Studie naar het genotoxisch potentieel van componenten die kunnen migreren uit bedrukte papieren en kartonnen voedingscontactmaterialen

Annelies Van Heyst
Hoe veilig zijn papieren en kartonnen voedselcontactmaterialen?We gebruiken ze dagelijks: papieren en kartonnen voedselcontactmaterialen. Denk maar aan de verpakking van rijst, de doos van een pizza of het papieren zakje van de buurtwinkel. Heeft u zich ooit afgevraagd of die papieren en kartonnen voedingscontactmaterialen wel veilig zijn?Voedselcontactmaterialen als bron van chemische stoffenVoedselcontactmaterialen (“food contact materials”, FCM) is een brede term die verschillende materialen omvat die in contact komen met voedsel.

Studie naar het genotoxisch potentieel van componenten die kunnen migreren uit bedrukte papieren en kartonnen voedingscontactmaterialen

Hoe veilig zijn papieren en kartonnen voedselcontactmaterialen?

We gebruiken ze dagelijks: papieren en kartonnen voedselcontactmaterialen. Denk maar aan de verpakking van rijst, de doos van een pizza of het papieren zakje van de buurtwinkel. Heeft u zich ooit afgevraagd of die papieren en kartonnen voedingscontactmaterialen wel veilig zijn?

Voedselcontactmaterialen als bron van chemische stoffen

Voedselcontactmaterialen (“food contact materials”, FCM) is een brede term die verschillende materialen omvat die in contact komen met voedsel. FCM zijn samengesteld uit een mengsel van chemische stoffen. In principe is elke chemische stof mogelijk toxisch voor de mens. Dat inherente vermogen van een chemische stof om ongewenste effecten bij de mens te induceren wordt ook de ‘hazard’ van een chemische stof genoemd. Het risico daarentegen is de kans dat een bepaald ongewenst effect zich zal voordoen in de gegeven omstandigheden. Bijgevolg wordt het risico niet enkel bepaald door de hazard van de chemische stof, maar ook door de blootstelling. Dat betekent dat een chemische stof uit een FCM enkel een risico inhoudt voor de consument indien de stof uit de verpakking naar de voeding migreert.

Papieren en kartonnen voedselcontactmaterialen

Papier en karton hebben een lange en succesvolle geschiedenis van veilig gebruik in de voedingsindustrie. Binnen de toepassingen zijn er gradaties in het contact tussen het papier en karton en de voeding. Er zijn toepassingen waarbij er innig contact is tussen het FCM en de voeding, zoals theezakjes en bakvellen en verpakkingen die rechtstreeks in contact komen met de voeding zoals de zakken voor suiker en dozen voor droge- en diepvriesproducten. Daarnaast heeft het een zeer breed scala van toepassingen in transport en distributie.

Gebrek aan wetgeving voor FCM

Er werd reeds aangetoond dat chemische stoffen vanuit FCM naar de voedingsmiddelen kunnen migreren. Aangezien FCM een mogelijke bron vormen van blootstelling aan chemische stoffen, is er nood aan een wetgeving die de consument beschermt tegen de mogelijke risico’s geassocieerd met het gebruik van FCM. In Europa bestaat er tot op vandaag enkel een algemene verordening [EC (No) 1935/2004] en een specifieke wetgeving voor kunststoffen FCM [(EU) No 10/2011]. Voor alle niet-kunststoffen FCM waaronder FCM vervaardigd uit bedrukt papier en karton, is er nog geen specifieke Europese wetgeving beschikbaar.

Genotoxiciteit

Aangezien er voor bedrukt en papieren FCM geen specifieke wetgeving bestaat, kunnen deze FCM componenten bevatten waarvan de toxiciteit niet of onvoldoende gekend is. PRIMISTRA is een onderzoeksproject binnen het WIV-ISP (Wetenschappelijk Instituut voor Volksgezondheid - Institut Scientifique de Santé Publique) dat als doel heeft een strategie te ontwikkelen om binnen het groot aantal componenten dat kan worden verwerkt in bedrukt papier en karton FCM die componenten te identificeren die een mogelijk risico inhouden voor de gezondheid van de mens. Bij de aanvang van het PRIMISTRA-project werd een databank opgesteld die bestaat uit componenten die specifiek aanwezig kunnen zijn in bedrukte kartonnen en papieren FCM. Verder wordt voor elke component informatie uit de meest recente versies van de Europese resolutie over papier en karton, de Zwitserse verordening [SR 817.023.21] en de Europese verordening over kunststoffen [(EU) No 10/2011] vermeld. Die documenten delen de componenten telkens op in twee lijsten: geëvalueerde componenten en componenten die niet of niet recent zijn geëvalueerd. Het resultaat is een databank van meer dan 5000 componenten, ingedeeld volgens geëvalueerd en niet-geëvalueerd.

De meerderheid van de componenten behoort tot de laatste groep en werd niet (recent) geëvalueerd (>80%). Voor die componenten dient te worden onderzocht of ze al dan niet een gevaar inhouden voor de volksgezondheid.

Het is onmogelijk om het volledig toxicologisch profiel voor deze duizenden componenten op korte termijn te karakteriseren. Daarom wordt er eerst gekeken naar het genotoxisch potentieel van de componenten. Genotoxiciteit omvat alle processen die een wijziging veroorzaken in de structuur, informatie inhoud of segregatie van het DNA. Het is een belangrijk toxicologische eindpunt aangezien het geassocieerd is met ernstige effecten op de gezondheid waaronder kanker, spontane abortus en genetische afwijkingen. Bovendien kunnen genotoxische effecten optreden na éénmalige blootstelling aan een lage concentratie van een stof.

Pilootstudie

Uit de databank van het PRIMISTRA-project werden 14 testcomponenten geselecteerd waarvan in de literatuur werd aangetoond dat ze mogelijk genotoxisch zijn. De genotoxiciteit werd in de pilootstudie bepaald met een stapsgewijze methodologie. Het genotoxisch potentieel werd eerst geverifieerd in twee in silico-programma’s, namelijk ToxTree en Derek Nexus™. In silico betekent dat de testen worden uitgevoerd met behulp van een computerprogramma. De programma's zijn beide gebaseerd op hetzelfde principe: componenten met een vergelijkbare structuur vertonen gelijkaardige biologische reacties. De programma’s zijn gebaseerd op de structuur-activiteitsrelatie (SAR), waarbij de biologische activiteit van chemische stoffen wordt voorspeld aan de hand van hun chemische structuur. Deze activiteit kan gelijk zijn aan die van de oorspronkelijke verbinding, maar verschillend in sterkte en ongewenste neveneffecten.

Vervolgens werd aan de hand van gegevens van het Europees Agentschap voor Chemicaliën (ECHA) nagegaan of er resultaten van eerdere in vitro en in vivo genotoxiciteitstesten beschikbaar zijn. Daarna werd de genotoxiciteit in vitro getest met de VITOTOX®-test. De VITOTOX®-test is een bacteriële genotoxiciteitstest gebaseerd op bioluminiscentie waarbij de hoeveelheid licht uitgezonden door de bacteriën een maat is voor de genotoxiciteit.

Op basis van de voorspellingen met de in silico programma’s, de gegevens beschikbaar op de ECHA website en de resultaten van de VITOTOX®-test werd besloten dat 4,4’-diamino-difenylmethaan en 4,4’-oxydianiline genotoxisch zijn. Furfural en 5-aminosalicylzuur worden als niet-genotoxisch beschouwd. Voor de andere componenten zijn verdere testen of literatuuronderzoek noodzakelijk (1,10-fenantroline, ethyl-tolueen-4-sulfonaat, soedaan IV, soedaan III, 1-(methylamino)antrachinon, 7-diethylamino-4-methylcoumarin, 2-chlooraceetamide, 4-nitrotolueen, 2-nitrotolueen en 2-methyl-4-isothiazoline-3-on). Zoals eerder vermeld is de blootstelling een belangrijke factor om mogelijke risico’s in te schatten. Daarom moet voor elke component nagegaan  worden of deze migreert van de FCM naar de voeding en effectief een risico vormt voor de consument.

De 14 componenten die getest zijn vormen maar een klein geheel binnen de databank van meer dan 5000 componenten. Er zijn dus mogelijk nog veel meer stoffen die een genotoxisch effect kunnen uitoefenen en verder onderzoek is bijgevolg noodzakelijk.

Conclusie

Het gebrek aan toxicologische gegevens zorgt ervoor dat de risico’s van papieren en kartonnen FCM tot op vandaag niet gekend zijn.

 

Bibliografie

Bae, S., and Hong, Y.C. (2015). Exposure to bisphenol A from drinking canned beverages increases blood pressure: randomized crossover trial. Hypertension 65, 313-319.

Barlow, S.M. (2009). Risk assessment of food-contact materials: past experience and future challenges. Food additives & contaminants Part A, Chemistry, analysis, control, exposure & risk assessment 26, 1526-1533.

Benigni, R., Bossa, C., Jeliazkova, N., Netzeva, T., and Worth, A. (2008). The Benigni/Bossa rulebase for mutagenicity and carcinogenicity - a module of Toxtree: EUR 23241 EN.

Brandon, E.F., Raap, C.D., Meijerman, I., Beijnen, J.H., and Schellens, J.H. (2003). An update on in vitro test methods in human hepatic drug biotransformation research: pros and cons. Toxicology and applied pharmacology 189, 233-246.

Bruneau, P. (2001). Search for Predictive Generic Model of Aqueous Solubility Using Bayesian Neural Nets. Journal of chemical information and computer sciences 41, 1605-1616.

Bruneau, P., and McElroy, N.R. (2006). logD7.4 modeling using Bayesian Regularized Neural Networks. Assessment and correction of the errors of prediction. Journal of chemical information and modeling 46, 1379-1387.

BVI, H.B.v. (2013). Inpakken en Uitpakken. Bio-ingenieurs KU Leuven 16, 4.

Carter, S.B. (1967). Effects of cytochalasins on mammalian cells. Nature 213, 261-264.

Chequer, F.M.D., Angeli, J.P.F., Ferraz, E.R.A., Tsuboy, M.S., Marcarini, J.C., Mantovani, M.S., and de Oliveira, D.P. (2009). The azo dyes Disperse Red 1 and Disperse Orange 1 increase the micronuclei frequencies in human lymphocytes and in HepG2 cells. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis 676, 83-86.

Choy, W.N. (2001). Genetic Toxicology and Cancer Risk Assessment (Taylor & Francis).

Coles, R., McDowell, D., and Kirwan, M.J. (2003). Food Packaging Technology (Taylor & Francis).

Cooper, G.M., and Hausman, R.E. (2003). The Cell: A Molecular Approach (Sinauer Associates, Incorporated).

Cooper, I. (2006). Plastics and chemical migration into food. In Chemical Migration and Food Contact Materials, K. Barnes, R. Sinclair, and D. Watson, eds. (Elsevier Science).

de Fátima Poças, M., and Hogg, T. (2007). Exposure assessment of chemicals from packaging materials in foods: a review. Trends in Food Science & Technology 18, 219-230.

EC (2004). Framework Regulation on materials and articles intended to come into contact with food. In EC (No) 1935/2004.

EC (2006). VERORDENING (EG) Nr. 1907/2006 VAN HET EUROPEES PARLEMENT EN DE RAAD van 18 december 2006 inzake de registratie en beoordeling van en de autorisatie en beperkingen ten aanzien van chemische stoffen (REACH), tot oprichting van een Europees Agentschap voor chemische stoffen, houdende wijziging van Richtlijn 1999/45/EG en houdende intrekking van Verordening (EEG) nr. 793/93 van de Raad en Verordening (EG) nr. 1488/94 van de Commissie alsmede Richtlijn 76/769/EEG van de Raad en de Richtlijnen 91/155/EEG, 93/67/EEG, 93/105/EG en 2000/21/EG van de Commissie. Publicatieblad L 396, 521.

EC (2011). Commission Regulation on plastic materials and articles intended to come into contact with food. In Regulation No 10/2011.

ECHA, E.C.A. (2008). Guidance on information requirements and chemical safety assessment Chapter R.6: QSARs and grouping of chemicals.

ECHA, E.C.A. (2015). Information on Chemicals.

EFSA (2008). Note for guidance for petitioners presenting an application for the safety assessment of a substance to be used in food contact materials prior to its authorisation.

EFSA (2009). EFSA statement on the presence of 4-methylbenzophenone found in breakfast cereals. The EFSA journal, 19.

EFSA (2011). Scientific opinion on genotoxicity testing strategies applicable to food and feed safety assessment (EFSA Scientific Committee), pp. 69.

EFSA (2012). Report of ESCO WG on non-plastic Food Contact Materials (supporting publications), pp. 63.

EFSA (2015). Scientific Opinion on the risks to public health related to the presence of bisphenol A (BPA) in foodstuffs: Executive summary. In EFSA Journal, pp. 23.

Ehrlich, V., Darroudi, F., Uhl, M., Steinkellner, H., Gann, M., Majer, B.J., Eisenbauer, M., and Knasmüller, S. (2002). Genotoxic effects of ochratoxin A in human-derived hepatoma (HepG2) cells. Food and Chemical Toxicology 40, 1085-1090.

Europe, C.o. (2002). Resolution on paper and board materials and articles intended to come into contact with foodstuffs. Version 4(2009).

European paper and board food packaging chain (2012). Industry Guideline for the Compliance of Paper & Board Materials and Articles for Food Contact.

FDA (2014). Guidance for Industry: Use of Recycled Plastics in Food Packaging: Chemistry Considerations, F.a.D.A. U.S. Department of Health and Human Services, Center for Food Safety and Applied Nutrition (CFSAN), ed.

Fost Plus (2015). Waarom sorteren en recycleren?, laatst geconsulteerd 13/06/2015.

Gad, S.C. (2009). Drug Safety Evaluation (Wiley).

Garriott, M.L., Barry Phelps, J., and Hoffman, W.P. (2002). A protocol for the in vitro micronucleus test: I. Contributions to the development of a protocol suitable for regulatory submissions from an examination of 16 chemicals with different mechanisms of action and different levels of activity. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis 517, 123-134.

Geueke, B., Wagner, C.C., and Muncke, J. (2014). Food contact substances and chemicals of concern: a comparison of inventories. Food additives & contaminants Part A, Chemistry, analysis, control, exposure & risk assessment 31, 1438-1450.

Gleeson, M.P. (2007). Plasma Protein Binding Affinity and Its Relationship to Molecular Structure:  An In-silico Analysis. Journal of Medicinal Chemistry 50, 101-112.

Kastenbaum, M.A., and Bowman, K.O. (1970). Tables for determining the statistical significance of mutation frequencies. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis 9, 527-549.

Kirsch-Volders, M., Sofuni, T., Aardema, M., Albertini, S., Eastmond, D., Fenech, M., Ishidate, M., Jr., Kirchner, S., Lorge, E., Morita, T., et al. (2003). Report from the in vitro micronucleus assay working group. Mutation research 540, 153-163.

Klaassen, C. (2007). Casarett & Doull's Toxicology: The Basic Science of Poisons, Seventh Edition: The Basic Science of Poisons, Seventh Edition (McGraw-Hill Education).

Lhasa limited (2015). How Derek NexusTM works. , laatst geconsulteerd 08/06/2015.

Lionti, K., Severin, I., Dahbi, L., Toury, B., and Chagnon, M.C. (2014). In vitro genotoxicity assessment of MTES, GPTES and TEOS, three precursors intended for use in food contact coatings. Food and chemical toxicology : an international journal published for the British Industrial Biological Research Association 65, 76-81.

Lorge, E., Thybaud, V., Aardema, M.J., Oliver, J., Wakata, A., Lorenzon, G., and Marzin, D. (2006). SFTG international collaborative study on in vitro micronucleus test I. General conditions and overall conclusions of the study. Mutation research 607, 13-36.

Ma, X., Que, Y., Kong, J., Liu, H., and Zhang, J. (2009). Effect of fetal bovine serum on the proliferation and differentiation of murine corneal epithelial cells in vitro. Int J Opfthalmol 2, 4.

Marinello, A.J., Bansal, S.K., Paul, B., Koser, P.L., Love, J., Struck, R.F., and Gurtoo, H.L. (1984). Metabolism and Binding of Cyclophosphamide and Its Metabolite Acrolein to Rat Hepatic Microsomal Cytochrome P-450. Cancer Research 44, 4615-4621.

Norman, R.E., Carpenter, D.O., Scott, J., Brune, M.N., and Sly, P.D. (2013). Environmental exposures: an underrecognized contribution to noncommunicable diseases. Reviews on environmental health 28, 59-65.

OECD (2015a). Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 4: Health Effects (OECD).

OECD (2015b). Test No. 487: In Vitro Mammalian Cell Micronucleus Test (OECD Publishing).

Pira International (2005). Consumption of Coated Paper & Board in Contact with Food in the EU. Final Report for CEFIC FCA Additives in Paper and Board Industry Group (APBIG). .

Raunio, H. (2011). In Silico Toxicology – Non-Testing Methods. Frontiers in Pharmacology 2.

Rodgers, S.L., Davis, A.M., Tomkinson, N.P., and van de Waterbeemd, H. (2007). QSAR Modeling Using Automatically Updating Correction Libraries:  Application to a Human Plasma Protein Binding Model. Journal of chemical information and modeling 47, 2401-2407.

Senstech, V.A.v.S.v.V.e.C.  (https://sensnet.wordpress.com/symposium-food-contact-materials/).

Serafimova, R., Fuart Gatnik, M., and Worth, A. (2010). Review of QSAR Models and Software Tools for Predicting Genotoxicity and Carcinogenicity (Joint Research Centre; Institute for Health and Consumer Protection), pp. 49.

Sharpe, R.M., and Irvine, D.S. (2004). How strong is the evidence of a link between environmental chemicals and adverse effects on human reproductive health? BMJ (Clinical research ed) 328, 447-451.

Sheridan, R.P., Feuston, B.P., Maiorov, V.N., and Kearsley, S.K. (2004). Similarity to molecules in the training set is a good discriminator for prediction accuracy in QSAR. Journal of chemical information and computer sciences 44, 1912-1928.

Sigma-Aldrich® (2015). B1760 SIGMA, Benzo[a]pyrene, ≥96% (HPLC).

Stich, H.F., and San, R.H.C. (2012). Short-Term Tests for Chemical Carcinogens (Springer New York).

Surrallés, J., Carbonell, E., Marcos, R., Degrassi, F., Antoccia, A., and Tanzarella, C. (1992). A collaborative study on the improvement of the micronucleus test in cultured human lymphocytes. Mutagenesis 7, 407-410.

Swiss Government (2005). Swiss Ordinance on laterials and articles In 81702321.

Todeschini, R., Consonni, V., and Pavan, M. (2004). A distance measure between models: a tool for similarity/diversity analysis of model populations. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 70, 55-61.

Van Hoeck, E., Mertens, B., Bolle, F., and Fraselle, S. (2014). Evaluatie van de migratie van toxische chemicaliën uit vernis gebruikt voor voedselverpakkingen in voorbereiding van een toekomstig koninklijk besluit: Screening, identificatie en kwantificatie van de (geno)toxische organische componenten. In VerniTox (RF 13/6280) (WIV-ISP), pp. 73.

Van Hoeck, E., Mertens, B., Goscinny, S., N'Goy, T., Van paemel, M., Bolle, F., and Vleminckx, C. (2015). Study on implications on the requirements for submission of toxicological information, restricitions and administrative consequences of the draft revised guideline on Food Contact Materials. (EFSA, Parma, Italy), pp. 117.

Vector Laboratories Inc (2015). Vectashield® Mounting Medium with DAPI, laatst geconsulteerd 28/05/2015 (Vector Laboratories, Inc).

Verschaeve, L. (2012). Genetische toxicologie. In Toxicologische werkingsmechanismen (Universiteit Antwerpen).

Verschaeve, L. (2013). High throughput bacterial mutagenicity testing. In High-Throughput Screening Methods in Toxicity Testing, P. Steinberg, ed. (Wiley).

Vinken, M., Doktorova, T., Ellinger-Ziegelbauer, H., Ahr, H.J., Lock, E., Carmichael, P., Roggen, E., van Delft, J., Kleinjans, J., Castell, J., et al. (2008). The carcinoGENOMICS project: critical selection of model compounds for the development of omics-based in vitro carcinogenicity screening assays. Mutation research 659, 202-210.

Weaver, S., and Gleeson, M.P. (2008). The importance of the domain of applicability in QSAR modeling. Journal of Molecular Graphics and Modelling 26, 1315-1326.

Westerink, W.M., Stevenson, J.C., Lauwers, A., Griffioen, G., Horbach, G.J., and Schoonen, W.G. (2009). Evaluation of the Vitotox and RadarScreen assays for the rapid assessment of genotoxicity in the early research phase of drug development. Mutation research 676, 113-130.

Whitaker, R. (2006). Metal packaging and chemical migration into food. In Chemical Migration and Food Contact Materials, R. Barale, R. Sinclair, and D. Watson, eds. (Elsevier Science).

Xu, Y.-j., and Gao, H. (2003). Dimension related distance and its application in QSAR/QSPR model error estimation. QSAR & Combinatorial Science 22, 422-429.

Universiteit of Hogeschool
Biomedische wetenschappen
Publicatiejaar
2015
Kernwoorden
Share this on: