Einleitung: Das NIAS-Konzept und der regulatorische Kontext
Die Gewährleistung der chemischen Sicherheit von Verpackungsmaterialien, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, beschränkt sich nicht nur auf die Kontrolle von Stoffen, die während des Herstellungsprozesses absichtlich zugesetzt werden (Intentionally Added Substances – IAS). Artikel 3 der Rahmenverordnung (EG) Nr. 1935/2004 der Europäischen Union und die Verordnung (EU) Nr. 10/2011 über Kunststoffmaterialien verpflichten die Hersteller, unbeabsichtigt zugesetzte Stoffe (Non-Intentionally Added Substances – NIAS) zu ermitteln und eine Risikobewertung durchzuführen. NIAS können aus Verunreinigungen in den Ausgangsstoffen, aus während der Produktion entstehenden Reaktionsnebenprodukten, Abbauprodukten oder Umweltkontaminanten stammen. Mit der Einführung der PPWR ist diese Verpflichtung noch deutlicher geworden, sodass Verpackungshersteller die NIAS-Bewertung mit einem systematischen Ansatz angehen müssen. Nano-Test Labor Services bieten im Bereich der NIAS-Bewertung ein umfassendes und GLP-konformes Dienstleistungsportfolio an, das von Screening- und Identifizierungsuntersuchungen mit fortschrittlichen Analysetechniken bis hin zur toxikologischen Risikobewertung reicht.
Definition, Quellen und Klassifizierung von NIAS
NIAS ist ein weit gefasster Begriff, der alle chemischen Stoffe umfasst, die nicht absichtlich der Rezeptur eines Verpackungsmaterials zugesetzt wurden, aber im Endprodukt vorkommen können. Die Quellen dieser Stoffe sind vielfältig und können während des gesamten Lebenszyklus der Verpackung entstehen. Ein korrektes Verständnis von NIAS ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung einer wirksamen Analysestrategie und die Durchführung einer Risikobewertung.
Klassifizierung der NIAS-Quellen
Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Entstehungsmechanismen, Quellen und typische Beispiele für jede Quelle systematisch zusammen:
| NIAS-Quelle | Entstehungsmechanismus | Typische NIAS-Beispiele |
|---|---|---|
| Verunreinigungen in den Ausgangsstoffen | Rückstände aus dem Herstellungsprozess von Monomeren, Additive oder Rückstände von Lösungsmitteln, die aus dem Produktionsprozess stammen | Monomerisomere, Lösungsmittelrückstände, Katalysatorrückstände, Verunreinigungen in Chemikalien technischer Qualität |
| Reaktionsnebenprodukte | Unerwünschte Verbindungen, die während der Polymerisation, Vernetzungs- oder Aushärtungsreaktionen entstehende unerwünschte Verbindungen | Oligomere (Dimere, Trimere), Polymerisationsnebenprodukte, Zersetzungsprodukte |
| Zersetzungsprodukte | Thermische, photochemischen oder hydrolytischen Zersetzung des Polymers oder der Additive | Zersetzungsprodukte von Antioxidantien, Zersetzungsprodukte von UV-Stabilisatoren, Depolymerisationsoligomere |
| Verunreinigungen aus dem Recycling</ strong> | Fremdstoffe, die in das recycelte Rohmaterial gelangen, oder Rückstände aus der vorherigen Verwendung | Druckfarbenbestandteile, Klebstoffrückstände, Rückstände früherer Produkte, MOSH/MOAH |
| Umweltkontaminanten | Stoffe, die während der Herstellung, Lagerung oder beim Transport aus der Umwelt auftretende Stoffe | PAK (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe), PCB, Pestizidrückstände |
Hinweis: Der Umfang der NIAS-Bewertung wird je nach Fall auf der Grundlage der Zusammensetzung des Verpackungsmaterials, des Herstellungsprozesses und der vorgesehenen Verwendungsbedingungen festgelegt. Die von der EFSA veröffentlichten Leitfäden bieten den grundlegenden methodischen Rahmen für die NIAS-Bewertung.
Analytische Strategie bei der NIAS-Bewertung
Die NIAS-Bewertung stellt aufgrund der Notwendigkeit, eine Vielzahl bekannter und unbekannter Stoffe gleichzeitig zu screenen und zu identifizieren, einen der komplexesten Bereiche der analytischen Chemie dar. Im Nano-Test-Labor wird die NIAS-Bewertung anhand des folgenden mehrstufigen und systematischen Ansatzes durchgeführt.
Stufenweise NIAS-Bewertungsstrategie
Der von Nano-Test angewandte NIAS-Bewertungsprozess besteht aus vier Hauptphasen, die in der folgenden Tabelle zusammengefasst sind:
| Phase | Schritt | Erläuterung |
|---|---|---|
| 1. Vorabbewertung und Datenerfassung | Prüfung der Informationen zur Formulierung und zum Herstellungsprozess | Theoretische Ermittlung aller verwendeten Ausgangsstoffe, Zusatzstoffe, Produktionsparameter und potenziellen NIAS-Quellen (Verunreinigungen, Reaktionsnebenprodukte, Zersetzungsprodukte). In dieser Phase werden auch die vom Kunden bereitgestellten Lieferantenerklärungen und Sicherheitsdatenblätter (SDS) ausgewertet. |
| 2. Nicht zielgerichtetes Screening (Non-Targeted Screening) | Umfassendes Screening mittels hochauflösender Massenspektrometrie (HRMS) | Der nach einem geeigneten Extraktions- und/oder Migrationstest gewonnene Extrakt wird mit LC-QTOF-MS- und GC-QTOF-MS-Systemen analysiert. Die gewonnenen Daten werden mit fortschrittlicher Datenverarbeitungssoftware ausgewertet, um einen Bibliotheksabgleich durchzuführen und unbekannte Peaks zu identifizieren. |
| 3. Identifizierung und semiquantitative Bestimmung | Strukturelle Aufklärung der identifizierten NIAS-Kandidaten | Die strukturelle Charakterisierung unbekannter Verbindungen erfolgt anhand der aus den HRMS-Daten gewonnenen genauen Masse, der Isotopenverteilung und der MS/MS-Fragmentierungsmuster. Soweit möglich, erfolgt die Validierung anhand von Referenzstandards. Die semiquantitative Schätzung erfolgt anhand eines auf internen Standards oder strukturellen Analoga basierenden Ansatzes. |
| 4. Toxikologische Risikobewertung | Bewertung der identifizierten NIAS im Hinblick auf die Lebensmittelsicherheit | Für jeden identifizierten NIAS wird eine Risikobewertung unter Verwendung des „Threshold of Toxicological Concern“ (TTC)-Ansatzes der EFSA oder substanzspezifischer toxikologischer Daten durchgeführt. Die Cramer-Klassifizierung und Genotoxizitätswarnungen (QSAR) werden berücksichtigt. |
Nano-Test NIAS-Analyseplattformen
Die wichtigsten analytischen Plattformen, die im Nano-Test-Labor für die NIAS-Bewertung verwendet werden, sowie ihre spezifischen Rollen bei der NIAS-Analyse sind in der folgenden Tabelle vergleichend dargestellt:
| Analytische Plattform | Technische Eigenschaften | Rolle bei der NIAS-Analyse | Zielverbundprofil |
|---|---|---|---|
| LC-QTOF-MS | Hohe Auflösung (≥30.000 FWHM), hohe Massengenauigkeit (±3 ppm), MS/MS-Fragmentierung | Zielfreies Screening und Identifizierung polarer und mäßig polarer NIAS | Oligomere, Abbauprodukte, Antioxidantien und deren Metaboliten, Weichmacher, Gleitmittel |
| GC-QTOF-MS | Hohe Auflösung, EI- und CI-Ionisation, umfangreiche Bibliothek (NIST, Wiley) | Targets freies Screening und Identifizierung von flüchtigen und halbflüchtigen NIAS | Flüchtige organische Verbindungen (VOCs), Oligomere mit niedrigem Molekulargewicht, Lösungsmittelrückstände |
| LC-MS/MS (QQQ) | Triple-Quadrupol, MRM-Modus, hohe Selektivität und Empfindlichkeit | Gezielte quantitative Bestimmung und Validierung identifizierter NIAS | Spezifische NIAS-Verbindungen (BPA, Phthalate, PAA usw.) |
| Headspace-GC-MS | Headspace-Probenahme, für flüchtige Verbindungen optimiert | Screening und Quantifizierung flüchtiger NIAS | Restmonomere (Styrol, Butadien), Lösungsmittel, flüchtige Abbauprodukte |
Toxikologische Risikobewertung und TTC-Ansatz
Das letztendliche Ziel der NIAS-Bewertung ist es, festzustellen, ob die identifizierten Stoffe ein Risiko für die Verbrauchergesundheit darstellen. Der von der EFSA verabschiedete „Threshold of Toxicological Concern“ (TTC)-Ansatz bietet ein wissenschaftlich fundiertes Instrument zur Risikobewertung für Stoffe, deren Struktur bekannt ist, für die jedoch nur begrenzte toxikologische Daten vorliegen.
Nano-Test wendet in dieser entscheidenden Phase der NIAS-Bewertung den folgenden systematischen Ansatz an:
Cramer-Klassifizierung und TTC-Schwellenwerte
Die folgende Tabelle fasst das toxikologische Potenzial der Stoffe gemäß dem Cramer-Klassifizierungssystem und die entsprechenden TTC-Schwellenwerte zusammen:
| Cramer-Klasse | Toxizitätspotenzial | TTC-Schwellenwert (μg/kg Körpergewicht/Tag) | Typische chemische Strukturen |
|---|---|---|---|
| Klasse I | Geringes Toxizitätspotenzial | 30 | Einfache aliphatische Kohlenwasserstoffe, normale Stoffwechselprodukte |
| Klasse II</ strong> | Mittleres Toxizitätspotenzial | 9 | Verbindungen mit funktionellen Gruppen ohne aromatische Ringe, Ester, Ether |
| Klasse III | Hohes Toxizitätspotenzial | 1, 5 | Aromatische Verbindungen, heterocyclische Strukturen, konjugierte Systeme |
| Genotoxische Stoffe | Verdacht auf DNA-reaktive Genotoxizität | 0,0025 (für ein lebenslanges Krebsrisiko von 1:10⁵) | Aflatoxin-ähnliche Strukturen, N-Nitrosoverbindungen, DNA-Interkalatoren |
Hinweis: Die EFSA empfiehlt nicht die Anwendung des TTC-Ansatzes für genotoxische Karzinogene. Für solche Stoffe ist die Minimierung der Exposition (ALARA-Prinzip) von grundlegender Bedeutung. Darüber hinaus ist der TTC-Ansatz für Stoffgruppen mit potenziell neurotoxischer Wirkung, wie Organophosphate und Carbamate, möglicherweise nicht geeignet.
Der integrierte NIAS-Bewertungsservice von Nano-Test
Als Nano-Test Labor Services bieten wir die NIAS-Bewertung mit einem multidisziplinären und integrierten Ansatz an. Unser Dienstleistungsmodell besteht aus den in der folgenden Tabelle zusammengefassten Komponenten:
NIAS değerlendirmesi, yalnızca analitik bir test değil, aynı zamanda derinlemesine bir kimyasal ve toksikolojik uzmanlık gerektiren çok boyutlu bir süreçtir. Nano-Test olarak, bu sürecin her aşamasında, GLP prensiplerine bağlılık, bilimsel titizlik ve müşteri odaklı danışmanlık anlayışıyla hareket etmekteyiz.Die NIAS-Bewertung ist nicht nur ein analytischer Test, sondern ein vielschichtiger Prozess, der fundiertes chemisches und toxikologisches Fachwissen erfordert. Als Nano-Test handeln wir in jeder Phase dieses Prozesses im Einklang mit den GLP-Grundsätzen, wissenschaftlicher Sorgfalt und einem kundenorientierten Beratungsansatz.Um die NIAS-Konformität Ihrer Verpackungen, die Sie auf den europäischen Markt exportieren, im Rahmen der PPWR und der entsprechenden EU-Vorschriften sicherzustellen und Ihre Screening- sowie Risikobewertungsprozesse mit einem zuverlässigen Partner durchzuführen, können Sie sich an unser Expertenteam wenden, um detaillierte Informationen zu den NIAS-Bewertungsdienstleistungen von Nano-Test zu erhalten.
| Dienstleistungskomponente | Umfang | Nutzen für den Kunden |
|---|---|---|
| Formulierungs- und Prozessprüfung | Detaillierte Untersuchung der verwendeten Rohstoffe, Zusatzstoffe und des Produktionsprozesses; theoretische Kartierung potenzieller NIAS-Quellen | Die richtige Ausgestaltung der Analysestrategie, Vermeidung unnötiger Analysen |
| Zielunabhängiges Screening (HRMS) | Umfassendes, zielfreies chemisches Screening mittels LC-QTOF-MS und GC-QTOF-MS | Nachweis unerwarteter Kontaminanten und unbekannter NIAS |
| Strukturelle Beleuchtung und Halbquantifizierung | Strukturelle Charakterisierung auf der Grundlage von HRMS-Daten und semiquantitative Schätzung anhand interner Standards | Zuverlässige Identifizierung unbekannter Peaks und Bestimmung ihrer ungefähren Konzentrationen |
| Toxikologische Risikobewertung | Umfassende Risikobewertung unter Verwendung des TTC-Ansatzes, der Cramer-Klassifizierung und der QSAR-Toxizitätsvorhersage (in silico) | Wissenschaftlich fundierte Bewertung des Lebensmittelsicherheitsrisikos der definierten NIAS |
| Bericht zur Einhaltung der regulatorischen Vorschriften | Umfassender Bericht für die DoC (Konformitätserklärung), der alle analytischen Ergebnisse und die Risikobewertung enthält | Vollständige Dokumentation für behördliche Anträge und Kundenprüfungen |
Um die NIAS-Konformität Ihrer Verpackungen, die Sie auf den europäischen Markt exportieren, im Rahmen der PPWR-Verordnung und der entsprechenden EU-Rechtsvorschriften sicherzustellen und Ihre Verfahren zur gezielten Überprüfung und Risikobewertung gemeinsam mit einem zuverlässigen Partner durchzuführen, können Sie sich an unser Expertenteam wenden, um detaillierte Informationen zu den NIAS-Bewertungsdienstleistungen von Nano-Test zu erhalten.