Vural Gökmen Hacettepe University. Akrilamid

Transkript

1 Vural Gökmen Hacettepe University Akrilamid

2 Kapsam Akrilamid ve Sağlık Akrilamid Oluşum Mekanizması Etkileyen Faktörler ve Engelleme Yöntemleri

3 İnsan ve Pişirme Pişirme ile ilgili riskler yeni değil! Ateş 1 milyon yıl önce (Mağara adamı) İlk Çiftçi MÖ (Yerleşik insan) İlk Ekmek MÖ (İlk Gıda Mühendisi) Günümüz (Gıda Mühendisi) İlk Kızartma MÖ (Çin)

4 İşlenmiş Gıdalar ve Riskler Asparajin Askorbik asit PUFAs Açil gliseroller Doğal gıda bileşenleri Isıl işlem görmüş gıdalar Fırıncılık Ürünler, Akrilamid Kahve Furan Gıda endüstrisi bu problemleri çözmek zorundadır. Çerez gıdalar Bebe püreleri Kloropropanoller Rafine yağlar Glisidil esterleri

5 Akrilamid ve Sağlık Nörotoksin Kanserojen (IARC, Group 2A) Mutajen 25 Nisan 2002, ısıl işlenmiş gıdalarda keşfi

6 Kanserojen Etki Akrilamid Yüksek çözünür! Glisidamid Çok hızlı dönüşüm! Deney hayvanları ile yapılan çalışmalar birçok kanser türüne neden olduğunu gösteriyor. Gıda ile alınan dozlarda akrilamidin insanda kanser riskini artırdığına dair açık kanıt yok. DNA / Hemoglobin Adduct

7 Food and Agriculture Organization of the United Nations World Health Organization 1.1 Acrylamide JOINT FAO/WHO EXPERT COMMITTEE ON FOOD ADDITIVES Seventy-second meeting Rome, February 2010 Dietary exposure estimates: Mean mg/kg body weight (bw) per day High mg/kg bw per day Effect Morphological changes in nerves in rats Mammary tumours in rats Harderian gland tumours in mice NOAEL/BMDL 10 (mg/kg bw per day) Mean dietary exposure MOE at High dietary exposure Conclusion/comments 0.2 (NOAEL) The Committee noted that while adverse neurological effects are unlikely at the estimated average exposure, morphological changes in nerves cannot be excluded for individuals with a high dietary exposure to acrylamide (BMDL 10 ) (BMDL 10 ) The Committee considered that for a compound that is both genotoxic and carcinogenic, these MOEs indicate a health concern. BMDL 10, lower limit on the benchmark dose for a 10% response; bw, body weight; MOE, margin of exposure; NOAEL, no-observed-adverse-effect level. Dünya Sağlık Örgütü ne göre beslenme yolu ile maruz kalınan yüksek akrilamid seviyelerinin insanda neden olabileceği sağlık riskleri gözardı edilemez!

8 Akrilamid 2010 yılında aşırı kaygı yaratan maddeler listesine alınmıştır. Helsinki, 30 March 2010 Acrylamide included in the REACH Candidate List of Substances of Very High Concern for Authorisation Today the European Chemicals Agency has added Acrylamide (EC No and CAS No ) 1 to the Candidate List of Substances Very High Concern (SVHC) for Authorisation. Companies who manufacture or import this substance need to check their potential obligations that result from the listing. A short summary of the obligations is available on ECHA s website. SUBSTANCE NAME EC NUMBER CAS NUMBER REASON FOR SVHC IDENTIFICATION Acrylamide Potential uses*: Carcinogen, category 2; Mutagen, category 2 Acrylamide is almost exclusively used for the synthesis of polyacrylamides, which are used in various applications, in particular in waste water treatment and paper processing. Minor uses of acrylamide comprise the preparation of polyacrylamide gels for research purposes and as a grouting agent in civil engineering. European Chemicals Agency Annankatu 18, P.O. Box 400, FI Helsinki, Finland Tel.: Fax press@echa.europa.eu

9 EN L 137/4 Official Journal of the European Union RECOMMENDATIONS Avrupa Komisyonu işlenmiş gıdalardaki akrilamid seviyelerini izleme programını sürdürme kararı almıştır. COMMISSION RECOMMENDATION of 2 June 2010 on the monitoring of acrylamide levels in food (Text with EEA relevance) (2010/307/EU)

10 Keyifli!

11 Reaksiyon Mekanizması Maillard Reaksiyonu Stadler et al., 2002; Mottram et at., 2002 Asparajin / Karbonil Bileşiği İndirgen Şekerler Asparajin Granvogl et al., CO 2 3-APA - CO 2 Lipid oksidasyon ürünleri Zamora & Hidalgo, NH 3 Akrilamid

12 Etkileyen Faktörler Konsantrasyon = f {Reçete, Proses} Reçete/Gıda Değişkenleri Asparajin, karbonil bileşikleri (indirgen şekerler) ph, kabartma ajanları(amonyum bikarbonat), katyonlar (Ca 2+ ), amino asitler (glisin, sistein) Şekil ve boyut (şerit, disk, vb) Proses Değişkenleri t/t (termal yük)

13 Fırıncılık ürünleri

14 Asparajin 4000 Acrylamide, ng/g Asparagine, mg/kg Bread crust 180 o C x 30 min Asparagine is limiting factor for acrylamide formation in cereal products. Whole grain products contain more asparagine. Açar, Ö.Ç. ( ) PhD Thesis

15 Tam Tahıl Ürünleri Dahafazla lif Dahafazla vitamin Dahafazla antioksidan Daha fazla asparajin

16 Asparajinaz Formation Reduction HO HO OH O OH glucose OH + OH H 2 N NH 2 HOOC O asparagine H 2 O Asparaginase H 2 O HO HO O H N NH 2 OH HOOC O OH NH 3 N H 2 OH Product Reduction Biscuit ~80% CO 2 HO HO O OH N O NH 2 HOOC O aspartic acid Crisp bread ~85% Cracker ~75% NH 2 O acrylamide Pretzel ~90% Toast bread ~40% B.A. Kornbrust, H. V. Hendriksen, M.A. Stringer,Enzymatic reduction of acrylamide formation using asparaginase from Aspergillus oryzae. World Grains Summit, Sep 17-20, 2006, San Francisco, USA

17 Şekerler Acrylamide, ng/g Sucrose Glucose Sugar content, % Cookie 205 o C x 11 min Gökmen, V., Açar, Ö.Ç., Köksel, H., Acar, J. (2007) Food Chemistry 104,

18 Bisküvi reçetesi etkisi Acrylamide, ng/g 200 * * Standard recipe Ammonium replaced Reducing sugar replaced Ammonium and reducing sugar replaced Asparaginase added Acrylamide Toolbox updated version, Sep 2011

19 t/t Etkisi Farklı t/t bisküviler Akrilamid oluşum kinetiği 220 C" 210 C" 200 C" 190 C" 180 C" 11"min" 13"min" 15"min" 17"min" 19"min" 10"min" 12"min" 14"min" 16"min" 18"min" 10"min" 12"min" 14"min" 15"min" 16"min" 8"min" 9"min" 10"min" 11"min" 12"min" 6"min" 7"min" 8"min" 9"min" 10"min" Acrylamide, ng/g C 200 C 220 C time, min Uygulanan termal enerji yükü ile oluşan akrilamid arasında korelasyon var.

20 Kombine Pişirme Kısmi Pişirme + Radyo Frekansı Kurutma Conventional Baking (205 C x 11 min) Conventional Baking (205 C x 8 min) + RF Post Drying %50 daha az akrilamid Acrylamide, ng/g Palazoğlu, T.K., Coşkun, Y., Kocadağlı, T., Gökmen, V. (2012) Effect of radio frequency post-drying of partially-baked cookies on acrylamide content, texture and color of the final product, Journal of Food Science 77, E113-E117

21 Kombine Pişirme Kısmi Pişirme + Vakum Kurutma 100 Acrylamide, ng/g %50 daha az akrilamid C x 11 kpa 205 C x 7.5 min kpa 205 C x 7.5 min kpa Boyutlar: 5 cm çap x 7 mm kalınlık

22 Daha Güvenli Bisküvi Kombine Konvansiyonel-Vakum Pişirme ile Akrilamid İçermeyen Bisküvi ve Benzeri Fırıncılık Ürünleri Üretim Tekniği V. Gökmen, B.A. Mogol, T. Kocadağlı 100 Acrylamide, ng/g C x 11 kpa 205 C x 7.5 min kpa 205 C x 7.5 min kpa

23 Risk Yüzeyde! 200! 450! 180! 400! 160! Oven! 350! temperature, C! 140! 120! 100! 80! 60! Edge! 40! 20! Center! 0! 0! 5! 10! 15! 20! 25! 30! time, min! acrylamide, ng/g! 300! 250! 200! 150! 100! 50! 0! 0! 1! 2! 3! 4! 5! x, mm! Model : Bisküvi Açar, Ö.Ç., Gökmen, V. (2009) Molecular Nutrition and Food Research, 53,

24 Kızarmış patates ürünleri

25 t/t Etkisi Acrylamide, ng/g min 6 min 9 min Frying temperature, o C Model : Patates Kızartması Gökmen, V., Palazoglu, T.K., Senyuva, H.Z. (2006) Journal of Food Engineering 77,

26 Kalsiyum Etkisi Hipotez COOH O HC CH 2 C NH 2 NH 2 asparajin Indirgen şekerler Δ (ısı) H 2 C CH O C NH 2 akrilamid COO HC + NH 3 CH 2 O C NH 2 asparajin (iyonik form) Ca ++ Indirgen şekerler Δ (heat) X Kalsiyum iyonu Maillard reaksiyonunun erken aşamasında N-glikozil asparajin oluşumunu engelliyor. Gökmen, V., Şenyuva, H.Z., Acrylamide formation is prevented by divalent cations during the Maillard reaction, Food Chemistry, 103, , (2007)

27 Kalsiyum Daldırma Uygulaması

28 Kademeli Kızartma Uygulaması Programmed Temperature Frying Kızartma işlemininhedefi 400 Pişmiş iç kısım Çıtır dış kısım Birinci kademe yüksek sıcaklıkta kabuk oluşumu İkincikademe daha düşük sıcaklıkta nişasta jelatinizasyonu Acrylamide, ng/g ⁰C 4' 190⁰C 1' + 150⁰C 3' Frying Conditions Mikrodalga ön haşlama, sonra kızartma uygulaması Palazoglu and Gökmen (2008) J Agric Food Chem 56,

29 Kavrulmuş kahve ürünleri

30 t/t Etkisi 500 Acrylamide, ng/g Roasting time, min Model : Kahve Kavurma 220 o C Kocadağlı T, Göncüoğlu N, Hamzalıoğlu A, Gökmen v (2012) Food & Function (in review)

31 Daha Güvenli Hazır Kahve Akrilamid ve Hidroksimetilfurfural İçeriği Azaltılmış, Suda Çözünür KahveVeya KahveİkamesiVe Üretim Yöntemi V. Gökmen, H.G. Akıllıoğlu Hydroxymethylfurfural Akrilamid

32 Akrilamid görünüyor mu? µg/kg µg/kg

33

34 Vural Gökmen Hacettepe University Teşekkür ederim...