สารปนเปื้อนจากกระบวนการผลิต: การก่อตัวและการลดปริมาณ

สารปนเปื้อนจากกระบวนการผลิตคือสารประกอบที่ไม่พึงประสงค์ซึ่งไม่มีอยู่ในวัตถุดิบตั้งต้น แต่เกิดขึ้นระหว่างการแปรรูปอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้ความร้อน หัวข้อนี้จะตรวจสอบว่าสารปนเปื้อนดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไร โดยใช้แอคริลาไมด์และปฏิกิริยาเมลลาร์ดเป็นตัวอย่างหลัก และหลักการที่สามารถลดการก่อตัวของสารเหล่านี้ได้

Definition

สารปนเปื้อนจากกระบวนการผลิตคือสารประกอบอันตรายที่ไม่มีอยู่ในวัตถุดิบตั้งต้น แต่เกิดขึ้นระหว่างการแปรรูปอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้ความร้อน ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาระหว่างองค์ประกอบของอาหารเอง

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมแนวคิดของสารปนเปื้อนที่เกิดจากกระบวนการผลิต เคมีของการก่อตัวที่ขับเคลื่อนด้วยความร้อน (โดยเฉพาะปฏิกิริยาเมลลาร์ดระหว่างน้ำตาลรีดิวซ์และกรดอะมิโนแอสพาราจีน) สารตั้งต้นหลักและสภาวะการแปรรูปที่เกี่ยวข้อง และหลักการลดปริมาณโดยทั่วไป เป็นข้อมูลอ้างอิงด้านความปลอดภัยของอาหารและไม่ได้ให้คำแนะนำด้านโภชนาการหรือการประเมินความเสี่ยงสำหรับแต่ละบุคคล

Core questions

• อะไรคือสิ่งที่แยกความแตกต่างระหว่างสารปนเปื้อนจากกระบวนการผลิตกับสารปนเปื้อนจากสิ่งแวดล้อมหรือสารปนเปื้อนที่เติมเข้าไป?
• ความร้อนก่อให้เกิดสารประกอบเช่นแอคริลาไมด์ผ่านปฏิกิริยาเมลลาร์ดได้อย่างไร?
• สารตั้งต้นและสภาวะการแปรรูปใดที่ขับเคลื่อนการก่อตัวของสารปนเปื้อน?
• กลยุทธ์ทั่วไปใดที่ช่วยลดการก่อตัวของสารปนเปื้อนโดยไม่ทำให้อาหารเสีย?

Key concepts

• สารปนเปื้อนที่เกิดจากกระบวนการผลิต
• ปฏิกิริยาเมลลาร์ด
• แอคริลาไมด์
• น้ำตาลรีดิวซ์และแอสพาราจีนเป็นสารตั้งต้น
• การขึ้นอยู่กับเวลา-อุณหภูมิ
• การลดปริมาณ (การลดสารตั้งต้น, การควบคุมกระบวนการ)

Mechanisms

สารปนเปื้อนจากกระบวนการผลิตเกิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบของอาหารทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะการแปรรูป แอคริลาไมด์เป็นตัวอย่างสำคัญ: ในระหว่างการปรุงอาหารที่อุณหภูมิสูง เช่น การทอด การอบ และการคั่ว กรดอะมิโนแอสพาราจีนจะทำปฏิกิริยากับน้ำตาลรีดิวซ์ (กลูโคสและฟรุกโตส) ผ่านปฏิกิริยาเมลลาร์ด ซึ่งเป็นปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาลแบบเดียวกับที่ทำให้เกิดสีและรสชาติที่พึงประสงค์ การก่อตัวจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเหนืออุณหภูมิประมาณ 120 องศาเซลเซียส และเพิ่มขึ้นตามเวลาและความชื้นที่ลดลง ดังนั้นสภาวะที่ทำให้อาหารมีสีน้ำตาลจึงก่อให้เกิดสารปนเปื้อนด้วย เนื่องจากการก่อตัวขึ้นอยู่กับระดับสารตั้งต้นและระยะเวลา-อุณหภูมิ การลดปริมาณจึงทำได้โดยการลดสารตั้งต้น (เช่น การลดแอสพาราจีนอิสระหรือน้ำตาลรีดิวซ์) หรือโดยการควบคุมความร้อนที่ใช้ในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ยอมรับได้

Clinical relevance

ความเข้าใจในการก่อตัวของสารปนเปื้อนเป็นพื้นฐานของการควบคุมความปลอดภัยของอาหารและการเลือกกระบวนการผลิตที่มุ่งรักษาการได้รับสารจากอาหารให้อยู่ในระดับที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้ เนื้อหานี้อธิบายวิทยาศาสตร์การก่อตัวและการลดปริมาณ และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจด้านอาหาร การวินิจฉัย หรือการรักษาของแต่ละบุคคล และไม่ถือเป็นการประเมินความเสี่ยงส่วนบุคคล

Evidence & guidelines

สาขาวิชานี้อาศัยเคมีวิเคราะห์และการศึกษาการก่อตัวที่ควบคุมได้ การระบุแอคริลาไมด์ในอาหารที่ผ่านความร้อนในปี 2002 และการแสดงให้เห็นว่ามันเกิดขึ้นผ่านปฏิกิริยาเมลลาร์ดจากแอสพาราจีนได้กระตุ้นการวิจัยอย่างกว้างขวางและการพัฒนาแนวทางการลดปริมาณในอุตสาหกรรม คำแนะนำด้านกฎระเบียบและอุตสาหกรรมในภายหลังได้นำความเข้าใจเชิงกลไกนี้ไปใช้ในการควบคุมกระบวนการที่มุ่งลดการก่อตัวให้เหลือน้อยที่สุด

History

การตระหนักถึงสารปนเปื้อนจากกระบวนการผลิตว่าเป็นข้อกังวลด้านความปลอดภัยของอาหารที่ชัดเจนได้เร่งตัวขึ้นในปี 2002 เมื่อนักวิจัยชาวสวีเดนรายงานว่าแอคริลาไมด์ก่อตัวในอาหารที่อุดมด้วยคาร์โบไฮเดรตที่ปรุงด้วยอุณหภูมิสูง และกลุ่มในสหราชอาณาจักรและที่อื่น ๆ แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาเมลลาร์ดระหว่างแอสพาราจีนและน้ำตาลรีดิวซ์เป็นเส้นทาง การค้นพบเหล่านี้กระตุ้นให้เกิดการเฝ้าระวังและความพยายามในการลดปริมาณทั่วโลก และขยายความสนใจไปยังสารปนเปื้อนอื่น ๆ ที่เกิดจากความร้อน

Debates

การรักษาสมดุลระหว่างการลดสารปนเปื้อนกับคุณภาพอาหาร

เนื่องจากปฏิกิริยาเมลลาร์ดที่ก่อให้เกิดแอคริลาไมด์ยังทำให้เกิดสีน้ำตาล สี และรสชาติที่พึงประสงค์ กลยุทธ์การลดปริมาณจึงต้องแลกเปลี่ยนระหว่างการลดสารปนเปื้อนกับคุณภาพทางประสาทสัมผัสและข้อพิจารณาด้านความปลอดภัยอื่น ๆ และยังคงมีการถกเถียงถึงความสมดุลที่เหมาะสมที่สุด

Key figures

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

Seminal works

• tareke-2002
• mottram-2002

Frequently asked questions

ทำไมแอคริลาไมด์จึงก่อตัวเมื่ออาหารที่มีแป้งถูกทอดหรืออบ?

การปรุงอาหารที่อุณหภูมิสูงจะขับเคลื่อนปฏิกิริยาเมลลาร์ดระหว่างกรดอะมิโนแอสพาราจีนและน้ำตาลรีดิวซ์ที่มีอยู่ในอาหารตามธรรมชาติ ทำให้เกิดแอคริลาไมด์เป็นผลพลอยได้ เคมีเดียวกันนี้ยังสร้างสีน้ำตาลและรสชาติของอาหารที่ปรุงสุกด้วย

สามารถกำจัดสารปนเปื้อนจากกระบวนการผลิตได้อย่างสมบูรณ์หรือไม่?

โดยทั่วไปแล้วไม่สามารถกำจัดได้หากไม่กำจัดกระบวนการที่สร้างสารเหล่านั้น แต่การก่อตัวสามารถลดลงได้โดยการลดระดับสารตั้งต้นและการควบคุมเวลาและอุณหภูมิในการปรุงอาหารในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพของอาหารที่ยอมรับได้