Технологические загрязнители: образование и снижение

Технологические загрязнители — это нежелательные соединения, которые отсутствуют в исходных ингредиентах, но образуются в процессе переработки пищевых продуктов, особенно при термической обработке. В этой статье рассматривается, как возникают такие загрязнители, используя акриламид и реакцию Майяра в качестве центрального примера, а также принципы, с помощью которых можно уменьшить их образование.

Definition

Технологические загрязнители — это вредные соединения, отсутствующие в сырье, которые образуются в процессе переработки пищевых продуктов, особенно при термической обработке, в качестве побочных продуктов реакций между собственными компонентами пищи.

Scope

Статья охватывает концепцию загрязнителей, образующихся в процессе переработки, химизм термического образования (в частности, реакцию Майяра между восстанавливающими сахарами и аминокислотой аспарагином), основные предшественники и условия обработки, а также общие принципы снижения образования. Это справочник по безопасности пищевых продуктов, который не содержит диетических рекомендаций или оценок рисков для отдельных лиц.

Core questions

• Что отличает технологический загрязнитель от загрязнителя окружающей среды или добавленного загрязнителя?
• Как нагревание генерирует соединения, такие как акриламид, посредством реакции Майяра?
• Какие предшественники и условия обработки способствуют образованию загрязнителей?
• Какие общие стратегии снижают образование загрязнителей без порчи пищи?

Key concepts

• Загрязнитель, образующийся в процессе переработки
• Реакция Майяра
• Акриламид
• Восстанавливающие сахара и аспарагин как предшественники
• Зависимость от времени и температуры
• Снижение (уменьшение предшественников, контроль процесса)

Mechanisms

Технологические загрязнители образуются, когда собственные компоненты пищи реагируют в условиях обработки. Акриламид является архетипом: при высокотемпературной кулинарной обработке, такой как жарка, выпечка и запекание, аминокислота аспарагин реагирует с восстанавливающими сахарами (глюкозой и фруктозой) посредством реакции Майяра — той же химической реакции потемнения, которая придает желаемый цвет и вкус. Образование резко возрастает примерно при 120 градусах Цельсия и увеличивается со временем и при более низкой влажности, поэтому условия, которые вызывают потемнение пищи, также генерируют загрязнитель. Поскольку образование зависит от уровней предшественников и режима время-температура, снижение достигается путем уменьшения предшественников (например, снижения свободного аспарагина или восстанавливающих сахаров) или путем умеренного применения тепла при сохранении приемлемого качества продукта.

Clinical relevance

Понимание образования загрязнителей лежит в основе мер контроля безопасности пищевых продуктов и выбора методов обработки, направленных на поддержание диетического воздействия на как можно более низком уровне. Эта статья описывает научные аспекты образования и снижения и не является основанием для индивидуальных диетических, диагностических или лечебных решений, а также не представляет собой личную оценку риска.

Evidence & guidelines

Эта область основана на аналитической химии и контролируемых исследованиях образования; идентификация акриламида в термически обработанных продуктах в 2002 году и демонстрация того, что он образуется посредством реакции Майяра из аспарагина, стимулировали обширные исследования и разработку отраслевых подходов к снижению. Последующие нормативные и отраслевые руководства преобразовали это механистическое понимание в меры контроля процессов, направленные на минимизацию образования.

History

Признание технологических загрязнителей как отдельной проблемы безопасности пищевых продуктов ускорилось в 2002 году, когда шведские исследователи сообщили, что акриламид образуется в богатых углеводами продуктах, приготовленных при высоких температурах, а группы в Великобритании и других странах показали, что реакция Майяра между аспарагином и восстанавливающими сахарами является путем его образования. Эти открытия стимулировали всемирные усилия по надзору и снижению и привлекли внимание к другим термически индуцированным загрязнителям.

Debates

Баланс между снижением загрязнителей и качеством пищевых продуктов

Поскольку реакция Майяра, которая образует акриламид, также приводит к желаемому потемнению, цвету и вкусу, стратегии снижения должны учитывать компромисс между уменьшением загрязнителей и сенсорным качеством, а также другими соображениями безопасности, и оптимальный баланс является предметом дискуссий.

Key figures

• Eden Tareke
• Margareta Tornqvist
• Donald Mottram
• Bronislaw Wedzicha

Seminal works

• tareke-2002
• mottram-2002

Frequently asked questions

Почему акриламид образуется при жарке или запекании крахмалосодержащих продуктов?

Высокотемпературная кулинарная обработка вызывает реакцию Майяра между аминокислотой аспарагином и восстанавливающими сахарами, естественно присутствующими в пище, производя акриламид в качестве побочного продукта; та же химическая реакция также создает потемнение и вкус приготовленной пищи.

Могут ли технологические загрязнители быть полностью устранены?

Они, как правило, не могут быть устранены без удаления процесса, который их создает, но образование может быть уменьшено путем снижения уровней предшественников и контроля времени и температуры приготовления при сохранении приемлемости пищи.