Acrylamid (AA) er en kjemisk forbindelse som dannes i matvarer ved høye temperaturer, særlig under steking, baking eller grilling. Dannelsen av AA er nært knyttet til sammensetningen av råvarene som brukes i matlaging, samt de bearbeidingsmetodene som benyttes under matproduksjonen. Selv om mye av forskningen har fokusert på de kjemiske reaksjonene som fører til dannelsen av AA, er det viktig å forstå hvordan de ulike faktorene som råmaterialets sammensetning, dyrkingsteknikker, lagring og bearbeidingsteknikker spiller en avgjørende rolle i produksjonen av denne forbindelsen.

En viktig komponent i dannelsen av acrylamid er asparaginsyre (ASN), som finnes naturlig i mange matvarer. Det har blitt vist at i matvarer med høyt innhold av lipider og høye temperaturer, kan asparaginsyre og reduksjonssukker reagere sammen for å danne AA. Denne reaksjonen skjer gjerne under oppvarming, når temperaturen overstiger 120 °C. For eksempel viser studier at poteter og kornprodukter, som hvete og rug, inneholder høye nivåer av både reduksjonssukker og ASN, som begge er nødvendige for dannelsen av AA.

Det er ikke bare typen råmateriale som bestemmer mengden AA som dannes, men også måten disse råvarene blir behandlet på. I matindustrien er det vanlig å velge ingredienser med lavt innhold av både reduksjonssukker og ASN, spesielt for produkter som skal stekes eller bakes ved høye temperaturer. Potetkultivarer som har lavt innhold av disse forbindelsene, vil derfor redusere produksjonen av AA når de gjennomgår varmebehandling. Variasjonen i ASN-innholdet blant forskjellige kultivarer har også vist seg å ha en betydelig innvirkning på dannelsen av AA. For eksempel har forskning på forskjellige potetsorter vist at de med høyere ASN-nivåer genererer høyere mengder acrylamid ved steking.

En annen faktor som påvirker dannelsen av AA, er bruk av gjødsel. Når planter får tilført nitrogen i form av gjødsel, kan dette føre til en økning i ASN-nivåene i avlingen. Dette er fordi planter som ikke kan lagre nitrogen som protein, i stedet bruker fri asparaginsyre som en reservekilde for nitrogen. Høyere nivåer av ASN i råvarer som poteter, hvete og rug har derfor en direkte innvirkning på dannelsen av AA under varmebehandling. En studie har for eksempel vist at brød laget med hvete dyrket med høye doser gjødsel, hadde en fire ganger høyere konsentrasjon av AA sammenlignet med brød laget med hvete dyrket uten gjødsel.

Klima og værforhold spiller også en betydelig rolle i dannelsen av AA. Dårlige værforhold som høy luftfuktighet kan føre til at korn spruter før høsting, noe som øker proteaseaktiviteten og dermed ASN-nivåene i kornene. Dette kan i sin tur føre til høyere nivåer av acrylamid i produkter laget med disse kornene. En studie som undersøkte hvete og rug dyrket under ulike klimatiske forhold i flere europeiske land, viste at sprouting under uheldige forhold var en viktig faktor for dannelsen av AA.

Matens lagringsforhold kan også påvirke mengden acrylamid som dannes. For eksempel, poteter som lagres i kaldt lager for å hindre spiring, kan utvikle et fenomen kjent som "cold sweetening". Dette medfører en opphopning av sukkerarter i potetene, som igjen kan føre til høyere nivåer av acrylamid når de blir stekt eller bakt.

Før bearbeiding av mat kan tilsetning av visse kjemikalier eller ingredienser også påvirke produksjonen av AA. Et eksempel er ammoniumkarbonat, som benyttes som et hevelsesmiddel i baking. Forskning har vist at tilsetning av ammoniumkarbonat kan endre pH i deigen, noe som kan fremme dannelsen av acrylamid under varmebehandling, spesielt i produkter laget med hvete eller rug. Studier på tilsetning av forskjellige aminosyrer har imidlertid vist at ammoniumkarbonat alene ikke har en betydelig effekt på AA-dannelsen, men at kombinasjonen av ingredienser og temperatur spiller en avgjørende rolle.

Forståelsen av hvordan disse faktorene samhandler er viktig både for matindustrien og for forbrukerne. Ved å velge råvarer med lavt innhold av ASN og redusere behandlingsprosesser som fører til høye temperaturer, kan produksjonen av acrylamid minimeres. For forbrukere kan det være nyttig å være klar over at ikke bare matens type, men også dens bearbeiding og lagring, har betydning for helserisikoen knyttet til denne forbindelsen.

Hvordan polyaromatiske hydrokarboner (PAH) forurenser matvarer og hva det betyr for helsen vår

Tørking og oppvarming av korn og råmaterialer, som vegetabilske frø, er rutinemessig brukt i prosesseringen av matvarer. Klimateffekter som regn og utilstrekkelig lagring kan føre til muggvekst i korn og andre kornprodukter (Beyoz et al., 2021). Behandlingen av frø og korn ved tørking er faktisk en av hovedkildene til PAH-forurensning i spiselige oljer som stammer fra disse matvarene (Marszałkiewicz et al., 2020). Videre kan PAH overføres til matvarer via filmer eller plastmaterialer som brukes i emballasje. Materialer som lavdensitetspolyetylen (LDPE), for eksempel, er ansett som potensielle kilder til PAH-forurensning i grillede eller røkte matvarer (Bansal og Kim, 2015). Adsorpsjonen av disse forbindelsene i filmene påvirkes hovedsakelig av van der Waals-krefter (Simko og Brunckova, 1993). Dessuten, jo tynnere filmen er, desto mer sannsynlig er det at PAH vil smelte tilbake fra filmen til maten (Simko et al., 1995). Kromoforer og auxokromer som finnes i emballasjefarger påvirker også PAH-nivåene, da de direkte påvirker overføringskinetikken mellom kjemiske stoffer og emballasjen. Li et al. (2017) rapporterte at selv vann som et mat-simuleringsmiddel kan endre PAH-migrasjonsprofilene i matvarer, noe som ikke observeres i simulerte modeller. Forfatterne understreker også at migrasjonsdynamikk kan påvirkes av tid-og-temperaturkombinasjoner, som igjen endrer de vanlige veiene for dannelse av biprodukter, med potensiale til å generere mer toksiske metabolitter.

Kontaminering med polyaromatiske hydrokarboner i forskjellige matvarer er et stort problem, spesielt når det gjelder mat fra landbruket, på grunn av PAH-overføring til jorden, via kontakt med røttene, vanning med forurenset vann og atmosfærisk opptak under fotosyntese (Tarigholizadeh et al., 2023). Grønnsaker og korn som dyrkes i forurensede omgivelser kan potensielt nå betydelige PAH-kontaminasjonsnivåer (Cheng et al., 2019). I tillegg til deres ernæringsmessige betydning for forskjellige avlinger, utgjør korn og frø en av de viktigste økonomiske kreftene i flere land (Zingale et al., 2023), og deres regelmessige forbruk er assosiert med helsefordeler, som redusert risiko for kroniske sykdommer som hjerte-kar-sykdommer, type 2-diabetes og visse typer kreft.

Vegetabilske oljer er mye brukt i matlaging, enten direkte som drivstoff for steking eller som ingrediens i en rekke matvarer som margarin, majones, sauser og bakverk (Ciecierska og Obiedzinski, 2013). Disse kan imidlertid utgjøre en viktig kilde til PAH. Korn som hvete, havre, rug og bygg inneholder vanligvis lave PAH-nivåer, noe som gjør dem trygge for konsum og eksport (Einolghozati et al., 2022), mens ris og mais har en tendens til å ha høyere PAH-nivåer på grunn av tørkeprosessene som brukes i produksjonen (Camargo et al., 2003). Bruken av industrielle ovner og fyringsanlegg påvirker kornkvaliteten direkte, ettersom forbrenning etterfølges av pyrolyse og pyrosyntese, noe som resulterer i både dannelsen av lavgradige PAH og komplekse PAH, som varierer avhengig av drivstoffet som brukes i ovnene. For eksempel er B(a)P i maisprøver betydelig høyere i kjerner tørket i lette oljebaserte ovner enn de som er tørket i naturgass-baserte ovner (Kiš et al., 2009). Imidlertid rapporterte en annen studie at tørking av korn med eukalyptustreet ikke kompromitterte kvaliteten på soyabønner og holdt PAH-nivåene under de maksimale verdiene tillatt av EU-lovgivning (Quequeto et al., 2021; Quequeto et al., 2022; Wen et al., 2017).

Tørking og raffinering av vegetabilske oljer har som mål å produsere produkter av høy kvalitet med ønskede sensoriske egenskaper og lang holdbarhet, men på grunn av PAH-ene lipofile natur, er de spesielt utsatt for PAH-kontaminering, som ofte finnes på usikre nivåer i disse matvarene (Sánchez-Arévalo et al., 2020). PAH-ene i vegetabilske oljer kan tilskrives både oljefrøenes tørkeprosesser og forurensning under innhøstingen, samt emballasjematerialene, jordforbrenning og råmaterialene (Bansal og Kim, 2015). Oljer med høyere nivåer av enumettede fettsyrer, som rapsolje for eksempel, kan inneholde høyere totale PAH-nivåer (Onopiuk et al., 2022). En studie rapporterte PAH-nivåer som spenner fra 6,40 til 76,08 μg -1 i maisolje (Dost og İdeli, 2012). I en annen vurdering undersøkte Alomirah et al. (2010) 115 prøver av olivenolje, matoljer (maisolje, solsikkeolje, sesamolje, palmeolje, soyamelkeolje, rapsolje, sennepsolje, peanøttolje og blandet vegetabilsk olje) og fett (smør og margarin) og estimerte at befolkningen i land som Kuwait er utsatt for 196 ng dag−1 av Sum PAH8-ekvivalenter (benz[a]anthracene, chrysene, benzo[b]fluoranthene, benzo[k]fluoranthene, benzo[a]pyrene, indeno[1,2,3-cd]pyrene, dibenz[a,h]anthracene og benzo[ghi]perylene) bare ved å konsumere disse produktene. Bruken av vegetabilske oljer som fett-substitutter er den enkleste strategien for å hindre dannelsen av PAH i kjøttprodukter (Lü et al., 2017).

PAH-kontaminering i grønnsaker under matprosesser kan oppstå på forskjellige stadier, fra dyrking til sluttbehandling (Sampaio et al., 2021). Under dyrkingen kan PAH-kontaminering i planter skje både direkte (luft-blad) og indirekte (luft-jord-rot) (Desalme et al., 2013), og varierer mellom blader, grener, røtter og frukt (Qiu et al., 2018). I grønnsaker kan høye PAH-nivåer føre til klorofyllnedbrytning og fluktuasjoner i aktiviteten til antioksidant-enzymer, og videre skade på fotosyntetisk kapasitet påvirker veksten av grønnsakene og kan føre til betydelige økonomiske tap (Marwood et al., 2001; Song et al., 2012). Når det gjelder prosessering, viste en studie at risting førte til økte PAH-nivåer fra < LOQ opp til 13,8 μg/kg i rå og ristede gresskarkjerner (Hoed et al., 2017). PAH i blader kan også overføres til teinfusjoner (Gao et al., 2017). PAH-nivåene i te kan imidlertid variere mye. Verdier er rapportert å variere fra 14 til 2 662 μg/kg for ulike typer te (Li et al., 2011), med de høyeste nivåene observert i grønn te og svart te (497 og 1 162 μg/kg, henholdsvis) (Lin og Zhu, 2004).

Hvordan Furaner Dannes i Mat og Hvordan Man Kan Redusere Deres Dannelsesprosesser

Furaner er organiske forbindelser som dannes under ulike matlagingsprosesser, og deres tilstedeværelse i matvarer har blitt et tema for vitenskapelig forskning på grunn av potensielle helsefarer ved høye konsentrasjoner. Dannelsen av furaner skjer gjennom kjemiske reaksjoner, som involverer aminosyrer, sukkerarter, og fett under høye temperaturer. I denne sammenhengen er Maillard-reaksjonen, lipidoksidasjon, og termisk nedbrytning sentrale prosesser som bidrar til dannelsen av disse forbindelsene.

Furaner dannes ofte i matvarer som gjennomgår frityrstekning, grilling, eller konservering ved høye temperaturer. I frityrkokte produkter som potetgull, pommes frites, og fritert kjøtt, bidrar både aminosyrer og sukkerarter til furanproduksjon. De høye temperaturene som oppnås under frityrprosessen kan føre til at furaninnholdet øker betraktelig. Langvarig steking og høye olje-temperaturer fremmer ytterligere furanproduksjon, ettersom aminosyrer, spesielt de med reaktive sidekjeder, reagerer med sukkerarter som glukose og fruktose. Denne reaksjonen fører til dannelsen av furansyre og andre derivater. Det er også kjent at oksidasjon av umettede fettsyrer i oljen kan bidra til dannelsen av furaner, særlig ved høyere temperaturer (Kathuria et al., 2023; Chang et al., 2020).

Grilling og grilling over åpen flamme fører også til dannelse av furaner, ettersom det involverer høy temperatur og nedbrytning av matkomponenter. Prosesser som Maillard-reaksjonen, lipidoksidasjon og termisk nedbrytning skjer i stor grad under grilling og grilling. Spesielt for kjøttprodukter med høy fettinnhold kan den termiske nedbrytningen av fettsyrer føre til dannelsen av furaner. Bruken av marinader og olje kan også tilføre ekstra prekursorer som kan øke furanproduksjonen. I tillegg kan røyken fra brennende tre eller kull inneholde forbindelser som kan deponeres på maten og dermed bidra til dannelsen av furaner (Batool et al., 2021; Shahidi og Hossain, 2022).

Konserveringsprosesser som hermetisering medfører også dannelse av furaner, ettersom varmebehandlingen som benyttes i hermetiseringsprosessen fører til reaksjoner mellom aminosyrer, sukkerarter og andre komponenter i maten. Selv om formålet med hermetisering er å ødelegge mikroorganismer og enzymer for å sikre produktets sikkerhet og holdbarhet, fører de høye temperaturene og langvarig eksponering for varme til dannelse av furaner. Maillard-reaksjonen skjer under oppvarmingen, og visse aminosyrer og sukkerarter som finnes i maten kan bidra til furanproduksjon (Zheng et al., 2023). Det er også kjent at matvarer som kjøtt, sjømat, frukt og grønnsaker som konserveres under høye temperaturer kan inneholde furaner, avhengig av type aminosyrer og sukkerarter i matvaren (Shen et al., 2021).

I bryggeprosessen kan dannelsen av furaner også observeres, spesielt i alkoholholdige drikker som øl. I brygging skjer Maillard-reaksjonen mellom aminosyrer og reduserende sukkerarter under varmebehandlingen av korn, som maltbyg. Karamellisering av sukker under oppvarming av malten kan også føre til dannelse av furaner. Oksidasjon av fettsyrer i tilsetningsoljer kan også danne furaner. Høy temperatur under malting og mesking kan føre til dannelsen av furansyrer, som senere kan overføres til det ferdige produktet under gjæring (Pavesi Arisseto et al., 2011; Pérez-Lucas et al., 2024).

For å redusere dannelsen av furaner, er det viktig å forstå de ulike prosessene og betingelsene som fører til deres dannelse. Forskning pågår for å utvikle metoder som kan minimere nivåene av furaner i mat, samtidig som matens ønskede kvalitet og sikkerhet bevares. Justering av temperatur, tid og andre behandlingsparametere kan bidra til å kontrollere furanproduksjonen. For eksempel kan bruk av friskt og høyverdig frityrolje redusere dannelsen av furanprekursører. Justering av oppskrifter og ingredienser som inneholder færre furanprekursører kan også bidra til å redusere nivåene av furaner i mat. Videre kan kontroll av pH-nivåene i maten påvirke Maillard-reaksjonen og andre reaksjoner som er katalysert av syre, noe som kan redusere dannelsen av furaner.

En annen viktig strategi er å optimalisere oppbevaringsforholdene etter bearbeiding, da lagring under høye temperaturer kan forverre furanproduksjonen. Det er også viktig å være oppmerksom på de potensielle helsefarene ved langvarig eksponering for matvarer som inneholder høye nivåer av furaner. Furaner er kjent for å være potensielt giftige, og forbruk på store mengder kan føre til helseskader, spesielt når de inntas over lang tid. Regelmessig overvåking av furaninnholdet i matvarer er nødvendig for å sikre at nivåene er innenfor akseptable grenser for forbrukerens helse.

Hvordan politiske kandidater bruker angrep på motstandere som kampanjeverktøy
Hvordan lage smakfulle reliser og chutneyer: En enkel guide for matentusiaster
Hva kan Qingming-rullen fortelle oss om livet i det gamle Kina?
Hvordan beskytte personvern og sikkerhet i IoT-deployeringer: Protokoller og nettverksløsninger
Hvordan påvirker tidskompleksitet og minnehåndtering valg mellom lister og tuples i Python?