Ein tiefer Einblick in Acrylamid

Technik-Gespräch

25.09.2022 – Zuletzt aktualisiert am 25.09.2022 um 15:46 GMT

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NachfolgendDer kürzlich veröffentlichte Artikel von BakeryandSnacks über Acrylamid​ Der israelische Experte mit mehr als 80 Jahren Erfahrung sowohl im Lebensmittel- als auch im Non-Food-Bereich hat sich gemeldet, um unseren Lesern einen eher technischen Einblick in das Thema zu geben.

Acrylamid (AA) ist für seine potenziell gefährlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit bekannt und entsteht typischerweise durch Maillard-Reaktionen bei der Lebensmittelverarbeitung bei erhöhten Temperaturen. Solche Bedingungen können Praktiken wie Backen, Kochen oder Braten umfassen, wenn Zucker oder Oligosaccharide reduziert werden, dh Moleküle mit einer freien Carbonylgruppe können daran beteiligt sein, indem sie chemisch mit der Amineinheit von Aminosäuren reagieren, die in Polypeptiden und Proteinen vorhanden sind.

Aber lassen Sie uns einen Moment zurücktreten und sc-FOS erklären.

Kurzkettige Fructo-Oligosaccharide (sc-FOS) gehören zu der Gruppe der am besten untersuchten unverdaulichen löslichen präbiotischen Ballaststoffe, die vom Menschen konsumiert werden. Eine Vielzahl vorteilhafter Eigenschaften wurde für präbiotikafördernde Aktivitäten und insbesondere für sc-FOS dokumentiert – einschließlich einer starken bifidogenen Wirkung (Darmgesundheit), der Fähigkeit, die Anzahl potenzieller Krankheitserreger (ein Organismus, der bei seinem Wirt Krankheiten verursacht) zu senken, und einer Übersäuerung des Dickdarms Induktion der bakteriellen Produktion kurzkettiger Fettsäuren (SCFA) (gesundes Wachstum guter Bakterien), erhöhte Absorption von Kalzium (Ca+2) und Magnesium (Mg+2), Antitumoraktivität, Synthese von B- und K-Vitaminen und Immunmodulation ( Veränderung im körpereigenen Immunsystem, verursacht durch Wirkstoffe, die dessen Funktion aktivieren oder unterdrücken).

sc-FOS wird über eine enzymatische Reaktion (Fructosyltransferase-Aktivität) ausgehend vom Disaccharid Saccharose (Glucose + Fructose; GF) als Rohstoff hergestellt. Zu den Einsatzmöglichkeiten von sc-FOS in der menschlichen Ernährung zählen die Zuckerreduzierung, die Ballaststoffanreicherung und die präbiotische Wirkung. Darüber hinaus kann sc-FOS auch in den Märkten für Lebensmittelzusatzstoffe und Nutraceuticals sowie in der Heimtier- und Tierfutterindustrie eingesetzt werden.

Reduzierende vs. nichtreduzierende Oligosaccharide und ihre Beteiligung an nicht-enzymatischen Maillard-Bräunungsreaktionen

Zuckerbasiertes sc-FOS besteht aus Oligofructosemolekülen des GFn-Typs, d.

Daher sind Nystose (GF2), Kestose (GF3) und Fructosyl-Nystose (GF4) nicht reduzierende Oligosaccharide, die nicht direkt an den chemischen Bräunungsreaktionen nach Maillard teilnehmen können.

Im Gegensatz zu zuckerbasiertem sc-FOS (Aufbau nur von Oligosacchariden vom GFn-Typ) bestehen Inulin und Oligofructose (das enzymatische Hydrolyseprodukt von Inulin) neben GFn-artigen Strukturen auch aus Fructose-Oligomeren vom FFn-Typ, die keinen Glucosylterminus aufweisen Es verfügt daher über eine höhere Reduktionskraft und ist in der Lage, direkt an Maillard-Bräunungsreaktionen in Lebensmitteln teilzunehmen.

Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich mehrerer Arten kommerzieller unverdaulicher Oligosaccharide (NDOs) und Polysaccharide und ihre damit verbundene Fähigkeit, an der Maillard-Bräunung teilzunehmen, basierend auf ihrer Klassifizierung als reduzierende/nicht reduzierende Zucker.

Unverdauliches Polysaccharid oder Oligosaccharid (NDO)​

Hergestellt aus​

Reduzierend/nicht reduzierend​

Teilnahme an der Maillard-Bräunung​

Sc-FOS (kurzkettige Fructo-Oligosaccharide).

Saccharose

NEIN

NEIN

Inulin

Zichorienwurzel

Ja

Ja

Hydrolysiertes Inulin (Oligofructose)

Inulin

Ja

Ja

GOS (Galakto-Oligosaccharide)

Milchlaktose

Ja

Ja

„Um den oben genannten Effekt zu demonstrieren, haben wir im Lebensmittelanwendungslabor von Galam gezeigt, dass die Bräunungsintensität von Keksen, die mit sc-FOS formuliert wurden, im Vergleich zu denselben Keksen geringer ist, wobei der einzige Unterschied darin besteht, dass die später formulierten Kekse Inulin oder aus Inulin gewonnene Oligofruktose verwenden “, sagte Dr. Fernando Schved, VP R&D, Support und CSO, Galam.

„Mit sc-FOS hergestellte Kekse bräunen genau wie ihre Saccharose-Referenz, während Kekse, die mit Inulin oder aus Inulin gewonnener Oligofruktose hergestellt wurden, eine höhere Tendenz zur Bräunung haben und leicht von der Saccharose-Kontrolle unterschieden werden können.“​

„Aus Marketing- und Vertriebssicht: Wenn ein Lebensmittelhersteller den Zuckergehalt reduzieren möchte und optische Unterschiede zwischen der regulären zuckerhaltigen Version und der reduzierten Version minimieren möchte, dann ist die Verwendung von sc-FOS-Fasern (wie GOSFOSTM von Galam) genau das Richtige führen zu minimal erkennbaren visuellen Unterschieden.“​

Acrylamid (AA) ist ein ungesättigtes Amid, das seit Jahrzehnten durch Hydratisierung von Acrylnitril hergestellt wird.Es ist geruchlos, gut wasserlöslich (mit einem niedrigen Molekulargewicht von 71,08) und hat einen Schmelzpunkt von 84,5 °C.​

AA-Monomer ist leicht zu Polyacrylamid polymerisierbar und bietet eine Vielzahl von Anwendungen in der chemischen Industrie (z. B. Flockungsmittel, Dichtungsmittel für den Bau, Bindemittel in der Papier-/Zellstoffindustrie, Farbstoffsynthese).

Bedenken hinsichtlich der Exposition des Menschen gegenüber AA kamen im Jahr 2002 auf, als festgestellt wurde, dass AA in Lebensmitteln beim Kochen bei hohen Temperaturen, wie Braten, Backen und Rösten bei Temperaturen in der Regel über 120 °C und geringer Luftfeuchtigkeit, entstehen kann.

AA kann in Produkten wie gebackenem oder frittiertem kohlenhydratreichem Brot, Keksen und Kaffee gebildet werden.

Es wurde nachgewiesen, dass die Reaktion der freien Aminosäure Asparagin mit reduzierenden Zuckern (natürlich vorkommende oder in Lebensmitteln zugesetzte) über die Maillard-Reaktion erfolgtHauptweg, der zur AA-Anreicherung in Lebensmitteln beiträgt.​​

AA gilt als „wahrscheinlich krebserregend“ und internationale Organisationen – darunter FDA, EFSA und WHO – haben vorgeschlagen, Maßnahmen zu ergreifen, um seine Konzentration in der Lieferkette der Lebensmittelindustrie zu reduzieren. Beispielsweise hat das US-Gesundheitsministerium, das Food and Drug Administration Center (FDA) für Lebensmittelsicherheit und angewandte Ernährung im März 2016 herausgegebenLeitlinien, die eine Reihe möglicher Ansätze zur Reduzierung des Acrylamidspiegels vorschlagen.​​

Vor diesem Hintergrund kann das mildere Bräunungs-/Maillard-Potenzial im Zusammenhang mit nicht reduzierenden Oligosacchariden wie sc-FOS aus ernährungsphysiologischer Sicht vorteilhaft sein, d. h. eine geringere Neigung zur Teilnahme an Maillard-/chemischen Bräunungsreaktionen senkt das Produktionsrisiko von chemisch gefährlichen Molekülen wie Acrylamid (AA).

Kürzlich haben Ergebnisse aus der Mausmodellforschung gezeigt, dass „Advanced Glycation End Products“ (AGEs), die aus der Maillard-Reaktion entstehen – wie sie beispielsweise bei der Herstellung verarbeiteter Lebensmittel vorkommen – die Gesundheit negativ beeinflussen könnenträgt zum „Leaky Gut“ bei.​

Es ist daher hypnotisierend, dass sc-FOS (das nicht reduzierende Oligosaccharid) keinen zusätzlichen Beitrag zur Bildung von AA leisten wird, der über den inhärenten Beitrag von Saccharose als Referenz in Produkten hinausgeht, die von Menschen täglich konsumiert werden können.

Um das oben Gesagte zu untersuchen, wurden im Anwendungslabor von Galam zuckerreduzierte Kekse hergestellt, wobei der einzige Unterschied zwischen Referenz- und Testproben der teilweise (35 %) Einbau von sc-FOS (GOFOS) oder Inulin anstelle von Zucker war.

Kekse wurden 10 Minuten lang bei 170 °C im Ofen gebacken und in einem externen zertifizierten Analyselabor auf AA-Bildung untersucht und mit der Vollzuckerversion verglichen.

AA wurde durch B-AAM-LMS (LLE/SPE/LC-MS/MS) bestimmt.

Der AA-Gehalt für die Referenzkekse (100 % Zucker) betrug 40,7 (± 4,2) μg/kg. Mit Inulin formulierte Testkekse ergaben einen AA-Gehalt von 91,3 (± 9,3) μg/kg (mehr als das Doppelte gegenüber der Kontrolle), während die mit GOFOS sc-FOS formulierten Kekse einen AA-Gehalt von 39,2 (± 4,0) μg/kg aufwiesen. kg, d. h. Werte, die mit der Referenz vergleichbar sind.

„Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sc-FOS möglicherweise einen Mehrwert in Form einer ‚zuckerähnlichen‘ vergleichbaren und nicht unterscheidbaren Tendenz zur Bräunung über Maillard-Reaktionen in Keksen im Vergleich zu den Vollzuckerversionen bietet“, sagte Dr. Schved.

„Darüber hinaus bot der Zuckerersatz mit sc-FOS im Vergleich zu mit Inulin formulierten Keksen den Vorteil, dass er weniger zum AA-Spiegel beitrug.“​

Abdalla A. Elbashir, Mei M Ali Omar, Wan Aini Wan Ibrahim, Oliver J. Schmitz und Hassan Y. Aboul-Enein (2014) Acrylamide Analysis in Food by Liquid Chromatographic and Gas Chromatographic Methods, Critical Reviews in Analytical Chemistry, 44:2 , 107-141, DOI:10.1080/10408347.2013.829388​​

Sicherheitsbewertung bestimmter Kontaminanten in Lebensmitteln, WHO Food Additives Series: 63, FAO JECFA-Monographien 8, 72. Sitzung des Joint FAO WHO Expert Committee on Food A Leaky Gut: Mechanismen, Messung und klinische Implikationen beim Menschen

Leaky Gut: Mechanismen, Messung und klinische Implikationen beim Menschen Michael Camilleri 1dditives (JECFA), Rom, 2011; Darm. 2019 Aug;68(8):1516-1526. doi: 10.1136/gutjnl-2019-318427. Epub 2019, 10. Mai.

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