5)
Figura 4. Tipo de plancha utilizado en el termoformado de las barquetas (cuerpo y tapa).
Figura 5. Disposición del material para termoformado.
El proceso de termoformado se ha realizado a temperatura máxima de los tres sectores de la termoformadora, con un tiempo de exposición de 12 segundos. Se ha utiliza un molde para la barqueta y otro para la tapa del envase (Figura 6) termoformándose las siguientes referencias de envases:
1. Barqueta control (blanco): lámina de PET sin ningún tipo de recubrimiento.
2. Barqueta con recubrimiento de PA 10% y glicerol 10%: lámina de PET con
recubrimiento de PA al 10% y glicerol 10% (preparado en disolución IPA: agua
al 4:1).
3. Barqueta con recubrimiento PA al 10% y glicerol 10% + 35% CaCl2: lámina de
PET con recubrimiento de PA al 10% y glicerol 10% + 35% CaCl2 (preparado en
disolución IPA: agua al 4:1).
4. Barqueta con recubrimiento PA al 10% y glicerol 10% + 50% CaCl2: lámina de
PET con recubrimiento de PA al 10% y glicerol 10% + 50% CaCl2 (preparado en
disolución IPA: agua al 4:1).
Figura 6. Moldes de la barqueta y la tapa de envase.
2.2.2 Validación de la efectividad de los envases activos El objetivo del ensayo de vida útil llevado a cabo fue la evaluación de la efectividad del envase activo desarrollado con champiñones enteros. El envase activo desarrollado consta de dos partes:
1. Recubrimiento activo de la superficie interna del envase con actividad antipardeante y control de la humedad.
2. Diseño del envase con mayor capacidad de protección para reducir el pardeamiento debido a riesgos mecánicos.
Las condiciones del ensayo utilizadas fueron las siguientes: 150 g de champiñones por bandeja
Temperatura de refrigeración (4°C)
Tiempo: 2 semanas de duración
Envasado de 15 barquetas por referencia
Los champiñones a envasar se recogieron la misma mañana del ensayo (Figura 7). En este estudio se realizó un seguimiento de pérdida de peso y una inspección visual de la aparición de manchas a nivel superficial.
Figura 7. Imagen de los champiñones antes de su envasado.
En la Figura 8 y 9 se puede observar las muestras de champiñón envasadas.
Figura 8. Puesta en marcha del ensayo (izq.) y bandejas preparadas, almacenadas en refrigeración.
Figura 9. Imagen de las bandejas ensayadas.
La evolución del peso de los champiñones envasados se llevó a cabo mediante gravimetría utilizando una balanza de laboratorio. Se realizó seguimiento los días 0, considerando como el día de envasado, 5, 7, 9, 12 y 14. En la Figura 10 se muestran los resultados obtenidos para las referencias: Blanco, PA, PA_50 y PA_35. Los champiñones que fueron envasados con las barquetas de PET (blanco) y las barquetas de PET recubiertas con PA mostraron una mayor pérdida de peso. La evolución de la pérdida de peso de los champiñones envasados con PA_35 fue mayor que la producida con PA_50. Cabe destacar que con las dos concentraciones de sales (35% y 50%) se consiguió llegar al final de la vida útil a volares similares.
Figura 10. Evolución del peso de los champiñones a lo largo del ensayo de vida útil.
En la Figura 11 se muestra la evolución del aspecto visual de las muestras analizadas. La aparición de manchas a nivel superficial del champiñón no presenta diferencias significativas entre las muestras analizas (Blanco, PA, PA_35 y PA_50) hasta día 7. A partir del día 9 se pueden observar diferencias entre las muestras. Los champiñones envasados en las barquetas de PET (blanco) presentan un oscurecimiento superficial con una evolución mayor con el paso del tiempo, adquiriendo los champiñones una tonalidad amarilla a día 14 de almacenamiento. La evolución de las muestras de champiñón envasas en barquetas de PET con recubrimiento de PA tuvo un comportamiento similar. Por otro lado, a día 9 comienza a apreciarse la aparición de manchas a nivel superficial con las referencias de PA_35 debido una condensación de agua en la superficie de la tapa del envase. Destacar que estas manchas no aumentan con el tiempo. Por último, los champiñones envasados con PA_50 presentaron mejor aspecto visual, manteniendo una superficie libre de manchas y sin pardeamiento.
70
90
110
130
150
170
190
Día 0 Día 5 Día 7 Día 9 Día 12 Día 14
Peso g
Blanco
PA_50
PA
PA_35
Figura 11. Evolución del color de los champiñones a lo largo del ensayo de vida útil.
En las Figura 12 se muestran los problemas de condensación de agua superficial que presenta el envase.
Figura 12. A: Blanco, B: PA, C: PA_35 y D: PA_50
2.3 Protección de los resultados
Se han hecho solicitudes de patente en Europa y Estados Unidos derivadas de la solicitud internacional PCT/EP2015/067515 (package for mushrooms, fresh fruits and vegetables), con el objeto de tener protección en estos territorios. Para llevar a cabo estas solicitudes, se han tenido en cuenta los resultados obtenidos en el resto de tareas de este paquete de trabajo. ZBM ha llevado a cabo estos trabajos de redacción y solicitud de las patentes.
2.4 Recopilación de información según de requerimientos de EFSA
El presente desarrollo consiste en un recubrimiento activo aplicado sobre una barqueta destinada a envasar productos vegetales frescos, como por ejemplo champiñones. La formulación de este recubrimiento es la siguiente:
‐ Base (Isopropil Alcohol + Agua)
‐ Poliamida (10%)
A B
C D
‐ Glicerol (10%)
‐ Sal: CaCl2 (35% o 50%). Como alternativa se deja abierta la posibilidad de emplear
MgCl2.
Se trata de un envase activo del tipo absorbedor en el cual la sal es la sustancia activa, mientras que el resto de sustancias del recubrimiento, así como la propia barqueta, son partes pasivas. De acuerdo con el Reglamento (CE) Nº450/2009 sobre materiales y objetos activos e inteligentes10 y con la Guía de dicho Reglamento11, las partes que no contribuyen a la función activa son consideradas partes pasivas del envase y están sujetas a las regulaciones europeas o nacionales correspondientes, en función de la naturaleza del material. En este sentido, los materiales plásticos deben de cumplir con el Reglamento (UE) Nº 10/2011 de plásticos12 y sus enmiendas hasta la fecha13. En el caso de las partes pasivas del recubrimiento, al no existir legislación armonizada a nivel europeo, se debe recurrir a legislación nacional de los estados miembro o a recomendaciones de reconocido prestigio en aras de asegurar el cumplimiento con los requisitos establecidos en el Reglamento Marco14. Por su parte, la sustancia activa que realiza la función absorbedora de agua está dentro del ámbito de aplicación del Reglamento de envases activos y debe de llevarse a cabo una evaluación de riesgos por parte de la EFSA con el fin de que la Autoridad emita un Dictamen que sirva a la Comisión de input científico en el momento en que se vaya a proceder a la autorización de este tipo de sustancias y se conforme la Lista de la Unión con las sustancias activas e inteligentes aprobadas y sus restricciones de uso correspondientes.
2.4.1 Requisitos aplicables al conjunto del artículo El conjunto del artículo está, al igual que todos los materiales destinados a entrar en contacto con alimentos, bajo el ámbito de aplicación del Reglamento (CE) Nº 1935/2004, también conocido como Reglamento Marco, y bajo el ámbito de aplicación del Reglamento (CE) Nº2023/200615 o Reglamento de buenas prácticas de fabricación (BPF).
Reglamento (CE) Nº 1935/2004 Los materiales destinados a entrar en Contacto con Alimentos (MCA) están regulados a nivel Europeo por el Reglamento (CE) Nº 1935/2004 sobre materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos (Reglamento Marco), el cual proporciona
10 Reglamento (CE) Nº 450/2009 sobre materiales y objetos activos e inteligentes destinados a entrar en contacto con alimentos. 11 EU Guidance to the Commission Regulation (EC) No 450/2009 on active and intelligent materials and articles intended to come into contact with food. 12 Reglamento (UE) Nº 10/2011 de la Comisión sobre materiales y objetos plásticos destinados a entrar en contacto con alimentos. 13 Reglamento de Ejecución (UE) Nº 321/2011, Reglamento (UE) Nº 1282/2011, Reglamento (UE) Nº 1183/2012, Reglamento (UE) Nº 202/2014, Reglamento (UE) Nº 865/2014, Reglamento (UE) 2015/174 y Reglamento (UE) 2016/1416. 14 Reglamento (CE) Nº 1935/2004 sobre los materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos. 15 Reglamento (CE) Nº 2023/2006 sobre buenas prácticas de fabricación de materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos.
un marco legal armonizado aplicable a todos los materiales de envase y fija los principios de seguridad e inercia de los materiales. Así, los Requisitos Generales establecidos en el Reglamento Marco requieren que los MCA deberán de estar fabricados de conformidad con las buenas prácticas de fabricación para que, en las condiciones normales o previsibles de empleo, no transfieran sus componentes a los alimentos en cantidades que puedan:
Representar un peligro para la salud humana, o
Provocar una modificación inaceptable de la composición de los alimentos, o
Provocar una alteración de las características organolépticas de éstos.
Reglamento (CE) Nº 2023/2006 El Reglamento (CE) 2023/2006 sobre buenas prácticas de fabricación de materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos establece normas genéricas sobre buenas prácticas de fabricación (BPF) aplicables a todos los tipos de materiales en contacto con alimentos. Las BPF hacen referencia a aquellos aspectos de aseguramiento de la calidad que aseveran que los materiales y artículos están fabricados adecuadamente y que se mantiene un control que confirma su conformidad con la normativa aplicable y con los estándares de calidad apropiados al uso previsto, cumpliendo con los requisitos generales anteriormente mencionados y establecidos por el Reglamento Marco. El objetivo de este Reglamento es evitar y/o prevenir la contaminación de los alimentos con sustancias provenientes de los MCA y aplica a todos los eslabones de la cadena de suministro implicados en la fabricación de materiales y artículos destinados a entrar en contacto con alimentos (incluyendo las etapas de fabricación, procesado y distribución). Además del cumplimiento con estos reglamentos transversales, de aplicación a todos los materiales destinados a entrar en contacto con los alimentos y del cumplimiento de la normativa aplicable en función de la naturaleza de cada material (se detallará en los próximos apartados), el artículo como conjunto se verá también influenciado por la evaluación de riesgos que debe de realizar la EFSA para emitir un dictamen sobre la seguridad de la sustancia activa. En este sentido, existen unos requisitos en cuanto a documentación (i.e. dosier técnico) y en cuanto a ensayos (i.e. ensayos de migración) que debe de satisfacer el conjunto del material, al tratarse del soporte sobre el que trabajará la sustancia activa en condiciones reales, como se puede observar en la Figura 6.
Figura 6. Requisitos en cuanto a Seguridad Alimentaria a satisfacer por el envase
2.4.2 Requisitos específicos aplicables a la barqueta La barqueta, además de ser una parte pasiva del envase activo, será el soporte sobre el que se aplique el recubrimiento. Estas barquetas suelen estar compuestas por un material plástico o un conjunto de estos, dependiendo de las propiedades mecánicas, físicas, químicas, etc exigibles al material de envase. Así es común encontrar barquetas de PET, PET/PP, PS (incluyendo PSE), PET/EVOH/PP, y un largo etc. En cualquier caso, si se trata de materiales plásticos, será de aplicación el Reglamento (UE) Nº 10/2011 sobre materiales plásticos. Reglamento (UE) Nº 10/2011 Los materiales plásticos destinados a entrar en contacto con alimentos caen dentro del ámbito de aplicación del Reglamento Nº 10/2011. Éste, establece requisitos específicos aplicables a la fabricación y comercialización de materiales plásticos destinados a entrar en contacto con alimentos, suplementando y concretando las medidas generales fijadas por el Reglamento Marco. El Reglamento (UE) Nº 10/2011 aplica a los materiales y objetos de las siguientes categorías que se introduzcan en el mercado de la UE: Materiales, objetos y sus partes que consten exclusivamente de materias
plásticas.
Materiales y objetos plásticos multicapa unidos por adhesivos o por otros
medios.
Materiales y objetos contemplados en las letras a) o b) que estén impresos o
recubiertos por un revestimiento.
Capas plásticas o revestimientos plásticos que formen juntas de tapas y cierres;
y que, junto con estas tapas y cierres, constituyan un juego de dos o más capas
de materiales de distintos tipos.
Capas plásticas en materiales y objetos compuestos multicapa.
El Reglamento de Plásticos establece, a grandes rasgos, que sólo las sustancias incluidas en la Lista del Anexo I del Reglamento pueden ser añadidas de manera intencionada en la fabricación de materiales y artículos plásticos, cumpliendo con las restricciones aplicables. La Lista de la Unión incluye monómeros, aditivos (excluyendo colorantes), coadyuvantes de producción de polímeros (excluyendo disolventes) y macromoléculas obtenidas por fermentación microbiana. Las sustancias no incluidas en la lista deben de ser autorizadas bajo determinadas condiciones. En cuanto a las restricciones aplicables a las sustancias usadas en la fabricación de materiales y objetos plásticos, estas serán de calidad técnica y pureza adecuadas al uso previsto y previsible de dichos materiales u objetos. En cuanto a los requisitos específicos aplicables a las sustancias, estas deberán cumplir con las siguientes restricciones y especificaciones: Límite de migración específica (LME). Los materiales y objetos plásticos no
cederán sus constituyentes a los alimentos en cantidades superiores a los límites
de migración específica que se establecen en el anexo I del Reglamento (lista
positiva de sustancias autorizadas). Estos límites se expresan en mg de sustancia
por kg de alimento (mg/kg).
Con respecto a las sustancias para las que el anexo I no establezca límite de migración específica ni otras restricciones, no será necesario realizar verificaciones adicionales.
El Anexo II del reglamento establece los límites máximos de liberación de metales (Al, Ba, Co, Cu, Fe, Li, Mn y Zn) y prohíbe la liberación de aminas aromáticas primarias en cantidad detectable.
Límite de migración global (LMG). Como regla general, los materiales y objetos
plásticos no cederán sus constituyentes a los simulantes alimentarios en
cantidades que superen en total los 10 miligramos de constituyentes liberados
por decímetro cuadrado de superficie de contacto (mg/dm2).
2.4.3 Requisitos específicos aplicables a las partes pasivas del recubrimiento Como se ha expuesto anteriormente, actualmente no existe una legislación específica a nivel europeo sobre recubrimientos. Por tanto, como primera alternativa se debe de recurrir a legislación nacional de los estados miembros, siempre y cuando esta resulte pertinente y de aplicación para el material analizado. En este sentido, la legislación española cuenta con el Real Decreto 847/201116, que tiene por objeto establecer una lista positiva de monómeros, aditivos y otras sustancias de partida autorizadas para la fabricación de materiales y objetos poliméricos destinados a entrar en contacto con productos alimenticios, así como sus límites de migración máximos permitidos. El ámbito de aplicación de este Real Decreto se ciñe a los siguientes materiales y objetos que, en el estado de productos acabados, estén destinados a entrar en contacto con productos alimenticios: Adhesivos,
Elastómeros y cauchos naturales y sintéticos,
Resinas de intercambio iónico,
Siliconas,
Barnices y recubrimientos
Materiales plásticos en los casos en que actúen como soportes de producción de
polimerización no recogidos en el anexo I del Reglamento (UE) Nº 10/2011, o
Ceras.
Por otra parte, en base al RD 847/2011 las sustancias de partida que se pueden utilizar para la fabricación de materiales y objetos poliméricos son, además de las listadas en el Anexo I del propio Real Decreto, los soportes para la producción de polimerización y otras sustancias legalmente aprobadas en otros Estados, así como aquellas sustancias enumeradas en el anexo I del Reglamento de Plásticos, con las restricciones de uso que figuran en el mismo. En esta línea, de acuerdo con el Artículo 8 del RD 847/2011, la
16 Real Decreto 847/2011 por el que se establece la lista positiva de sustancias permitidas para la fabricación de materiales poliméricos destinados a entrar en contacto con los alimentos.
verificación del cumplimiento de los límites de migración se efectuará de acuerdo con lo establecido en los anexos III y V del Reglamento (UE) Nº 10/2011.
2.4.4 Requisitos específicos aplicables a la sustancia activa del recubrimiento La sustancia que ejercerá la función activa en el presente envase es el cloruro de calcio, CaCl2 (Nº CAS 10043‐52‐4). Alternativamente, podría ser utilizada otra sal, el cloruro de magnesio, MgCl2 (Nº CAS 7786‐30‐3). Como se ha mencionado anteriormente, el envase activo constituirá un sistema absorbedor. El propósito es que la sal inmovilizada en el recubrimiento aplicado sobre las paredes del envase sea capaz de absorber humedad de la superficie de los champiñones, evitando de este modo la proliferación de microorganismos y alargando, por tanto, la vida útil del producto al tiempo que evita el deterioro de las propiedades físicas y organolépticas del champiñón. Reglamento (CE) Nº 450/2009 Como ya se ha descrito, los envases activos están dentro del ámbito de aplicación del Reglamento (CE) Nº 450/2009 sobre materiales y objetos activos e inteligentes destinados a entrar en contacto con alimentos. Éste, establece requisitos específicos para la comercialización de materiales y objetos activos e inteligentes destinados a entrar en contacto con alimentos. Los requisitos básicos que deben de cumplir estos envases para poder ser introducidos en el mercado, de acuerdo al Artículo 4 del Reglamento, son que los materiales y artículos: Sean adecuados y eficaces para el uso previsto.
Cumplan los requisitos generales, especiales y relativos al etiquetado expuestos
en los artículos 3, 4 y 15, respectivamente, del Reglamento (CE) Nº 1935/2004.
Cumplan los requisitos relativos a la composición que se establecen en el
capítulo II del Reglamento de materiales activos e inteligentes.
Cumplan los requisitos relativos al etiquetado y la declaración que se establecen
en los capítulos III y IV del Reglamento de materiales activos e inteligentes.
Como se detalla en el Reglamento, las sustancias activas que formen parte de un sistema absorbedor, como es el caso, para poder formar parte de la composición del mismo, deben de ser autorizadas por la Comisión Europea e introducirse en la lista de la unión. A día de hoy, sin embargo, la CE no ha publicado dicha lista. En cualquier caso, aquellas sustancias para las que existe un esquema de autorización previsto en el contexto del Reglamento (CE) Nº 450/2009 sobre materiales activos e inteligentes, deben de ser evaluadas por la EFSA. El contenido del dosier para la aprobación de materiales activos e inteligentes se detalla en el próximo apartado.
2.4.5 Contenido del Dosier para la evaluación de riesgos de una sustancia activa por parte de la EFSA
La información que se debe aportar a la EFSA, a través del Punto Nacional de Contacto o la Comisión Europea (en el caso de España, AECOSAN, perteneciente al Ministerio de Sanidad, Servicios Sociales e Igualdad) está compuesta por: Documento de resumen En él se resume la información aportada en el dosier
técnico relevante para la evaluación de riesgos y se compone de un solo
documento por sí solo.
Documentación Administrativa Información relativa al solicitante de la
evaluación.
Dosier Técnico Documento en el que se expone toda la información
considerada, acompañado de los anexos que sean necesarios.
A continuación, se va a profundizar en los contenidos del dosier técnico, que es la pieza principal de la que se compone la solicitud.
1. Resumen de la solicitud Se aporta un resumen de la información más tarde
detallada, haciendo especial énfasis en la composición del material o artículo
(incluyendo las partes activas y pasivas), la estructura, el principio de trabajo, su
uso previsto… En definitiva, la información necesaria para comprender el modo
de acción del desarrollo.
2. Identidad de las sustancias activas Información sobre la identidad de las
sustancias activas y sus impurezas. En caso de mezclas, se debe aportar
información sobre la proporción de cada constituyente.
3. Propiedades fisicoquímicas de las sustancias activas Información sobre las
propiedades fisicoquímicas de las sustancias activas, los productos de
degradación y los productos de reacción (sean reacciones intencionadas o no)
que pudiesen originarse durante el proceso de fabricación, el almacenamiento o
el uso. Los datos pueden ser aportados mediante ensayos o por referencias
bibliográficas de confianza, dependiendo del caso.
4. Proceso de fabricación de las sustancias activas y de los materiales o
artículos Información detallada sobre el proceso de fabricación de las
sustancias y materiales activos y pasivos. Se deben identificar todas las
reacciones que se pudieran producir durante el proceso de fabricación.
5. Uso previsto de los materiales o artículos activos Información sobre el tipo
de alimentos a los que el desarrollo va destinado y las condiciones de uso más
desfavorables previstas. Se debe aportar también información relevante sobre
la eficacia del desarrollo.
6. Autorizaciones existentes Información sobre el estatus legal de las sustancias
activas en la UE y/o en nos estados miembros. Información sobre el estatus de
la sustancia y autorizaciones en otros países (USA; Japón…). Información sobre
autorización de la propia sustancia o similares en Europa para aplicaciones
distintas a la propuesta.
7. Información sobre migración Información sobre la migración de las sustancias
activas y sus impurezas en base a ensayos validados realizados, cálculos de caso
más desfavorable o modelos matemáticos. Se deben aportar los métodos
empleados para las determinaciones analíticas de las sustancias activas, las
impurezas y el material final. Aportar, si es posible, información sobre exposición
a las sustancias.
8. Información toxicológica Información toxicológica sobre las sustancias activas
y, si fuese necesario, sus impurezas y/o sub‐productos. La cantidad de
información a presentar depende de la exposición mediante la migración; a
mayor exposición, mayor información a aportar. Si la sustancia ha sido
previamente evaluada por la EFSA o el SCF y autorizada para alimentos o
materiales de contacto alimentario, se debe de hacer referencia a esta
autorización en primera instancia. Si fuese necesaria más información, sería
solicitada posteriormente por la EFSA.
Además, cualquier otra información que se considere relevante para la evaluación de riesgos debe de ser aportada.
2.4.6 Ensayos necesarios para presentar el Dosier/próximos pasos A continuación, se va a realizar un análisis de los ensayos que se necesitaría llevar a cabo para poder presentar ante la EFSA el dosier de solicitud de una evaluación de riesgos. Para ello, se va a revisar punto por punto la información necesaria:
1. Resumen de la solicitud Se completa una vez finalizado el dosier, a modo de
resumen. No sería necesario llevar a cabo ningún ensayo para completar este
apartado.
2. Identidad de las sustancias activas Este apartado se completa en base a la
información suministrada por los proveedores e información bibliográfica. Si la
información suministrada por los proveedores no fuese óptima, sería
recomendable realizar un análisis de impurezas (screening) de la materia prima,
CaCl2.
3. Propiedades fisicoquímicas de las sustancias activas Este apartado se
completa principalmente en base a la información suministrada por los
proveedores e información bibliográfica. Sin embargo, debería de realizarse un
análisis termogravimétrico (TGA) para completar la información facilitada en
relación con la temperatura de descomposición.
4. Proceso de fabricación de las sustancias activas y de los materiales o
artículos Este apartado se completa en base a la información propia del
proceso, información suministrada por los proveedores e información
bibliográfica. No sería necesario llevar a cabo ningún ensayo para completar este
apartado
5. Uso previsto de los materiales o artículos activos En este apartado se debe
demostrar la efectividad del desarrollo para el uso previsto. Por tanto, habría
que aportar la información oportuna que así lo demostrase (microbiología,
humedad en el espacio de cabeza, vida útil…).
6. Autorizaciones existentes Este apartado se completa en base a una
recopilación propia. No sería necesario llevar a cabo ningún ensayo para
completar este apartado.
7. Información sobre migración En este apartado se deberían de realizar análisis
de migración de las sustancias activas, sus impurezas y/o sustancias de
degradación relevantes y del conjunto del artículo final. En cuanto a la evaluación
de la exposición, se realizará en base a información bibliográfica.
8. Información toxicológica Los ensayos toxicológicos a realizar vienen definidos
por el valor de la migración y la información disponible sobre la sustancia. En
principio, al tratarse de un aditivo alimentario ya aprobado, se podría completar
este apartado en base a información bibliográfica.
Sin embargo, si no se dispusiese de información apropiada deberían de hacerse ensayos de toxicología, el alcance de los cuales vendría dado por los valores de migración. En este sentido, pueden darse los siguientes casos (enfoque estratificado):
o Migración elevada (5 ‐ 60 mg/kg alimento), se requiere un paquete
extenso de información toxicológica.
o Migración entre 0,05 – 5 mg/kg alimento, se requiere un paquete
reducido de información toxicológica.
Migración baja (<0,05 mg/kg alimento), solo se requiere una información toxicológica.
3 Conclusiones
ITENE ha desarrollado un material activo a base de poliamida con CaCl2 con capacidad de retener el agua generada dentro del envase durante la comercialización de champiñones enteros, consiguiendo alargar la vida útil del champiñón hasta 14 días. Este envase consta de dos partes, una barqueta y una tapa con un recubrimiento activo. se han realizado ensayos de vida útil con champiñones, analizando la pérdida de peso y la evolución del aspecto durante 14 días. Para ello se han utilizado diferentes concentraciones del compuesto absorbedor de humedad CaCl2 (35% y 50%). Los
resultados obtenidos demostraron que no hay diferencias significativas entre estos dos porcentajes cuando se estudió la evolución de la pérdida de peso. Si presentaron una notable mejora con respecto a la muestra control, manteniendo su peso estable durante los 14 días de almacenamiento. Los champiñones envasados con el recubrimiento activo al 50% de CaCl2 presentaron un mejor aspecto visual al final del almacenamiento. Por lo que con este tipo de envase se consigue aumentar la vida útil de los champiñones. La sustancia activa que realiza la función absorbedora de agua está dentro del ámbito de aplicación del Reglamento de envases activos y debe de llevarse a cabo una evaluación de riesgos por parte de la EFSA con el fin de que la Autoridad emita un Dictamen que sirva a la Comisión para la autorización de uso de esta sustancia.