SK500552012U1 - Mixture for preparation of bread with low acrylamide content - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie patrí do oblasti technológie potravín a konkrétne sa týka zmesi na prípravu chleba so zníženým obsahom akrylamidu.

Doterajší stav techniky

Akrylamid ako nežiaduci kontaminant - zdraviu škodlivá látka a potenciálny karcinogén, ktorý vzniká počas tepelného spracovania potravín pri teplotách vyšších ako 120 °C [1, 2] - bol pred časom identifikovaný v mnohých potravinách dennej spotreby pripravovaných pečením, vyprážaním, smažením a podobnými procesmi pri vyšších teplotách. Hlavnými prekurzormi akrylamidu sú aminokyselina asparagín a redukujúce sacharidy, prípadne niektoré ďalšie zlúčeniny prirodzene sa vyskytujúce v surových potravinách.

Najvyšší obsah akrylamidu, častokrát až niekoľko mg/kg, bol zistený v pečených a vyprážaných zemiakových výrobkoch (čipsy, hranolky, pečené zemiaky, zemiakové placky a pod.), keďže zemiaky sú bohaté na aminokyselinu asparagín a redukujúce sacharidy, z ktorých sa akrylamid vytvára. Vzhľadom na relatívne vysokú spotrebu kávy a kakaa je nezanedbateľný je aj príjem akrylamidu z kávy a kávovín, ktorý vzniká pri pražení bôbov. Podobne je to aj s akrylamidom, ktorý sa zistil v mnohých pekárskych a pečivárskych výrobkoch (v chlebe a pečive, toastoch, oblátkach a sušienkach rôzneho druhu a pod.). Napriek všeobecne nižšiemu obsahu akrylamidu v pekárskych výrobkoch v porovnaní s produktmi na báze zemiakov, je podiel týchto potravín na dennom príjme akrylamidu približne 15-40 %, keďže sa jedná o relatívne často konzumované potraviny, čo však závisí aj od individuálnych preferencií spotrebiteľov [3, 4]. Medzi najviac zaťažené skupiny spotrebiteľov patrí skupina dospievajúcej mládeže, a to najmä kvôli vysokej spotrebe potravín a pochutín obsahujúcich akrylamid vo zvýšenej miere (hranolky, čipsy, keksy).

Uvedené bolo zverejnené v odbornej literatúre:

/. Mottram, D.S., Wedzicha, B.L. and Dodson, A.T. (2002). Acrylamide is formed in the Maillard reaction. Náture 419: 448-449.

2. Stadler, R.H., Blank, Varga, N, Róbert, F., Hau, J., Guy, P.A, Róbert, M. C. and Riediker, S. (2002). Acrylamide from Maillard reaction products. Náture 419: 449-450.

3. Ciesarová, Z. (2011). Successes and limitations in acrylamide mitigation efforts. Part 1: Relevance, occurrence and exposure. AgroFoodIndustry Hi-Tech, 22 (3), 30-32.

4. Ciesarová, Z., Kukurová, K., Marková. L. (2011). Successes and limitations in acrylamide mitigation efforts. Part 2: Impact of interventions in cereal food processing on exposure. AgroFood Industry Hi-Tech, 22 (4), 25-27.

Legislatíva SR ani EÚ zatiaľ nestanovili limity pre výskyt akrylamidu v jednotlivých potravinárskych komoditách (okrem pitnej vody s maximálnym prípustným množstvom 1 pg/l). WHO/FAO však odporúča všetkým výrobcom potravín zabezpečiť čo najnižší obsah akrylamidu vo svojich produktoch vzhľadom na to, že tento procesný kontaminant je Medzinárodnou agentúrou pre výskum rakoviny (IARC) klasifikovaný ako potenciálny ľudský karcinogén a taktiež berúc do úvahy výsledky niektorých novších štúdií poukazujúcich na možné priame zdravotné riziko.

V januári 2011 vydala Európska komisia Odporúčanie komisie o skúmaní hladín akrylamidu v potravinách, v ktorom informuje o hodnotách akrylamidu, ktoré by nemali byť prekročené v jednotlivých typoch výrobkov (Tab. 1). Tie sú uvedené ako indikatívne hodnoty, ktoré zatiaľ nepredstavujú legislatívne limity, avšak sú usmernením pre výrobcov, aby skontrolovali svoje produkty a identifikovali výrobky so zvýšeným rizikom z hľadiska prítomnosti akrylamidu. Indikatívne hodnoty obsahu akrylamidu v jednotlivých typoch výrobkov podľa Odporúčania komisie zo dňa 10.1.2011 o skúmaní hladín akrylamidu v potravinách sú nasledovné:

POTRAVINA	INDIKATÍVNA HODNOTA AKRYLAMIDU (pg/kg)
Zemiakové hranolčeky pripravené na konzum	600
Zemiakové lupienky	1000
Chlieb	150
Cereálie na prípravu raňajok (okrem mušli a kaše z ovsených vločiek)	400
Sušienky, krekery, oblátky, chrumkavý chlieb a podobné výrobky, okrem medovníkov	500
Pražená káva	450
Instantná (rozpustná) káva	900

Potraviny na výživu dojčiat a malých detí, iné než potraviny vyrobené zo spracovaných obilnín	80
Sušienky a sucháre pre dojčatá a malé deti	250
Potraviny spracované na báze obilnín a určené pre dojčatá a malé deti okrem sušienok a suchárov	100

Vzniku akrylamidu sa síce nedá úplne zabrániť, ale existuje viacero potenciálnych spôsobov, ako jeho obsah v spomínaných výrobkoch znížiť.

Keďže expozícia akrylamidom prítomným v chlebových výrobkoch predstavuje zhruba 20 % celkovej expozície, zníženie jeho obsahu v chlebe a tým aj celkovej expozície akrylamidom je veľmi dôležité. Pre minimalizáciu obsahu akrylamidu v pekárskych výrobkoch sú všeobecne odporúčané tieto spôsoby:

1. Použiť múku vyrobenú z obilnín s nízkym obsahom asparagínu. Týmto opatrením sa tvorba akrylamidu pri pečení výrazne zníži. Realizácia tohto opatrenia však nie je jednoduchá. Napríklad raž obsahuje viac asparagínu ako pšenica, ale nahradenie ražnej múky pšeničnou múkou pri výrobe ražného chleba je problémom. Podobný problém je i pri celozrnných výrobkoch významných z nutričného hľadiska. Celozrnná múka v porovnaní s inými druhmi múky obsahuje veľké množstvo asparagínu, čo vedie k zvýšenej tvorbe akrylamidu. Hoci zníženie celozrnného podielu vo výrobku môže byť užitočné z hľadiska akrylamidu, na základe mnohých skutočností je konzumácia celozrnných produktov pre zdravie všeobecne prospešná a nemalo by sa od nej ustupovať.

2. Nepridávať redukujúce cukry. Zníženie prídavku redukujúcich cukrov možno využiť pri výrobe mnohých druhov pečiva. Môže sa to však negatívne odraziť na senzorických vlastnostiach výrobku.

3. Pridať vápenaté soli. Nevýhodou tohto spôsobu je, že pri vyšších hladinách pridaných vápenatých solí môže dôjsť k zmene vlastností a kvality produktu.

4. Upraviť dobu a teplotu pečenia tak, aby kôrka príliš nezhnedla. Výsledkom bude chlieb so svetlejšou kôrkou, čo tiež môže ovplyvniť príťažlivosť a predaj výrobku.

5. Predĺžiť dobu kysnutia. Dlhším kysnutím sa môže znížiť tvorba akrylamidu. Na druhej strane, aj v tomto prípade môže dôjsť k zmene vlastností výrobku.

6. Použiť enzým asparaginázu. Pomocou tohto enzýmu sa odbúra aminokyselina asparagín a tým sa predíde vzniku akrylamidu. Aplikácia enzýmu je jednoduchá a má najmenší vplyv na technológiu aj na finálnu kvalitu výrobku. Nevýhodou je, že sa mierne zvýšia vstupné náklady.

V prihláške úžitkového vzoru SK 50119-2011 je opísaná zmes na prípravu chleba so zníženým obsahom akrylamidu, kde je uvedený minimálny obsah sušeného vitálneho droždia v zmesi 1 g na 100 g zmesi.

Na základe vedeckých poznatkov aj našich vlastných vedeckých skúmaní sme potvrdili účinok chloridu vápenatého a aktívneho droždia na tvorbu akrylamidu. Aj keď je tento poznatok predmetom vedeckých štúdií, nie je známa aplikácia chloridu vápenatého za týmto účelom pri príprave chleba (či už vyrábaného priemyselne alebo v domácich pekámičkách) ani aplikácia prídavku droždia za týmto účelom do sypkých chlebových zmesí.

Podstata technického riešenia

Úlohou tohto technického riešenia bolo stanoviť vhodnú koncentráciu oboch zložiek, t.j. chloridu vápenatého a droždia, ktorá je účinná, ale pritom neovplyvňuje negatívne očakávané senzorické vlastnosti hotového výrobku.

Uvedené nevýhody pri odporúčaných možných spôsoboch zníženia obsahu akrylamidu do značnej miery odstraňuje zmes na prípravu chleba so zníženým obsahom akrylamidu podľa toho technického riešenia, ktorého podstata spočíva vtom, že obsahuje chlorid vápenatý v množstve od 0,1 g do 3,0 g na 100 g zmesi a sušené vitálne droždie v množstve od 0,4 do 1 g na 100 g zmesi.

Ukázalo sa, že k redukcii akrylamidu došlo aj v prípadoch, keď bol k základnej receptúre pridaný chlorid vápenatý a zároveň tam bolo sušené vitálne droždie už s obsahom minimálne 0,4 g na 100 g zmesi.

Chlieb sa nechá kysnúť pri teplote 25 až 30 °C 125 až 135 minút a potom sa pečie pri teplote 150 až 170 °C 47 až 53 minút.

Bolo zistené, že najvýhodnejšia doba kysnutia chleba je 130 minút a doba pečenia je 50 minút.

Droždie musí vydržať aktívne počas celej doby skladovania danej zmesi - keďže droždie postupne stráca aktivitu, je potrebná jeho vyššia koncentrácia v zmesi, a tiež bola navrhnutá doba skladovania len 9 mesiacov namiesto 12 spolu s odporúčaným teplotným režimom pri príprave chleba.

Technické riešenie pre realizáciu uvedených opatrení na zníženie obsahu akrylamidu v chlebových výrobkoch je možné nasledovnými spôsobmi:

1. definovanou receptúrou na prípravu chleba so štandardným zložením

2. definovanými podmienkami teplotného režimu počas prípravy a pečenia chleba Obidva tieto spôsoby je možné zrealizovať prostredníctvom štandardne pripravených zmesí na prípravu chleba s odporúčaným spôsobom prípravy v podmienkach domácej pekámičky.

1. Definovaná receptúra

Jednou z možností ako zredukovať prítomnosť akrylamidu v potravinách na báze cereálií, medzi ktoré patrí aj chlieb, je prídavok zlúčenín, ktoré eliminujú tvorbu akrylamidu počas pečenia. Medzi takéto zlúčeniny patria aj niektoré anorganické soli bežne používané v potravinárstve. Na zlepšenie vlastností cesta počas kysnutia a následne aj finálnej kvality chleba sa bežne používa prídavok niektorých aditív. Výber zlepšujúcich prípravkov závisí jednak na možnostiach, ktoré dovoľuje legislatíva, jednak na očakávanom dopade na vlastnosti produktu.

Na chlieb ako na potravinu dennej spotreby sú nároky spotrebiteľa najmä zo senzorického hľadiska vysoké a výrobcovia vychádzajú v ústrety preferenciám spotrebiteľov. Na dosiahnutie požadovanej kvality sa pri výrobe chleba bežne používajú aditíva známe ako „zlepšujúce prípravky“, ktoré ovplyvňujú jednak kvalitu cesta, jednak vlastnosti finálneho výrobku. Ako príklad možno uviesť bežne používanú kuchynskú soľ (NaCl), ktorá má v potravine mnoho funkcií: prispieva k chuťovým vlastnostiam chleba, znižuje aktivitu vody, čím predlžuje trvanlivosť produktu, znižuje aktivitu kvasiniek (droždia), ovplyvňuje reologické vlastnosti cesta počas prípravy chleba, prispieva k vzniku farby chlebovej kôrky. Ako ďalší príklad možno uviesť chlorid vápenatý, ktorý sa používa na fortifikáciu múky vápnikom. Chlieb pripravený s prídavkom chloridu vápenatého vo vhodnom množstve má v konečnom dôsledku vyššie senzorické skóre, ktoré odzrkadľuje pozitívne organoleptické vlastnosti ako celkový vzhľad, mäkkosť, lepšia porozita striedky a hladkosť kôrky. Obidve tieto soli okrem iného pôsobia na redukciu tvorby akrylamidu, ktorý sa tvorí počas pečenia z prirodzene sa vyskytujúcich prekurzorov prítomných v surovinách, ktorými sú aminokyselina asparagín a redukujúce sacharidy. Na druhej strane, niektoré anorganické soli môžu ovplyvňovať v pozitívnom i negatívnom zmysle tvorbu akrylamidu aj ďalších vedľajších produktov, a taktiež ovplyvňovať senzorické vlastnosti finálneho výrobku.

Ako ďalší významný parameter ovplyvňujúci obsah akrylamidu v chlebe je prítomnosť droždia. Ukázalo sa, že nielen koncentrácia, ale aj vitalita použitého droždia má vplyv na výsledný obsah akrylamidu v chlebe.

Z tohto hľadiska, pri akceptovaní uvedených zistení, je navrhovaná receptúra zmesi na prípravu chleba so zníženým obsahom akrylamidu určenej na pečenie chleba v domácich pekámičkách nasledovná:

pšeničná múka (83,928 - 86,528%), ražná múka (6%), zemiaková múka (2%), jedlá soľ (2%), cukor (2%), sušené droždie (0,4 - 3,0%), rasca (0,4%), suchý kvas (0,4%), CaCh (0 - 0,3%), guarová múka (0,16%), jačmenná sladová múka (0,1%), kyselina askorbová (0,012%)

2. Definované podmienky teplotného režimu počas prípravy a pečenia chleba

Okrem zloženia je ďalším významným faktorom ovplyvňujúcim obsah akrylamidu technologický režim jeho výroby. Zistilo sa, že v priemyselne vyrábaných chleboch je podstatne vyšší obsah akrylamidu v porovnaní s hodnotou akrylamidu v chlebe pripravenom v domácej pekámičke. Tento spôsob prípravy chleba pri miernejších teplotách a tiež s prídavkom vápenatých solí a lepším prekysnutím zaručuje nižší obsah akrylamidu v chlebe, a tým aj zníženie expozície týmto kontaminantom.

Teplotný režim zaručujúci zníženú tvorbu akrylamidu počas pečenia chleba v domácej pekámičke zo zmesi definovaného zloženia uvedeného v bode 1. je nasledovný:

Miešanie zmesi s vodou: izbová teplota, trvanie: 30 min

Kysnutie: teplota: 25 až 30 °C, trvanie: 130 min

Pečenie: teplota: 150 až 170 °C, trvanie: 50 min

Chladnutie: izbová teplota, trvanie: 120 min

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Zmes na prípravu chleba so zníženým obsahom akrylamidu spôsobom pridania vápenatých solí.

Do sypkej zmesi na prípravu chleba so zložením: pšeničná múka (86,228%), ražná múka (6%) zemiaková múka (2%), jedlá soľ (2%), cukor (2%), sušené vitálne droždie (0,4%), rasca (0,4%), suchý kvas (0,4%) (srvátka, kukuričná múka, sójová múka, regulátor kyslosti:

kyselina citrónová, octan sodný), jačmenná sladová múka (0,1%), stabilizátor: guarová múka (0,16%), kyselina askorbová (0,012%) bol pridaný chlorid vápenatý formou prášku v množstve 1,5 g na 500 g zmesi. K 500 g sypkej zmesi do nádoby domácej pekámičky bola pridaná voda v množstve 320 ml. Bol nastavený nasledovný teplotný program:

Miešanie zmesi s vodou: izbová teplota, trvanie: 30 min

Kysnutie: teplota: 25 až 30 °C, trvanie: 130 min

Pečenie: teplota: 150 až 170 °C, trvanie: 50 min

Chlieb bol pripravený uvedeným spôsobom, po upečení bol vybraný z pekámičky na podložku, kde spontánne vychladol pri izbovej teplote (2 h).

Rovnakým spôsobom bol pripravený chlieb zo zmesi, v ktorej bol vynechaný prídavok chloridu vápenatého.

V obidvoch chleboch bol stanovený obsah akrylamidu (segmentácia: v celom objeme, kôrke aj striedke), pričom bol vyjadrený ako množstvo akrylamidu v mikrogramoch na kg chleba. Výsledok stanovenia akrylamidu bol nasledovný:

	Obsah akrylamidu v kôrke (pg/kg)	Obsah akrylamidu v striedke (pg/kg)	Obsah akrylamidu v celom objeme (Pg/kg)
Chlieb s prídavkom CaCl2:	137 ±23	<LOQ	18 ± 5
Chlieb bez prídavku	151 ±6	45 ± 1	49 ± 11
CaCl2:
V oboch chlebov bol	zmeraný špecifický	objem ako jeden z	dôležitých atribútov

požadovaných organoleptických vlastností:

	Špecifický objem bochníka (L)
Chlieb s prídavkom	2,58
CaCl2:
Chlieb bez prídavku	2,72
CaCl2:

Obidva chleby boli po upečení podrobené senzorickej analýze panelom hodnotiteľov na základe protokolu s popisom hodnotených požadovaných vlastností. Výsledkom senzorického hodnotenia bolo celkové senzorické skóre s max. možným počtom bodov 100. Výsledok senzorického hodnotenia bol nasledovný:

Celkové senzorické skóre (počet bodov zo 100)
Chlieb s prídavkom	92
CaCl2:
Chlieb bez prídavku	91
CaCl2:

Výsledok: chlieb pripravený zo zmesi s prídavkom chloridu vápenatého obsahoval o 10 % menej akrylamidu, pričom jeho špecifický objem klesol o 5 % a celkové senzorické skóre sa zvýšilo o jeden bod.

Priemyselná využiteľnosť

Technické riešenie je priemyselne využiteľné v oblasti potravinárstva, a to najmä pre prevádzky potravinárskych výrob, ktoré sa zaoberajú produkciou múky a prípravou zmesí pre malé, stredné i veľkokapacitné pekárne a tiež prípravou zmesí určených pre drobných spotrebiteľov a maloobchod.

Claims (1)

1. NÁROKY ΝΑ OCHRANU

   1. Zmes na prípravu chleba so zníženým obsahom akrylamidu obsahujúci chlorid vápenatý v množstve od 0,1 g do 3,0 g na 100 g zmesi a sušené vitálne droždie vyznačujúca sa tým, že sušené vitálne droždie je v množstve od 0,4 g do 1,0 g na 100 g zmesi.