SK50272006A3

SK50272006A3 - Spôsob znižovania obsahu akrylamidu v potravinárskych produktoch obsahujúcich zemiakovú hmotu

Info

Publication number: SK50272006A3
Application number: SK5027-2006A
Authority: SK
Inventors: Zuzana Ciesarová
Original assignee: Výskumný Ústav Potravinársky
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-12-06
Also published as: SK287776B6

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu znižovania obsahu akrylamidu v potravinárskych produktoch, ktoré sú pripravované zo zemiakovej hmoty tepelnou úpravou.

Doterajší stav techniky

Zemiaky patria medzi základné potraviny používané ako súčasť jedla alebo ako surovina na výrobu výrobkov zo zemiakov, ako je napr. zemiaková kaša, zemiakové cesto, zemiakové krokety a pod. Pre zjednodušenú manipuláciu počas prípravy stravy sa vyrábajú sušené zemiakové hmoty, ktoré sú súčasťou suchých zmesí (napr. zmes na zemiakové placky, zemiakovú babu, bramborák a pod.), obsahujúce zvyčajne tieto hlavné komponenty: sušená zemiaková hmota, sušený zemiakový škrob, pšeničná múka, jedlá soľ, sušený cesnak, sušené vajcia, sušená majoránka apod. Spomínané polotovary sa zvyčajne používajú tak, že po pridaní odporúčaného množstva vody sa vypracuje cesto, z ktorého sa jednotlivé výrobky pripravujú vysmážaním na oleji pri teplote približne 180 °C niekoľko minút.

V posledných rokoch bolo zistené, že za uvedených podmienok, teda pri teplote nad 120 °C v prítomnosti zložiek, ktoré obsahujú zemiaky, dochádza k vzniku nebezpečnej látky akrylamidu. Jeho toxicita je potvrdená niekoľkými štúdiami, pričom je známy jeho genotoxický, ale najmä karcinogénny vplyv, a to už od príjmu 0,30 mg akrylamidu na kg telesnej hmotnosti denne. Podľa odhadov FAO/WHO Joint Committee on Food Additives (JECFA) z roku 2005 sa priemerný denný príjem z potravín pohybuje v rozmedzí 0,001 až 0,004 mg akrylamidu na kg telesnej hmotnosti denne. Najväčším zdrojom príjmu akrylamidu sú nasledujúce potraviny: zemiakové hranolky (16-30 %), zemiakové lupienky (6 - 46 %), káva (13 - 39 %), pečivo a keksy (10 - 20 %) a chlieb a hrianky (10 - 30 %). Priemerný obsah akrylamidu v niektorých výrobkoch pripravovaných na zemiakovej a cereálnej báze tepelnou úpravou pri vysokej teplote a v káve a denná expozícia pri uvedenej priemernej dennej spotrebe je nasledovná:

Porcia (g) Potravina

Akrylamid

Počet Expozícia porcií/deň (gg/deň)

100	káva	20	2	4	8
150	chlieb	30	4,5	1	4,5
100	cestoviny	10	1	0,8	0,8
30	sucháre, hrianky	400	12	1	12
50	muesli	300	15	1	15
250	placky	2000	500	0,3	150
200	hranolky	500	100	0,7	70
100	lupienky	800	80	0,5	40
100	keksy	600	60	0,5	30

Z uvedeného prehľadu vyplýva, že práve zemiakové produkty patria medzi potraviny s vysokým obsahom akrylamidu a zároveň prispievajú podstatnou mierou k expozícii ľudského organizmu akrylamidom zo stravy. Keďže sa akrylamid vyskytuje v potravinách dennej spotreby a jeho expozícii je vystavená väčšina spotrebiteľov, problematika zníženia príjmu akrylamidu je v popredí záujmu všetkých svetových, európskych i národných inštitúcií zodpovedajúcich za bezpečnosť potravín. Aj keď doteraz nie sú limity príjmu akrylamidu medzinárodne legislatívne upravené, aktivita medzinárodných organizácií a výborov Európskej komisie zodpovedných za sledovanie kontaminantov v potravinách a bezpečnosť potravín je v tomto smere očividná.

Na zníženie obsahu akrylamidu v potravinách sú skúmané viaceré spôsoby vyplývajúce z poznania mechanizmu vzniku a eliminácie akrylamidu v tepelne upravených potravinách. Z doterajších poznatkov je známe, že akrylamid vzniká v priebehu Maillardovej reakcie, pričom hlavnými prekurzormi sú neesenciálna aminokyselina asparagín a redukujúce sacharidy (glukóza, fruktóza a pod). Tieto prekurzory sú bežne prítomné v surových zemiakoch, a to v relatívne vysokom obsahu. V zemiakoch tvorí asparagín asi 0,23-3,94 %, čo predstavuje asi 38 - 40 % z celkového obsahu voľných aminokyselín. Priemerné zloženie sacharidov v surových zemiakoch je nasledovné: glukóza 0,55 - 2,18 %, fruktóza 0,02 - 0,12 %, sacharóza 0,26 - 0,62 %. Počas skladovania zemiakov, najmä pri teplote nižšej ako 8 °C, sa obsah sacharidov ešte zvyšuje až na približne 10 %. Škrob tvorí priemerne 17 %, voda asi 76 % surových zemiakov.

Obsah asparagínu je, na rozdiel od sacharidov, relatívne konštantný, nedá sa ovplyvniť podmienkami pestovania, zberu a skladovania zemiakov. Preto sa ako významný krok javí použitie enzýmu L-asparaginázy, ktorým sa asparagín odbúra, čím sa zamedzí tvorbe akrylamidu počas tepelných procesov prípravy stravy.

Podstata vynálezu

Nežiadúcu tvorbu akrylamidu v potravinárskych produktoch, ktoré sú pripravované zo zemiakovej hmoty tepelnou úpravou, v podstatnej miere eliminuje spôsob jeho znižovania podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva vtom, že k zemiakovej hmote alebo zemiakovej zmesi sa pred jej tepelným spracovaním pridá enzým L-asparagináza v množstve najmenej IOU enzýmu na 100 g zemiakovej hmoty, tieto zložky sa premiešajú a pôsobenie enzýmu L-asparagináza prebieha pred samotným tepelným spracovaním po dobu najmenej 5 minút pri teplote od 10°C do 60 °C. Pri teplote vyššej ako 40 °C a pri teplote nižšej ako je izbová teplota sa predpokladá zníženie aktivity enzýmu. Preto z ekonomického hľadiska je výhodné, ak pôsobenie enzýmu prebieha pri optimálnej teplote a to od 18 °C do 40 °C. V prípade použitia suchej zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi sa pridá voda.

Znižovanie obsahu akrylamidu v tepelne upravenej strave zo zemiakov spočíva v eliminácii prekurzora akrylamidu - aminokyseliny L-asparagín - aplikáciou enzýmu Lasparaginázy, ktorá hydrolyzuje L-asparagín odštiepením NH3 skupiny z molekuly aminokyseliny. Tým sa zabráni tvorbe akrylamidu, keďže asparagínový skelet tvorí základ molekuly akrylamidu.

Použitá zemiaková hmota alebo zemiaková zmes môže byť čerstvá alebo sušená. Enzým L-asparagináza sa môže pridávať vo forme roztoku a/alebo prášku a tiež ako súčasť koreniacej zmesi určenej na dochutenie potravinárskych produktov.

V prípade použitia sušenej zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi sa najskôr pridá enzým L-asparagináza, zmes sa mechanicky premieša a do zmesi sa pridá voda. Je možný aj taký postup, že do sušenej zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi sa najskôr pridá voda, potom sa pridá enzým a zmes sa mechanicky premieša.

Zvýšením teploty zemiakovej hmoty sa znižuje potrebný čas pôsobenia enzýmu Lasparagináza.

Pridanie enzýmu L-asparaginázy v lyofilizovanej podobe je možné do suchých zemiakových zmesí na prípravu tepelne upravovaných produktov zo zemiakového cesta pred lf distribúciou, alebo do ešte „mokrej“ homogenizovanej zemiakovej hmoty pred jej sušením vo výrobnom závode.

Bolo zistené, že na zníženie obsahu akrylamidu o 80 až 90 % v spomínaných výrobkoch je potrebná koncentrácia 1 - 2 U enzýmu na 1 g surových zemiakov, tzn. 5-10Unal g suchého zemiakového produktu v prášku, pričom 1 mg lyofdizovaného preparátu obsahuje približne 100 U enzýmu. Jednotka enzýmu L-asparaginázy 1 U je definovaná ako množstvo enzýmu, ktoré uvoľňuje 1 pmol NH3 pri 37 °C a pH 8,6 za 1 min. Jej účinnosť pri izbovej teplote je zabezpečená dlhším časom pôsobenia. K jeho deaktivácii následne dochádza pôsobením teploty nad 100 °C po dobu 5 min. L-asparagináza je komerčne vyrábaný enzým izolovaný z E. coli.

Týmto spôsobom sa získa potravinársky produkt pripravený zo zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi tepelnou úpravou so zníženým obsahom nebezpečnej látky, akrylamidu.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

Čerstvé zemiaky žltej odrody Marabel boli očistené a zhomogenizované na kašu, ktorej časť bola vystavená pôsobeniu tepla pri 180 °C po dobu 20 min. Takto upečené zemiaky obsahovali približne 4000 ng akrylamidu na g sušiny zemiakov.

Do druhej časti surovej zemiakovej hmoty bola pridaná roztok L-asparagináza v koncentrácii 20 U enzýmu na 100 g surovej zemiakovej kaše, zložky sa premiešali. Enzým sa nechal pôsobiť po dobu 30 min pri 37 °C. Následne bola hmota vystavená rovnakému tepelnému pôsobeniu (180 °C, 20 min), obsah akrylamidu v takto upečených zemiakoch bol 2500 ng akrylamidu na g sušiny zemiakov. Pri aplikácii 200 U enzýmu na 100 g surovej zemiakovej hmoty došlo k poklesu obsahu akrylamidu na hodnotu približne 400 ng akrylamidu na g sušiny zemiakov, teda k približne 90 %-nému zníženiu obsahu akrylamidu.

Príklad 2

Čerstvé zemiaky ružovej odrody Rosana boli očistené a zhomogenizované na kašu, ktorá bola vystavená pôsobeniu tepla pri 180 °C po dobu 20 min. Takto upečené zemiaky obsahovali približne 6500 ng akrylamidu na g sušiny zemiakov.

V prípade, že na surovú zemiakovú hmotu bola aplikovaná L-asparagináza vo forme roztoku po dobu 30 min pri 37 °C v koncentrácii 20 U enzýmu na 100 g surovej zemiakovej kaše a následne bola hmota vystavená tepelnému pôsobeniu (180 °C, 20 min), obsah akrylamidu v takto upečených zemiakoch bol 3500 ng akrylamidu na g sušiny zemiakov. Pri aplikácii 100 U, resp. 200 U enzýmu na 100 g surovej zemiakovej hmoty došlo k poklesu obsahu akrylamidu na hodnotu približne 380, resp. 140 ng akrylamidu na g sušiny zemiakov, teda k približne 95, resp. 97 %-nému zníženiu obsahu akrylamidu.

Príklad 3

Zemiaky ružovej odrody Rosana boli skladované 8 týždňov pri teplote 0 až 4 °C. Takto skladované zemiaky boli očistené a zhomogenizované na kašu, ktorá bola vystavená pôsobeniu tepla pri 180 °C po dobu 20 min. Upečené zemiaky obsahovali približne 25 000 ng akrylamidu na g sušiny zemiakov.

V prípade, že na surovú zemiakovú hmotu bola aplikovaná L-asparagináza vo forme roztoku po dobu 30 min pri 37 °C v koncentrácii 200 U enzýmu na 100 g surovej zemiakovej kaše a následne bola hmota vystavená tepelnému pôsobeniu (180 °C, 20 min), obsah akrylamidu v takto upečených zemiakoch bol 7200 ng akrylamidu na g sušiny zemiakov, čo je asi 70 %né zníženie obsahu akrylamidu. v porovnaní so zemiakmi bez prídavku L-asparaginázy.

Príklad 4

Zo suchej zemiakovej zmesi „Bramborák“ bolo pridaním odporúčaného množstva vody (podľa návodu) vypracované cesto, ktoré bolo vystavené tepelnému pôsobeniu pri troch rôznych teplotách (140, 160, resp. 180 °C) po dobu 5 min. V takto pripravených produktoch bol zistený obsah akrylamidu v rozmedzí 16000 až 18000 ng akrylamidu na g sušiny. Do druhej časti pripraveného cesta bol aplikovaný roztok L-asparaginázy v koncentrácii 100 U na 100 g cesta, zmes bola premiešaná a enzým sa nechal pôsobiť po dobu 30 min pri teplote 20 °C. Potom bolo cesto podrobené tepelnej úprave pri troch rôznych teplotách (140, 160, resp. 180 °C) po dobu 5 min a po upečení bol obsah akrylamidu v rozmedzí 2100 až 5300 ng na g sušiny v závislosti od použitej teploty pečenia, čo je 70 až 85 %-né zníženie obsahu akrylamidu. V prípade použitia vyššej koncentrácie roztoku enzýmu 200 U L-asparaginázy na 100 g cesta bol obsah akrylamidu v zemiakovom produkte po upečení asi 1800 až 2000 ng na g sušiny, čo predstavuje približne 90 %-né zníženie obsahu akrylamidu.

Príklad 5

Bol vyrobený výrobok zo suchej zemiakovej zmesi „Bramborák“ obdobným spôsobom ako v príklade 4 s tým rozdielom, že k suchej zmesi bol pridaný enzým L-asparagináza vo forme prášku a následne bola pridaná voda.

Priemyselná využiteľnosť

Vynález je využiteľný vo všetkých podnikoch, ktoré vyrábajú sušené zemiakové hmoty a suché zemiakové zmesi a koreniace zmesi určené na tepelne opracované zemiakové výrobky a tiež v zariadeniach hromadného stravovania.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob znižovania obsahu akrylamidu v potravinárskych produktoch obsahujúcich zemiakovú hmotu, ktoré sú pripravované z čerstvej alebo suchej zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi tepelnou úpravou vyznačujúci sa tým, že k zemiakovej hmote alebo zemiakovej zmesi sa pred jej tepelnou úpravou pridá enzým L-asparagináza v množstve najmenej 10 U enzýmu na 100 g zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi, tieto zložky sa premiešajú a pôsobenie enzýmu L-asparagináza prebieha pred samotným tepelným spracovaním po dobu najmenej 5 minút pri teplote od 10 °C do 60 °C, pričom v prípade použitia suchej zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi sa pridá voda.
2. Spôsob znižovania obsahu akrylamidu podľa nároku L vyznačujúci sa tým, že pôsobenie enzýmu prebieha pri teplote od 18 °C do 40 °C.
3. Spôsob znižovania obsahu akrylamidu podľa nároku L a 2. vyznačujúci sa tým, že enzým L-asparagináza sa pridáva vo forme roztoku a/alebo prášku.
4. Spôsob znižovania obsahu akrylamidu podľa nároku 1. až 3. vyznačujúci sa tým, že enzým L-asparagináza sa pridáva ako súčasť koreniacej zmesi určenej na dochutenie potravinárskych produktov.
5. Spôsob znižovania obsahu akrylamidu podľa nároku 1. až 4. vyznačujúci sa tým, že do suchej zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi sa pridá enzým L-asparagináza vo forme prášku a následne sa do zmesi pridá voda.
6. Spôsob znižovania obsahu akrylamidu podľa nároku 1. až 4. vyznačujúci sa tým, že do suchej zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi sa do zmesi pridá voda a následne sa pridá enzým vo forme roztoku a/alebo prášku.
7. Spôsob znižovania obsahu akrylamidu podľa nároku 1. až 6. vyznačujúci sa tým, že zvýšením teploty zemiakovej hmoty sa znižuje potrebný čas pôsobenia enzýmu Lasparagináza.
8. Spôsob znižovania obsahu akrylamidu podľa nároku 1. až 4. a 7. vyznačujúci sa tým, že zmes čerstvej zemiakovej hmoty alebo zemiakovej zmesi a enzýmu L-asparagináza sa vysuší.