La migración total y los residuos no volátiles son, en principio, el mismo método gravimétrico: las sustancias migradas se transfieren a un recipiente especial, el disolvente se evapora, los residuos se secan hasta alcanzar un peso constante y luego se pesan nuevamente. El resultado se normaliza mediante el área de contacto o la masa del muestreo. La base para este procedimiento es el estándar nacional para la determinación de la migración total de los materiales y artículos que entran en contacto con los alimentos. Este estándar se basa en la regulación europea, que establece un límite de 10 mg/dm² y 60 mg/kg para los materiales que entran en contacto con los alimentos infantiles, expresados en kilogramos de alimento. Los estándares internacionales son la Regulación (UE) Nº 10/2011 y los métodos gravimétricos de la serie EN 1186. Hay tres aspectos que determinan si el resultado puede ser considerado confiable: la corrección del blanco, que consiste en llevar el recipiente donde se realiza la evaporación a un peso constante antes de realizar las mediciones; además, existe el criterio de peso constante: el estándar establece un límite de 0,5 mg en la diferencia de peso entre dos pesajes consecutivos. En cambio, el sistema LabStone logra un valor inferior a 0,3 mg.
I. El volumen total de migración, los materiales no volátiles y la pérdida de peso al secado son tres parámetros importantes a considerar.
La respuesta sobre el total de migraciones de sustancias no volátiles en los alimentos se expresa en mg/dm², después de ser normalizada según la superficie de contacto. En cuanto a las sustancias no volátiles y los residuos evaporados, se indica cuánto son en términos de volumen del líquido tomado o masa de la muestra. La respuesta sobre la pérdida de peso al secar se expresa como un porcentaje, indicando qué parte del peso se ha perdido debido al secado. Los tres casos utilizan el mismo equipo de medición y la misma regla para determinar el “peso constante después del secado”. La única diferencia radica en los procedimientos de pretratamiento y en la forma de normalización.
II. ¿Cómo se estructuran los estándares en niveles diferentes? Límites, normas generales, métodos de medición
El marco normativo consta de tres capas. La regulación establece los límites: 10 mg/dm² para la migración total; 60 mg/kg para los materiales y artículos de plástico utilizados en alimentos para bebés, expresados en términos por kilogramo de alimento. También se indica el método de determinación. Las reglas generales para los materiales que entran en contacto con los alimentos establecen los simulantes alimentarios y las condiciones de inmersión. El estándar del método de determinación describe paso a paso el procedimiento: transferencia del líquido de inmersión a un recipiente ya pesado previamente; evaporación en un baño de agua; secado hasta alcanzar un peso constante; y finalmente, realizar el cálculo necesario. En cuanto a los envases farmacéuticos y dispositivos médicos, el marco normativo equivalente es la norma ISO 10993-18:2020.
III. Proceso de detección: desde el líquido simulado hasta mg/dm²
Primer paso: Elección del medio de incubación. Para alimentos acuosos (con pH superior a 4.5), se utiliza agua destilada; para alimentos ácidos (con pH inferior o igual a 4.5), se utiliza ácido acético al 4%; para alimentos alcohólicos, se utiliza etanol al 10% o 20%; para alimentos grasos, se utiliza aceite de oliva. Si es necesario, se puede sustituir con isooctano o etanol al 95%. Se debe elegir el medio que sea más adecuado según los requisitos más estrictos. Segundo paso: Determinación de las condiciones de incubación. Para almacenamiento a temperatura ambiente durante largo tiempo, se aplican temperaturas de 40°C durante 10 días. Para contacto temporal por menos de 24 horas, se aplican temperaturas de 40°C durante 24 horas. Para envasado en caliente o pasteurización, se aplican temperaturas de 70°C o 100°C durante 2 horas, o 121°C durante 1 hora. Para congelación, se aplican temperaturas de 5°C durante 10 días. No se deben exceder las temperaturas que puedan causar deformación térmica en el material. La relación entre la superficie de incubación y el volumen del líquido suele ser de 6 dm²:1 L, es decir, 1 dm² corresponde a 100 ml de líquido.
| Condiciones de contacto | Temperatura y tiempo de inmersión |
|---|---|
| Almacenamiento a temperatura ambiente durante largo tiempo | 40 °C × 10 días |
| Almacenamiento a temperatura ambiente durante corto tiempo (≤ 24 h) | 40 °C × 24 horas |
| Almacenamiento en refrigerador | 20 °C × 10 días |
| Almacenamiento en congelador | 5 °C × 10 días |
| Enfriamiento por calor / pasteurización | 70 °C o 100 °C × 2 horas |
| Pasteurización a alta temperatura | 121 °C × 1 hora |
IV. Criterios de determinación del peso constante: 0.5 mg es el umbral estándar, mientras que 0.3 mg representa la cantidad adicional permitida en casos automatizados.
El peso constante es el único factor que determina si el resultado puede ser considerado confiable. La norma establece este criterio de manera muy precisa. El procedimiento consiste en lavar y escurrir el recipiente donde se realiza la evaporación. Luego, se seca el recipiente durante 2 horas en un horno de secado a temperatura constante de 100 °C ± 5 °C. Después, se deja que el recipiente se enfríe durante 0.5 horas en un desecador, y finalmente se pesa. Estos procesos de secado, enfriamiento y pesaje se repiten hasta que se alcance un peso constante. Se define como “peso constante” la diferencia de masa entre dos pesajes consecutivos, que no excede los 0.5 mg. El ciclo se realiza dos veces: una vez para el recipiente vacío y otra vez para el recipiente que contiene los residuos. Ambos casos deben cumplir con el límite de 0.5 mg. Los requisitos del equipo necesario se detallan en la sección sobre equipamiento: un horno de secado eléctrico con precisión de control de temperatura de ±5 °C, y una balanza analítica con precisión de medición de 0.1 mg. La precisión de la balanza debe ser mayor que el criterio de peso constante; de lo contrario, no será posible determinar una diferencia de 0.5 mg.
El valor de 0.5 mg representa un umbral de regulación, no una recomendación. Para que el peso se mantenga constante, el laboratorio debe permanecer dentro de este umbral. Al reducir ese umbral a 1 mg, no se puede considerar algo razonable según los estándares establecidos. Un sistema automatizado que utiliza este umbral de 0.3 mg permite mantener una margen adecuado para ambas direcciones. En primer lugar, cuando la repetibilidad del pesaje es buena, se logra asegurar que se cumpla este umbral de manera confiable. Por lo tanto, una fluctuación aleatoria de 0.4 mg no afectará el proceso de pesaje. En segundo lugar, cuanto menor sea la diferencia en el peso constante, menor será el sesgo sistemático en la masa residual. Esto es especialmente importante cuando el límite general de migración es de 10 mg/dm², mientras que la masa residual puede ser de solo unos pocos miligramos. La automatización también elimina un tipo de error que puede ocurrir con el pesaje manual: cuando se transporta repetidamente un plato caliente entre el horno, el desecador y la balanza, el calor residual y la humedad pueden afectar las lecturas del peso.
V. Términos de precisión: ¿Cómo se transmiten los errores en el peso constante al resultado final?
La cláusula de precisión relaciona directamente el paso de peso constante con el resultado reportado, en dos niveles. Cuando el resultado general de la migración no supera los 10.0 mg/dm² o 60.0 mg/kg, la diferencia entre los dos resultados obtenidos bajo condiciones de repetibilidad y su media aritmética no debe exceder los 1.0 mg/dm² o 6.0 mg/kg. Cuando el resultado supera los 10.0 mg/dm² o 60.0 mg/kg, esa diferencia no debe superar el 10% de la media aritmética. Los resultados obtenidos después de aplicar un factor de corrección deben seguir cumpliendo con los requisitos establecidos. Lo importante es lo que determina la cláusula: la diferencia entre cada resultado y el promedio. No se trata de la diferencia absoluta entre las dos determinaciones paralelas. Esta última es el doble de la primera. Los laboratorios, al verificar su propia precisión, a menudo confunden ambos valores. La cláusula también explica por qué el criterio de peso constante se mantiene en 0.5 mg: cerca del límite de 10 mg/dm², solo se permite una dispersión de 1.0 mg/dm². Por lo tanto, cada incremento adicional de 0.5 mg en la incertidumbre, cuando se utiliza el criterio de peso constante, consume la mitad del presupuesto necesario para llevar a cabo la medición.
VI. El aceite de oliva no se pesa mediante la técnica de evaporación constante: La segunda parte sigue otro principio.
El método estándar consta de dos partes. La primera parte abarca los simulantes alimentarios acuosos y los disolventes químicos alternativos (n-hexano, isooctano, etanol al 95%, n-heptano). Para esta parte se utiliza el método de evaporación y recolección de residuos. La segunda parte abarca el aceite de oliva. En este caso, se utiliza un método de reducción de masa del espécimen: la masa inicial del espécimen antes del test de migración, menos la masa neta del espécimen después de su inmersión en aceite de oliva, da la masa de la materia no volátil que se ha migrado. La masa neta es la masa del espécimen una vez extraído del aceite de oliva, menos la masa del aceite de oliva absorbido por el espécimen, más la masa de la materia volátil. El aceite de oliva absorbido se extrae utilizando un extractor de tipo Soxhlet; posteriormente, se saponifica y metila para obtener ésteres de ácidos grasos. Este proceso se cuantifica mediante cromatografía de gases, con el uso de un estándar interno. Este método requiere equipos especializados como extractores de tipo Soxhlet, equipos para saponificación y metilación, así como cromatógrafos de gases y materiales de referencia. No es algo que un dispositivo de prueba de peso constante a 105 °C pueda manejar. Por lo tanto, es necesario planificar separadamente ambos métodos: un dispositivo de prueba de peso constante se utiliza para analizar todos los simulantes acuosos y disolventes alternativos en la primera parte del método; mientras que los espécimes de alimentos grasos, cuando se analizan con el método del aceite de oliva, requieren equipos especializados para su extracción y análisis por cromatografía de gases.
VII. Extracción con trimetilmetano: Determinación de si se han excedido los límites establecidos para plásticos a base de almidón
El procedimiento de extracción con cloroformo se aplica a los materiales y artículos que entran en contacto con alimentos, y cuyos estándares de producto requieren este procedimiento. Se añaden 20 ml de cloroformo al residuo obtenido en la etapa de pesaje, para humedecerlo. La mezcla se filtra, y el líquido filtrado se recoge en un recipiente destinado a la evaporación, que ya ha perdido su peso original. Luego, el residuo se extrae dos veces más, utilizando cada vez 20 ml de cloroformo. El papel filtro se enjuaga con un poco de cloroformo; el líquido resultante se añade al recipiente donde se guarda el residuo. Después de la evaporación, se pesa el residuo. Las regulaciones de producto establecen que, en el caso de materiales plásticos a base de almidón y artículos con un contenido de almidón del 40% o más, si la migración total medida en el simulante alimentario excede el límite establecido, se determina el contenido de cloroformo mediante el mismo método estándar. Este contenido de cloroformo se utiliza para determinar el resultado final. Mecanicamente, esto separa la disolución del almidón de las sustancias orgánicas potencialmente peligrosas. La disolución del almidón por sí sola puede aumentar la migración total, pero eso no implica ningún riesgo real. Por lo tanto, superar el límite no constituye una falla; más bien, se realiza una verificación adicional, basada en el contenido de cloroformo. El test de control sigue la misma secuencia de 5.1, 5.2 y 5.3 para determinar el contenido de residuos en la solución de inmersión y en la extracción con cloroformo.
VIII. Los cuatro aspectos más propensos a cometer errores
El primer problema es que se descuida la deducción de los espacios en blanco; los residuos de evaporación del líquido utilizado en el experimento se incluyen en la medición del movimiento del líquido. El segundo problema es que el recipiente de evaporación no se pesa con precisión de antemano, lo que hace que la variabilidad de las medidas sea un error sistemático. El tercer problema es que la relación entre el área de inmersión y el volumen no cumple con los requisitos establecidos, lo que impide comparar los resultados con los informes de otros investigadores. El cuarto problema es que se relaja el criterio para determinar el peso constante: el umbral establecido por las normas es de 0.5 mg, pero los dispositivos que permiten determinar el peso constante con una diferencia de 0.3 mg ofrecen una mayor precisión y eliminan la necesidad de operaciones manuales repetidas dentro del horno de secado. El quinto y más común error es confiar a los dispositivos de evaporación también en la determinación del peso constante de alimentos grasos: el método de aceite de oliva forma parte de la segunda parte de las normas, que consiste en la medición del peso reducido mediante cromatografía gasosa, y no en la evaporación en un baño de agua.
IX. ¿Qué pruebas puede realizar un mismo instrumento de medición de peso?
El dispositivo LabStone ERT-C para la determinación de la migración total y de los residuos no volátiles se basa en un baño de agua a una temperatura constante de 105 °C, con el fin de lograr la evaporación y el secado adecuados. Este dispositivo permite analizar tanto la migración total como los residuos de evaporación en materiales que entran en contacto con alimentos; también puede determinar las sustancias no volátiles y los componentes extraibles en envases farmacéuticos. Además, permite analizar la humedad y la pérdida durante el secado, así como los sólidos totales en alimentos, el contenido de sal total y los residuos de evaporación en agua. Las sustancias que no están incluidas en este alcance son las relacionadas con el aceite de oliva, según lo indicado en la Parte 2 del estándar de métodos de análisis.
Definiciones en los estándares
El estándar de métodos de determinación chino establece el método para determinar la migración total de los materiales y artículos que entran en contacto con los alimentos. Este estándar se aplica a dicha determinación. La normativa relativa a los productos incluye la migración total entre los indicadores físico-químicos generales, con un límite de 10 mg/dm². Las definiciones internacionales correspondientes provienen de la norma ISO 10993-18:2020. Los extractables son “la estimación (utilizando condiciones de extracción en laboratorio) del potencial de que el dispositivo médico o sus materiales de construcción liberen sustancias químicas bajo las condiciones de uso clínico”. Por otro lado, los lixivables son “la medición de las sustancias químicas que se liberan de un dispositivo médico bajo sus condiciones de uso clínico”.
Fuente de referencia
- Regulación (UE) Nº 10/2011 – Materiales y artículos de plástico que están destinados a entrar en contacto con los alimentos
- Serie EN 1186: Determinación de la migración total en los simulantes alimentarios
- ISO 10993-18:2020: Caracterización química de los materiales utilizados en dispositivos médicos, dentro de un proceso de gestión de riesgos.
- USP <921> – Calidad del agua para uso farmacéutico
- ISO 759 – Calidad del agua: Determinación de los residuos resultantes de la evaporación mediante medición gravimétrica.
La serie LabStone ERT-C de medidores de peso total y de sustancias no volátiles utiliza un baño de agua a temperatura constante de 105 °C. Este equipo cuenta con funciones automáticas de evaporación, secado por calor, enfriamiento y pesaje preciso. El error en el peso final es inferior a 0.3 mg. En este mismo equipo se pueden realizar diversas pruebas de peso, como el cálculo del total de sustancias migradas de los materiales que entran en contacto con alimentos, los residuos de evaporación, las sustancias no volátiles y los extractos de los materiales farmacéuticos, la humedad de los alimentos y la pérdida de peso debido al secado, así como los residuos de evaporación del agua potable. El diseño modular permite procesar varias muestras al mismo tiempo, evitando la necesidad de transportarlas repetidamente entre la cámara de secado y la balanza manualmente.
