Migration studies of nickel and chromium from ceramic and glass tableware into food simulants.
[Migration studies of nickel and chromium from ceramic and glass tableware into food simulants.]

ABSTRACT
Background. In addition to the release of lead and cadmium from ceramic and glass vessels, (acceptable limits being set by the EU 84/500/EC Directive), other harmful metals can migrate, such as nickel and chromium. Permissible migration limits for these latter metals however have not yet been set in the EU legislation. Both the toxic properties of nickel and chromium and the measures taken by the European Commission Working Group on Food Contact Materials for verifying permissible migration limits for lead, cadmium and other metals from ceramics have acted as drivers for studies on nickel and chromium release from ceramic and glass tableware.
Objective. To investigate the migration of nickel and chromium into food simulants from ceramic and glassware, available on the Polish market, which are intended for coming into contact with food. Potential consumer exposure can thereby be estimated from the release of these elements into food.
Materials and Methods. Tableware consisted of ceramics and glass vessels generally available on the domestic market, with inner surfaces being mainly coloured and with rim decorations. Migration of nickel and chromium studied from the ceramics was carried out in 4% acetic acid (24 ± 0.5 hrs at 22 ± 2°C), whilst that from glassware in 4% acetic acid (24 ± 0.5 hrs at 22 ± 2°C) and 0.5% citric acid (2 ± 0.1 hrs at 70 ± 2°C). The concentrations of metals which had migrated into the test solutions were measured by using flame atomic absorption spectrometry (FAAS). This analytical procedure had been previously validated by measuring nickel and chromium released into food simulants from ceramic and glass tableware where working ranges, detection limits, quantification limits, repeatability, accuracy, mean recovery and uncertainty were established.
Results. Migration of nickel and chromium was measured from 172 ceramic and 52 and glass vessels samples, with all results being below the limits of quantification (LOQ = 0.02 mg/L), excepting one instance where a 0.04 mg/L concentration of nickel was found. The validated methods for measuring chromium achieved the following parameters; 0.02 to 0.80 mg/L operating range, 0.01 mg/L detection limit, 0.02 mg/L limit of quantification, 6% repeatability, 2.8% accuracy, 102% average recovery and 11% uncertainty. For the nickel method the corresponding parameters were 0.02 to 0.80 mg/L working range, 0.02 mg/L limit of quantification, 0.01 mg/L detection limit, 5% repeatability, 6.5% accuracy, 101% average recovery and 12% uncertainty.
Conclusions. The tested ceramics and glassware did not pose a threat to human health regarding migration of nickel and chromium, and thus any potential exposure to these metals released from these products into food will be small. However, due to the toxicity of these metals, the migration of nickel and chromium is still required for articles coming into contact with food, which includes metalware.

STRESZCZENIE
Wprowadzenie. Z wyrobów ceramicznych i szklanych, obok migracji ołowiu i kadmu, dla których w UE określono dopuszczalne limity (Dyrektywa 84/500/EC) może zachodzić migracja także innych szkodliwych dla zdrowia metali, w tym niklu i chromu. Dla chromu i niklu nie ustanowiono jeszcze w UE dopuszczalnych limitów migracji. Właściwości toksyczne niklu i chromu oraz podjęte przez European Commision Working Group on Food Contact Materials prace mające na celu weryfikację dopuszczalnych limitów migracji ołowiu i kadmu z wyrobów ceramicznych oraz wprowadzenie limitowania dla innych pierwiastków, skłoniły do podjęcia badań uwalniania niklu i chromu z ceramicznych i szklanych naczyń stołowych.
Cel. Zbadanie migracji do płynów modelowych niklu i chromu z naczyń ceramicznych i szklanych przeznaczonych do kontaktu z żywnością, dostępnych na rynku w Polsce, w celu oszacowania wielkości potencjalnego narażenia konsumentów na te metale uwalniane z takich wyrobów do żywności.
Materiał i metody. Materiał do badań stanowiły stołowe naczynia ceramiczne i naczynia szklane, głównie z barwioną powierzchnią wewnętrzną i zdobionym obrzeżem, pochodzące z obrotu handlowego. Migrację niklu i chromu z badanych wyrobów ceramicznych przeprowadzano do 4% kwasu octowego (24 ± 0,5 h w temperaturze 22 ± 2 ºC), natomiast migrację z naczyń szklanych do 4% kwasu octowego (24 ± 0,5 h w temperaturze 22 ± 2 ºC) i 0,5% kwasu cytrynowego (2 ± 0,1 h w temperaturze 70 ± 2 ºC). Zawartość badanych metali w płynach modelowych uzyskanych po migracji, oznaczano metodą płomieniowej atomowej spektrometrii absorpcyjnej (FAAS). Badania poprzedzono walidacją metody oznaczania niklu i chromu uwalnianych do płynów modelowych z ceramicznych i szklanych naczyń stołowych. Wyznaczono następujące parametry metody oznaczania chromu i niklu: zakres roboczy, granicę wykrywalności, granicę oznaczalności, powtarzalność, poprawność, średni odzysk oraz niepewność.
Wyniki. Migracja niklu i chromu z 172 badanych naczyń ceramicznych i 52 naczyń szklanych, w zastosowanych warunkach badania migracji, była poniżej granicy oznaczalności metody analitycznej (LOQ) wynoszącej 0,02 mg/L, z wyjątkiem jednego naczynia, z którego migracja niklu była wyższa i wynosiła 0,04 mg/L. Zwalidowaną metodę oznaczania chromu charakteryzowały następujące parametry: zakres roboczy - od 0,02 do 0,80 mg/L, granica wykrywalności - 0,01 mg/L, granica oznaczalności - 0,02 mg/L, powtarzalność - 6%, poprawność - 2,8%, średni odzysk - 102% i niepewność - 11%. Parametry metody oznaczania niklu: zakres roboczy - od 0,02 do 0,80 mg/L, granica oznaczalności - 0,02 mg/L, granica wykrywalności - 0,01 mg/L, powtarzalność - 5%, poprawność - 6,5%, średni odzysk - 101% i niepewność -12%.
Wnioski. Zbadane wyroby ceramiczne i szklane nie stanowią zagrożenia dla zdrowia człowieka w zakresie migracji niklu i chromu, a potencjalne narażenie na te metale uwalniane z tych wyrobów do żywności będzie niewielkie. Jednak, ze względu na toksyczność tych metali wskazane jest kontynowanie badań uwalniania niklu i chromu z wyrobów do kontaktu z żywnością, z uwzględnieniem naczyń metalowych.