Раздел IV. Качество, технологии и безопасность пищи

АКРИЛАМИД

Акриламид (рис. 27.10) широко используется в производстве пластмасс и в органическом синтезе, представляет собой бесцветные хлопьевидные кристаллы с температурой плавления 84–85 °С. При нагревании или воздействии солнечного света акриламид легко полимеризуется. При кипячении с кислотами или щелочами образует акриловую кислоту.

Рис. 27.10. Структурная формула акриламида

Растворимость акриламида: вода (215,5 г/100 см³), метанол (155 г/ 100 см³), этанол (86,2 г/100 см³), этилацетат (12,6 г/100 см³), хлороформ (2,66 г/100 см³), бензол (0,346 г/100 см³) и гептан (0,0068 г /100 см³).

Акриламид не попадает в пищевые продукты из внешней среды и не используются в пищевой промышленности. Основным механизмом образования акриламида в пищевых продуктах является взаимодействие углеводов и белков при повышенной температуре (так называемая реакция Майяра, возможный механизм которой представлен на рис. 27.11) [1]. Согласно этой теории образования акриламида, содержание акриламида должно быть наибольшим в продуктах, богатых углеводами и белками и подвергающихся при изготовлении воздействию высоких температур.

Рис. 27.11. Возможный механизм образования акриламида из глюкозы и аспарагина в ходе реакции Майяра

Акриламид не попадает в пищевые продукты из внешней среды и не используется в пищевой промышленности. Однако проведенные в 2002 г. шведскими учеными исследования показали возможность поступления акриламида в организм с пищевыми продуктами, где он образуется в процессе их термической обработки.

Основным механизмом образования акриламида в пищевых продуктах является взаимодействие углеводов и белков при повышенной температуре. Было предположено, что содержание акриламида должно быть наибольшим в продуктах, богатых углеводами и белками и подвергающихся при изготовлении воздействию высоких температур. В подтверждение этого, наибольшее содержание акриламида было обнаружено в картофельных чипсах, кукурузных хлопьях, крекерах, жареном картофеле, жареной кукурузе, бисквитах, кофе, халве, шоколаде [2]. Также проводятся исследования по содержанию акриламида в детском питании [3].

Обнаружение акриламида в пищевых продуктах обуславливает необходимость разработки методик по его идентификации и количественному определению в пищевых продуктах, а также мер по снижению его содержания в пищевых продуктах [4–6].

Рассматривая аналитические подходы к определению акриламида в пищевых продуктах необходимо отметить, что акриламид представляет собой сложный объект для анализа: малый размер молекулы, растворимость преимущественно только в воде делают его извлечение из пищевых продуктов и очистку сложной нетривиальной задачей. Эта задача также усложняется присутствием в матриксе продукта значительных количеств липидов, а также природных полимеров (белков и полисахаридов).

В Российской Федерации на текущий момент отсутствуют какие-либо утвержденные методики определения акриламида в пищевых продуктах. За рубежом определение акриламида проводят с помощью методов ГХ и ВЭЖХ. Их использование связано с высокой чувствительностью и хорошей воспроизводимостью получаемых результатов.

После попадания в ЖКТ акриламид быстро всасывается и распределяется у всех исследованных видов (крысы, мыши, собаки, свиньи). Показано, что акриламид и его метаболиты в основном равномерно распределяются по организму, накапливаясь в мужских репродуктивных органах. Также акриламид проникает в плод у беременных животных. У лактирующих крыс, получавших акриламид, он также присутствует в молоке. Исследования на крысах показали, что основным путем метаболизма акриламида является конъюгация с глутатионом и формирование эпоксидных производных акриламида (глицидамид) при участии цитохрома Р450 [7]. Акриламид и его метаболиты быстро выводятся из организма преимущественно с мочой. Незначительные количества акриламида выводятся также с фекалиями и выдыхаемым воздухом.

Острая токсичность

Акриламид проявляет острую токсичность при относительно высоких дозах (LD50 107–203 мг/кг у крыс). При хроническом воздействии острые отравления возникают при получении крысами акриламида 20 мг/кг в день и выше. В этом случае отравление сопровождается тяжелыми поражениями периферических нервов с соответствующими клиническими признаками периферической нейропатии, атрофией скелетных мышц и яичек, а также снижением концентрации эритроцитов.

Поражения периферических нервов у крыс наблюдалось и при приеме 5 мг/кг в сутки в течение 90 дней. Также небольшие изменения, наблюдаемые при помощи электронного микроскопа, становятся заметными в периферической нервной ткани при приеме 1 мг/кг в сутки акриламида. Прием 0,2 мг/кг в день не оказывал видимого влияния. При гистопатологическом исследовании тканей крыс, получавших акриламид в течение 2 лет, периферические поражения нерва наблюдали при содержании акриламида в рационе на уровне 2 мг/кг в сутки, при этом содержание акриламида на уровне 0,5 мг/кг в сутки не оказало заметного эффекта. У обезьян также наблюдались клинические признаки периферической нейропатии, при этом они прекращались в течение 30 дней после последнего приема акриламида.

Канцерогенность

Исследования показали, что минимальная доза акриламида, проявляющая канцерогенные свойства у крыс, составляет 1–2 мг/кг в сутки: увеличивается частота доброкачественных и злокачественных опухолей молочной и щитовидной желез, а также мезотелиомы в яичках. Также наблюдали увеличение частоты опухолей матки, гипофиза, надпочечников, головного и спинного мозга, легких; увеличение частоты плоскоклеточной папилломы и рака кожи.

Исследование, проведенное среди людей, подвергающихся воздействию высоких концентраций акриламида, не выявило значительного увеличения смертности. Тем не менее было отмечено небольшое статистически значимое увеличение частоты рака поджелудочной железы.

Нарушения развития и репродуктивной функции

У крыс-самцов, получавших до 15 мг/кг в сутки (или более) акриламида в течение 5 дней, показано снижение количества и подвижности сперматозоидов. Другое влияние на фертильность менее выражено и является результатом нейротоксического эффекта акриламида. Акриламид не проявляет тератогенного эффекта у крыс и мышей при пероральном приеме вплоть до токсических доз.

Обнаруженное содержание акриламида находилось в диапазоне от 10 до 1901 мкг/кг. Наибольшее содержание акриламида было обнаружено в картофельных чипсах — в среднем 824 мкг/кг (разброс 10–1901 мкг/кг), что было вполне ожидаемо и подтверждается литературными данными. В свою очередь кукурузные хлопья в нашей стране содержат акриламид в концентрациях ниже, чем за рубежом — в среднем 150 мкг/кг (разброс 10–229 мкг/кг), в то время как в других странах содержание акриламида в кукурузных хлопьях находится примерно на одном уровне с картофельными чипсами.

Значительные количества акриламида были обнаружены в мучных кондитерских изделиях (печенье, вафли, пряники и пр.) — в среднем 258 мкг/кг (разброс 10–853 мкг/кг), хлебобулочных изделиях (хлеб, сухарики, сушки, баранки и пр.) — в среднем 153 мкг/кг (разброс 10–876 мкг/кг), а также напитках (кофе, цикорий, квас и пр.) — в среднем 301 мкг/кг (разброс 20–493 мкг/кг), что делает эти продукты существенными источниками акриламида в рационе человека.

Обнаруженное в образцах пищевой продукции содержание акриламида является токсикологически значимым, что делает необходимым применение на производстве технологических мер по снижению содержания акриламида в конечной продукции.

Первоначально основной интерес был связан с выявлением реального содержания акриламида в пищевых продуктах. Сегодня основная тематика проводимых работ связана с разработкой технологических решений, позволяющих снизить содержание акриламида в пищевых продуктах, а также с дальнейшим изучением его токсичности.

Снижение содержания акриламида достигается следующими действиями.

• Следует помнить, что варка, приготовление на пару или в микроволновой печи обычно не приводят к образованию акриламида. Кроме того, приготовление на пару и в микроволновке сохраняют пищевую ценность и большинство полезных свойств продуктов питания.
• При изготовлении тостов необходимо стараться, чтобы хлеб был светло-коричневого цвета, а не темный. Если тост пригорел, то лучше его не есть.
• При жарке замороженного полуфабриката картофеля-фри придерживайтесь рекомендаций производителя по времени и температуре приготовления.
• Старайтесь избегать пережаривания, образования темной хрустящей корочки. Золотистая корочка тоже содержит акриламид, но его количество в ней значительно меньше, чем в темной.
• При жарке сырого картофеля следите за процессом приготовления и вовремя перемешивайте, чтобы его кусочки не пригорали. Лучше всего жарить при низких температурах и под крышкой. Если блюдо все же пригорело, то постарайтесь убрать из него всю пригоревшую часть.
• Большое количество акриламида образуется во время приготовления картофеля, который перед этим хранился в холодном месте (например, холодильнике). Поэтому картофель следует держать в темном и прохладном (но не холодном) месте (в погребе, кладовке или шкафу).
• Если блюдо готовится на гриле, нужно почаще переворачивать его, чтобы не появились подгоревшие или обуглившиеся участки.
• При домашнем изготовлении теста и выпечке хлеба следует знать, что во время длительного дрожжевого брожения в тесте снижается количество аспарагина, а значит, акриламиду образовываться будет не из чего.
• Эффективных способов уменьшить образование акриламида при обжарке кофейных зерен пока нет, но можно свести употребление этого напитка к минимуму.

Одним из наиболее эффективных способов снижения содержания акриламида признан способ обработки сырья аспарагиназой, уничтожающей аспарагиновую кислоту.

Литература

1. Акриламид в пищевых продуктах. 06.24-19Р1.21. РЖ 19Р–1. Химия и технология пищевых продуктов. 2006. № 24; БагрянцеваО.Н., Шатров Г.Н., Хотимченко С.А. // Вопросы питания. 2010. Т. 79. С. 4–12.
2. ЛитвякВ.В., Москва В.В., Мельситова И.В. II Вопросы питания. 2008. Т. 77, № 5. С. 18–25.
3. Hanna Mojska, Iwona Gielecińska, Katarzyna Stoś. Food and Chemical Toxicology. Vol.50. Issue 8. August 2012. P. 2722–2728.
4. Способ предупреждения образования акриламида во время тепловой обработки пищевых продуктов. 05.01-19Р1.135П. РЖ 19Р-1. Химия и технология пищевых продуктов. 2005. № 1.
5. Способ предупреждения образования акриламида при тепловой обработке пищевого продукта. 05.01-19Р1.41П, РЖ 19Р-1. Химия и технология пищевых продуктов. 2005. №1.
6. Sanny M., Jinap S., Bakker E.J. et al. Food Chemistry. Vol. 132. Issue 1. 1 May 2012. P. 134–143].
7. Capuano E., Fogliano V. LWT — Food Science and Technology. Vol.44, Iss. 4, May 2011. P. 793–810.