Журнал гликомики и липидомики
Открытый доступ

Абстрактный

Биотехнологический метод снижения образования вредных соединений (акриламида) при переработке фитопродуктов

Отмани-Месиф К

Акриламид является токсичным веществом и определен Международным агентством по изучению  рака как предполагаемый канцероген для человека . В 2002 году исследовательская группа показала, что акриламид содержится в ряде приготовленных продуктов, с самым высоким диапазоном содержания в продуктах, богатых углеводами, 50-4000 мкг/кг, и диапазоном 5-50 мкг/кг в продуктах, богатых белком. Результатом этого обзора стало то, что основными группами продуктов, содержащими акриламид, были определены продукты на основе злаков и продукты на основе картофеля. Акриламид в продуктах питания образуется в результате реакции Майяра, которая представляет собой синтез аспарагина, как аминогруппы, и восстанавливающего сахара, такого как глюкоза и фруктоза. Эта реакция влияет на развитие вкуса и цвета. Эта химическая реакция в основном происходит при высоких температурах (>120 °C) и условиях низкой влажности. Между тем, связь между этими реагентами и конечным продуктом (акриламидом) на удивление сложна. Добавление фермента аспарагиназы, полученного из микробных источников, было сообщено как метод снижения образования акриламида, поскольку это приводит к гидролизу аспарагина до аспарагиновой кислоты и аммиака. Акриламид является токсичным веществом и определен как предполагаемый  канцероген для человека  Международным агентством по изучению  рака . В 2002 году  исследовательская  группа показала, что акриламид содержится в ряде приготовленных продуктов, с самым высоким диапазоном содержания в продуктах, богатых углеводами, 50-4000 мкг кг ^-1 , и диапазоном 5-50 мкг кг ^-1  в продуктах, богатых белком. Результатом этого обзора стало то, что основными  группами продуктов, содержащими акриламид  , были определены продукты на основе злаков и продукты на основе картофеля. Акриламид в продуктах питания образуется в результате реакции Майяра, которая представляет собой синтез аспарагина, как аминогруппы, и восстанавливающего сахара, такого как глюкоза и фруктоза. Эта реакция влияет на развитие вкуса и цвета. Эта  химическая  реакция в основном происходит при высоких температурах (>120°C) и низкой влажности. Между тем, связь между этими реагентами и конечным продуктом (акриламидом) на удивление сложна. Добавление фермента аспарагиназы, полученного из микробных источников, было описано как  метод  снижения образования акриламида, поскольку это приводит к гидролизу аспарагина до аспарагиновой кислоты и аммиака. Добавление аспарагиназы в хлебопечении   показало снижающий эффект на образование акриламида (P ≤ 0,0001). Температура выпечки значительно увеличила содержание акриламида в хлебе (P ≤ 0,0001). Была обнаружена сильная корреляция между температурой выпечки и образованием акриламида. Время выпечки и его взаимодействие с аспарагиназой оказали низкий, но значительный снижающий эффект на содержание акриламида в хлебе (P ≤ 0,0001). Три параметра: температура приготовления, время приготовления и Концентрация фермента  (U Kg ^-1 ) была оптимизирована с использованием методологии поверхности отклика, их полученные значения 245,71 ° C, 14,55 мин и 752,15 U Kg ^-1 , соответственно.   Картофель  имеет высокий уровень предшественников акриламида; следовательно, при наличии высоких температур образуется акриламид. Это токсичное вещество может иметь концентрацию даже более 4000 мкг/кг в картофельных  продуктах . Дополнительно подтверждает вывод о том, что добавление фермента аспарагиназы является методом снижения  образования  акриламида, поскольку оно приводит к гидролизу критического предшественника (аспарагина) для образования акриламида в хлебе и картофельных продуктах. Основная цель состоит в том, чтобы сравнить снижение содержания акриламида в картофельных чипсах с использованием двух видов фермента аспарагиназы; первый фермент является коммерческим, а второй - ферментом, изготовленным из Candida, используемого специально для обработки пищевых продуктов. Перед жаркой образцы обрабатывались одним из следующих способов: промывка в дистиллированной воде (контроль I); Бланширование в  горячей  воде; Погружение в коммерческий раствор аспарагиназы (аспарагиназа Candida utilis); Бланширование в горячей воде и погружение в коммерческий раствор аспарагиназы (аспарагиназа Candida utilis); Бланширование в горячей воде плюс погружение в воду средней температуры (контроль II). В то время как коммерческая аспарагиназа снижает образование акриламида на 39%, аспарагиназа, полученная из Candida utilis, обеспечивает более высокое снижение на 58% в картофельных чипсах. Однако оба фермента в сочетании с бланшированием ингибируют гораздо большее количество образования акриламида. Максимальное снижение акриламида составляет 95%, вызванное коммерческой обработкой плюс бланшированием. В заключение можно сказать, что ферментативный процесс можно предложить как  безопасный и удобный метод предотвращения образования акриламида при выпечке хлеба и переработке  картофельных продуктов . В частности, акриламид не обнаруживается в неразогретой или вареной пище. Акриламид в пище может образовываться в какой-то момент приготовления пищи при высокой температуре посредством многочисленных механизмов, то есть образование через акриловые кислоты, образование из-за дегидратации/декарбоксилирования природных кислот ВОЗ. Серия неферментативных реакций между свободными аминокислотами и восстанавливающими сахарами, которые отвечают за вкус и цвет, генерируются в некоторых точках выпечки. Это даст объяснение образованию акриламида в приготовленной пище, богатой аспарагином, например, в злаках и картофеле.

На самом деле, осознание снижения сахара в пище является определяющим фактором номер один для образования акриламида по сравнению с содержанием аспарагина. Затем наибольшее количество акриламида присутствует в жареных, запеченных, поджаренных, печеных и запеченных продуктах, которые нагревались при температуре более 120 °C. На следующем этапе происходит химическая реакция, называемая «реакцией Майяра», в которой участвуют такие сахара, как глюкоза, фруктоза, вода, тепло и содержание аспарагина (аминокислота). Эти смеси вызывают образование акриламида. Шведские исследования 2002 года выявили высокий уровень акриламида, образующегося во время жарки или выпечки картофеля и зерновых продуктов. Важной сопутствующей реакцией является деградация аминокислот по Штреккеру с помощью тех промежуточных продуктов, где аминокислота декарбоксилируется и дезаминируется с образованием альдегида. Было исследовано, обеспечивает ли эта реакция вероятный путь к акриламиду. Аминокислота аспарагин должна быть особенно подходящим реагентом, поскольку она уже имеет амидную группу, связанную с определенной последовательностью атомов углерода. Поэтому они провели последовательность реакций Майяра между глюкозой и аспарагином; кроме того, они использовали различные аминокислоты, которые не имеют подходящего углеродного остова для акриламида. Большие количества акриламида (221 мг на моль аминокислоты) были обнаружены в эквимолярной смеси аспарагина и глюкозы, которая реагировала при 185 °C в фосфатном буфере в запаянной стеклянной пробирке. Затем температурная зависимость образования акриламида из аспарагина показывает, что благоприятствует выше 100 °C, и очень высокая температура не важна. Чтобы исследовать роль окисления в образовании акриламида, они изучили последствия экзогенных фенольных антиоксидантов, извлеченных из клюквы и орегано из реакции Майяра в жареных ломтиках картофеля, имеющих способность антиоксидантного времяпрепровождения. Обширное исследование акриламида выделяет его как вредное химическое вещество для животных и людей, поскольку его основные эффекты являются канцерогенными, генотоксинными и нейротоксинными, а также его незначительные эффекты на репродуктивную функцию. Его наиболее распространенное использование в промышленности делает его серьезным химическим веществом, вызывающим беспокойство, которое наносит потенциальный вред людям и окружающей среде наряду с его сотнями преимуществ. Дети являются наиболее частой жертвой акриламида в настоящее время. Исследования акриламида показали, что снижение веса новорожденных связано с потреблением акриламидной пищи беременными женщинами и является ключевым фактором, который указывает на будущее здоровье ребенка. По сравнению со взрослыми детьми, они потребляют в два раза больше акриламида из-за своего небольшого размера и веса. Согласно исследованию, внезапная смерть пациентов с раком увеличилась до 33% в период с 2005 по 2015 год. Исследования, проведенные на мышах и крысах, показали, что длительное воздействие или потребление акриламида приводит к различным типам рака, например, раку простаты, молочной железы, яичников и эндометрия. У людей и животных,Акриламид метаболизируется в эпоксидный метаболит, называемый глицинамидом (ГА), с помощью фермента, называемого CYP2E1, который приводит к мутациям и нарушению ДНК.