Patate al forno: formazione di acrilammide e colore (Demo)

L’ACRILAMMIDE

L’acrilammide (Figura 1) è una sostanza presente in alcuni cibi e descritta come potenzialmente tossica e cancerogena. In particolare sembra esplicare azione neurotossica ed effetti negativi su organi quali fegato, reni e intestino.

 figura.1 – Formula chimica dell’Acrilammide

figura-1-formula

                                                         

Non è naturalmente presente negli alimenti e nelle materie prime, ma si può formare in seguito ai processi di cottura per reazione di zuccheri e amminoacidi (in particolare asparagina) ad alte temperature.

In particolare si genera a temperature superiori ai 120 °C, per cui è assente in alimenti sottoposti a bollitura.

Il contenuto di acrilammide è notevole in molti alimenti, soprattutto patate fritte e al forno, pane, pizza, caffè, biscotti, cereali per la colazione.

SCARICA IL PDF DEL JOURNAL

IL PROCESSO DI COTTURA DEGLI ALIMENTI: PRO E CONTRO

La cottura va considerata come un trattamento termico che generalmente ha risvolti positivi, in quanto migliora le caratteristiche organolettiche e la palatabilità di molti cibi, rendendo in alcuni casi commestibili prodotti che non lo sarebbero; inoltre inattiva enzimi e distrugge microrganismi che avrebbero azioni deleterie sulla conservabilità di alcuni cibi.

D’altro canto però le alte temperature provocano perdita di alcuni nutrienti quali vitamine e alcuni amminoacidi essenziali, e l’allontanamento di composti volatili che spesso sono responsabili di odori e profumi.

In più le alte temperature possono provocare l’innesco di reazioni chimiche che generano composti potenzialmente tossici, come nel caso appunto dell’acrilammide, ma anche di altre molecole quali ammine eterocicliche, nitrosamine, idrocarburi policiclici aromatici.

 

ACRILAMMIDE E COLORE

Il contenuto di acrilammide sembra essere maggiore quando il prodotto alimentare sviluppa un colore più scuro in seguito alla cottura. Pane ben cotto, bordi croccanti della pizza, patate abbrustolite, bruschette colorite ne sono degli esempi.

L’acrilammide di per sé è una polvere cristallina di colore bianco, per cui non è direttamente la sua presenza a influenzare l’aspetto dell’alimento. Bensì, lo sviluppo del colore bruno in seguito a cottura di cibi è correlato al procedere di un complesso di reazioni chimiche che portano alla formazione di composti scuri e che sono collegate alle stesse reazioni responsabili della generazione di acrilammide.

Per questo motivo le misure dei due parametri potrebbero andare di pari passo, e in effetti alcuni studi riportati dalla letteratura scientifica hanno evidenziato un comportamento di questo tipo.

 

L’EFSA

A partire dal 2005 l’EFSA si è occupata di acrilammide. Dopo anni di consultazioni e approfondimenti della tematica, nel giugno 2015, ha pubblicato il proprio parere scientifico, attestando che l’acrilammide negli alimenti è motivo di preoccupazione per la salute pubblica per tutte le fascie di età.

Gli organi decisionali europei e nazionali dovranno tenere conto della consulenza scientifica dell’EFSA allo scopo di ridurre l’esposizione dei consumatori a tale contaminante.

I bambini vengono considerati più a rischio degli adulti probabilmente perché con la loro dieta assumono una quantità di calorie maggiore rispetto al peso corporeo, e per l’abitudine a consumare una quantità notevole di cibi che contengono acrilammide, quali patatine, cereali, biscotti.

 

LA RICERCA

Presso i Dipartimenti di Chimica e di Scienze degli Alimenti dell’Università degli Studi di Parma, in collaborazione con Art Joins Nutrition Academy, è stata svolta una ricerca con lo scopo di verificare una eventuale correlazione tra intensità del colore assunto dall’alimento in seguito alla cottura e contenuto di acrilammide.

Al progetto ha partecipato l’azienda Electrolux che ha fornito due forni per eseguire le cotture.

I campioni di patate oggetto dello studio sono stati reperiti dal commercio e appartenevano a tre varietà diverse: Primura, Spunta e Arizona.

Sono state realizzate le seguenti tipologie di preparazione:

– Purea di patate (ottenuta macinando circa 1 Kg di patate crude e stendendole sulla teglia con uno spessore di 1 cm – Figura 2).

Figura 2 – Esempio di teglia purea di patate prima della cottura; Forno Electrolux impiegato per le cotture.

diapositiva1 -Cubetti di patate (preparati impiegando un tagliaverdure Electrolux Professional che permetteva di ricavare cubetti di dimensioni 2x2x1 cm).

Entrambe le tipologie sono state sottoposte a cottura in forno, a varie condizioni di tempo (da 20 a 40 minuti), temperatura (da 160 a 200 °C), e presenza di vapore (vapore assente o al 25%). In questo modo è stato possibile ottenere porzioni di alimento caratterizzate da gradazioni di colore diverso. Sono stati oggetto dello studio un totale di 40 campioni.

Lo scopo era quello di verificare se colori simili, anche ottenuti in condizioni di cottura diverse, fossero collegati comunque a contenuto simile di acrilammide.

Sui campioni sono state eseguite analisi del contenuto di acrilammide mediante cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa, dopo opportuno pretrattamento del campione che ha portato ad ottenere soluzioni caratterizzate da diversa intensità di colore (Figura 3). Su corrispondenti porzioni di campioni sono state eseguite anche le valutazioni del colore lavorando sulle immagini digitalizzate, mediante il software ImageJ (Figura 4).

Figura 3 – Strumentazione HPLC-MS utilizzata per le analisi dell’acrilammide; Alcuni dei campioni sottoposti ad analisi.

diapositiva1Figura 4 – Software utilizzato per la determinazione del colore.

diapositiva1

Risultati della ricerca

E’ stata verificata l’esistenza di una correlazione tra intensità del colore e contenuto di acrilammide, come si può vedere anche dalla Figura 3 in cui sono riportate alcune soluzioni di campioni sottoposti ad analisi caratterizzate da contenuto di acrilammide crescente.

La formazione di acrilammide è risultata essere dipendente, come atteso, dalle condizioni di cottura, cioè temperatura, tempo e presenza di vapore. In particolare si è notato che quest’ultima incrementa la formazione di acrilammide e quindi il livello di imbrunimento del prodotto pur donando maggior palatabilità al prodotto. Ciò è probabilmente dovuto alla maggiore temperatura che si ottiene sulla superficie dell’alimento dovuta a un più efficace trasferimento di calore dell’aria umida rispetto all’aria secca. Il miglior modo per ottenere patate chiare e palatabili è quello di cuocere con un 25% di vapore ma a temperature basse (140-150°C)

L’elaborazione dei dati ottenuti dalle analisi dell’acrilammide e dai valori del colore ha permesso di calcolare un grado di correlazione tra l’intensità dei canali del colore (R, G, e B) e contenuto di acrilammide, con un coefficiente R2 pari a 0,844. Ciò permette di assumere la gradazione del colore osservato come marker che può dare indicazioni del livello dell’analita nel preparato (Pedreschi et al., 2007).

Sulla base di tale correlazione, coi dati ricavati è stato possibile costruire una sorta di “righello” (Figura 5) che mette in relazione i due valori tra loro, e dal quale si può evincere il grado di colorazione critico che può mettere in guardia il consumatore da un’assunzione eccessiva di acrilammide.

Figura 5 – “Righello”ottenuto dalle prove eseguite sulla purea di patate.

diapositiva1

Le prove di cottura eseguite sulle patate a cubetti hanno mostrato risultati che vanno nella stessa direzione di quanto descritto dagli esperimenti appena descritti. Dai dati ottenuti è stato verificato che una cottura ideale delle patate a cubetti per ottenere un prodotto con una quantità irrilevante di acrilammide, ma che allo stesso tempo soddisfi gli standard del consumatore, è quella che prevede le seguenti condizioni: temperatura di 150-160°C per un tempo di circa 30-40 minuti. In tali condizioni, anche impostando la funzione vapore al 25%, si ottiene un alimento più croccante senza incremento del livello di acrilammide prodotta. Come si può vedere dalla Figura 6, il colore del prodotto appare giallo dorato con piccole zone appena brune. Con una colorazione del genere abbiamo rilevato la presenza di 0.034mcg di acrilammide/g di patate ( Varietà arizona). In soli 30 g di patate così chiare si raggiunge la dose giornaliera considerata da EFSA (Agenzia Europea di Sicurezza Alimentare) trascurabile per un adulto che pesa 60 kg, considerato la dose con effetto trascurabile e il margine di esposizione.

Figura 6 – Esempio di patate a cubetti dopo cottura a 160 °C per 30 minuti

diapositiva1

Prof.ssa Antonella Cavazza

Ringraziamenti

La ricerca è stata svolta con la collaborazione del Prof. Massimiliano Rinaldi e grazie al contributo della Dott.ssa Carmen Laganà, della Dott.ssa Chiara Bignardi e della dott.ssa Maria Mattera.

 

Bibliografia

  1. Capuano, V. Fogliano. Acrylamide and 5-hydroxymethylfurfural (HMF): a review on metabolism, toxicity, occurrence in food and mitigation strategies. LWT- Food Science and Technology 44 (2011) 793-810.
  2. Pedreschi, J. Leon, D. Mery, P. Moyano, R. Pedreschi, K. Kaack, K. Granby. Color development and acrylamide content of pre-dried potato chips. J Food Engineering 79 (2007) 786-793.
  3. Hoenicke, R. Gatermann, W. Harder, L. Hartig. Analysis of acrylamide in different foodstuffs using liquid chromatography-tandem mass spectrometry and gas chromatography-tandem mass spectrometry. Analytica Chimica Acta 520 (2004) 207-215.
  4. Zhang, G. Zhang, Y. Zhang. Occurrence and analytical methods of acrylamide in heat-treated foods. Review and recent developments. J Chromatography A, 1075 (2005) 1-21.
  5. Skog, G. Viklund, K. Olsson, I. Sjoholm. Acrylamide in home-prepared roasted potatoes. Mol. Nutr. Food Res. 52 (2008) 307-312.