Ruispohjaisten elintarvikkeiden akryyliamidi

Acrylamide is a small molecular compound, which has been labeled as a probable carcinogen in humans. Acrylamide cannot be found natively in food raw material. It is formed when a carbohydrate and protein rich matrix is heated in temperatures above 120 °C. Foodstuff with high risk of containing higher levels of acrylamide are bread and bakery products, potato based foods and coffee. The most critical parameters for the formation of acrylamide are process temperature, the duration of the heating and moisture of the food matrix. A dry matrix, heated in high temperatures for longer periods gives high concentrations of acrylamide. The European Commission has given an opinion on the indicative values of acrylamide content in various foodstuffs. The indicative values are not safety limits for intake, but meant to indicate the need for action. The literature review of this thesis focused on the chemical properties of acrylamide and factors impacting the formation. The occurrence of acrylamide in food and means of mitigation were also reviewed. In the experimental part of this thesis the acrylamide content of rye bread and mämmi were studied. The effect of toasting on the acrylamide content of the rye bread was also studied. The formation of acrylamide during toasting was explained by measurement of moisture and amino acid content of the bread. The samples used in the experimental toasting study were four commercially available sliced rye breads with a wheat toast as reference material. All breads were toasted 0 – 210 seconds in a regular toaster. Method of acrylamide analysis was high performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS). The acrylamide content varied between the untoasted rye breads, 50 – 350 µg/kg. With the longest toasting time the content rose to 50 – 830 µg/kg. In the European Commission indicative values there is no equivalent to the rye bread. The closest product group is rye crisps, with and indicative value of 450 µg/kg. All the studied untoasted rye bread acrylamide contents fall below this value. When toasted, only one of the rye breads exceeded the indicative values with the longer frying times. The regular toast had levels between 0 and 210 µg/kg respectively. The commission indicative value for wheat based bread is 80 µg/kg was exceeded only with longer toasting times. The mämmi contained 100 µg/kg of acrylamide. For mämmi there are no indicative values.

Akryyliamidi on pienimolekyylinen yhdiste, joka on luokiteltu todennäköisesti ihmiselle syöpää aiheuttavaksi yhdisteeksi. Akryyliamidia ei esiinny elintarvikeraaka-aineissa, vaan muodostumiseen tarvitaan hiilihydraatti- ja proteiinipitoinen matriisi jota lämpökäsitellään yli 120 °C lämpötiloissa. Riskielintarvikkeita ja tärkeimmät saantireitit ovat leipä, kahvi ja perunapohjaiset elintarvikkeet. Akryyliamidinmuodostuksen kannalta kriittisiä parametrejä ovat prosessilämpötila, lämpökäsittelyn kesto sekä elintarvikematriisin kosteuspitoisuus. Kuivan elintarvikkeen, korkeassa lämpötilassa tapahtuva pitkäkestoinen prosessointi johtaa korkeisiin akryyliamidipitoisuuksiin. Euroopan komissio on antanut ohjearvot elintarvikkeiden akryyliamidipitoisuuksille. Ohjearvot eivät ole turvallisuusrajoja, vaan ovat tarkoitettu osoittamaan tarvetta toimenpiteille. Tutkielman kirjallisuusosiossa tarkasteltiin akryyliamidin kemiallisia ominaisuuksia ja sen muodostumiseen vaikuttavia tekijöitä. Lisäksi selvitettiin akryyliamidin esiintymistä elintarvikkeissa sekä vähennykseen tähtääviä toimenpiteitä. Tutkielman kokeellisessa osiossa analysoitiin kaupallisesti saatavia olevien ruispohjaisten elintarvikkeiden, ruisleivän ja mämmin, akryyliamidipitoisuutta sekä tutkittiin paahtamisen vaikutusta ruisleipään. Akryyliamidin muodostumista paahdon aikana pyrittiin selittämään leipien koostumuksella ja ominaisuuksilla (kosteuspitoisuus ja aminohappokoostumus). Paahtamiskokeissa näytteinä toimivat neljä ruisleipää sekä vertailunäytteenä toiminut vaalea paahtoleipä. Leipiä paahdettiin 0-210 sekuntia leivänpaahtimella. Tutkimusmenetelmänä käytettiin korkean suorituskyvyn nestekromatografia ja tandemmassaspektrometriä (HPLC-MS/MS). Akryyliamidipitoisuudet paahtamattomissa ruisleivissä oli välillä 50 – 350 µg/kg, pisimpään paahdetuissa ruisleivissä vastaavasti 50 – 830 µg/kg. Euroopan komissio ei ole antanut suoraa ohjearvoa ruisleivän akryyliamidipitoisuudelle, lähin tuoteryhmä on näkkileipä (ohjearvo 450 µg/kg). Tutkitut ruisleivät olivat paahtamattomina kaikki alle ohjearvon ja paahdettuinakin vain yhdessä tutkituista ruisleivistä pitoisuus nousi pisimmillä paahtoajoilla yli ohjearvon. Vaalean paahtoleivän pitoisuudet vaihtelivat välillä 0 – 210 µg/kg. Komission ohjearvo vehnäpohjaiselle leivälle on 80 µg/kg ja se ylitettiin vasta pidemmillä paahtoajoilla. Mämmin akryyliamidipitoisuus oli 100 µg/kg, eikä sille ole määritelty ohjearvoa.