Ψήσιμο των τροφών και καρκινογόνες ουσίες

Από πολλές δεκαετίες ήταν γνωστό ότι κατά το ψήσιμο πολλών τροφίμων (ιδιαίτερα κατά το τηγάνισμα, το κάπνισμα, το ψήσιμο στη σούβλα ή στα κάρβουνα, κ.λπ.), σχηματίζονται διάφορες καρκινογόνες και τοξικές ουσίες. Οι περισσότερες από αυτές τις ουσίες είναι αποτέλεσμα της διάσπασης, συμπύκνωσης ή/και πολυμερισμού πρωτεϊνών, αμύλου, λιπών, σακχάρων, βιταμινών, πολυφαινολών και άλλων ουσιών που βρίσκονται στα τρόφιμα. Επίσης, κατά το ψήσιμο σε υψηλές θερμοκρασίες σχηματίζονται λόγω της πυρόλυσης πισσώδεις ουσίες, το γνωστό "καρβουνιασμένο" τμήμα των τροφίμων με σκούρο καφέ ή μαύρο χρώμα.

'Εχει υπολογιστεί ότι ο μέσος άνθρωπος καταναλίσκει καθημερινά 1-1,5 γραμμάριο "καρβουνιασμένης" ύλης με τη διατροφή του, ιδιαίτερα σε ψημένο ή καπνιστό κρέας, τηγανισμένα φαγητά κ.λπ. Χρωματογραφική ανάλυση έδειξε ότι η ύλη αυτή περιέχει μεγάλα ποσοστά καρκινογόνων ή μεταλλαξιγόνων ουσιών, όπως πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (ΠΑΥ), ετεροκυκλικές αμίνες, Ν-νιτρωδοαμίνες, απανθρακωμένη οργανική ύλη, κ.λπ. [Αναφ. 8].

Η κατανάλωση κρέατος και η μέθοδος μαγειρέματός του έχουν συσχετισθεί με την ύπαρξη υψηλών συγκεντρώσεων καρκινογόνων/μεταλλαξιγόνων ουσιών, όπως και με τη συχνότητα εμφάνισης καρκίνου του παχέος εντέρου [Αναφ. 8στ]. 'Ολα τα είδη κρέατος όταν ψηθούν σε κάρβουνα ή σε υψηλές θερμοκρασίες παρουσιάζουν υψηλές συγκεντρώσεις ετεροκυκλικών αρωματικών αμινών [Αναφ. 8ζ]. Σχετικές μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί σε παραδοσιακές δίαιτες διαφόρων χωρών, π.χ. μελέτη στο τυπικό ιταλικό φαγητό (πίτσες, ζυμαρικά), έδειξε ότι ανάλογα με το ψήσιμο που θα υποστεί μπορεί να περιέχει αρκετές καρκινογόνες ουσίες όπως ΠΑΥ [Αναφ. 8η].

Ακρυλαμίδιο στις τροφές [Αναφ. 9]

Πραγματοποιήθηκαν πειράματα χορήγησης ακρυλαμιδίου σε πειραματόζωα (ποντίκια). Χορηγήθηκαν σχετικά μεγάλες ποσότητες (100-270 mg ανά kg βάρους του πειραματοζώου), όπως επίσης δινόταν στα πειραματόζωα νερό με συγκεντρώσεις ακρυλαμιδίου 0,2-20 mg/kg. Τα πειράματα αυτά απέδειξαν την καρκινογόνο δράση του ακρυλαμιδίου. Οι υψηλότερες από αυτές συγκεντρώσεις προκαλούσαν άμεσες βλάβες στην υγεία των πειραματοζώων.

Με βάση πειράματα σε ποντίκια ορίστηκε η τιμή NOAEL (Νo Observed Adverse Effect Level: Στάθμη στην οποία δεν παρατηρούνται ανεπιθύμητα αποτελέσματα) για το ακρυλαμίδιο στα 0,2 mg/kg. Ως όριο στον αέρα για 8-ωρη καθημερινή έκθεση έχουν προταθεί τα 0,03 mg/m³ (1986) [Αναφ. 9γ].

Παρόλα αυτά η Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας (World Health Organization, WHO) έχει ορίσει εδώ και πολλά χρόνια ανεκτό όριο ακρυλαμιδίου στο πόσιμο νερό τα 0,5 μg/L, ενώ στην Ενωμένη Ευρώπη το νόμιμο ανεκτό όριο είναι μόλις 0,1 μg/L [Αναφ. 9δ]. Το όριο αυτό έχει καθορισθεί όχι με βάση τοξικολογικά δεδομένα, αλλά με την πρόθεση να μειώσει τη συγκέντρωση του ακρυλαμιδίου στα πόσιμα ύδατα, τα οποία υφίστανται διαύγαση με πολυακρυλαμιδικά μέσα κροκίδωσης τα οποία αναπόφευκτα περιέχουν και ιχνοποσότητες μονομερούς.

Τοξικότητα του ακρυλαμιδίου στον άνθρωπο: Για τον άνθρωπο, το ακρυλαμίδιο θεωρείται πιθανός (probable) καρκινογόνος παράγοντας και κατηγοριοποιείται στην Ομάδα 2A της IARC (International Agency for Research on Cancer), λόγω ανεπαρκών δεδομένων για να καταταγεί στην Ομάδα 1 (παράγοντας καρκινογόνος για τον άνθρωπο). Ωστόσο, τα δεδομένα που δείχνουν καρκινογένεση στα ζώα, το κατατάσσουν  σε κατηγορία ανώτερη της Ομάδας 2Β (δυνατός - possible καρκινογόνος παράγοντας για τον άνθρωπο). Πρόσληψη μεγάλων ποσοτήτων ακρυλαμιδίου επιφέρει άμεσα νευροτοξικά και ορμονολογικά αποτελέσματα, τα οποία είναι πλήρως τεκμηριωμένα, σε αντίθεση με ό,τι ισχύει για την πιθανή καρκινογόνο δράση του [Αναφ. 9ι].

Η μεγάλη έκπληξη: Πριν το 2002, το τοξικολογικό ενδιαφέρον για το ακρυλαμίδιο περιοριζόταν κυρίως στην έκθεση σ' αυτό σε εργασιακούς χώρους, όπου γινόταν χρήση του, όπως και κατά το κάπνισμα, αφού ίχνη ακρυλαμιδίου έχουν βρεθεί και στον καπνό του τσιγάρου. Η μεγάλη έκπληξη ήρθε το 2002, όταν Σουηδοί επιστήμονες διαπίστωσαν την παρουσία ιχνών ακρυλαμιδίου στο αίμα ανθρώπων που δεν είχαν καμία "εργασιακή" σχέση με την ουσία αυτή. Αναζητώντας την πιθανή πηγή ακρυλαμιδίου, διαπίστωσαν την παρουσία μικροποσοτήτων ακρυλαμιδίου στα θερμικώς επεξεργασμένα αμυλούχα τρόφιμα και κατά κύριο λόγο στις τηγανητές πατάτες και δευτερευόντως στο ψωμί, στις φρυγανιές, στα μπισκότα και άλλα αρτοσκευάσματα. Μέχρι τότε ποτέ δεν επιδιώχθηκε η μέτρηση του ακρυλαμιδίου στις τροφές, αφού τόσο αυτό, όσο και το πολυακρυλαμίδιο, δεν χρησιμοποιήθηκαν ποτέ ως πρόσθετα ή ουσίες νόθευσης των τροφίμων, ούτε οι τροφές έρχονται σε επαφή με τις ουσίες αυτές σε κάποια φάση της επεξεργασίας τους [Αναφ. 10].

Οι συγκεντρώσεις ακρυλαμιδίου στα τηγανισμένα ή ψημένα τρόφιμα βρέθηκαν να είναι πολύ μεγαλύτερες από τις μέγιστες επιτρεπτές για το πόσιμο νερό, που όπως προαναφέρθηκε είναι εξαιρετικά μικρές. Αυτό προκάλεσε ανησυχία στους τοξικολόγους και στην κοινή γνώμη. Το θέμα έλαβε μεγάλη δημοσιότητα και ανησύχησε ιδιαίτερα τους γονείς, αφού είναι γνωστή η προτίμηση των παιδιών για τηγανητές πατάτες, οι οποίες με την εξάπλωση των "ταχυφαγίων" αποτελούν πλέον σχεδόν υποχρεωτικό συμπλήρωμα του φαγητού τους. Στην Ελλάδα μάλιστα, όπως συνήθως γίνεται στις περιπτώσεις αυτές, προβλήθηκε με την υπερβολική εικόνα ενός "διατροφικού σκανδάλου".

Τα αποτελέσματα αυτά οδήγησαν τα επόμενα χρόνια στην εκτέλεση μεγάλου αριθμού επιδημιολογικών ερευνών για να διαπιστωθεί εάν πράγματι υπάρχει κίνδυνος για τον άνθρωπο, ιδιαίτερα για εμφάνιση διάφορων ειδών κακοήθων νεοπλασιών και νευροεκφυλιστικών ασθενειών, από την κατανάλωση των βασικών αμυλούχων τροφίμων που περιέχουν ακρυλαμίδιο. Ο άνθρωπος καταναλώνει ημερησίως αμυλούχες τροφές που του προσφέρουν περίπου το 1/3 των θερμίδων και εκτιμάται (μετά από αναλυτικές έρευνες) ότι κάθε ημέρα παραλαμβάνει με τη διατροφή του 0,5 μg ακρυλαμιδίου κάθε ανά χιλιόγραμμο βάρους (ενήλικες), ενώ τα παιδιά παραλαμβάνουν λίγο περισσότερο.

Αντίδραση Maillard και πώς παράγεται το ακρυλαμίδιο στις τροφές

Η αντίδραση Maillard (προφέρεται: "μεϊάρ"), ή αντίδραση αμαύρωσης (browning reaction), είναι ένα "πλέγμα" χημικών αντιδράσεων, που έχει ιδιαίτερη σημασία για την παρασκευή και την εμφάνιση ενός τροφίμου, αφού (όπως η καραμελοποίηση) οδηγεί σε αμαύρωσή του και προσδίδει στο κάθε τρόφιμο τη χαρακτηριστική για αυτό γεύση και άρωμα. Είναι αυτονόητο το ιδιαίτερο ενδιαφέρον των διαφόρων βιομηχανιών τροφίμων για την αντίδραση αυτή στα πλαίσια της τυποποίησης των τροφίμων, όπου επιζητείται σταθερότητα στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τους. Την αντίδραση ανακάλυψε και μελέτησε με τα μέσα της εποχής ο Louis-Camille Maillard το 1910 [Αναφ. 11].

Παρ' όλο που αναφέρεται ως αντίδραση στην πραγματικότητα πρόκειται για παράλληλες αλληλουχίες αντιδράσεων, με "αρχικά", "ενδιάμεσα" και "τελικά" προϊόντα. Τα προϊόντα μιας αλληλουχίας αντιδράσεων μπορούν να αντιδράσουν με τα προϊόντα μιας άλλης. Το είδος των αμινοξέων και των σακχάρων, όπως η θερμοκρασία και το pH παίζουν καθοριστικό ρόλο ως προς το ποια πορεία επικρατεί.

Τυπικά, η αντίδραση Maillard ξεκινά με αντίδραση της καρβονυλικής ομάδας ενός ανάγοντος σακχάρου με την αμινοομάδα ενός αμινοξέος (>C=O + H2N-R  >C=N-R + H2O) και στη συνέχεια οδηγεί σε μια ποικιλία μορίων, πολλά από τα οποία δεν έχουν πλήρως χαρακτηριστεί, που παρέχουν τη χαρακτηριστική γεύση και άρωμα στο θερμικά επεξεργασμένο τρόφιμο. Τα πιθανά μόρια εκτιμούνται σε εκατοντάδες και κάθε τύπος τροφίμου παρέχει τις δικές του ομάδες προϊόντων. Το αποτέλεσμα της αντίδρασης Maillard χαρακτηρίζεται και ως "μη ενζυμική αμαύρωση".

Η αντίδραση Maillard και οι επιπτώσεις της δεν απασχολούν μόνο τους χημικούς τροφίμων, αλλά και τους βιοχημικούς και τους ιατρούς οι οποίοι με τον γενικό όρο "αντίδραση Maillard" καλύπτουν κάθε μη ενζυμική-αλλοίωση των πρωτεϊνών, που οφείλεται στην αντίδρασή τους με ανάγοντα σάκχαρα. Η συσσώρευση στον οργανισμό των προϊόντων της αντίδρασης Maillard αποτελεί ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά της γήρανσής του [Αναφ. 11θ].

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η αντίδραση Maillard είναι πασίγνωστη για την περιορισμένη εργαστηριακή αναπαραγωγιμότητά της. Το γεγονός αυτό οφείλεται στην έντονη εξάρτηση της πορείας της, του είδους και της αναλογίας των ενδιάμεσων και τελικών προϊόντων από τις πειραματικές συνθήκες (pH, θερμοκρασία, ρυθμός θέρμανσης) και φυσικά αυτό καθιστά δύσκολη τη λεπτομερειακή μελέτη των διαφόρων επιμέρους "διαδρομών" της.

Στο παρακάτω σχήμα δείχνεται το γενικό σχήμα της αντίδρασης Maillard που έχει προταθεί το 1953 από τον John E. Hodge [Αναφ. 11γ-ε]. Το σχήμα αυτό είναι ενδεικτικό της πολυπλοκότητας της αντίδρασης Maillard. Από τότε η αντίδραση αυτή έχει διερευνηθεί επιπλέον από τους χημικούς και τεχνολόγους τροφίμων και το όλο σχήμα έχει γίνει κάπως πιο κατανοητό.