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

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.

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

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.

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

Aleksandra Żyłowska-Mharrab