Один из последних отчетов Европейского информационного совета по пищевым продуктам Eufic (European food information council), опубликованный в вестнике Food Today, № 64, 2008 г., заключает результаты исследований в области безопасности пищевых продуктов за последние годы (2002–2008). Отчет содержит результаты исследований нескольких ведущих лабораторий мира, посвященных определению содержания в широкоупотребительных пищевых продуктах (в т.ч. зернового происхождения) опасного для здоровья человека вещества – акриламида.
Драматичность обсуждаемой в этой главе ситуации заключается в том, что в течение тысяч лет своего существования человечество традиционно использует огонь для приготовления пищи. Высокотемпературная подготовка продуктов питания позволяет придавать пище необходимый вкус, приятный запах и желаемый цвет, и в то же время высокая температура способствует формированию в продуктах питания нежелательных для здоровья человека химических соединений. Одним из таких соединений, широко представленным в повседневных пищевых продуктах, оказался акриламид.
Первоначально акриламид не был известен специалистам иначе как химический агент, используемый в промышленном производстве пластмасс, синтетических полимерных клеев, бумаги и некоторых косметических изделий.
Акриламид широко используется в химических лабораториях как основной компонент полимерных гелей для электрофоретического распределения белков, ферментов, нуклеиновых кислот и т.д.
На рис. 1 показана этикетка на упаковке с акриламидом производства немецкой химической корпорации Serva, которая красноречиво свидетельствует о том, что вещество содержится в этой упаковке.
Рис. 1 Стандартная маркировка опасных для здоровья химикатов
Исследование влияния высоких концентраций акриламида на живые объекты неожиданно обнаружили его нейротоксические свойства. Иными словами, акриламид в высоких концентрациях способен связываться с нервной тканью животных и человека, провоцируя тяжелые патологические последствия нервной системы.
Более того, высокие концентрации акриламида вызывали у испытуемых животных раковые опухоли и негативное влияние на репродуктивные функции.
В 2002 году ученые Университета Стокгольма (Швеция) были удивлены результатами своих исследований, в ходе которых нейротоксин и канцероген акриламид были обнаружены в широкоупотребительных продуктах питания, изготовленных с использованием высокотемпературной обработки.
С тех пор, в начале по известным причинам недостаточно уверенно, информация о находке шведских биохимиков начала постепенно распространяться в популярных мировых информационных изданиях.
В специальных опытах было продемонстрировано, что акриламид спонтанно образуется в процессе кулинарной обработки при температурах выше 120 С, особенно при жарке пищевых продуктов. Это касается в первую очередь продуктов из картофеля, таких как фри и картофельные чипсы, бисквиты и крекеры, злаковые смеси для быстрых завтраков, жареный на растительном масле картофель, хлебопродукты и кофе, в которых обнаружены высокие концентрации акриламида. В других опытах акриламид был найден также в сушеных фруктах, жареных овощах, черных оливках и некоторых жареных орехах.
Образование акриламида в продуктах питания является результатом феномена органической химии, получившего название от имени первооткрывателя – реакции Меларда (L.C. Maillard), или химического взаимодействия между амидированными аминокислотами белков (преимущественно аспарагином) и простыми восстанавливающими сахарами, такими как глюкоза и фрукты.
Обидно то, что акриламид образуется в процессе всем хорошо известного традиционного процесса приготовления пищи путем нагревания продукта в печи или на сковороде до высокой температуры, которая инициирует серию химических превращений, приводящих к формированию коричневого цвета (обугливание), различных составляющих вкуса и запаха продукта, то есть тех обычных пищевкусовых характеристик, применяемых как критерии кулинарной готовности продукта.
Одной из наиболее наглядных иллюстраций реакции Меларда является популярный среди гурманов способ зажарки белого хлеба в коричневый цвет на тостерах. В результате вместе с приятным вкусом и цветом хлебца по реакции Меларда образуется и значительное количество акриламида (рис. 2, Lauren Jackson, 2008).
Рис. 2. Рост концентрации акриламида в хлебе, зажаренном на тостере: 1 – не жареный, 2 – слабокоричневый, 3 – среднекоричневый, 4 – темно-коричневый
Можно видеть на рис. 2, что с продолжением термической экспозиции на тостере концентрация акриламида в белом хлебце повышается втрое (!) с 210 микрограмм до 610 микрограмм на килограмм веса хлебца.
Образование акриламида – процесс до конца не изучен, поскольку реакция Меларда является одним из самых сложных химических процессов, наблюдаемых при кулинарной обработке продуктов. Вместе с тем, очевидно, что концентрация акриламида в продукте зависит от типа продукта, температуры и длительности термической экспозиции. В целом же, такие основные продукты питания населения, как хлеб, картофель, обычно нуждающиеся в длительной термообработке, содержат и относительно высокие концентрации акриламида.
Кроме уровня температуры и продолжительности термообработки, была установлена зависимость между концентрацией акриламида и содержанием в продукте аминокислоты аспарагина, имеющего химическую структуру, подобную структуре акриламида. Это дает основание утверждать, что именно аспарагин трансформируется в акриламид в ходе реакции Меларда.
Специалисты сходятся в том, что пищевые продукты, содержащие повышенные концентрации акриламида, такие как торты, пироги, хлеб, фри, проходят термообработку в печах, жаровнях, сковородках.
Согласно общим выводам экспертов комитетов ФАО/МОЗ основные продукты питания населения большинства стран мира имеют такую долю в общем потреблении акриламида с пищевыми продуктами: фри (16–30%), чипсы (6–46%), кофе (13–39%) , кондитерские изделия и бисквиты (10–20%); хлеб вместе с жареным на тостерах (10–30%). Остальные, не перечисленные в этом перечне, продукты питания составляют долю менее 10% от общего потребляемого населением этих стран акриламида.
По содержанию акриламида популярные продукты питания размещаются в следующем порядке: самое высокое его содержание найдено во французских картофельных фри, жареном картофеле, несколько более низкое содержание – в картофельных чипсах, затем идут злаковые завтрачные смеси, кофе, сладкое печенье, жареный на тостере хлеб , крекеры, мягкий хлеб, завтраки из зерна кукурузы. Среди продуктов-рекордсменов по содержанию акриламида оказалось такое популярное лакомство, как сладкое арахисовое печенье (рис. 3), в котором в зависимости от продолжительности выпечки содержание акриламида изменялось от 99 микрограмм/кг (9 мин) до 301 микрограмм/кг (17 мин).
Рис. 3. Динамика содержания акриламида в арахисовом печенье в зависимости от продолжительности выпечки (Lauren Jackson, 2008)
Ежедневное потребление населением акриламида с пищей в странах ЕС варьирует между 0,3 и 1,4 микрограмма на килограмм массы тела, а вклад в общий объем потребления акриламида с пищей в ЕС зависит от национальных особенностей питания.
Похоже, что матушка-природа умышленно создала дуэт аспарагин – простые углеводы, который присутствует во всех основных продуктах растительного происхождения, чтобы человек потреблял здоровую пищу сырым, как это делают братья младшие из звериного царства.
Важно отметить, что никаких следов акриламида не было найдено в продуктах питания, производимых путем технологий кипячения или обработки пищевого сырья паром. Это объясняется тем, что максимальная температура при этих технологиях обработки продуктов не превышает 100 °С и отсутствует реакция проявления коричневой окраски продукта при термообработке.
Как свидетельствуют приведенные иллюстрации, характерным признаком, отражающим содержание акриламида в продукте, является степень возмущения продукта в процессе его термической обработки. Чем больше, тем хуже. Логика проста: любишь есть зажаренное «на полную» — соответственно получаешь и дозу канцерогена-нейротоксина также «на полную».
Однако, кроме условий термической обработки продукта, на содержание акриламида в нем влияет, как отмечалось выше, еще ряд других факторов, таких как условия выращивания растительного сырья и содержание в ней аспарагина и сахаров (рис. 4, Kit Granby, 2004).
Такая же высокая корреляционная зависимость (r=0,96) наблюдалась за содержанием в жареном картофеле акриламида в зависимости от содержания в нем сахаров (глюкоза + фруктоза).
Как можно видеть из приведенного материала, открытие нейротоксического и канцерогенного агента акриламида в традиционных пищевых продуктах побудило в мире в области биобезопасности целую систему научных исследований этого неожиданного феномена, разработки средств и методов минимизации содержания акриламида в продуктах питания и его негативного влияния на здоровье человека.
Рис. 4. Содержание акриламида (по вертикали в микрограммах/кг) в ржаных сухариках в зависимости от содержания в муке аспарагина (по горизонтали в г/500 г муки). Термическая экспозиция 8 мин при 250 °С
Так, Конфедерация ЕС по вопросам индустриального производства продуктов питания и напитков (СИАА) публикует специальный информационный вестник (2006 г.) под названием The CIAA Acrylamide “Toolbox”, который периодически пополняется новыми данными и фактически является руководством, “живым документом” практического действия: что и каким образом необходимо делать, чтобы минимизировать опасность, которая кроется в традиционных пищевых продуктах ежедневного потребления. Именно минимизировать, поскольку Toolbox констатирует, что полностью освободить продукты питания от акриламида практически невозможно.
«Toolbox» ставит целью довести до производителей пищевого сырья, крупных индустриальных пищевых компаний, ресторанов, кофеен и домохозяек новейшие результаты научных и технологических исследований в пищевых отраслях, которые представляют риск для здоровья человека в связи с образованием и миграцией в пищевых продуктах такого опасного фактора, как акриламид. Вестник также систематически представляет каталог продуктов питания и их характеристику по содержанию акриламида в зависимости от пищевых технологий и способов производства сырья, рекомендует практические средства, цель которых – минимизировать как содержание акриламида в пищевых продуктах, так и его влияние на здоровье потребителей.
Например, “Toolbox” представляет новейшие данные, свидетельствующие о том, что не только простые восстанавливающие углеводы, как считалось ранее, а также ряд других реактивных карбонил-метаболитов (например 3-аминопропионамид) играют важную роль в декарбоксилировании аспарагина, способствуя важному промывке. в образовании акриламида. Кроме того, недавно был также продемонстрирован альтернативный термолитический путь образования акриламида в клейковине пшеницы. Описаны также дополнительные метаболические пути образования акриламида в продуктах через акролеин и акриловую кислоту, не требующие присутствия аспарагина.
Важным выводом последних исследований является то, что комбинация температуры и длительности термической обработки и составляют критический фактор образования акриламида в пищевых продуктах, а не сам технологический процесс приготовления пищи как таковой.
Toolbox рассматривает по меньшей мере 13 основных критических параметров образования и миграции акриламида в пищевых продуктах. В аграрной сфере производства пищевого сырья содержание сахаров и аспарагина в пищевом сырье являются критическими факторами формирования в продуктах акриламида при их кулинарной обработке.
Для картофеля особенно важно соблюдать минимальную концентрацию восстанавливающих сахаров в сырье (не выше 0,3% вес свежего картофеля). Этого можно достичь путем селекции низкосахаристых и низкоаспарагиновых сортов картофеля, замачиванием порезанного картофеля в воде или растворах глицина и глутамина перед приготовлением, снижением дозы азотных удобрений при выращивании картофеля, хранением картофеля при температуре не ниже 6°С.
В зерновых продуктах, в отличие от картофеля, решающую роль в формировании акриламида играют не столько свободные сахара, сколько содержание аспарагина. Поэтому одним из путей снижения содержания в зерне аспарагина является создание селекции сортов пшеницы с низким содержанием аспарагина. Аспарагин содержится, в основном, в отрубях, поэтому низшее содержание аспарагина имеет муку высших сортов по сравнению с мукой низших сортов. Снижению содержания аспарагина в зерне способствует также повышенное и высокое содержание серы в почве.
Снижению содержания акриламида в хлебе способствует использование при замесе солей кальция и добавление глицина. Глицин также является критическим компонентом, который может до 50% снизить содержание акриламида в пшеничных хлопьях. В целом же пшеничные хлопья содержат больше акриламида, чем кукурузные, овсяные и рисовые.
При производстве бисквитов достичь снижения содержания в них акриламида возможно за счет замены (хотя и нежелательной с технологической и диетологической точек зрения) разрыхлителя аммония бикарбоната (NH4HCO3) на бикарбонат натрия (NaHCO3), поскольку бикарбонат аммония способствует формированию акрил. реактивных карбонилпроизводных составляющих. Снижение содержания акриламида в бисквитах можно достичь также заменой в сиропах фруктозы глюкозой, добавлением лимонной кислоты.
Разработаны по меньшей мере три американских патента, представляющих технологию изготовления картофельных чипсов с низким содержанием акриламида за счет добавления на этапах технологического процесса двух- и трехвалентных катионов (например, в форме хлористого кальция).
Важным технологическим фактором снижения концентрации акриламида в хлебопродуктах процесс ферментации. Ведь известно, что дрожжи в процессе ферментации активно ассимилируют аспарагин, аспарагиновую кислоту и сахара, тем самым снижая концентрацию компонентов, критически важных для формирования акриламида в продуктах. В опытах британских ученых один час ферментации теста приводил к снижению содержания акриламида в хлебе на 50%.
Использование при выпечке хлеба вместо традиционной печи технологий нагрева в волновом инфракрасном диапазоне позволяет на 50% снизить содержание акриламида в хлебе и хлебопродуктах.
В последнее время проведены довольно интересные опыты, продемонстрировавшие перспективность использования фермента аспарагиназы с целью снижения содержания аспарагина, а затем и акриламида, в картофельном тесте, муке, зерновых хлопьях (см. вкл. рис. 2.19, Kit Granby, 2004).
В серии продуктов на основе риса с использованием даже низких концентраций аспарагиназы (10–50 мг/кг) в течение 5–15 мин ферментации было достигнуто более 90% снижения содержания аспарагина. К сожалению, производство фермента аспарагиназы пока не коммерциализировано, а использование фермента официально не одобрено и не легализовано даже в США и ЕС.
«Toolbox» от CIAA содержит еще многие другие ценные практические рекомендации по минимизации содержания опасного для здоровья человека акриламида в продуктах питания, а затем и улучшения их пищевой ценности и снижения рисков возникновения рака и патологии нервной системы.
Как видно из изложенного материала, в ЕС и всем цивилизованном мире ученые, технологи, диетологи и медики уже несколько лет бьют тревогу по поводу поднятой в этой статье проблемы содержания чрезвычайно опасного вещества в широкоупотребляемых населением продуктах питания. Наукоемкие высокотехнологичные отрасли в индустриально развитых странах вовлечены в решение этой важной проблемы.
И становится больно от того, что у нас на всемирной украинской свалке пищевых продуктов по этому поводу полный штиль. Нам, как говорится, по-барабану. Ешь всякую всячину и будем есть. Или на языке северного соседа: «все полезно, что в рот полезло». И акриламид с другими канцерогенами, и консерванты с красителями, и тяжелые металлы радиоактивными элементами, и минеральные масла, и грибные токсины, и ГМО, и пестициды, и ракетное топливо – все съедим, не заметив. Ведь содержание всей этой нечистоты в пищевых продуктах, потребляемых населением Украины, практически никто не контролирует. До этого никому нет дела, а за злоупотребления никого не наказывают. Неудивительно, что мы первые в Европе по болезням и смертности населения, удивляемся, что так помолодел рак и что случаи этого смертельного заболевания все учащаются.
Для простых украинских гречкосеев выводом из этой главы должно быть следующее: любая технология термической обработки пищи при температуре выше 120 °С способствует образованию опасного для здоровья акриламида. И чем дольше этот процесс продолжается, тем больше его образуется. Только поблагодарим Бога за то, что дал нам сало без хлеба, борщ, вареники и клецки, которые на фоне изложенного материала выглядят весьма приличными продуктами здорового питания.
