Ludzie stosowali ciepło dla podgrzewania żywności od tysięcy lat. Okazuje się, że ogrzewanie wiąże również się z powstawaniem substancji, których działanie może nie być korzystne dla zdrowia. Jeden z tych związków w ostatnich latach spotkał się z dużym zainteresowaniem naukowców i mediów – jest nim akrylamid.
Odkrycie akrylamidu w żywności
Początkowo akrylamid był znany tylko z zastosowania przemysłowego, w takich procesach, jak produkcja plastiku, gum, papieru i kosmetyków. Opisy następstw przypadkowych epizodów narażenia pracowników przemysłu na wysokie stężenie akrylamidu doprowadziły do uznania tego związku za substancje neurotoksyczną. Oznacza to, że akrylamid w wysokich dawkach wykazuje własności uszkadzania tkanki nerwowej. Wysokie dawki tego związku, stosowane u zwierząt, prowadziły do rozwoju chorób nowotworowych i zaburzały procesy rozrodcze.
Badacze z Uniwersytetu w Sztokholmie w 2002 r. niespodziewanie odkryli akrylamid w produktach spożywczych, a od tego czasu potwierdzono jego obecność w wielu produktach wytwarzanych lub przetwarzanych w wysokich temperaturach.1 Akrylamid w pożywieniu tworzy się podczas procesów wymagających ogrzewania co najmniej do temperatury 120o C, a wiec podczas smażenia i pieczenia. Substancję tą znajdowano na przykład we frytkach, chipsach ziemniaczanych, herbatnikach, krakersach, chrupkach, płatkach śniadaniowych, smażonych ziemniakach, pieczywie i kawie. W następnych badaniach wykryto akrylamid również w suszonych owocach, pieczonych warzywach, w czarnych oliwkach oraz w niektórych gatunkach pieczonych orzechów.
W jaki sposób akrylamid tworzy się w produktach spożywczych
Akrylamid powstaje w produktach spożywczych w wyniku reakcji chemicznej, znanej pod nazwą reakcji Maillarda. Jest ona reakcją chemiczną pomiędzy aminokwasami (cegiełkami budulcowymi białek), a cukrami, takimi jak glukoza, fruktoza i laktoza.
Podczas ogrzewania dochodzi do kaskady reakcji chemicznych, które prowadzą do ‘brązowienia’ żywności oraz do powstawania szeregu związków, które mają własności nadawania jej smaku i aromatu. Wszystkie te związki nadają podgrzanej żywności charakterystyczny zapach. Jednym z przykładów reakcji Maillarda jest podgrzewanie białego pieczywa dla otrzymania brązowych tostów.
Przedstawione powyżej procesy tylko częściowo tłumaczą powstawanie akrylamidu, ponieważ reakcja Maillarda jest jedną z najbardziej skomplikowanych reakcji chemicznych, jakie zachodzą w odniesieniu do żywności. Tworzenie się akrylamidu i jego stężenie zależy od rodzaju żywności, temperatury oraz czasu grzania. Można stwierdzić ogólnie, że produkty skrobiowe, takie jak pieczywo czy ziemniaki, które są zwykle podgrzewane do wyższych temperatur i ten proces trwa dłużej, zawierają wyższe stężenia akrylamidu.
Okazuje się, że poza temperaturą i czasem podgrzewania, istotne znaczenie dla tworzenia akrylamidu ma również stężenie aminokwasu zwanego kwasem asparaginowym. Aminokwas ten ma budowę chemiczną przypominającą budowę akrylamidu, co sugeruje, że podczas reakcji Maillarda kwas asparaginowy może łatwo być przekształcony do akrylamidu.
Jakie stężenie akrylamidu stwierdza się w produktach spożywczych?
Uczeni są zgodni, że najwyższe stężenie akrylamidu znajduje się produktach, które są długo smażone, smażone w głębokim tłuszczu lub pieczone. Należą do nich ciastka, pieczywo i frytki. Komitet ekspertów ds. Dodatków do Żywności (Joint Expert Committee on Food Additives – JEFCA) podaje, że największy udział w ogólnym spożyciu akrylamidu w większości państw mają następujące produkty: chipsy ziemniaczane (16-30%), chrupki ziemniaczane (6-46%), kawa (13-39%), ciasta, ciastka i herbatniki (10-20%) oraz chleb i inne gatunki pieczywa (10-30%).2
Inne produkty spożywcze łącznie dostarczają nie więcej niż 10% ogólnej ilości przyjętego akrylamidu. Całkowite spożycie waha się w różnych państwach Unii Europejskiej od 0,3 do 1,4 mcg/kg masy ciała, i zależy od indywidualnego sposobu żywienia oraz tradycji żywieniowych w poszczególnych państwach.3
Dotychczas nie wykryto w ogóle akrylamidu w produktach gotowanych i gotowanych na parze. Ten fakt można łatwo wytłumaczyć – podczas gotowania temperatura nie przekracza 100o C i nie zachodzą reakcje brązowienia.
Czy akrylamid obecny w żywności jest szkodliwy dla ludzkiego zdrowia?
Niebawem po doniesieniu szwedzkim, Komitet Naukowy ds. Żywności (Scientific Committee on Food – SCF) wydał opinię dotyczącą potencjalnych obaw związanych z oddziaływaniem akrylamidu na ustrój człowieka.4 Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) stwierdza, że „akrylamid należy do grupy związków chemicznych, które nie cechują się możliwym do określenia progiem zaistnienia szkodliwych efektów zdrowotnych, co oznacza, że narażenie na niskie stężenia wiąże się z niskim, ale nie zerowym ryzykiem dla zdrowia”.5
W 2005 r. panel zajmujący się zanieczyszczeniami żywności Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności (European Food Safety Authority - EFSA) podtrzymał poprzednią opinię JECFA stwierdzając, że powinny być podjęte wysiłki na rzecz zmniejszenia narażenia na tę substancję.2,6
Aby lepiej poznać ryzyko związane z przetwarzaniem żywności w wysokich temperaturach, Komisja Europejska finansuje projekt HEATOX (Heat-generated Food Toxicants – Identification, Characterisation and Risk Minimalisation).3 Jego celem jest identyfikacja, scharakteryzowanie i zminimalizowanie ryzyka stwarzanego przez związki chemiczne wytwarzane podczas procesów podgrzewania żywności. Projekt ten w szczególności dotyczy właśnie akrylamidu. W 2007 r. opublikowano cztery podstawowe wnioski, oparte na wynikach badań laboratoryjnych; 1) akrylamid obecny w żywności może być czynnikiem rakotwórczym; 2) możliwe jest zmniejszenie wytwarzania się akrylamidu w żywności, ale nie całkowita jego eliminacja; 3) dostępne są metody analityczne pozwalające na ocenę zawartości akrylamidu w produktach spożywczych; oraz 4) podgrzewanie żywności może prowadzić do powstawania również innych substancji istotnych dla ludzkiego zdrowia.
Co zrobiono, aby zmniejszyć stężenie akrylamidu w żywności?
Producenci żywności powzięli szereg działań, aby zmniejszyć zawartość akrylamidu w takich produktach, jak chrupki, chipsy, pieczywo i herbatniki. Dokonano tego poprzez skrupulatne kontrole jakości produkcji oraz zmiany receptur i zmiany przebiegu procesów wymagających podgrzewania produktów spożywczych. Wszystkie te działania nie biorą jednak pod uwagę elementu sezonowości, który ma znaczący wpływ na zawartość akrylamidu w surowcach.
Konfederacja Producentów Żywności i Napojów Unii Europejskiej (CIAA) opublikowała ‘Przewodnik dotyczący akrylamidu’, który dostarcza informacji, jakie środki powinni zastosować producenci żywności oraz konsumenci, aby zmniejszyć zawartość akrylamidu w produktach gotowych do spożycia.7 W uaktualnionej wersji dokumentu uwzględniono również wyniki badania HEATOX.
Naukowcy poszukują możliwości zmniejszenia stężenia akrylamidu w produktach spożywczych poprzez zablokowanie reakcji chemicznych zachodzących podczas ich podgrzewania. Wykorzystują w tym celu modyfikacje procesów biotechnologicznych i zmiany dotyczące technologii rolniczych. Na przykład wykazano, że zwiększenie zawartości siarki w glebie wraz ze zmniejszeniem poziomu azotu, przyczynia się do obniżenia zawartości akrylamidu w niektórych płodach rolnych. Przy zastosowaniu metody modyfikacji genetycznej uzyskano nowe odmiany ziemniaka, które zawierają znacznie mniej cukrów prostych niż typowe ziemniaki.8
Zmniejszenie zawartości redukujących cukrów prostych (np. glukozy) może zmniejszyć tworzenie się akrylamidu, ponieważ cukry proste są kluczowym substratem dla reakcji Maillarda, w wyniku której powstaje akrylamid. Poszukuje się również genów roślinnych, które odpowiadają za syntezę kwasu asparaginowego. Jak wiadomo, jest to również istotny związek w procesach powstawania akrylamidu.
Korzyści wynikające z podgrzewania produktów spożywczych
Nie można zapominać o wielu korzyściach wynikających z podgrzewania produktów spożywczych. Poza wpływem na smak i zapach, podgrzewanie zmniejsza ryzyko wystąpienia zatrucia pokarmowego. Ponadto w procesie podgrzewania wiele podstawowych składników odżywczych staje się bardziej dostępnych dla naszego organizmu.
Co możemy zrobić sami?
Jak już wspomniano powyżej, prowadzone są badania nad zmniejszeniem zawartości akrylamidu w produktach, które podlegają procesom podgrzewania. Konsumenci mogą sami wpływać na zawartość akrylamidu, starając się unikać nadmiernego podgrzewania, które prowadzi do brązowania produktów spożywczych. W tym celu należy dokładnie stosować się do instrukcji dotyczących przygotowania pokarmów, umieszczonych na opakowaniach. Ponadto można modyfikować sposoby podgrzewania żywności, częściej stosując gotowanie, gotowanie na parze lub podobne metody. Wiele produktów, które zawierają akrylamid to produkty o wysokiej gęstości energetycznej. Dlatego powinny one być spożywane w sposób umiarkowany, jako część prawidłowo zbilansowanego sposobu żywienia.
Piśmiennictwo
- Tareke E, Rydberg P, Karlsson P, Eriksson S, Törnqvist M. (2002) Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50(17):4998-5006. doi: 10.1021/jf020302f S0021-8561(02)00302-3
- JECFA Report TRS 930-JECFA 64/8. Available at: http://www.who.int/ipcs/food/jecfa/summaries/summary_report_64_final.pdf
- The HEATOX Project, Final Project Leaflet. Available at: http://www.slv.se/upload/heatox/documents/D62_final_project_leaflet.pdf
- Scientific Committee on Food (2002) Opinion of the Scientific Committee on Food on new findings regarding the presence of acrylamide in food. Available at: http://ec.europa.eu/food/fs/sc/scf/out131_en.pdf
- World Health Organisation (WHO). Food Safety section: Frequently asked questions - acrylamide in food. Available at: http://www.who.int/foodsafety/publications/chem/acrylamide_faqs/en/index.html
- European Food Safety Authority, Key Topics section: Acrylamide in food. Available at: http://www.efsa.europa.eu/EFSA/efsa_locale-1178620753812_1178659331266.htm
- The CIAA Acrylamide ‘Toolbox’. Available at: http://www.ciaa.be/documents/brochures/CIAA_Acrylamide_Toolbox_Oct2006.pdf
- Rommens CM, Ye J, Richael C, Swords K. (2006) Improving Potato Storage and Processing Characteristics through All-Native DNA Transformation. Journal of Agricultural and Food Chemistry 54(26):9882-9887. doi: 10.1021/jf062477l S0021-8561(06)02477-0
FOOD TODAY (Żywność Dzisiaj) 10/2008
.jpg)