Como é medida a migração total e os resíduos não voláteis?

A migração total e o resíduo não volátil são, em princípio, a mesma métrica utilizada para determinar esses valores: as substâncias migradas são transferidas para um recipiente adequado, o solvente é evapotransferido, o resíduo é seco até atingir um peso constante e, em seguida, pesado novamente. O resultado é então normalizado com base na área de contato ou no peso do amostra. A base para essa determinação é o padrão nacional para a avaliação da migração total de materiais e produtos que entram em contato com alimentos. Além disso, existem regulamentos internacionais, como a Regulamentação (UE) nº 10/2011, e os métodos gravimétricos da série EN 1186. Existem três critérios para garantir a confiabilidade dos resultados: a correção do “blank”, que consiste em manter o recipiente de evaporação em um peso constante antes da medição; e o próprio critério de peso constante – o padrão estabelece um limite de 0,5 mg na diferença de peso entre duas medições consecutivas. Já o sistema LabStone consegue obter resultados abaixo de 0,3 mg.

I. A quantidade total de materiais transferidos, os materiais não voláteis e a perda de peso após secagem são três parâmetros importantes a serem considerados.

A resposta para a pergunta “Quantas substâncias não voláteis foram transferidas para os alimentos?” é expressa em mg/dm², após serem normalizadas de acordo com a área de contato. As respostas relativas às substâncias não voláteis e aos resíduos de evaporação indicam “quantos resíduos existem”, expressos em termos da volume do líquido amostrado ou da massa da amostra. Já a resposta referente à perda de peso após secagem indica “qual percentagem de água foi removida durante o processo de secagem”, expressa como porcentagem. Os três casos utilizam o mesmo equipamento de pesagem e a mesma regra para determinar o ponto de secagem constante. A diferença entre eles reside apenas no método de pré-processamento e na forma de normalização dos dados.

II. Como as normas são estratificadas: limites, regras gerais, métodos de medição

O quadro normativo possui três camadas. A regulamentação estabelece limites: 10 mg/dm² para a migração total do material; 60 mg/kg para materiais e produtos plásticos utilizados na fabricação de alimentos para bebês, expresso em relação a cada quilograma de alimento. Além disso, são indicados os métodos de determinação desses valores. As regras gerais para materiais que entram em contato com alimentos determinam os simuladores alimentares e as condições de imersão. O padrão de método de determinação exige o procedimento gravimétrico passo a passo: transferência do líquido de imersão para um recipiente pré-pesado, evaporação em banho de água, secagem até atingir o peso constante, e posterior cálculo dos resultados. No caso de embalagens farmacêuticas e dispositivos médicos, o quadro normativo equivalente é a ISO 10993-18:2020.

III. Processo de teste: da solução simulada até mg/dm²

Primeiro passo: Escolha o meio de imersão adequado. Para alimentos aquosos (com pH acima de 4,5), use água destilada; para alimentos ácidos (com pH inferior ou igual a 4,5), use ácido acético a 4%; para alimentos alcoólicos, use etanol a 10% ou 20%; para alimentos gordurosos, use azeite de oliva. Se necessário, pode-se substituir pelo isooctano ou etanol a 95%. Escolha o meio de imersão de acordo com os critérios mais rigorosos. Segundo passo: Definir as condições de imersão. Para armazenamento prolongado à temperatura ambiente, use 40°C por 10 dias. Para contato imediato, use 40°C por 24 horas. Para envase a vapor ou pasteurização, use 70°C ou 100°C por 2 horas; para esterilização a alta temperatura, use 121°C por 1 hora. Para congelamento, use 5°C por 10 dias. As condições de imersão não devem ultrapassar a temperatura de deformação térmica do material. A proporção entre a área imersa e o volume da solução é geralmente de 6 dm²:1 L, ou seja, 1 dm² corresponde a 100 mL de solução.

IV. Critérios de peso constante: 0,5 mg é o limiar padrão; 0,3 mg representa o valor residual para aplicações automatizadas.

O peso constante é o único fator que determina se o resultado pode ser considerado confiável. A norma especifica isso de forma rigorosa. O procedimento é o seguinte: lavar e escorrer a tigela de evaporação, secá-la por 2 horas em um forno de secagem com temperatura constante de 100 °C ± 5 °C. Em seguida, deixar a tigela esfriar por 0,5 hora em um desidratador, e pesar-a novamente. Esses processos de secagem, resfriamento e pesagem são repetidos até que seja alcançado um peso constante. Um peso constante é definido como uma diferença de massa entre dois pesos consecutivos, que não excede 0,5 miligramas. O ciclo é realizado duas vezes: uma vez para o prato vazio e outra vez para o prato que contém os resíduos. Ambos os processos devem atender ao limite de 0,5 mg. As exigências relacionadas aos equipamentos são descritas na seção sobre equipamentos: um forno de secagem com temperatura constante, com precisão de controle da temperatura de ±5 °C; e uma balança analítica com precisão de leitura de 0,1 mg. A precisão da balança deve ser melhor do que o critério de peso constante. Caso contrário, uma diferença de 0,5 mg não poderá ser detectada.

O valor de 0,5 mg é um limite regulatório, e não uma recomendação. Para que o peso permaneça constante, o laboratório deve manter-se dentro desse limite. Abaixar esse critério para 1 mg não é viável segundo os padrões estabelecidos. Um sistema automatizado que determina o peso constante em 0,3 mg mantém uma margem de tolerância que permite que o valor seja alterado em ambas as direções. Primeiro, quando a repetibilidade da pesagem é boa, o critério ainda é cumprido com confiabilidade. Portanto, uma flutuação aleatória de 0,4 mg não afeta o processo de pesagem. Segundo, quanto menor a diferença entre os valores de pesagem, menor será o viés sistemático na massa dos resíduos – o que é importante especialmente quando o limite total de migração é de 10 mg/dm², enquanto a massa dos resíduos pode ser de apenas alguns miligramas. A automação também elimina um tipo de erro que a pesagem manual pode causar: carregar repetidamente um prato quente entre o forno, o dessecador e a balança pode causar interferências causadas pelo calor residual e pela umidade condensada.

V. Termos de precisão: como os erros de precisão afetam o resultado final?

A cláusula de precisão relaciona diretamente o passo de peso constante com o resultado obtido. Quando o resultado total da migração não excede 10,0 mg/dm² ou 60,0 mg/kg, a diferença entre dois resultados independentes obtidos sob condições de repetibilidade e sua média aritmética não deve exceder 1,0 mg/dm² ou 6,0 mg/kg. Quando o resultado excede 10,0 mg/dm² ou 60,0 mg/kg, essa diferença não deve exceder 10% da média aritmética. Os resultados obtidos após a aplicação de um fator de correção ainda devem atender aos requisitos estabelecidos. O que deve ser notado é a diferença entre cada resultado e a média, e não a diferença absoluta entre as duas determinações paralelas. A última é o dobro da primeira. Os laboratórios, ao verificar a própria precisão dos seus testes, costumam confundir esses dois valores. A cláusula também explica por que o critério de uso de pesos constantes é estabelecido em 0,5 mg: perto do limite de 10 mg/dm², apenas 1,0 mg/dm² de variação é permitido. Portanto, cada incremento de 0,5 mg na incerteza, no passo de determinação com peso constante, consome metade do orçamento utilizado.

Seis, Azeite não segue o método de determinação de peso por evaporação: a segunda parte utiliza outro conjunto de princípios.

O método padrão consiste em duas partes. A primeira parte abrange os simulantes aquosos e os solventes químicos substitutos (n-hexano, isooctano, etanol a 95%, n-heptano). Nessa parte, utiliza-se o método de evaporação e resíduo descrito anteriormente. A segunda parte abrange o azeite de oliva. Nessa parte, utiliza-se um método de redução da massa do espécime: a massa inicial do espécime antes do teste, menos a massa resultante após a imersão no azeite de oliva, dá a massa da matéria não volátil que migrou. A massa resultante é a massa do espécime após a remoção do azeite de oliva, menos a massa do azeite absorvido pelo espécime, mais a massa da matéria volátil. O azeite de oliva absorvido é extraído utilizando um extractor de Soxhlet, seguido por processos de saponificação e metilação para obtenção de ésteres de ácidos graxos. A quantificação é feita por cromatografia gasosa, com o uso de um padrão interno. Esse método requer equipamentos como extractor de Soxhlet, saponificação e metilação, cromatógrafo gasoso e materiais para o padrão interno. Isso não é algo que um dispositivo de teste de peso constante a 105°C possa realizar. A planificação do laboratório deve garantir que ambos os métodos sejam utilizados separadamente: um dispositivo de teste de peso constante pode lidar com todos os simulantes aquosos e solventes substitutos na primeira parte do processo, enquanto os espécimes de alimentos gordurosos, sob o método do azeite de oliva, precisam de equipamentos específicos para extração e cromatografia gasosa.

VII. Extratos de trimetilmetano: Avaliação revisiva após o ultrapassamento dos limites permitidos para plásticos à base de amido

O procedimento de extração com clorofórmio é aplicado a materiais e artigos que entram em contato com alimentos, e cujos padrões de produto exijam essa determinação. São adicionados 20 ml de clorofórmio ao resíduo obtido na etapa de gravimetria, para molhá-lo. A mistura é filtrada, o filtrado é coletado em um recipiente destinado à evaporação, que já está em seu peso constante. O resíduo é então extraído mais duas vezes, cada vez com 20 ml de clorofórmio. O papel filtro é lavado com um pouco de clorofórmio; o líquido resultante da lavagem é adicionado ao filtrado no recipiente. Após a evaporação, o resíduo é pesado novamente. As regulamentações de produtos exigem que, para materiais plásticos à base de amido ou artigos com teor de amido de 40% ou mais, se a migração total medida no simulador alimentar exceder o limite estabelecido, a extração com clorofórmio deve ser realizada segundo os mesmos padrões. O valor da extração com clorofórmio é utilizado para determinar o resultado final. Mechanisticamente, isso separa a dissolução do amido das substâncias orgânicas potencialmente perigosas. Portanto, ultrapassar o limite não significa falha; isso permite uma revisão do processo. O teste de controle serve para determinar o resíduo da solução de imersão e do extrato de clorofórmio utilizados no teste.

VIII. Os quatro aspectos mais propensos a cometer erros

Primeiro, há a questão da exclusão dos valores em branco: os resíduos de evaporação do líquido utilizado são incluídos no valor de migração. Segundo, o recipiente de evaporação não foi pesado previamente com precisão; isso resulta em um erro sistemático devido à variação na linha de base. Terceiro, a proporção entre a área de imersão e o volume não está de acordo com as normas; assim, os resultados não podem ser comparados com os relatórios de outros pesquisadores. Quarto, a critério para determinar o peso constante foi relaxado – a exigência padrão é de 0,5 mg; um dispositivo automático que determina o peso constante com uma diferença de 0,3 mg oferece maior precisão e repetibilidade, além de eliminar a necessidade de operações manuais para inserir e retirar o material do tanque de secagem. O quinto mal-entendido comum é a utilização do dispositivo de pesagem por evaporação também para alimentos gordurosos: o método com azeite pertence à segunda parte das normas, que consiste em um método de redução de massa combinado com cromatografia em fase gasosa, e não envolve evaporação em banho de água.

IX. Quais itens de teste podem ser verificados com o mesmo pesador constante?

O testador de migração geral e de resíduos não voláteis LabStone ERT-C utiliza um banho de água com temperatura constante de 105 °C para fins de evaporação e secagem. Um único instrumento é capaz de analisar a migração geral, os resíduos de evaporação de materiais que entram em contato com alimentos, as substâncias não voláteis e os componentes extraíveis relacionados à embalagem farmacêutica. Além disso, o dispositivo também analisa a umidade e a perda durante a secagem, bem como os sólidos totais, o sal total e os resíduos de evaporação relacionados à água. As substâncias consideradas “limítrofes” – como o óleo de oliva, no segundo passo do método de análise estabelecido pela norma – não fazem parte do escopo deste dispositivo.

Definições contidas no padrão

O padrão de método de determinação chinês estabelece o método para determinar a migração total dos materiais e produtos que entram em contato com os alimentos. Este padrão aplica-se à determinação dessa migração. A regulamentação do produto lista a migração total entre os indicadores físico-químicos gerais, com um limite de 10 mg/dm². As definições internacionais correspondentes são encontradas na norma ISO 10993-18:2020. Os “extraccionáveis” são “a estimativa (através de condições de extração laboratorial) do potencial do dispositivo médico ou de seus materiais de construção de liberar substâncias químicas sob condições de uso clínico”. Já os “lecaíveis” são “a medição das substâncias químicas libertadas por um dispositivo médico sob suas condições de uso clínico”.

Fontes de referência

• Regulamento (UE) n.º 10/2011 – Materiais e artigos de plástico destinados a entrar em contato com alimentos
• Séries EN 1186 – Determinação da migração total para os simuladores de alimentos
• ISO 10993-18:2020 – Caracterização química de materiais utilizados em dispositivos médicos, no âmbito de um processo de gestão de riscos.
• USP <921> – Qualidade da água para uso farmacêutico
• ISO 759 – Qualidade da água: determinação dos resíduos resultantes da evaporação, por meio de gravimetria.

A série LabStone ERT-C de medidores de transferência total e peso constante de substâncias não voláteis utiliza um banho de água a 105°C para a secagem. Além disso, o equipamento é equipado com processos automáticos de evaporação, aquecimento para secagem, resfriamento e pesagem precisa. A diferença de peso constante é inferior a 0,3 mg. Este mesmo equipamento pode realizar vários tipos de testes de peso, como transferência total de materiais que entram em contato com alimentos, resíduos de evaporação, substâncias não voláteis e resíduos de extração de materiais farmacêuticos, umidade dos alimentos e perda de peso após secagem, bem como resíduos de evaporação de água potável. O design modular permite que as amostras sejam processadas simultaneamente, evitando a necessidade de transporte manual entre o banho de secagem e a balança.