Vliv koření na vznik akrylamidu v perníkách s pohankovou moukou Lucie Marková1,2, Zuzana Ciesarová1, Kristína Kukurová1, Henryk Zieliński3, Danuta Zielińska4, Alena Bednáriková1, Peter Šimko1 Výskumný ústav potravinársky, Priemyselná 4, 824 75 Bratislava VUT Brno, Fakulta chemická, Purkyňova 464, 612 00 Brno, Česká republika 3 PAN, Ústav živočišné reprodukce a výzkumu potravin, Olsztyn, Polsko 4 Univerzita Warmia a Mazury, Olsztyn, Polsko 1
2
Akrylamid • genotoxický, neurotoxický1 • podle Mezinárodní agentury pro
výzkum rakoviny (IARC) je řazen do skupiny látek pro člověka pravděpodobně karcinogenní2 • jeho příjem z potravin může zvyšovat riziko rakoviny u lidí - zjištěna souvislost mezi zvyšujícím se rizikem rakoviny endometria a vaječníků se stoupajícím příjmem akrylamidu z potravin, zvláště u trvalých nekuřáků, a také spojitost s rakovinou ledvinových buněk3,4
• vznik v potravinách – Maillardovy reakce •
zejména v potravinách bohatých na redukující sacharidy a asparagin, který přímo poskytne páteř molekule akrylamidu (viz. Obrázek)5,6 Mechanismus vzniku akrylamidu reakcí asparaginu a karbonylových sloučenin6
Akrylamid – možnosti eliminace
hodnocení zdravotních rizik → doporučením snížení obsahu akrylamidu v potravinách v zájmu ochrany zdraví 7 snížení obsah akrylamidu v potravinách - změnou obsahu prekurzorů, receptury (pH, vedlejší přísady, substituce složek potravin...), zpracování (teplota, čas, obsah vody,...), finální úpravy (př. barva a chuť finálního produktu)
je nezbytné vzít v úvahu receptu, způsob zpracování i technologii dalšími možnostmi je také použití látek umožňující účinné odstranění akrylamidu v potravinách, např. anorganické soli, enzymy nebo antioxidanty 8
Antioxidanty některé nedávné studie naznačují, že antioxidanty (např. fenolické sloučeniny, flavonoidy, vitamíny a fenolické výtažky z různých koření) brzdí vznik akrylamidu 9,10,11,12,13,14 z naší předcházející modelové studie vyplynulo, že antioxidační kapacita některých extraktů koření významně koreluje se vznikem akrylamidu ve zjednodušené modelové matrici potravin 15
Cíl studie Posoudit vliv vybraných druhů koření na vznik akrylamidu v perníkách s pohankovou moukou, která se často používá jako přísada do funkčních potravin vzhledem k jejímu vysokému obsahu antioxidantů
Pohanka
Metody experimentu Příprava perníčků • Příprava těsta - z pohankové mouky světlé a žitné mouky světlé v poměru
• • • •
0,7:0,3, pohankového medu, kypřícího prášku, cukru, másla a koření (1% na celé těsto) Formování - Těsto bylo vyvalováno na 0,5 cm silné kolečka o 5,5 cm v průměru Pečení - při teplotě 180 °C po dobu 18 minut v DC-32E elektrické troubě Vzorky bez přídavku koření byly použity jako kontrola Použité koření (jako součást receptury): vanilka
hřebíček
muškátový oříšek
kardamom
bílý pepř
anýz
fenykl
Metody experimentu Příprava extraktů koření a stanovení antioxidační aktivity metodou DPPH • •
•
usušené a rozdrcené vzorky koření byly extrahovány směsí ethanol/voda (1:1, v / v) ultrazvukem metoda DPPH • (modifikace postupu Brand-Williams et al. (1995) 16) sleduje úbytek stabilního barevného volného radikálu DPPH (1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl) v průběhu reakce s antioxidanty přítomnými ve vzorku pokles absorbance výsledného roztoku byl sledován při 517 nm za použití spektrofotometru
Příprava vzorků a stanovení akrylamidu LC/ESI-MS-MS • • •
podle postupu Ciesarové et al. (2009)17 akrylamid ze vzorků byl extrahován CH 3COOH (0,2 mmol/l) a následně preextrahován do ethylacetátu pro odstranění negativního vlivu solí na chromatografický systém jako vnitřní standard byl použit d3-akrylamidu (20 mg/ml)
LC/ESI-MS-MS analýza
• • •
HPLC systému 1200 série s Agilent 6410 Triple Quad detektorem vybaveným ESI iónovým zdrojem mobilní fáze – izokratická směs acetonitrilu a vodného roztoku perfluorooktanové kyseliny, průtok 0,5 ml/min při MRM byly sledovány přechody pro akrylamid: 72 → 55; d3‑akrylamid: 75 → 58
Výsledky a diskuze Antioxidační kapacita extraktů koření Vanilka
24.6
Muškátový oříšek
91.69
Hřebíček
47.44
Kardamom
20.53
Fenykl
37.3
Bílý pepř
18.39
Anýz
36.82 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Antioxidant activity [μmol Trolox/g]
ostatní koření má antioxidační kapacitu menší než 50 µmol Trolox/g
nejvyšší antioxidační kapacita – muškátový oříšek
Výsledky a diskuze Vliv vybraných druhů koření na obsah akrylamidu v perníkách Vanilka
227.1
Muškátový oříšek
197.3
Obsah akrylamidu v perníčkách nejúčinněji snižoval muškátový oříšek (přibližně o 23%) a fenykl (přibližně o 21%)
213.5
Hřebíček Kardamom
234.9 202.5
Fenykl
236.6
Bílý pepř 212.6
Anýz
258.2
Kontrola 0
50
100
150
200
250
300
Akrylamid [µg/kg]
pokles obsahu akrylamidu v průměru o 17% - perníky s anýzem nebo hřebíčkem pouze malé snížení obsahu akrylamidu – perníky s přídavkem bílého pepře, kardamomu nebo vanilky
Zhodnocení výsledků •
• •
antioxidační kapacita koření koreluje s výsledky stanovení obsahu akrylamidu (korelační koeficient -0,82) → se zvyšující se antioxidační aktivitou koření se snižuje obsah akrylamidu v konečném výrobku obsah akrylamidu byl snížen především perníčkách s muškátovým oříškem, fenyklem, anýzem a hřebíčkem konečný obsah akrylamidu mohl být také ovlivněn složkami s antioxidační kapacitou v jednotlivých druzích koření
návrh studia vlivu složek s antioxidační kapacitou v koření s využitím modelových systémů potravin
Literatura 1. 2. 3.
4. 5. 6.
7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.
Preston, A., Fodey, T., & Elliott, Ch. 2008. Development of a high-throughput enzyme linked immunosorbent assay for the routine detection of the carcinogen acrylamide in food,via rapid derivatisation pre-analysis. Analytica Chimica Acta, 608(2), 178-185. IARC, 1994. Acrylamide. IARC Monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans, 60, 389-433. HOGERVORST, J. G. – SCHOUTEN, L. J. – KONINGS, E. J. – GOLDBOHM, R. A. - VAN DEN BRANT. P. A. A Prospective Study of Dietary Acrylamide Intake and the Risk of Endometrial, Ovarian, Breast Cancer. American Journal of Clinical Nutrition. 2008, 87, pp. 14281438. HOGERVORST, J. G. – SCHOUTEN, L. J. – KONINGS, E. J. – GOLDBOHM, R. A. - VAN DEN BRANT. P. A. Dietary acrylamide intake and the risk of renal cell, bladder, and prostate cancer. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2008, 16, pp. 2304-2313. Ciesarová, Z. 2005. Minimalizácia obsahu akrylamidu v potravinách. Chemické Listy, 99, 483-491. Stadler, R. H., Robert, F., Riediker, S., Varga, N., Davidek, T., Devaud, S., Goldmann, T., Hau, J., & Blank, I. 2004. In-Depth Mechanistic Study on the Formation of Acrylamide and Other Vinylogous Compounds by the Maillard Reaction. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 52, 5550‑5558. Knol, J. J., van Loon, W. A. M., Linssen, J. P. H., Ruck, A.-L., van Boekel, M. A. J. S., & Voragen, A. G. J. 2005. Toward a Kinetic Model for Acrylamide Formation in a Glucose-Asparagine Reaction System. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 53, 6133-6139. The CIAA Acrylamide "Toolbox". 2009. Confederation of the food and drink industries of the EU [online]. [cit. 2011-02-02], 1-41. Available from:
. Ou, S., Shi, J., Huang, C., Zhang, G., Teng, J., Jiang, Y., & Yang, B. 2010. Effect of antioxidants on elimination and formation of acrylamide in model reaction systems. Journal of Hazardous Materials, 182, 863-868. Kotsiou, K., Tasioula-Margari, M., Capuano, E., & Fogliano, V. 2010. Effect of standard phenolic compounds and olive oil phenolic extracts on acrylamide formation in an emulsion system. Food Chemistry, 124(1), 242-247. Hedegaard, R.V., Granby, K., Frandsen, H., Thygesen, J., & Skibsted, L.H. 2008. Acrylamide in bread. Effect of prooxidants and antioxidants. European Food Research and Technology, 227, 519–525. Rydberg, P., Eriksson, S., Tareke, E., Karlsson, P., Ehrenberg, L., & Tornquist, M. 2003. Investigation of factors that influence the acrylamide content of heated foodstuffs. Journal of Agricultural and Food Chemostry, 51(24), 7012-7018. Fernández, S., Kruppa, L., & Hyvönen, L. 2003. Content of acrylamide deceased in potato chips with the addition of a proprietary flavonoid spice mix (Flavomare) in frying. Innovations in Food Technology, 18, 24. Zieliński, H., Amigo-Benavent, M., Del Castillo, M.D., Horszwald, A., & Zielińska, D. 2010. Formulation and baking process affect Maillard reaction development and antioxidant capacity of ginger cakes. Journal of Food and Nutrition Research, 49(3), 140-148. Ciesarova, Z., Suhaj, M., & Horvátová, J. 2008. Correlation between acrylamide contents and antioxidant capacities of spice extracts in a model potato matrix. Journal of Food and Nutrition Research, 47(1), 1-5. Brand-Williams, W., Cuvelier, M.E., & Berset, C. 1995. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensmittel Wissenchaft und Technologie, 28, 25-30. Ciesarová, Z., Kukurová, K., Bednáriková, A., Morales, F.J. 2009. Effect of heat treatment and dough formulation on the formation of Maillard reaction products in fine bakery products – benefits and weak points. Journal of Food and Nutrition Research, 48, 20‑30.
Poděkování: Tento příspěvek je výsledkem realizace projektu "Centrum excelentnosti pre kontaminujúce látky a mikroorganizmy v potravinách", na základě podpory Výzkumu a vývoje operačního programu financovaného z ERDF.
