Для чего нужен диоксид титана
Диоксид титана: мифы и факты
Вы, вероятно, замечали диоксид титана в составе солнцезащитного крема или косметики. Но знаете ли вы, что он также содержится в пончиках, краске и резине? Некоторые исследования показывают, что диоксид титана (TiO2) может вызывать рак, в то время как другие говорят, что он совершенно безопасен. Так безопасен ли диоксид титана? Давайте разберемся.
Что такое диоксид титана и для чего он используется?
Диоксид титана или оксид титана IV – это белый порошок, который широко используется в качестве отбеливающего агента, УФ-фильтра и загустителя. Поскольку он имеет отражающий эффект, его добавляют в краски, пластик, зубные пасты, косметику и бумагу, чтобы cделать их «светлее».
TiO2 также является пищевой добавкой. Вы спросите, почему его добавляют в пищу? Он делает сахарную пудру, заправку для салата, леденцы, жевательную резинку, печенье, молочные продукты и многие другие продукты еще «белее».
Поскольку диоксид титана защищает кожу от ультрафиолетового излучения, на протяжении десятилетий он используется в солнцезащитных кремах. И поскольку он реже вызывает раздражения, чем другие поглощающие ультрафиолетовые лучи химические вещества, например оксибензон, он часто является активным ингредиентом солнцезащитных кремов для детей и людей с чувствительной кожей.
Есть лишь одна проблема: после использования солнцезащитного крема, в составе которого есть диоксид титана, на коже могут оставаться белые полосы. Решением этой проблемы стал диоксид титана в форме наночастиц. В таком виде он не оставляет белых следов на коже, вот почему люди стали чаще наносить такой солнцезащитный крем перед выходом на улицу.
В чем проблема?
Диоксид титана почти нетоксичен. Он плохо проникает в кожу, хотя его попадание в лёгкие может быть опасным. Вот почему я не советую распылять солнцезащитный спрей, ведь его очень легко вдохнуть.
Некоторые исследования показали, что наночастицы могут оказывать токсическое воздействие на наши органы, особенно на мозг. Есть также доказательства того, что наночастицы могут влиять на нашу иммунную систему, вызывать повреждение ДНК и вызывать некоторые виды рака. Недавнее исследование показало, что наночастицы титана являются канцерогенными для крыс и ослабляют их иммунную систему. Неясно, применимо ли это исследование к людям, вот почему французское правительство решило выяснить, является ли добавка E171 безопасной.
Диоксид титана в косметике и солнцезащитном креме
К счастью, исследования показывают, что наночастицы диоксида титана слишком велики, чтобы попасть в верхние слои кожи человека. Проблема скорее с диоксидом титана, который вдыхается или проглатывается.
Существуют доказательства того, что наночастицы диоксида титана могут вдыхаться и раздражать слизистую оболочку легких, причем, чем меньше частицы, тем они токсичнее.
В еде
Диоксид титана широко используется в пищевой промышленности, например, в таких продуктах, как соус для пасты, лимонная помадка, сыр, мороженое и йогурт. Больше всего диоксида титана можно найти в сладостях, леденцах и жевательной резинке – а значит, дети должны быть особенно подвержены действию этого вещества. Некоторые данные свидетельствуют о том, что данные частицы могут проходить через кишечный барьер и попадать в другие органы.
В 2017 году французский Национальный институт сельскохозяйственных исследований показал, что попадание в организм наноразмерного диоксида титана может привести к нарушениям в иммунной системе, воспалениям кишечника и образованию рака. Исследование было проведено на крысах, и оно показало, что требуется лишь небольшое количество наночастиц TiO2, чтобы вызвать рак толстой кишки и другие проблемы со здоровьем.
Вот почему появились опасения, что воздействие на людей может быть аналогичным. Исследование было опубликовано и многие люди стали выступать за запрет использования диоксида титана в пищевой промышленности и медицине.
Некоторые компании уже отказались от использования диоксида титана в своих продуктах. Еще в 2015 году Dunkin Donuts убрали его из пудры для пончиков, а So Delicious стали использовать сливки, в составе которых его нет.
Dunkin Donuts перестали использовать сахарную пудру с диоксидом титана в 2015 году
Является ли диоксид титана вредным для окружающей среды?
Было проведено малое количество исследований того, как диоксид титана, содержащийся в еде и косметике, влияет на окружающую среду, долгосрочных исследований почти нет. Неблагоприятное воздействие на окружающую среду можно наблюдать только в случаях очень большого содержания диоксида титана в природной среде, например, когда происходит утечка химикатов. Исследование показало, что наночастицы диоксида титана загрязняют пляжи. Однако это уже не такая и проблема, так как был найден способ снижения потенциального вреда от диоксида титана в солнцезащитном креме.
Что эксперты говорят о диоксиде титана
С 1966 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США включило диоксид титана в список безопасных пищевых добавок при условии, что в продукте его будет не более 1 %. Также диоксид титана считается безопасным для использования в лекарствах, медицинских приборах и косметике.
FDA допускает попадание диоксида титана в лекарственные препараты, отпускаемые без рецепта, в концентрациях не более 25%. Международное агентство по исследованию рака в 2006 году отнесло диоксид титана к канцерогенам группы 2В или же «может быть канцерогенным для человека». Такие результаты были основаны на нескольких исследованиях. Одно из них показало, что у животных, которые вдыхали высокие концентрации этого вещества, развивались опухоли легких. Другой показал «чуть более высокий» риск развития рака легких у работников производства, на котором используется диоксид титана. В 2014 году Научный комитет ЕС по защите потребителей пришел к выводу, что наноразмерный диоксид титана безопасен для использования в косметике в концентрациях до 25%. Но это не относится к наночастицам диоксида титана в продуктах, которые могут вдыхаться (например, аэрозоли и порошки). В Австралии Управление по контролю за изделиями медицинского назначения (TGA) отметило, что «подавляющее большинство» исследований показывают, что наночастицы диоксида титана не проникают в кожу и не достигают кровотока. В отчете за 2017 год TGA сообщает, что «содержание диоксида титана в солнцезащитном креме имеет больше преимуществ, чем недостатков, особенно когда дело касается защиты кожи и предупреждения рака кожи». Рабочая группа по вопросам окружающей среды (EWG) ставит диоксид титана на шкалу опасности 1-3. EWG отмечает, что данное вещество «почти не проникает в кожу, но попадает в организм при вдыхании». С 2011 года по стандарту ECOCERT сертифицируются косметические продукты, содержащие наночастицы диоксида титана. COSMOS также считает использование наночастиц диоксида титана безопасным.
Является ли наноразмерный диоксид титана безопасным?
До сих пор нет достаточных данных, чтобы сказать, действительно ли наночастицы диоксида титана представляют опасность для здоровья человека. Что мы действительно знаем, так это то, что (а) они представлены во многих продуктах, и (б) у нас нет четкого представления о том, как долгосрочное их воздействие на нас влияет.
В косметике и солнцезащитном креме
Исследования показали, что наноразмерный диоксид титана не может проникать в здоровую кожу. К сожалению, нет достаточных данных о том, может ли наноразмерный диоксид титана попадать в кожу при многократном и длительном воздействии, как, например, в случае, когда мы применяем
солнцезащитный крем ежедневно в течение многих лет. Также до сих пор неясно, как ультрафиолетовое излучение влияет на способность диоксида титана проникать в кожу. В связи с этим некоторые эксперты призвали ограничить использование наночастиц диоксида титана в солнцезащитных кремах до тех пор, пока долгосрочные исследования не подтвердят, что они действительно безвредны.
Известно, что наночастицы TiO2 могут вдыхаться и проглатываться. Также они могут накапливаться в легких и желудочно-кишечном тракте. Оттуда они могут попасть в кровоток и достичь других органов. Исследования на животных показали, что наноразмерный диоксид титана может привести к астме, аллергии, воспалениям и опухолям в легких. Неясно, однако, таков ли механизм воздействия на людей.
В еде
Нет единого мнения о том, как попадание в организм наночастиц диоксида титана влияет на нас. До сих пор нет данных о том, как постоянное употребление с пищей даже крошечных количеств диоксида титана (например, из лекарств, продуктов питания или зубной пасты) влияет на наше здоровье. Агенство по стандартизации продуктов питания Австралии и Новой Зеландии не тестирует и не регулирует содержание наночастиц диоксида титана в пищевых продуктах.
Как обезопасить себя от наночастиц диоксида титана
Так. Диоксид титана еще ничего, а вот наночастицы диоксида титана? Вот тут уже неясно. Не хотелось бы вам ими дышать.
Что касается косметики, имейте в виду, что компании не обязаны указывать размер частиц используемого диоксида титана. Это означает, что вам придется поискать бренды, которые по собственному желанию декларируют, что не используют наночастицы (например, Benecos, Hanami и Ere Perez). Это важно в случае продуктов, которые попадают в воздух, например румяна и пудра.
Наноразмерный диоксид титана содержится во многих пищевых продуктах, его практически невозможно избежать. Но если вы придерживаетесь здорового полноценного питания, то вы можете значительно снизить накопление наночастиц диоксида титана в вашем кишечнике.
Сферы применения диоксида титана
Краситель е171 (диоксид титана) – пищевой пигмент белого цвета, не растворимый в воде и растворах кислот, широко используется в различных отраслях промышленности. Добавка, называемая также титановыми белилами и двуокисью титана (TiO2, titanium dioxide), выпускается в виде порошка из прозрачных, но желтеющих в процессе нагревания, кристаллов.
В природе встречается три разновидности диоксида титана: брукит и рутил с анатазом, но только кристаллическая структура последних двух позволяет получать из них вещество, пригодное к использованию. Основным его востребованным свойством является уникальная отбеливающая способность, которая в сочетании с нетоксичностью, повышенной химической, атмосферо- и влагостойкостью делает его таким ценным для потребителя.
А возможность придавать идеальную белизну, более привлекательный внешний вид съедобным продуктам без влияния на их вкус и запах обусловила широкое применение этой добавки в пищевой индустрии. Потребительская форма диоксида титана, являясь основным продуктом титановой переработки, обычно представляет собой почти чистое вещество с незначительными вкраплениями оксида алюминия с диоксидом кремния для улучшения технологических характеристик продукта.
Основные сферы применения диоксида титана
Вещество эталонной чистоты до 99,99%, получаемое в процессе термического гидролиза, используют для изготовления максимально прозрачных стекол, применения в радиоэлектронике, волоконной оптике, медицине и пьезокерамике. Для удовлетворения широкого потребительского спроса производство диоксида титана в качестве пигментного красителя возможно в нескольких различных фракциях, адаптированных для конкретной области применения, от которой зависят размер и форма кристаллов и вид обработки их поверхности (органическая или неорганическая).
В промышленности титановые белила используют для изготовления лакокрасочной продукции с улучшенными укрывными свойствами, которая защищает окрашенные поверхности от действия ультрафиолета, старения и пожелтения пленки. Также их добавляют в изделия из пластика (оконные конструкции, детали мебели, бытовой техники и автомобилей), что помимо придания высокой интенсивности белому цвету повышает их сопротивляемость негативным воздействиям.
В производстве керамики, стекла и резины двуокись титана нередко используют в качестве катализатора химических реакций или инертного базового материала, что позволяет эксплуатировать продукцию из них в условиях повышенных температур. Этой же добавкой повышают стойкость к выцветанию типографской краски, матируют скрученные волокна при изготовлении синтетических тканей, улучшают структуру бумажной пульпы с ее отбеливанием в бумажно-картонной индустрии. Известно также положительное воздействие диоксида титана, направленное на защиту древесины от радиации солнечных лучей, очищение воздуха и повышение эффективности сварочных флюсов.
Использование TiO2 в косметике и фармацевтике
Наибольшее распространение получило применение диоксида титана в косметике, пищевой промышленности и фармацевтике. В последнем производстве он добавляется в качестве пигмента, придающего медикаментам белизну высокой степени и укрывистость оболочкам таблеток.
В косметике вещество TiO2 применяют как средство защиты от ультрафиолета, считающееся одним из лучших для нейтрализации УФ-лучей при изготовлении солнцезащитных кремов, как белый пигмент или наполнитель в декоративных косметических средствах (пудре, губной помаде, тенях для век), антиперспирантах, мыле и зубной пасте.
Зная, как разводить диоксид титана,поклонники натуральной косметики изготавливают мыло ручной работы с особыми свойствами даже на дому. Помимо нужного оттенка цвета он придает продуктам светонепроницаемость и укрывистость. С его помощью также получают другие виды пигментов для косметического сырья, например, титанированную слюду (перламутр).
Добавка нашла широкое применение в пищевой промышленности
Использование добавки е171 получило наибольшее распространение в пищевой промышленности. Ее применяют как для придания определенных свойств продуктам, так и для защиты их пластиковой упаковки от выцветания и ультрафиолетового излучения. Это особенно актуально при производстве порошкообразных продуктов, быстро приготовляемых полуфабрикатов, сухого молока и т.п.
Благодаря использованию диоксида титана изделия из рыбы, соусы (с тертым хреном, майонез и другие), кондитерские глазури, конфеты и белый шоколад получают оптически привлекательный внешний вид. Еще с ее помощью осветляется мука для изготовления пельменей и других полуфабрикатов из теста, а также паштеты, колбасы и шпик в процессе переработки мяса.
Официально разрешенный санитарными нормами и правилами пищевой компонент е171, не растворяясь желудочным соком и не всасываясь в кишечнике, не остается в тканях и полностью выводится из организма. На сегодня не зарегистрирован клиническими исследованиями использования диоксида титана вред от приема его в пищу, но для снижения цены продукции, некоторые производители пытаются применять альтернативные пигменты, не настолько безопасные для здоровья.
Диоксид титана — влияние на организм человека
Научный прогресс улучшает качество жизни, делает её более яркой, разнообразной, комфортной. Однако радикальные изменения привычного мира вокруг нас, вызывают у общества тревогу. Одна из потенциальных опасностей, которая беспокоит учёных и медицинских специалистов — широкое применение пищевых добавок. Так, недавние публикации о вреде диоксида титана для организма человека, породили множество вопросов.
Что это за вещество? Насколько хорошо изучен диоксид титана? Где он содержится и применяется? Почему учёное сообщество заговорило о нём именно сейчас? Есть ли риск навредить здоровью, используя продукты с его содержанием? Давайте разбираться.
Что такое диоксид титана
Другие названия этого вещества — оксид титана (IV), двуокись титана, титановые белила, титановый ангидрид, а также пищевой краситель E171. Это химическое соединение в виде мелкодисперсного кристаллического порошка белого цвета, не имеющего запаха. При нагревании диоксид титана меняет цвет на жёлтый. В воде, кислотах, щелочах не растворяется.
Формула диоксида титана — TiO2. В природе он находится в составе минералов — рутил, анатаз и брукит. На территории Российской Федерации самое крупное месторождение находится в Тамбовской области.
Физические свойства диоксида титана:
До недавнего времени специалисты оценивали токсичность диоксида титана как низкую. Инертность этого химического соединения препятствует выделению ядовитых веществ в окружающую среду, не оказывает вредного воздействия на человека при непосредственном контакте.
По степени влияния на организм диоксид титана относится к 4 классу опасности, то есть является малоопасным.
На основании приведённых данных, титановый ангидрид во всём мире используется в продукции, произведённой для людей, как безопасное соединение.
Влияние на организм человека
Российские эксперты оценивают вопрос об опасности диоксида титана, как требующий более систематических научных изысканий. Они сходятся во мнении, что пока не существует многоцентровых рандомизированных исследований, доказывающих опасность диоксида титана как канцерогена, способного вызывать развитие рака.
Благодаря своей химической инертности вещество не вступает во взаимодействие с желудочным соком. То есть диоксид титана не подвергается процессу пищеварения и в неизмененном виде выводится из организма. Его способность к биоаккумуляции (накапливанию в тканях) оценивается как слабая.
Согласно ДСТУ ГОСТ 30333:2009, в данных паспорта безопасности диоксида титана, отмечается отсутствие у него патологического действия:
Канцерогенное действие считается недоказанным по причине недостаточного количества данных.
По мнению экспертов, вредное влияние диоксида титана на здоровье, может быть только у сотрудников, которые заняты на производстве с использованием его сырья. Например, при вдыхании пыли, содержащей TiO2, раздражается слизистая дыхательных путей, что проявляется кашлем. Медицинские специалисты расценивают этот факт не как токсическое действие, а в качестве защитной реакции организма.
На промышленных объектах предусмотрены меры профилактики отравлений диоксидом титана. Для предохранения органов дыхания применяют противопылевые респираторы, маски. При производстве продукта в обязательном порядке используют защитные костюмы, рукавицы, каски, обувь, очки. Проводится регулярный контроль опасного воздействия.
Применение
О популярности диоксида титана говорит тот факт, что ежегодно в мире его производится более пяти миллионов тонн.
В пищевой промышленности
Международная классификации пищевых добавок определяет диоксид титана индексом E171. В России использование этих компонентов в производственном масштабе регламентируют Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.1293–03 (с изменениями, внесёнными в 2010 году).
Для чего используется диоксид титана? В каких продуктах он содержится? Можно выделить несколько направлений.
Его применяют в качестве отбеливателя при изготовлении следующих блюд и компонентов:
Из списка понятно, что диоксид титана активно используют в кулинарии. В кондитерской промышленности примером может служить сахарная глазурь, пудра, зефир, белый шоколад. Продолжают список:
Е171 применяют как пищевой краситель. Для придания аппетитного цвета и вида его добавляют в мясной фарш. Жирорастворимый диоксид титана используют в качестве красителя для придания нужного оттенка шоколаду, глазури.
Кроме того, двуокись титана входит в состав упаковочной плёнки, которая защищает продукты от действия ультрафиолета. Это его качество называется укрывистость.
Е171 не привносит в состав продуктов полезные свойства. Назначение пищевой добавки — улучшить их внешний вид, сделать его более привлекательным, а значит востребованным.
В производстве косметики
В индустрии красоты применяют высокоочищенный диоксид титана мелкодисперсной структуры. Раздроблённый до мельчайших частиц порошок используют для изготовления защитных кремов, тональных основ, пудры. Свойство светонепроницаемости позволяет защитить кожу от агрессивного действия солнечных лучей.
Важна и визуальная функция вещества. В качестве пигмента диоксид титана входит в состав помады, придавая ей густоту, вязкость, а также пудры, обеспечивая осветляющий эффект и игру оттенков.
Диоксид титана химически инертен и не влияет на здоровье кожи. Кремы для лица и тональные основы с его содержанием — гипоаллергенные. Но, преимущество двуокиси титана в виде мелкодисперсности, может стать причиной поражения кожи. При низком качестве косметического продукта мелкие частицы способны сыграть роль фотокатализатора. Вместо защиты, они усиливают действие ультрафиолета на кожу.
Интересный факт — после нанесения солнцезащитного средства, неприятный эффект липкости объясняется присутствием в составе диоксида титана. В более качественных косметических средствах этот эффект нейтрализуется его применением в размельчённом состоянии до наночастиц.
Важно знать, что у людей с жирной и проблемной кожей, средства с диоксидом титана могут вызывать высыпание прыщей.
В производстве мыла E171 применяют для достижения эффекта белоснежности. Мелкодисперсные частицы не проникают внутрь кожных покровов и не задерживаются на её поверхности.
В зубной пасте
Диоксид титана в составе зубной пасты выполняет несколько функций:
Какая зубная паста не содержит диоксид титана? Например, Rembrandt «Антитабак и кофе», специально созданная для курильщиков и людей, которые часто употребляют крепкий чай и кофе.
В медицине
Диоксид титана использует в производстве витаминов, микроэлементных комплексов, таблетированных средств, добавляют мелкодисперсный порошок в состав кремов, суппозиториев, паст. Ничтожно малое количество вещества не влияет на структуру препарата, при этом придаёт ему белизну и продлевает срок действия.
Если есть показания во время беременности медицинские специалисты назначают витаминные комплексы, в составе которых также есть диоксид титана.
В других отраслях промышленности
Двуокись титана называют чудо-материалом. Его применяют в различных отраслях производства многих стран. Мировой рынок титанового ангидрида в последние годы оценивался приблизительно в 5 млн тонн.
Основные области применения, следующие.
В последнее время на рынке появился новый продукт — цветные титановые пигменты. Они не содержат диоксида титана, при этом сохраняют конкурентоспособность.
Последние исследования свойств диоксида титана
Стоит отметить, что исследования в области токсичности пищевых добавок, а именно в отношении E171, проводятся в США уже с 1969 года. Одно из последних опубликовано в выпуске EFSA Journal 28 июня 2016 г. Результат изучения подтвердил безопасность диоксида титана при текущем уровне потребления.
Однако есть и тревожные данные. Так, а 2015 году американские учёные опубликовали результаты экспериментов на лабораторных мышах — их поили специально приготовленной мелкодисперсной суспензией диоксида титана. Итоги опытов таковы — поражение митохондрий в клетках головного мозга. Основная функция митохондрий — выработка энергии для поддержания клеточных процессов. В результате — нарушения функций центральной нервной системы.
А также общественное мнение тревожно отреагировало на недавно опубликованные результаты опытов учёных INRA (Французский национальный институт сельскохозяйственных исследований). Изыскания проводились на трёх группах крыс и морских свинок, которые получали пищевой краситель в воде. Доза соответствовала суточному потреблению E171 человеком. Длился эксперимент 100 дней. Результаты исследования можно обобщить следующими фактами:
Учёные на основании результатов сделали следующие выводы:
Ещё одно исследование — группа американских учёных из Калифорнийского университета в подобных опытах на крысах получили данные о деформации цепочек ДНК.
Токсикологи считают, что диоксид титана может оказывать канцерогенное действие, проникая через дыхательные пути. Особое беспокойство научного сообщества вызывает природа наночастиц. Учёные говорят о новом механизме проявления токсичности в виде физико-химической реакции. Это позволяет TiO2 накапливаться в различных тканях и вызывать окислительный стресс.
С другой стороны, статистические данные подтверждают быстрое увеличение темпов промышленности, основанной на применении наноразмерных систем. Предполагаемый рост расширения внутреннего рынка диоксида титана в ряде стран, в том числе и в России составляет от 4 до 9% ежегодно.
Какой можно сделать вывод? Диоксид титана — это химическое соединение, которое имеет уникальные свойства. Практически нет такой области, где бы вещество ни использовалось. Медицинские специалисты различных стран уже более 50 лет проводят исследования на предмет выявления канцерогенного действия на организм человека. И не только тех людей, кто занят на производстве с использованием диоксида титана. Ведь TiO2 входит в состав зубной пасты, косметических средств, лекарственных препаратов, используется как пищевая добавка E171. Однако пока нет однозначного вывода учёных о вреде этого химического соединения. Ведь результаты, полученные на крысах, нельзя однозначно экстраполировать на человека. Они лишь указывают направление для дальнейших многоцентровых рандомизированных исследований. Точные ответы на тревожные вопросы можно получить, лишь объединив усилия мирового сообщества.