Vliv obsahu anthokyanů na tvorbu akrylamidu v celozrnném pečivu

Bc. Michal Brnka

Diplomová práce

Effect of anthocyanin content on acrylamide formation in wholegrain bakery products

Anotace:

Celozrnné pekařské výrobky jsou ceněny pro svůj příznivý nutriční profil, zejména díky vyššímu obsahu vlákniny, vitaminů, minerálních látek a bioaktivních složek. Zároveň však mohou představovat riziko tvorby nežádoucích kontaminantů během tepelného zpracování. Jednou z nejvíce obávaných látek je v tomto ohledu akrylamid, procesní kontaminant vznikající převážně reakcí asparaginu s redukujícími sacharidy při teplotách nad 120 °C. Vzhledem k jeho negativním účinkům na zdraví se hledají způsoby, jak jeho obsah v potravinách snížit. Jednou z možností je využití alternativních genotypů pšenice s barevným zrnem, které jsou přirozeně bohaté na anthokyany – fenolické sloučeniny s antioxidační aktivitou. Tyto látky mohou nejen zlepšovat zdravotní benefity výrobků, ale potenciálně také ovlivňovat chemické reakce při pečení a tím přispět ke snížení tvorby akrylamidu. Do experimentu praktické části diplomové práce bylo zařazeno celkem šest téměř isogenních genotypů pšenice (T. aestivum L.) odvozených od odrůdy Novosibirskaya 67, z toho dva s modrým aleuronem (Ba) a dva s purpurovým perikarpem (Pp), které byly použity pro výrobu celozrnné mouky a přípravu kynutého pečiva. V mouce a syrovém těstě byl stanoven obsah a zastoupení anthokyanů (HPLC-DAD), obsah volného asparaginu (LC-ESI-MS/MS) a obsah glukosy a fruktosy (HPLC-RI). Obsah těchto látek byl stanoven také v pečivu, ve kterém byl kromě nich analyzován také obsah akrylamidu (LC-ESI-MS/MS). Na základě výsledků byl vyhodnocen vliv technologických kroků na obsah sledovaných látek a možný vliv anthokyanů na tvorbu akrylamidu. Statisticky významně vyšší obsah antokyanů byl zjištěn u linií s Ba, a to 30,79 mg/kg, zatímco u linií s Pp činil pouze 2,49 mg/kg. Obsah antokyanů se během přípravy pečiva výrazně měnil, kdy při kynutí došlo u linií s Ba k poklesu na 37 % původního množství, zatímco u linií s Pp došlo k nárustu na 124 % a při pečení byl zaznamenán pokles na 33 % u linií s Ba a 113 % původního množství u linií s Pp. Obsah volného asparaginu v těstě poklesl na 76 % původního množství, avšak v pečivu opět vzrostl na 94 %. U glukosy a fruktosy došlo v těstě a pečivu k výraznému nárůstu oproti výchozí mouce. Průměrná koncentrace akrylamidu v pečivu činila 103 µg/kg. Mezi obsahem antokyanů a akrylamidu byla zjištěna slabá negativní korelace (r = –0,268), která nenaznačuje inhibiční účinek anthokyanů na tvorbu akrylamidu. Přesto jejich přítomnost nepředstavuje zvýšené riziko vzniku akrylamidu, a proto u pekařských výrobků z pšenic s barevným zrnem převažuje pozitivní vliv vysokého obsahu zdraví prospěšných látek.

Abstract:

Whole grain bakery products are valued for their favourable nutritional profile, especially due to their higher content of fibre, vitamins, minerals and bioactive components. At the same time, however, they may pose a risk of the formation of undesirable contaminants during thermal processing. One of the most feared substances in this respect is acrylamide, a process contaminant formed mainly by the reaction of asparagine with reducing carbohydrates at temperatures above 120 °C. Due to its negative effects on health, ways are being sought to reduce its content in food. One possibility is to use alternative wheat genotypes with coloured grains that are naturally rich in anthocyanins, phenolic compounds with antioxidant activity. These substances may not only improve the health benefits of products, but also potentially influence chemical reactions during baking and thus contribute to reducing acrylamide formation. A total of six near-isogenic wheat (T. aestivum L.) genotypes derived from the Novosibirskaya 67 variety, including two with blue aleurone (Ba) and two with purple pericarp (Pp), were included in the experiment of the practical part of the thesis and were used for the production of wholemeal flour and the preparation of yeasted bread. The content and abundance of anthocyanins (HPLC-DAD), free asparagine content (LC-ESI-MS/MS) and glucose and fructose content (HPLC-RI) were determined in flour and raw dough. The content of these substances was also determined in bakery products, which were analysed for acrylamide (LC-ESI-MS/MS). Based on the results, the influence of the technological steps on the content of the monitored substances and the possible influence of anthocyanins on the formation of acrylamide were evaluated. A statistically significantly higher anthocyanin content was found in the Ba lines, namely 30,79 mg/kg, while in the Pp lines it was only 2,49 mg/kg. The anthocyanin content varied significantly during baking, with a decrease to 37 % of the initial amount in the Ba lines during proofing, while the Pp lines increased to 124 %, and a decrease to 33 % in the Ba lines and 113 % of the initial amount in the Pp lines during baking. The free asparagine content in the dough decreased to 76 % of the original amount, but increased again to 94 % in the baked product. There was a significant increase in glucose and fructose in dough and pastry compared with the initial flour. The average acrylamide concentration in baked goods was 103 µg/kg. There was a weak negative correlation (r = -0.268) between anthocyanin content and acrylamide, which does not indicate an inhibitory effect of anthocyanins on acrylamide formation. Nevertheless, their presence does not represent an increased risk of acrylamide formation, and therefore the positive effect of high levels of health-promoting substances prevails in bakery products made from coloured wheat grains.

Klíčová slova

HPLC, Maillardova reakce, modrý aleuron, prekurzory akrylamidu, purpurový perikarp

Keywords

HPLC, Maillard reaction, blue aleurone, acrylamide precurcors, purple pericarp

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 5. 2025
• Vedoucí: Ing. Barbora Burešová, Ph.D.
• Oponent: Lucie Jurkaninová, Ing. Ing.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program:
Výživa a potraviny