Akrylamid w żywności i diecie. Czym jest i jak wpływa na zdrowie?

Akrylamid jest to substancja, która w naturalny sposób powstaje w żywności podczas poddawania półproduktu metodom obróbki termicznej takiej jak: pieczenie, grillowanie, smażenie. Według ekspertów może zwiększać ryzyko powstawania nowotworów u ludzi.

Spis treści:

1. Akrylamid a zdrowie
2. Właściwości chemiczne
3. Obróbka cieplna
4. Jak powstaje akrylamid?
5. Źródła w diecie
6. Sposoby na ograniczenie
7. Podsumowanie
8. Bibliografia

Akrylamid a zdrowie

Przypis redakcji: ostatnie duże badania na temat akrylamidu sugerują, że może mieć on działanie rakotwórcze. Największy związek w badaniu prowadzonym przez IARC miał akrylamid z rakiem płuc, wątroby i nerek. Badanie opublikowano w 2019 roku w Genome Research.

Właściwości chemiczne akrylamidu

Akrylamid to organiczny związek chemiczny, który należy do grupy amidów. Nie powstaje w środowisku w sposób naturalny. Otrzymywany jest na drodze hydrolizy akrylonitrylu. Jest bezwonną substancją krystaliczną. Bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, etanolu, eterze i chloroformie. Głównym przeznaczeniem akrylamidu jest produkcja i synteza poliakryalmidów, które są wykorzystywane do produkcji tworzyw sztucznych, farb, klejów, lakierów i zapraw murarskich. Akrylamid znajduje się w wielu produktach spożywczych konsumowanych na co dzień, np. pieczywie, paluszkach, chipsach, frytkach, ciastach, smażonym mięsie.

Powstawanie akrylamidu podczas obróbki cieplnej

W 2002 roku doniesienia szwedzkich naukowców o akrylamidzie jako substancji, która powstaje podczas smażenia, pieczenia czy grillowania niektórych produktów spożywczych wzbudziło wielkie zainteresowanie. Badania dotyczące toksyczności akrylamidu, wskazują na neurotoksyczną, kancerogenną i genotoksyczną aktywność tej substancji. Jak udowodniono do tej pory, akrylamid na organizm człowieka działa neurotoksycznie. Kancerogenne oddziaływanie akrylamidu zostało potwierdzone w badaniach  na zwierzętach.

Czynniki powstawania akrylamidu

Czynnikami wpływającymi na powstawanie akrylamidu są: temperatura i czas obróbki cieplnej, zawartość i rodzaj aminokwasów i węglowodanów w żywności. Nie wyklucza się kolejnych nieznanych jeszcze czynników.

Reakcja Maillarda

Akrylamid powstaje w produktach spożywczych w wyniku reakcji Maillarda. Ta reakcja chemiczna  zachodzi pomiędzy aminokwasami, a cukrami (glukoza, fruktoza, laktoza). Podczas ogrzewania półproduktu dochodzi do kaskady reakcji chemicznych, które nadają brązowe zabarwienie żywności oraz do powstawania szeregu związków, dzięki którym nadany zostaje smak i aromat. Przykładem reakcji Maillarda może być wypiekanie chleba.

Prekursory akrylamidu

Prekursorami akrylamidu są cukry redukujące (glukoza, fruktoza) oraz aminokwas – asparagina. W większości produktów węglowodanowych cukry redukujące, znajdujące się w surowcu, są głównym karbonylowym składnikiem reagującym z wolną asparaginą. Jednak składniki karbonylowe mogą również powstawać w wyniku utleniania tłuszczów, szczególnie w procesach termicznych.

Produkty utleniania tłuszczu

Produkty utleniania tłuszczu stanowią dużą grupę niestabilnych składników, które mogą ulegać dalszym przekształceniom, w wyniku czego powstaje mieszanina związków różniących się ciężarem właściwym, właściwościami zapachowymi i znaczeniem biologicznym. Należą do nich: aldehydy, ketony, alkohole, epoksydy i węglowodory. Chociaż chemiczna struktura lipidów i węglowodanów jest całkowicie odmienna, zarówno produkty reakcji utleniania tłuszczów, jak i reakcji Maillarda, zawierają składniki karbonylowe. Stąd też niektóre produkty utleniania tłuszczów mogą reagować z wolną asparaginą tworząc akrylamid. Znaczne ilości akrylamidu powstają podczas obróbki w temperaturze 120 ⁰C. W pewnych warunkach, w temperaturze 160-180⁰C zawartość tego składnika wzrasta nawet do 20mg/kg.

Źródła akrylamidu w diecie

Jak podaje literatura, największe stężenie akrylamidu znajduje się w:

• chipsy ziemniaczane od 50 do ok 3500 μg/kg,
• frytki do 3500 μg/kg
• tosty do 3200 μg/kg
• chrupki kukurydziane do 2400μg/kg
• różnego rodzaju ciastka mogą osiągać wartości pomiędzy 30 μg/kg a 3200 μg/kg,
• kawa 170 μg/kg do 230μg/kg,
• w chlebie średnio ok. 20μg/kg,
• płatki śniadaniowe ok. 1346μg/kg,
• chrupkie pieczywo ok. 740μg/kg.

Pozytywną informacją jest, że zgodnie z badaniami [7] ostatnie lata po roku 2018 przyniosły spadek narażenia na akrylamid w Europie. Wcześniejsze kilkanaście lat wykazywały tendencję rosnącą – przyp. redakcji

Sposoby stosowane do ograniczenia tworzenia się akrylamidu w żywności

            Do sposobów tych zaliczamy:

• ograniczanie zawartości prekursorów akroleiny poprzez stosowanie, np. mąki ryżowej zamiast pszennej (bądź częściowe jej zastąpienie),
• nie stosowanie mąki o wysokim przemiale (bogatej w asparginę) w wyrobach piekarskich,
• stosowanie asparaginazy (w celu zmniejszenia zawartości asparaginy),
• zmiana środka spulchniającego w wyrobach piekarskich
• dobór odpowiedniej odmiany ziemniaków do produkcji frytek, chipsów, o niskiej zawartości cukrów redukujących (glukoza, fruktoza) w bulwie.

Podsumowanie. Akrylamid w organizmie

Do organizmu człowieka akrylamid wchłaniany jest przez przewód pokarmowy, układ oddechowy, a także przez skórę, ulegając biotransformacji*. Substancja ta tworzy połączenie z hemoglobiną, które są wykorzystywane jako biomarkery ekspozycji na ten związek. Najnowsze badania wskazują, na  występowanie zależności pomiędzy poziomem hemoglobiny z akrylamidem a ryzykiem występowania raka piersi u kobiet [8]. Do uszkodzenia centralnego jak i obwodowego układu nerwowego może dojść podczas długotrwałego narażenia organizmów żywych na akrylamid, zarówno ludzi jak i zwierząt. Dochodzi wówczas do zaburzeń neurologicznych: osłabienia, mrowienia i drętwienia kończyn, drgawek.

*Biotransformacja – enzymatyczne przekształcenie różnorodnych egzogennych związków chemicznych (ksenobiotyków) do strukturalnie podobnych produktów, które przeważnie nie wykazują żadnej funkcji metabolicznej i są gromadzone pozakomórkowo.

Bibliografia:

1. A. Kita i in. Wpływ dodatku przeciwutleniaczy do oleju smażalniczego na zawartość akrylamiduw smażonych produktach ziemniaczanych. Żywność, nauka, technologia, jakość,2011, tom 5
2. D. Orzeł, J. Biernat Furan i akrylamid w żywności. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna XLIV, 2011, tom 3
3. T. Szczerbina Akrylamid- potencjalnie rakotwórcza substancja występująca w żywności. Kosmos. Problemy nauk biologicznych 2005 tom 54
4. www.pimr.poznan.pl/biul/2010_4_MSMI.pdf
5. D. Pingot i in. Toksyczność akrylamidu i jego metabolitu -glicydamidu. Medycyna Pracy, 2013 tom 64
6. J. Jankowska i in. Akrylamid jako substancja obca w żywności. Problemy higieny i epidemiologii, 2009 tom 90
7. Poteser, M., Laguzzi, F., Schettgen, T., Vogel, N., Weber, T., Zimmermann, P., … & Moshammer, H. (2022). Time Trends of Acrylamide Exposure in Europe: Combined Analysis of Published Reports and Current HBM4EU Studies. Toxics, 10(8), 481.
8. Bellicha, A., Wendeu-Foyet, G., Coumoul, X., Koual, M., Pierre, F., Guéraud, F., Zelek, L., Debras, C., Srour, B., Sellem, L., Kesse-Guyot, E., Julia, C., Galan, P., Hercberg, S., Deschasaux-Tanguy, M., & Touvier, M. (2022). Dietary exposure to acrylamide and breast cancer risk: results from the NutriNet-Santé cohort. The American journal of clinical nutrition, nqac167. Advance online publication. https://doi.org/10.1093/ajcn/nqac167

• Data pierwotnej publikacji: 19.10.2014
• Data ostatniej aktualizacji o wyniki badań: 4.09.2022