Акриламид

Акриламид стал особенно популярным только тогда, когда выяснилось, что он может образовываться в пище в результате термической обработки при повышенных температурах. Это очень химически активное соединение, которому неоднократно приписывали нейротоксическое и канцерогенное действие. Однако акриламид – это прежде всего химическое соединение, которое уже давно широко используется в различных отраслях промышленности.

Кратко об акриламиде

• Акриламид – это химическое соединение, используемое, среди прочего, в производстве косметики, красителей, клеев, пластмассы;
• Акриламид сам по себе не содержится в продуктах питания;
• Акриламид может образовываться в пищевых продуктах в результате воздействия высокой температуры (120° C) в таких процессах, как жарка, приготовление на гриле, выпечка;
• Акриламид считается потенциально канцерогенным. Однако научные исследования, проведенные на людях, окончательно не подтвердили этот эффект;
• Акриламид, употребляемый в высоких дозах, может токсично воздействовать на нервную систему, вызывая покалывания, судороги, атаксию;
• Источниками акриламида в рационе человека являются прежде всего: картофельные чипсы, картофель фри, хлеб, сухие завтраки, кофе, печенье;
• Акриламид может проникать из кровотока беременной женщины в плод и содержится в грудном молоке. Беременным и кормящим женщинам следует ограничить употребление продуктов, содержащих акриламид.

Что такое акриламид

Акриламид – это бесцветное химическое соединение без запаха, состоящее из атомов углерода, водорода, азота и кислорода, которое растворимо в воде, метаноле и этаноле. В этом нет ничего необычного. Но это соединение очень реактивное, то есть проявляет высокую химическую активность. Она обусловлена наличием в молекуле акриламида двойных связей.

Акриламид имеет в своей структуре амидную и винильную группы, через которые он вступает во многие химические реакции. К ним относятся: реакции нуклеофильного присоединения, реакции Дильса-Альдера (диеновый синтез), реакции присоединения Михаэля, гидролиз, дегидратация, алкоголиз или реакции конденсации с альдегидами . Это звучит сложно, но самое важное, что нужно знать об акриламиде, – это то, что его молекулы очень, очень охотно реагируют с другими.

Как он образуется в пище

Начнем с указания на существенный факт, что акриламид естественным образом не присутствует в пище. Впервые присутствие акриламида в пище (в первую очередь в продуктах, содержащих большое количество углеводов, подвергающихся термической обработке) обнаружило Шведское Национальное Агентство по вопросам продовольствия в 2002 году.

Исследователи заметили, что овощи, такие как: кукуруза, картофель, фасоль, помидоры или шампиньоны, выращенные в почве, в которую добавляют минеральные удобрения, обогащенные полиакриламидом (в целях предотвращения эрозии почвы) не содержат большого количества акриламида в своих тканях.

Образование акриламида в результате реакции Майяра

Акриламид образуется в пищевых продуктах только при их обработке. Он вырабатывается при термической обработке пищи, при так называемой реакция Майяра (также известной, как реакция неферментативного потемнения), а затем в результате дальнейших сложных превращений.

Как может образоваться акриламид? Реакция Майяра происходит между белками (точнее, аминокислотами, из которых состоят белки) и углеводами (сахарами) при повышенных температурах.

Реакция Майяра обычно происходит в результате серии химических реакций с участием аминогруппы аспарагина (аминокислоты) и кислорода карбонильной группы восстанавливающих сахаров (например, глюкозы, фруктозы, мальтозы, лактозы).

Акриламид может образовываться из глицерина, присутствующего в жирах

Происходящие реакции Майяра являются основной причиной образования акриламида. Однако это соединение может образовываться и в других процессах.

Было обнаружено, что акриламид может образовываться путем термического разложения триацилглицеринов (жиров) в результате очень высокой температуры, что приводит к образованию акролеина. Полученный акролеин подвергается ряду последующих химических реакций, включая окисление, которое, как следствие, приводит к образованию акриламида.

Образование акриламида во время выпечки и жарки

Высокое количество акриламида образуется при температуре около 120° C. По мере повышения температуры содержание акриламида в продукте увеличивается.

Более низкая температура, например, во время приготовления (около 100° C), не влияет на образование акриламида.

Какие процессы термической обработки пищи приводят к образованию вредного для здоровья акриламида? Прежде всего, здесь можно упомянуть процессы, которые приводят к получению самых вкусных продуктов, в том числе:

• Жарка картофеля (например, картофель фри);
• Обжарка кофейных зерен и какао;
• Жарка мяса;
• Выпечка хлеба и тортов;
• Высокотемпературное воздействие на зерновое сырье.

Можно предположить, что чем больше жареное и подрумяненное блюдо, тем больше в нем акриламида.

Однако и тип масла, используемого, например, для жарки картофеля, также может иметь значение в количестве образующегося акриламида. Было отмечено, что при жарке картофеля на оливковом масле образуется больше акриламида, чем при жарке на кукурузном.

Стоит добавить, что именно соединения, образующиеся в упомянутой реакции Майяра, отвечают за желаемый вкус, запах и цвет жареных и запеченных продуктов. Среди таких соединений в основном: меланоидин, фурфурол, акролеин и акриламид. Именно благодаря этим веществам мы гораздо больше любим жареную картошку, чем вареную, или жареное мясо вместо тушеного.

Где встречается

Акриламид широко присутствует в различных пищевых продуктах, прошедших термическую обработку при высоких температурах.

Таблица 1. Содержание акриламида в пищевых продуктах.

Как известно, в образовании акриламида участвует аминокислота аспарагин. Следовательно, любое сырье, содержащее его в больших количествах и подвергнутое термообработке при высокой температуре, может быть источником акриламида.

Среди продуктов, богатых аспарагином, следует упомянуть: миндаль, сушеная стручковая фасоль, какао-порошок, сухие семена чечевицы, картофель, пшеница.

Согласно проведенным исследованиям, было отмечено, что больше всего акриламида, который мы поставляем в организм, поступает из хлеба и печенья. Это связано с простым фактом – наш рацион характеризуется высоким потреблением этих продуктов.

Например, процентное содержание акриламида, поставляемого в виде пищевых продуктов, составляет: для хлеба примерно 61-80%, печенья 5-12%, картофеля фри 1-8% и чипсов примерно 5%.

Считается, что в среднем мы потребляем от 0,3 до 2,0 мкг акриламида на кг веса в день.

Уровень акриламида варьируется в зависимости от типа кофе

В проведенных исследованиях было отмечено, что растворимый кофе содержит большее количество акриламида (35,8 мкг / 100 г) по сравнению с обжаренным кофе (17,9 мкг / 100 г).

Интересно, что зерновой кофе содержит еще больше акриламида, примерно в 2,2 раза больше, чем растворимый кофе (81,8 мкг / 100 г).

Было также отмечено, что нет никакой разницы в уровнях акриламида между растворимым лиофилизированным (высушенным при низкой температуре при повышенном давлении) и агломерированным (гранулированным) кофе. Другими словами, растворимый кофе независимо от его способа производства, по-прежнему характеризуется высоким содержанием акриламида.

А вот сорт кофейных зерен не влияет на уровень акриламида. Не обнаружили никаких различий между кофе арабика и робуста, и смесью арабики и робусты. Так что вы можете выбрать любой кофе, но только натуральный жареный – в нем меньше всего акриламида среди кофе.

Акриламид в промышленности

Акриламид используется для производства так называемых полиакриламидов, которые затем используются в различных отраслях промышленности:

• Полиакриламиды используются для производства красителей, пластмассы, клеев, строительных растворов, а также коагулянтов, задачей которых является очистка питьевой воды и сточных вод;
• Полиакриламид также используется в химических лабораториях при электрофорезе для разделения нуклеиновых кислот и белков;
• Полиакриламид применяется в текстильной промышленности как вещество, предотвращающее усадку или растяжение тканей;
• Акриламид используется в производстве различных косметических средств. Например, в шампунях, лосьонах для тела и кремах;
• Акриламид также присутствует в сигаретах.

Как максимально оградить себя от акриламида

Можно ли полностью избежать акриламида? Полностью исключить его из своей повседневной жизни не удастся, ведь зачастую мы используем продукты с его добавлением совершенно бессознательно. К счастью, для уменьшения содержания акриламида в пище было разработано множество различных методов. И вот некоторые из них:

• Применение серосодержащих удобрений приводит к тому, что в растениях, например, в злаках образуется меньше аминокислоты – аспарагина, что в реакциях Майяра вызывает образование акриламида. В случае, если растения выращиваются на почве с низким содержанием серы, в них может образоваться в 30 раз больше аспарагина;
• Выбор определенных сортов растений, которые могут содержать различное количество аминокислот аспарагина. Например, в хлебобулочных изделиях можно заменить рисовую муку пшеничной мукой, которая имеет меньше аспарагина (и в меньшей степени будет способствовать образованию акриламида);
• Употребление молодого картофеля – доказано, что хранение картофеля приводит к образованию в нем большего количества глюкозы, которая также участвует в реакциях Майяра. Поэтому лучше для здоровья использовать молодой картофель. На содержание аспарагина также влияет температура хранения. Чтобы уменьшить потенциальное образование акриламида, клубни картофеля нужно хранить при температуре 8⁰ C;
• Генетические модификации – с помощью различных методов лечения можно модифицировать активность генов, ответственных за производство аспарагина в растениях. Полностью от него не избавиться, потому что он нужен для роста растений. Однако в лабораторных условиях уже разработан генетически модифицированный картофель с пониженным содержанием этой аминокислоты;
• Контроль температуры жарки – как уже упоминалось ранее, чем выше температура в процессе обработки пищи, тем больше в ней акриламида. Поэтому, снижение температуры жарки картофеля фри (со 190 до 175 градусов) позволит снизить уровень акриламида на 30%. Было также отмечено, что приготовление картофеля фри в микроволновой печи приводит к 5-кратному снижению производства акриламида по сравнению с картофелем фри, жаренным во фритюрнице. Как видите, иногда стоит прибегнуть к приготовлению пищи с использованием микроволн, и это пойдет на пользу нашему здоровью;
• Правильный выбор масла для жарки – на основе проведенных исследований было замечено, что продукты, поджаренные на оливковом масле и подсолнечном масле, имели более высокое содержание акриламида, чем продукты, обжаренные на кукурузном и пальмовом масле. Однако нет информации о рапсовом масле, которое имеет наилучшее сочетание полиненасыщенных жирных кислот. Поэтому это масло стоит употреблять хотя бы в сыром виде;
• Обеспечить соответствующей pH продукта – акриламид образуется в основном в щелочном pH в пределах 7-8. Если снизить рН до 3-4 (другими словами, при подкислении продукта) богатых углеводами продуктов перед термической обработкой, например, жаркой, то может произойти снижение содержания акриламида на 99%. Продукт можно подкислить, добавив в него лимонную или винную кислоту;
• Добавление к продуктам фермент, разрушающий аспарагин (аспарагиназу), а также исключение разрыхлителя в виде бикарбоната аммония позволяет снизить в них уровень акриламида.;
• Бланширование картофеля фри перед жаркой при 70° C в течение 10-16 минут снижает образование акриламида на 65 и 96%! К сожалению, эта процедура применяется редко из-за негативного влияния на качество конечного продукта (консистенция и вкус);
• Использование фритюрницы под давлением – жарка картофеля фри при пониженном давлении помогает уменьшить образование акриламида;
• Обогащение хлеба кальцием снижает содержание акриламида примерно на 30%. Эта практика применяется в Великобритании.

Как в домашних условиях снизить уровень акриламида

Мы, как обычные потребители, также имеем влияние на то, сколько акриламида в потребляемом нами продукте образуется, и, применяя некоторые действия, можем ограничить его количество. Перед нами открываются следующие возможности:

• Использование горячего воздуха при выпечке и сокращение времени термообработки.;
• Во время выпечки заменить восстановительные сахара (глюкозу, фруктозу) подсластителями из группы полиолов (например, ксилитом);
• Следить за тем, чтобы во время жарки продукты не подгорали;
• Тщательней выбирать магазинный хлеб. С большой долей вероятности, чем светлее цвет хлеба, тем меньше в нем акриламида;
• Ограничить использование ржаной муки для хлебобулочных изделий;
• По возможности заменяйте жарку и запекание – варкой.

Как на здоровье человека влияет акриламид

Акриламид может попасть в наш организм не только с пищевыми продуктами. Это происходит в основном тремя способами: при приеме внутрь, через кожу и через дыхательную систему.

Акриламид метаболизируется в печени

После приема внутрь, акриламид метаболизируется (перерабатывается) в основном в печени. Именно в этом органе он превращается (трансформируется) в другое соединение, называемое глицидамидом.

Было отмечено, что, хоть акриламид и не оказывает значительного влияния на нашу ДНК, к сожалению, вышеупомянутый глицидамид оказывает. Он может отрицательно действовать на ДНК, приводя к развитию различных генетических мутаций, и поэтому считается генотоксическим соединением.

Стоит отметить, что наш организм не совсем беззащитен перед акриламидом. Акриламид подвергается детоксикации (очищению) в организме человека из-за присутствия глутатиона, который в сочетании с ним образует менее вредные соединения, которые затем выводятся с мочой.

Задерживается ли акриламид в организме

В проведенных исследованиях было замечено, что период полувыведения акриламида составляет около 2-7 часов. Большая часть поступившего внутрь акриламида (до 90%) перерабатывается в организме, и лишь небольшие количества удаляются из организма с мочой.

Стоит добавить, что акриламид не накапливается в тканях организма.

Канцерогенный ли акриламид

На основе анализа многих исследований на животных, Международное агентство по изучению рака (IARC) в 1994 году признало акриламид веществом, возможно, канцерогенным для человека.

В проводимых исследованиях на мышах и крысах, наблюдалось вредное действие акриламида, вызвавшего у них образование опухолей, в том числе щитовидной железы, легких, яичек, сосков и кожи.

Однако результаты исследований, проводимых с участием людей, совсем другие. Многие эксперименты показали, что прием акриламида не вызывает рака пищевода, желудка, толстой кишки, поджелудочной железы, гортани, пищевода, горла, груди, предстательной железы, мочевого пузыря, лимфатических сосудов, легких или мозга.

Только лишь сообщалось о небольшом влиянии акриламида на развитие рака почки. Кроме того, было отмечено, что акриламид может увеличить риск рака эндометрия и яичников у женщин в постменопаузе.

Акриламид нейротоксичен

На основе токсикологических исследований и наблюдений, проведенных в 80-х и 90-х годах XX века, было подтверждено, что акриламид может оказывать вредное воздействие на нервную систему. Было высказано предположение, что пары акриламида могут раздражать кожу и глаза и способствовать цереброспинальному параличу.

В 1997 году при строительстве тоннеля в Швеции произошла утечка акриламида. Это привело к гибели рыбы и параличу крупного рогатого скота, расположенного рядом со строительством. Кроме того, у некоторых строителей были выявлены симптомы паралича периферических нервов.

Ученые считают, что нейротоксические эффекты акриламида могут быть связаны с несколькими различными механизмами. Авторы исследований утверждают, что акриламид подавляет высвобождение нейротрансмиттеров (молекул, передающих сигналы между нервными клетками), что приводит к нарушению нервной проводимости и нервной функции.

Вредная доза

Итак, мы подошли к самому главному вопросу. К сожалению, ответ, вероятно, будет не полностью удовлетворительным, поскольку до сих пор не установлен предел потребления акриламида, превышение которого имело бы негативные последствия для нашего здоровья.

Однако на основе исследований на животных была определена доза NOAEL (уровень отсутствия наблюдаемых побочных эффектов) – максимальное количество акриламида, при котором не наблюдалось нейротоксического эффекта. Это 0,2-0,5 мг акриламида на кг массы тела в сутки.

Это означает, что, как может показаться, «безопасная» доза акриламида в 200–1000 раз превышает количество потребляемого нами акриламида.

В свою очередь, специалисты Европейского агентства по безопасности продуктов питания (EFSA) определили дозу, при которой может произойти небольшое появление опухолей. Это 0,17 мг акриламида на кг массы тела в сутки.

Для предотвращения неврологических изменений, доза акриламида была установлена ​​на уровне 0,43 мг на кг массы тела в сутки.

Акриламид во время беременности

Проведенные исследования показали, что акриламид может проникать из крови матери в развивающийся плод.

Присутствие акриламида также замечено в грудном молоке, что означает, что во время грудного вскармливания в организм новорожденного поступает определенное количество этого соединения.

Из вышеперечисленных наблюдений можно сделать вывод, что рацион беременной и кормящей женщины влияет на то, сколько акриламида попадет в плод или новорожденному.

Из-за того, что плод и новорожденные не имеют хорошо развитого гематоэнцефалического барьера, они более чувствительны к токсическому воздействию акриламида.

В проведенных исследованиях было отмечено, что употребление высокого количества акриламида во время беременности может негативно повлиять на рост плода.

В другом эксперименте было отмечено, что прием акриламида во время беременности приводило к более быстрому увеличению веса у детей.

Это еще одно доказательство того, что беременным и кормящим женщинам следует особенно заботиться о правильном питании, например, ограничить потребления продуктов, содержащих акриламид. Конечно, нельзя впадать в панику и крайность, и исключать из рациона все запеченные или жареные продукты. Вам следует руководствоваться здравым смыслом. Нужно лишь максимально ограничить, например, чипсы, которые не приносят ничего необходимого нашему организму.