Vliv tepelného zpracování na obsah akrylamidu ve výrobcích z brambor

Bc. Lucie Figallová

Master's thesis

Influence of heat treatment on acrylamide content in potato products

Anotácia:

Tato diplomová práce je zaměřena na zkoumání vlivu tepelného zpracování na obsah akrylamidu ve výrobcích zbrambor. Akrylamid je procesní kontaminant vznikající při tepelném zpracování potravin bohatých na sacharidy, jimiž jsou právě brambory. V teoretické části této práce je popsána anatomická stavba a chemické složení hlízy. Hlavní složkou bramborové hlízy jsou sacharidy, především škrob, vysoký je také obsah vitaminu C. Brambory s netradiční barvou dužniny se vyznačují značným obsahem antokyanů, které jsou charakteristické svými antioxidačními vlastnostmi. Dále jsou zde popsány základní fyzikální a chemické vlastnosti akrylamidu, jeho výskyt a způsob vzniku v potravinách. Akrylamid vzniká převážně v průběhu Maillardovy reakce, kde dochází k reakci mezi redukujícími sacharidy a asparaginem. Jeho množství se dá ovlivnit výběrem vhodné odrůdy, podmínkami skladování hlíz, předúpravou nebo podmínkami během samotné tepelné úpravy. Účinné se při snižování vznikajícího množství akrylamidu ukázaly také určité aditivní látky, jako například aminokyseliny či použití enzymu asparaginázy. Množství akrylamidu v potravinách je sledováno zejména kvůli jeho pravděpodobným karcinogenním, genotoxickým a neurotoxickým účinkům na lidské zdraví. Proto je také věnována velká pozornost vyvíjení různých zmírňujících opatření a analyzování faktorů, které mohou jeho obsah ovlivňovat, čímž se zabývá i praktická část této práce. Pro analýzu bylo použito 13 vybraných odrůd brambor (Solanum tuberosum L.) s odlišným zabarvením dužniny (žlutá, červená, fialová), které byly vypěstovány na dvou lokalitách (Praha – Suchdol, Valečov), ze kterých byly připraveny smažené bramborové hranolky a pomocí LC-ESI-MS/MS analýzy byl stanoven obsah akrylamidu (AA). Následně byl pomocí statistické analýzy hodnocen vliv genotypu, environmentálních faktorů a jejich interakce s genotypem na obsah AA ve výsledných produktech. Statistická analýza prokázala závislost mezi obsahem AA a genotypem. Nejvyšší množství akrylamidu bylo stanoveno v odrůdě Violet Queen (2770,7 μg/kg FW), naopak nejnižší množství bylo nalezeno v odrůdě Honorata (114,2 μg/kg FW). Nejvyšší množství AA bylo stanoveno v hranolkách připravených z odrůd s fialovou barvou dužniny, následované odrůdami s červenou barvou dužniny. Nejmenší množství bylo nalezeno v bramborových hranolkách připravených zodrůd se žlutou barvou dužniny. Prokázán byl také vliv environmentálních faktorů na obsah vzniklého AA, přičemž odrůdy vypěstované v lokalitě Praha – Suchdol obsahovaly v průměru 349,2 μg/kg FW a odrůdy vypěstované na stanovišti Valečov 1928,1 μg/kg FW. U většiny odrůd, vyjma odrůd Figaro, Verdi, Honorata a Europrima, byl prokázán vliv interakce environmentálních faktorů s genotypem. Environmentálními faktory byla nejvíce ovlivněna odrůda Valfi, nejméně naopak odrůda Honorata.

Abstract:

This diploma thesis is focused on investigating the effect of heat treatment on the acrylamide content in potato products. Acrylamide is a process contaminant arising from the heat treatment of carbohydrate-rich foods, such as potatoes. The theoretical part of this work describes the anatomical structure and chemical composition of the tuber. The main component of potato tubers are carbohydrates, especially starch, the content of vitamin C is also high. Potatoes with a non-traditional flesh color contain high content of anthocyanins, which are characterized by their antioxidant properties. Furthermore, the basic physical and chemical properties of acrylamide, its occurrence and method of formation in food are described. Acrylamide is formed mainly during the Maillard reaction, where a reaction occurs between reducing carbohydrates and asparagine. Its content can be influenced by the selection of a suitable variety, the conditions of tuber storage, pre-treatment, or conditions during the heat treatment itself. Certain additives, such as amino acids or the use of the enzyme asparaginase, have also been shown to be effective in reducing the content of acrylamide formed. The content of acrylamide in food is monitored mainly due to its probable carcinogenic, genotoxic, and neurotoxic effects on human health. Therefore, great attention is paid to the development of various mitigation strategies and analysis of factors that may affect its content, which is also addressed in the practical part of this work. For the analysis, 13 selected potato varieties (Solanum tuberosum L.) with different flesh color (yellow, red, purple) were used, which were grown in two different localities (Prague – Suchdol, Valečov), from which fried potato chips were prepared. The acrylamide (AA) content was determined by LC-ESI-MS/MS analysis. Subsequently, the influence of genotype, environmental factors, and their interaction with genotype on AA content in the resulting products was evaluated using statistical analysis. Statistical analysis showed a relationship between AA content and genotype. The highest content of acrylamide was determined in the Violet Queen variety (2770.7 μg/kg FW), while the lowest in the Honorata variety (114.2 μg/kg FW). The highest amount of AA was determined in french fries prepared from varieties with a purple flesh color, followed by varieties with a red flesh color. The lowest content was found in potato chips with a yellow flesh color. The influence of environmental factors on the content of AA formed was also proved, while varieties grown in the locality of Prague – Suchdol contained on average 349.2 μg/kg FW and varieties grown at the Valečov site 1928.1 μg/kg FW. For most varieties, except Figaro, Verdi, Honorata and Europrima, the influence of the interaction of environmental factors with the genotype was demonstrated. The Valfi variety was most affected by environmental factors, while the Honorata variety was the least affected.

Kľúčové slová

akrylamid, Maillardova reakce, redukující sacharidy, bramborové hranolky, zdravotní rizika, HPLC-MS

Keywords

acrylamide, Maillard reaction, reducing carbohydrates, french fries, health risks, HPLC-MS

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 9. 4. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ing. Zora Kotíková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition