Η ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ MAILLARD
TI EINAI OI ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ MAILLARD
Οι αντιδράσεις Maillard είναι αντιδράσεις που γίνονται στα τρόφιμα κατά την θερμική κατεργασία τους ή τη μακρά αποθήκευσή τους και έχουν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση καστανού χρώματος, χαρακτηριστικής οσμής και γεύσης. Oφείλονται κατ’ αρχή στην αντίδραση μεταξύ καρβονυλοενώσεων (αλδεΰδες ή κετόνες) με αμινομάδες και οδηγούν μέσα από πολλά στάδια σε σκουρόχρωμα προϊόντα. Aντίστοιχες ενώσεις υπάρχουν στα τρόφιμα: ανάγοντα σάκχαρα (γλυκόζη, γαλακτόζη, μαλτόζη, λακτόζη, φρουκτόζη) και πρωτεΐνες, πεπτίδια αμινοξέων.
Παράγοντες που καθορίζουν το ρυθμό της αντίδρασης Maillard είναι: η θερμοκρασία, το pH, το είδος και η συγκέντρωση του ανάγοντος σακχάρου και της αμινοενώσεως, η ενεργότητα νερού και η παρουσία ιόντων χαλκού. Oι αντιδράσεις Maillard ευνοούνται από μέσες υγρασίες (ενεργότητα νερού 0.6-0.8). Tα οξέα αναστέλλουν ή παρεμποδίζουν την αντίδραση γιατί αδρανοποιούν τις ελεύθερες αμινομάδες των αμινοξέων, πεπτιδίων και πρωτεϊνών σχηματίζοντας με αυτές άλατα. Oι βάσεις επιτείνουν την αντίδραση γιατί απελευθερώνουν αμινομάδες που είναι ενδεχόμενα αδρανοποιημένες σε μορφή αλάτων. Παρεμπόδιση των αντιδράσεων γίνεται με χημικά μέσα π.χ. με NaHSO3. H δράση του NaHSO3 βασίζεται στο ότι αντιδρά με την καρβονυλομάδα των αναγόντων σακχάρων (εμποδίζοντας έτσι την καρβονυλο-αμινο αντίδραση) παρέχοντας υδροξυσουλφονικά άλατα.
Η μελέτη των παραμέτρων που επηρεάζουν την αντίδραση είναι πολύ χρήσιμη για το σχεδιασμό πολλών τροφίμων, ιδιαίτερα των αφυδατωμένων και μέσης υγρασίας, και τον καθορισμό της διατηρησιμότητας τους. Ιδιαίτερα για τον τελευταίο ακολουθείται η μεθοδολογία των Επιταχυνόμενων Δοκιμών Διατηρησιμότητας (ASLT=Accelerated Shelf Life Testing). Το ASLT συνίσταται στη μελέτη της αντίδρασης σε συνθήκες όπου είναι σημαντικά επιταχυμένη, και η μαθηματική προεκβολή των αποτελεσμάτων στις πραγματικές συνθήκες του τροφίμου.
Πώς σχηματίζεται το ακρυλαμίδιο στα τρόφιμα;
Ο σχηματισμός του ακρυλαμιδίου στα τρόφιμα προκαλείται ως αποτέλεσμα μιας αντίδρασης γνωστής ως αντίδραση Maillard, η οποία είναι μια χημική αντίδραση μεταξύ ενός αμινοξέος (δομικό συστατικών των πρωτεϊνών) και ενός σακχάρου, όπως είναι η γλυκόζη, η φρουκτόζη ή η λακτόζη.Απαιτείται θερμότητα για να ξεκινήσει η αντίδραση του μαγειρέματος που προκαλεί ένα χείμαρρο χημικών αλλαγών, οι οποίες τελικά οδηγούν στην «αμαύρωση» (δηλαδή την καστανή χροιά) του τροφίμου και τη δημιουργία μιας ποικιλίας συστατικών οσμής και γεύσης. Όλα αυτά τα συστατικά μαζί δίνουν τη χαρακτηριστική εμφάνιση και γεύση του μαγειρεμένου τροφίμου. Ένα από τα πιο κοινά παραδείγματα της αντίδρασης Maillard είναι το ψήσιμο του άσπρου ψωμιού για να δώσει το «καστανό» τοστ.
Ο σχηματισμός ακρυλαμιδίου είναι μόνο εν μέρει κατανοητός, καθώς η αντίδραση Maillard είναι από τις πιο περίπλοκες χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στα τρόφιμα. Παρ΄όλα αυτά, ο σχηματισμός και η συγκέντρωση του ακρυλαμιδίου στα τρόφιμα φαίνεται να εξαρτάται από το είδος του τροφίμου, τη θερμοκρασία και τη διάρκεια για την οποία θερμαίνεται το τρόφιμο. Γενικά, τα αμυλώδη τρόφιμα (π.χ. ψωμί, πατάτα) που έχουν μαγειρευτεί σε υψηλότερες θερμοκρασίες και για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους περιέχουν αυξημένα επίπεδα ακρυλαμιδίου. Πέρα από τον χρόνο μαγειρέματος και τη θερμοκρασία, η έρευνα έχει δείξει ότι και τα επίπεδα ενός αμινοξέος γνωστού ως ασπαραγινικό οξύ σχετίζονται με τον σχηματισμό ακρυλαμιδίου. Το συγκεκριμένο αμινοξύ έχει παρόμοια χημική δομή με το ακρυλαμίδιο, που υποδηλώνει ότι υπάρχει η πιθανότητα κατά την αντίδραση Maillard το ασπαραγινικό οξύ να μετατραπεί σε ακρυλαμίδιο.
Ποια είναι τα επίπεδα ακρυλαμιδίου που βρίσκονται στα τρόφιμα
Σε γενικές γραμμές οι επιστήμονες συμφωνούν στο ότι τα τρόφιμα που περιέχουν τις υψηλότερες ποσότητες ακρυλαμιδίου είναι τα τηγανητά, τα βαθιά τηγανητά και τα ψητά στο φούρνο, όπως κέικ, ψωμί, τηγανητές πατάτες. Η Συντονιστική Ειδική Επιτροπή για τα Πρόσθετα των Τροφίμων (Joint Expert Committee on Food Additives, JECFA) αναφέρει ότι τα τρόφιμα εκείνα που συνεισφέρουν περισσότερο στη συνολική πρόσληψη ακρυλαμιδίου στις περισσότερες χώρες είναι τα πατατάκια (16-30%) και τα συναφή σνακ (69-46%), ο καφές (13-39%), τα γλυκίσματα και τα μπισκότα (10-20%), και τα αρτοσκευάσματα (10-30%). Τα άλλα τρόφιμα συνεισφέρουν λιγότερο από 10% της συνολικής πρόσληψης ακρυλαμιδίου, η οποία στην Ευρωπαϊκή Ένωση κυμαίνεται από 0,3-1,4 μg ανά κιλό σωματικού βάρους ανά ημέρα. Η ακριβής συνεισφορά των διαφορετικών τύπων τροφίμων ποικίλλει στις δίαιτες των επιμέρους χωρών.
Μέχρι σήμερα δεν έχει ανιχνευθεί ακρυλαμίδιο στα τρόφιμα που έχουν βραστεί, ποσαριστεί ή μαγειρευτεί στον ατμό. Αυτό ίσως να εξηγείται από τη μέγιστη θερμοκρασία αυτών των τεχνικών μαγειρέματος, η οποία δεν ξεπερνά τους 100οC, καθώς και από την απουσία της αντίδρασης αμαύρωσης.
Οι ερευνητές σήμερα εξετάζουν την πιθανότητα μείωσης των επιπέδων ακρυλαμιδίου στα τρόφιμα μέσω αναστολής της αντίδρασης αμαύρωσης κατά το μαγείρεμα, χρησιμοποιώντας τεχνικές σύγχρονης γεωργίας και βιοτεχνολογίας. Για παράδειγμα, έχει δειχθεί ότι αυξάνοντας τα επίπεδα θειικών και μειώνοντας τα επίπεδα νιτρικών αλάτων στο χώμα, μειώνονται τα επίπεδα ακρυλαμιδίου σε ορισμένους καρπούς. Επιπλέον, με τη χρήση γενετικής τροποποίησης οι ερευνητές κατάφεραν να παράγουν μια εντελώς νέα ποικιλία πατάτας, η οποία περιέχει χαμηλότερα επίπεδα σακχάρων από τις συμβατικές πατάτες.8 Η μείωση του επιπέδου των αναγωγικών σακχάρων (π.χ. της γλυκόζης) στις πατάτες είναι πιθανό να οδηγεί σε μείωση του ακρυλαμιδίου, καθώς αυτός ο τύπος σακχάρου είναι το κυριότερο συστατικό της αντίδρασης Maillard, μέσω της οποίας σχηματίζεται η ανεπιθύμητη ουσία. Κατά τον ίδιο τρόπο, τα γονίδια φυτών που είναι υπεύθυνα για τη ρύθμιση των επιπέδων της παραγωγής ασπαραγινικού οξέος αποτελούν παρόμοιο στόχο τροποποίησης. Καθώς το ασπαραγινικό οξύ είναι ακόμα ένα συστατικό-κλειδί για τον σχηματισμό ακρυλαμιδίου, η μείωση των επιπέδων του στα φυτά είναι πιθανόν να έχει σημαντική επίδραση στον σχηματισμό ακρυλαμιδίου κατά την αντίδραση Maillard.
ΟΦΕΛΕΙ
Σε γενικές γραμμές υπάρχουν πάρα πολλά οφέλη που σχετίζονται με το μαγείρεμα των τροφίμων, τα οποία δεν πρέπει να λησμονούνται. Εκτός από τη βελτίωση της γευστικότητας και των οργανοληπτικών ιδιοτήτων των τροφίμων, το σωστό μαγείρεμα μειώνει επίσης τον κίνδυνο τροφικών δηλητηριάσεων. Επιπλέον, η διαδικασία του μαγειρέματος καθιστά μια σειρά από απαραίτητα θρεπτικά συστατικά πιο άμεσα διαθέσιμα, έτσι ώστε το ανθρώπινο σώμα να μπορεί να τα χρησιμοποιεί πιο εύκολα.
ΚΑΛΟ ΘΑ ΗΤΑΝ
Καθώς οι ερευνητές συνεχίζουν να αναγνωρίζουν τρόπους για να μειώσουν τον σχηματισμό ακρυλαμιδίου κατά τη θερμική επεξεργασία ορισμένων τροφίμων, οι chefs από την πλευρά τους πρέπει να αποφεύγουν το υπερβολικό μαγείρεμα (εκτεταμένη αμαύρωση) αυτών των τροφίμων. Η τήρηση των οδηγιών μαγειρέματος στις συσκευασίες τροφίμων και η χρήση κατάλληλου μαγειρικού εξοπλισμού μπορούν να βοηθήσουν στην επίτευξη αυτού του στόχου. Επιπλέον, οι chefs θα πρέπει να χρησιμοποιούν ποικιλία τεχνικών μαγειρέματος, μαγειρεύοντας περισσότερο με βρασμό, στον ατμό ή με παρόμοιες μεθόδους, ώστε να ελαχιστοποιούν τον σχηματισμό ακρυλαμιδίου.