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Determination of genotoxicity of plastic polymer recyclates by the Ames-MPF assay
Isabella Taucher
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Manfred Tacker
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.65798
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-15212.59308.440364-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Die Verwendung von Kunststoffpolymeren als Verpackungsmaterial in der Lebensmittelindustrie hat viele Vorteile. Der größte Nachteil ist jedoch, dass Polymere nicht abbaubar sind und somit die Umwelt stark beeinflussen. In Österreich können nicht einmal 50 Prozent der verwendeten Polymere recycelt werden. Laut der europäischen Strategie zur Kreislaufwirtschaft müssen bis 2030 alle auf dem Markt befindlichen Kunststoffverpackungen recycelbar sein. Derzeit können nur PET-Flaschen für den Lebensmittelkontakt recycelt werden. Daher muss die verpackugsmaterialproduzierende Industrie recyclebare Lebensmittelverpackungslösungen für alle Verpackungsarten entwickeln. Das größte Problem von recycelbaren Verpackungspolymeren für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie sind die nicht absichtlich zugesetzten Substanzen (NIAS), die aus der Lebensmittelverpackung in das Lebensmittel migrieren und vom Menschen verzehrt werden können. Daher ist es sehr wichtig, das Gesundheitsrisiko von NIAS für den Verbraucher zu ermitteln. In dem Projekt "Polycycle" wurden verschiedene Verpackungspolymertypen getestet, um sicherzustellen, dass die verpackungsmaterialproduzierende Industrie die gängigen Verpackungspolymere recyceln kann. In dieser Masterarbeit wurden die Polymerrezyklate auf ihre genotoxische Wirkung mit dem Ames MPF Assay getestet. Dabei ist die Probenvorbereitung der Kunststoffpolymerrezyklate ein sehr wichtiges Thema. Sie umfasst den Migrationsprozess zur Extraktion der Substanzen in den Rezyklat-Proben unter definierten Bedingungen. Dies geschieht mit einem Extraktionsmittel und Wärmeeinwirkung für eine bestimmte Zeit. Danach werden die Substanzen durch Rotationsverdampfung aufkonzentriert und unter Vakuum zum Lösungsmittelwechsel mit einem Visiprep™ SPE-Vakuum-Manifold eingedampft. Anschließend wird der Ames-MPF-Assay durchgeführt, um mögliche genotoxische Substanzen in den Polymerrezyklat-Proben nachzuweisen. Aufgrund der vielen Schritte bei der Probenvorbereitung und der langen Hitzeeinwirkung während des Migrationsprozesses ist es möglich, dass die genotoxischen Substanzen verloren gehen oder abgebaut werden. Zu diesem Zweck wird zusätzlich die biologische Wiederfindung der genotoxischen Substanzen bestimmt. Dazu werden Aliquots der Extraktionsmittel mit verschiedenen DNA-reaktiven Substanzen gespikt und parallel zu den RezyklatProben geführt. Um Matrixeffekte der Rezyklat-Proben im Assay zu beurteilen, wurde die Reaktion auf eine bekannte Ames-positive Substanz ausgewertet. Dazu wurden alle Polymer-Rezyklat-Proben in Abwesenheit und Anwesenheit eines positive Kontrollspikes getestet. Die Polymer-Recyclat-Proben, die für das Projekt "Polycycle" getestet wurden, zeigen eindeutig negative Ergebnisse im Ames MPF Assay. Es scheint so, als ob die Ergebnisse der biologischen Substanzwiederfindung von den unterschiedlichen Reinsubstanzen abhängen. Außerdem können Substanzverluste bei der Probenvorbereitung durch menschliche und technische Fehler nicht ausgeschlossen werden.
Abstract
(Englisch)
Using plastic polymers as packaging materials in the food industry has many benefits. However the major disadvantage is that polymers are non-degradable and thus influence the environment badly. In Austria not even 50 per cent of the used polymers can be recycled. According to the European Circular Economy Strategy, all plastic packaging materials on the market have to be recyclable till 2030. Currently only PET bottles can be recycled for use in food contact. Therefore, the packaging material producing industry has to develop recyclable food packaging solutions for all packaging types. The biggest problem of recyclable packaging polymers for use in the food industry are the non-intentionally-added substances (NIAS), which can migrate from the food packaging into the food and can be consumed by human beings. Therefore, it is very important to determine the health risk of NIAS on the consumers. In the project called “Polycycle“, different packaging polymer types have been tested to make sure that the packaging material producing industry can recycle the common packaging polymers. In this master‘s thesis the polymer recyclates have been tested for their genotoxic effect with the Ames MPF assay. For this, the sample preparation of the plastic polymer recyclates is a very important topic. It includes the migration process to extract the substances in the recyclate-samples under defined conditions. This is done with an extracting agent and impact of heat for a certain time. After that the substances are concentrated by rotary evaporation and evaporated under vacuum for solvent change using a Visiprep™ SPE Vacuum Manifold. Then the Ames MPF assay is performed to detect possible genotoxic substances in the polymer recyclate-samples. Due to the many steps involved in sample preparation and the long impact of heat during the migration process, it is possible that the genotoxic substances are lost or degraded. For this purpose the biological recovery of the genotoxic substances is additionally determined. To do this, aliquots of the extracting agents are spiked with different DNA-reactive substances and are conducted parallel to the recyclate-samples. To assess matrix effects of the recyclatesamples in the assay, the response to a known Ames-positive substance was evaluated. Therefore all polymer recyclate-samples were tested in absence and presence of a positive control spike. The polymer-recyclate samples which have been tested for the project “Polycycle” clearly show negative results in the Ames MPF assay. It seems as if the results of the biological substance recovery depend on the different pure substances. Furthermore substance losses during sample preparation due to human and technical errors cannot be excluded.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Food contact materials NIAS plastic polymer recyclates determination of the genotixicty ames MPF assay
Schlagwörter
(Deutsch)
Lebensmittelkontaktmaterialien NIAS Kunststoff-Rezyklate Bestimmung der Genotoxizität Ames-MPF Assay
Autor*innen
Isabella Taucher
Haupttitel (Englisch)
Determination of genotoxicity of plastic polymer recyclates by the Ames-MPF assay
Paralleltitel (Deutsch)
Bestimmung der Genotoxizität von Kunststoff-Rezyklate mit dem Ames-MPF Assay
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
71 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Manfred Tacker
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges ,
35 Chemie > 35.07 Chemisches Labor, chemische Methoden ,
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
43 Umweltforschung, Umweltschutz > 43.13 Umwelttoxikologie
AC Nummer
AC16250664
Utheses ID
58278
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1