Akrylamid w żywności - jak powstaje i jak działa na organizm?

2016-12-27 11:54

Akrylamid powstaje w żywności zawierającej duże ilości skrobi w wyniku reakcji Maillarda zachodzących w wysokie temperaturze, np. podczas smażenia, pieczenia i suszenia. Szczególnie dużo akrylamidu znajduje się w chipsach, chrupkach, frytkach, pieczywie, ciastkach i kawie. Akrylamid wykazuje działanie neurotoksyczne i potencjalnie rakotwórcze, dlatego warto ograniczyć spożywanie produktów zawierających ten związek.

Akrylamid w żywności - jak powstaje i jak działa na organizm?
Autor: thinkstockphotos.com

Spis treści

  1. Akrylamid - co to jest i jak powstaje?
  2. Zawartość akrylamidu w żywności
  3. Zawartość akrylamidu w wybranych produktach spożywczych
  4. Wpływ akrylamidu na organizm
  5. Neurotoksyczne działanie akrylamidu
  6. Wpływ akrylamidu na DNA
  7. Wpływ akrylamidu na powstawanie nowotworów

Akrylamid - co to jest i jak powstaje?

Akrylamid (akryloamid) to organiczny związek chemiczny z grupy amidów, który w postaci poliakrylamidów przede wszystkim stosuje się w produkcji tworzyw sztucznych, farb, lakierów, klejów i zapraw murarskich, w przemyśle celulozowo-papierniczym i kosmetycznym. W 1994 roku akrylamid wpisano na listę substancji prawdopodobnie rakotwórczych dla ludzi. Ma on działanie neurotoksyczne, prawdopodobnie genotoksyczne i kancerogenne. W 2002 roku po pojawieniu się doniesień, iż akrylamid znajduje się w żywności, zdecydowanie wzrosła ilość badań nad tworzeniem się akrylamidu w produktach spożywczych i nad jego wpływem na organizm człowieka.

Akrylamid w żywności powstaje w wyniku reakcji Maillarda – skomplikowanego ciągu reakcji, które zachodzą między cukrami redukującymi (glukozą, fruktozą) a aminokwasem asparaginą w podwyższonej temperaturze (już od 120 stopni Celsjusza) podczas procesów smażenia, pieczenia, prażenia, grillowania, tostowania, suszenia i ekstruzji. Efektem reakcji Maillarda jest brązowienie powierzchni produktów, powstawanie charakterystycznego smaku i aromatu. Klasycznym przykładem reakcji Maillarda jest brązowienie skórki chleba.

Zawartość akrylamidu w żywności

W ciągu ostatnich kilkunastu lat poczyniono bardzo duży postęp w badaniach dotyczących zawartości akrylamidu w żywności, warunków jego powstawania i możliwości ograniczania ilości tworzącego się akrylamidu w procesie technologicznym. Najwięcej akrylamidu powstaje w żywności o wysokiej zawartości węglowodanów i niskiej wilgotności. Komitet ekspertów FAO/WHO ds. Dodatków do Żywności stwierdził, że w większości państw największy udział w ogólnym spożyciu akrylamidu mają:

  • chipsy ziemniaczane (16-30%),
  • chrupki ziemniaczane (6-46%),
  • kawa (13-39%),
  • ciasta, ciastka i herbatniki (10-20%),
  • chleb i inne gatunki pieczywa (10-30%).

Po przeprowadzeniu kilku badań naukowych stwierdzono, że średnie spożycie akrylamidu wynosi 0,5 mg/kg masy ciała dorosłego człowieka i 0,6 mg/kg masy ciała dziecka. Ustalono, że zdecydowana większość akrylamidu pochodzi z żywności produkowanej przemysłowo i kupowanej w restauracjach, a poziom tego związku w posiłkach przygotowywanych w domu jest dużo niższy. Bardzo duży wpływ na zawartość akrylamidu ma czas obróbki termicznej, temperatura i poziom zbrązowienia potrawy, a także zawartość w produkcie aminokwasu asparaginy, który ma budowę podobną do akrylamidu. Produkty skrobiowe, takie jak ziemniaki czy pieczywo, poddawane są obróbce w wyższej temperaturze i przez dłuższy czas, dlatego są głównym źródłem akrylamidu w diecie. Na podstawie badań sformułowano kilkanaście zabiegów technologicznych, które pomagają ograniczyć ilość akrylamidu w żywności produkowanej na skalę przemysłową. Wiele z nich jest jednak niekorzystnych dla cech organoleptycznych gotowych produktów i wciąż szuka się optymalnych metod redukcji akrylamidu w żywności.

Zawartość akrylamidu w wybranych produktach spożywczych

Rodzaj produktu Zawartość akrylamidu [μg/kg]
Chipsy ziemniaczane <50 - 3500
Frytki 170 - 2287
Pieczywo (chleb, bułki) 70 - 430
Płatki śniadaniowe <30 - 1400
Prażone migdały 260
Kakao <50 - 100
Czekolada (proszek) 15 - 90
Kawa (proszek) 170 - 351
Ciastka, krakersy 30 - 3200
Orzechy i masło orzechowe 64 - 457
Piernik 10 - 7834
Pizza <30 - 736
Hamburger 14 - 23
Mięso, drób 30 - 64
Ryby 30 - 39
Piwo 30 - 70
Koncentrat zupy cebulowej 1200
Pieczone szparagi 143
Płatki kukurydziane 128
Herbatniki, biszkopty 231
Paluszki słone 227
Żywność dla niemowląt i małych dzieci w słoiczkach 55
Kaszki zbożowe dla niemowląt i małych dzieci 138

Wpływ akrylamidu na organizm

Akrylamid dostaje się do organizmu przez układ pokarmowy, oddechowy i przez skórę. Następnie ulega przekształceniom. Okres półtrwania akrylamidu w ustroju wynosi od 2 do 7 godzin, co oznacza, że jest wolno wydalany. Tylko niewielka ilość usuwana jest z moczem, a nawet 90% ulega przemianom w organizmie. Obecność akrylamidu stwierdzono w mleku matki (5 ng/ml) i łożysku (2 ng/ml), co pokazuje, że dziecko w czasie ciąży i noworodek są narażone na działanie tego toksycznego związku. Akrylamid metabolizowany jest do glicydamidu – substancji chemicznej, która łączy się z glutationem, neutralizując jego działanie antyoksydacyjne i zwiększając narażenie organizmu na wpływ wolnych rodników. Akrylamid łączy się też z hemoglobiną i cząsteczkami DNA. Bardzo trudno jest określić ryzyko zachorowania na poszczególne choroby związane ze spożywaniem produktów zawierających akrylamid, ponieważ ilość tego związku jest zmienna w żywności i pochodzi on także z innych źródeł, jak dym papierosowy. Badacze szacują, że ryzyko zachorowania na chorobę nowotworową wynosi 1 przypadek na 100 przy spożyciu 1 μg/kg masy ciała akrylamidu dziennie.

Neurotoksyczne działanie akrylamidu

Akrylamid działa toksycznie na obwodowy i ośrodkowy układ nerwowy. Długotrwały kontakt z tą substancją powoduje uszkodzenia zakończeń nerwowych, czego skutkiem jest osłabienie, mrowienie i drętwienie kończyn, drgawki, ataksja (problemy z koordynacją ruchów i utrzymaniem równowagi) i inne zaburzenia neurologiczne i motoryczne. Akrylamid zmniejsza uwalnianie neuroprzekaźników, co prowadzi ostatecznie do degradacji komórek nerwowych. Bardzo wrażliwa na akrylamid jest kinaza kreatynowa, czyli substancja, która uczestniczy w wytwarzaniu ATP – źródła energii dla komórki. Brak ATP oznacza w konsekwencji śmierć komórkową. Długotrwały kontakt z akrylamidem może prowadzić do zahamowania przesyłu impulsów nerwowych i nieodwracalnego uszkodzenia układu nerwowego. Porównując wpływ akrylamidu na człowieka i zwierzęta, wykazano, że ludzki mózg jest bardzo wrażliwy na tę neurotoksynę. Trzeba zauważyć, że silne reakcje ze strony układu nerwowego pojawiają się przy kontakcie z bardzo dużymi dawkami akrylamidu na poziomie 0,5 mg/kg masy ciała na dzień, a spożycie takiej ilości neurotoksyny z żywnością jest niemożliwe.

Wpływ akrylamidu na DNA

Sam akrylamid wykazuje niewielkie zdolności przyłączania się do DNA. Główne działanie genotoksyczne przypisuje się glicydamidowi czyli związkowi, do którego akrylamid przekształca się w organizmie. Glicydamid wykazuje wysoką reaktywność w tworzeniu adduktów z materiałem genetycznym, ma działanie mutagenne i zwiększa ryzyko wywołania procesu kancerogenezy. Akrylamid powoduje pęknięcia nici DNA, obniża efektywność procesu jego naprawy i przyczynia się do śmierci komórek. Upośledza też rozplatanie podwójnej nici DNA, co może prowadzić do zmiany ekspresji genów i wytworzenia niepełnowartościowych białek czy RNA. Genotoksyczne działanie akrylamidu potwierdzono w badaniach na zwierzętach i in vitro na ludzkich komórkach wątroby.

Wpływ akrylamidu na powstawanie nowotworów

Rakotwórcze działanie akrylamidu jest ściśle powiązane z jego genotoksycznością, czyli zdolnością do wywoływania mutacji genowych. W badaniach na szczurach i myszach wykazano silną rakotwórczość tego związku. Nowotwory u zwierząt rozwijały się głównie w narządach hormonozależnych jak tarczyca, gruczoł krokowy i macica, ale też w płucach i skórze. Akrylamid podawany był szczurom i myszom w różny sposób, m.in. w wodzie do picia i w postaci iniekcji oraz w różnych dawkach. Niezależnie od formy podania i dawki obserwowano wzmożone powstawanie zmian nowotworowych. Nie można jednak wprost przewidzieć, że akrylamid wywoła te same nowotwory u ludzi. Trzeba zauważyć, że ilości akrylamidu, na jakie wystawiane są zwierzęta w badaniach laboratoryjnych, były od 1 tysiąca do 100 tysięcy razy większe niż te, na które narażeni są ludzie niemający styczności z akrylamidem, a jedynie przyjmujący go z dietą.

Ważne

Przeprowadzono badania epidemiologiczne, które miały na celu wykazanie związku między spożyciem akrylamidu a nowotworami u ludzi. Stwierdzono wzrost stężenia biomarkerów wskazujących na genotoksyczne działanie akrylamidu u osób, które spożywają duże ilości żywności skrobiowej przetwarzanej w wysokich temperaturach. Dużo większą ilość tychże biomarkerów wykryto u osób palących papierosy. Badacze zebrali dotychczas za mało informacji, żeby wyciągnąć jednoznaczne wnioski dotyczące rakotwórczości akrylamidu. Uznaje się go za substancję potencjalnie rakotwórczą. Nawet jeśli dopiero wysokie dawki akrylamidu działają rakotwórczo na człowieka, żyjemy w środowisku, w którym ze wszystkich stron jesteśmy narażeni na związki mutagenne i rakotwórcze, dlatego warto świadomie ograniczyć spożycie produktów szczególnie bogatych w akrylamid, jak chipsy, frytki czy krakersy, czyli ogólnie pojętą żywność wysoko przetworzoną.

Źródła:

1. Pingot D., Pyrzanowski K., Michałowicz J., Bukowska B., Toksyczność akrylamidu i jego metabolitu – glicydamidu, Medycyna Pracy, 2013, 64(2), 259-271 2. European Food Information Council, Co się dzieje podczas podgrzewania pokarmów, czyli jak powstaje akrylamid 3. Żyżelewicz D., Nebesny E., Oracz J., Akrylamid – powstawanie, właściwości fizykocemiczne i biologiczne, Bormatologia, Chemia, Toksykologia, 2010, 3, 415-427 4. Mojska H., Gielecińska I., Stoś K., Jarosz M., Zawartość akryloamidu w żywności w Polsce w świetle aktualnych zaleceń Unii Europejskiej, Problemy Higieny i Epidemiologii, 2011, 92(3), 625-628