Revizuirea critică a evaluării siguranței aditivilor de silice nano-structurate în Food Journal of
Abstract
fundal
O recomandare a Comisiei Europene definește nanomaterialele ca având o dimensiune care nu depășește 100 nm [6]. Cu toate acestea, nu există un temei științific solid care să propună o limită strictă de mărime și prefixul „nano” nu face ca o substanță să fie dăunătoare în mod automat. Cu toate acestea, scara nano-dimensiunii modifică caracteristicile materialului în comparație cu particulele mai mari sau cu aceeași substanță într-o stare dizolvată. Materialele de dimensiuni nano prezintă un raport suprafață-masă crescut care le îmbunătățește reactivitatea în comparație cu structurile mai mari [7, 8]. De asemenea, particulele de dimensiuni nanometrice pătrund cu ușurință în membranele celulare intacte, conferind astfel potențialul de trafic peste bariere biologice, inclusiv epiteliul tractului gastro-intestinal [9-13]. Până în prezent, efectele nano-particulelor asupra sănătății au fost studiate în principal în legătură cu absorbția respiratorie [14]. Având în vedere utilizările lor pe scară largă legate de alimente, este însă urgent să se revizuiască adecvarea studiilor de toxicitate orală și de evaluare a riscurilor care abordează siguranța pe termen lung a silicei nano-structurate.
Silice amorfă sintetică
Siliciul (Si) este un metaloid care prezintă o greutate atomică de 28. Termenii „silicium” și „silice” se referă la materiale antropice sau naturale compuse din dioxid de siliciu (SiO2), care apare în două forme majore, adică cristalină și amorfă. . Silice amorfă sintetică (SAS) se aplică pe scară largă alimentelor procesate și este înregistrată de UE ca aditiv alimentar cu codul E 551 [15]. Scopul principal al particulelor SAS din industria alimentară este de a preveni un flux slab sau „coacere”, în special în produsele sub formă de pulbere. Particulele SAS sunt folosite suplimentar ca agent de îngroșare în paste sau ca purtător de arome și, de asemenea, pentru clarificarea băuturilor și controlul spumării [16-18].
Particulele de silice există în cantități mari în natură și se recunoaște că au fost constituenți dietetici de-a lungul evoluției umane. Cu toate acestea, evaluarea riscului de silice discutată în această revizuire este limitată la materialele sintetice introduse ca aditivi alimentari. În 1942, Harry Kloepfer (chimist care lucra la Degussa, acum Evonik) a inventat procedura Aerosil pentru producerea particulelor SAS destinate industriei alimentare [19, 20]. După un proces pirogen standard, cunoscut și sub numele de hidroliză a flăcării, tetraclorura de siliciu este arsă într-o flacără de hidrogen la temperaturi de 1000-2500 ° C, generând nano-particule de silice cu un diametru de
10 nm [21]. Acest material este denumit siliciu pirogen sau fumificat, referindu-se la metoda de producție de mai sus. Într-o cale alternativă umedă de sinteză, particulele SAS nanostructurate denumite silice precipitată, silicagel sau siliciu hidrat, sunt produse din silicați ai metalelor alcaline dizolvate în apă și au reacționat cu acid sulfuric. În UE, numai particulele sintetice obținute prin aceste procese pirogene sau umede sunt permise ca aditivi alimentari [15]. Toate produsele SAS se agregează în particule mai mari cu dimensiuni de ordinul a 100 nm, care se aglomerează în continuare pentru a forma structuri de dimensiuni micronice [14, 22]. Termenul „agregat” descrie un ansamblu de particule ținute împreună de forțe puternice, cum ar fi legături covalente sau metalice. „Aglomeratele” de particule apar ca o consecință a forțelor slabe, cum ar fi interacțiunile van der Waals, legarea hidrogenului, atracțiile electrostatice sau aderența prin tensiuni superficiale. Materialele SAS sunt hidrofile, dar pot fi redate hidrofobe, reducând astfel absorbția lor de umiditate, prin modificările ulterioare ale suprafeței.
Studii de toxicitate orală folosind particule SAS
Un sinopsis al studiilor pe animale care abordează siguranța orală a particulelor SAS a fost publicat de Centrul European pentru Ecotoxicologie și Toxicologie al Produselor Chimice (ECETOC) [23] și, mai recent, de Organizația pentru Cooperare și Dezvoltare Economică (OECD) [24]. ]. Nici o mortalitate sau semne adverse nu au rezultat din expunerea acută prin administrare orală unică de particule SAS hidrofile la rozătoare la doze de până la 5000 mg pe kg de greutate corporală. Un studiu subacut (de 28 de zile) a fost efectuat prin administrarea orală de particule hidrofile SAS la șobolani Wistar. Dozele zilnice au variat între 100 și 1000 mg/kg greutate corporală. Niciunul dintre obiectivele monitorizate (semne clinice, consumul de alimente, greutatea corporală, teste comportamentale, hematologie, parametri de chimie clinică, greutăți de organe, patologie macroscopică și examene histologice) nu au evidențiat anomalii legate de substanță [25].
Pentru a rezuma, o analiză critică a studiilor existente cu doze repetate orale la rozătoare relevă lacune de date și incertitudini care limitează valoarea lor predictivă pentru evaluarea riscului expunerii la dieta umană. Unele studii s-au bazat pe particule slab caracterizate în termeni de compoziție, impurități sau proprietăți fizico-chimice, iar majoritatea rapoartelor nu au avut o evaluare a distribuției dimensiunii particulelor.