NUTRIŢIE

Tehnici şi materiale de gătit – alegeri care pot influenţa calitatea vieţii

 Cooking techniques and materials – choices that can influence the quality of life

First published: 04 mai 2021

Editorial Group: MEDICHUB MEDIA

DOI: 10.26416/Farm.199.2.2021.4871

Abstract

Adopting a healthy diet and lifestyle is very important for the prevention of obesity, malnutrition and maladies such as diabetes, cancer or cardiovascular disease, which have an increasing incidence among people. A person’s diet depends on age, sex and the degree of physical activity performed during a day, the number of calories and the percentages of macro‑ and micronutrients required being different depending on these factors.
In the last decade, the food industry has developed considerably, currently using new food preparation and preservation techniques, that are made with the help of much more complex devices. Although some modern techniques are used only to create a modern and spectacular dish (molecular gastronomy), there are techniques that protect the qualities of food by preventing their degradation during cooking or storage, and ensuring a preparation with a higher nutritional value.
 

Keywords
nutrients, modern cooking techniques, food contaminants

Rezumat

Adoptarea unei diete şi a unui stil de viaţă sănătos este foarte importantă pentru prevenirea obezităţii, malnutriţiei şi a unor afecţiuni precum diabetul, cancerul, bolile cardiovasculare, care au o incidenţă din ce în ce mai crescută în rândul oamenilor. Alimentaţia unei persoane depinde de vârstă, sex şi de gradul de activitate fizică efectuată pe parcursul unei zile, numărul de calorii şi procentele de macro‑ şi de micronutrienţi necesare fiind diferite în funcţie de aceşti factori.
În ultimul deceniu, industria alimentară s-a dezvoltat considerabil, utilizându-se în prezent noi tehnici de preparare şi de conservare a alimentelor, tehnici care sunt realizate cu ajutorul unor aparate mult mai complexe. Deşi unele tehnici moderne sunt folosite doar pentru crearea unui preparat modern şi spectaculos (gastronomia moleculară), există tehnici care protejează calităţile alimentelor, împiedicând degradarea acestora în timpul gătirii sau păstrării şi asigurând obţinerea unui preparat cu o valoare nutriţională superioară.
 

Introducere

Alimentaţia este o componentă a stilului de viaţă, alături de activitatea fizică, sănătatea mintală şi somnul. Este important să menţinem o alimentaţie sănătoasă, astfel încât să reducem riscul de boală.

Conform definiţiei Parlamentului European şi Consiliului European (CE) nr. 178/2002, alimentul sau produsul alimentar reprezintă orice produs sau substanţă, indiferent dacă este prelucrată, parţial prelucrată sau neprelucrată, destinată sau prevăzută în mod rezonabil a fi ingerată de oameni. Alimentele includ băuturile, guma de mestecat şi orice substanţă, inclusiv apa, încorporată în mod intenţionat în alimente în timpul producerii, preparării sau tratării lor. Alimentele nu includ: hrana animalelor, animalele vii, în afara cazurilor în care ele sunt pregătite pentru introducerea pe piaţă pentru consumul uman, plantele, înainte de a fi recoltate, produsele medicinale, în sensul specificat în Directivele Consiliului European 65/65/CEE şi 92/73/CEE, cosmeticele, în sensul Directivei Consiliului European 76/768/CEE, tutunul şi produsele din tutun, în sensul Directivei Consiliului European 89/622/CEE, narcoticele sau substanţele psihotrope, în sensul Convenţiei Unice a Naţiunilor Unite privind Narcoticele (1961), şi al Convenţiei Naţiunilor Unite privind Substanţele Psihotrope (1971), reziduurile şi substanţele contaminante.

În contextul dezvoltării economice şi al îmbunătăţirii stilului de viaţă, oamenii au început să fie atenţi la alimentele pe care le consumă. Alimentaţia fiecărui individ trebuie să îi asigure necesarul caloric şi substanţele nutritive de care acesta are nevoie pentru a-şi desfăşura activităţile de zi cu zi.

Există anumite principii de bază care ar trebui urmate pentru a avea o alimentaţie corespunzătoare: consumul de grăsimi nu trebuie să depăşească 30% din totalul caloriilor necesare, grăsimile saturate nu trebuie să depăşească 10%, iar cele trans, 1%, consumul de maximum 10% carbohidraţi simpli din totalul energetic necesar, consumul de maximum 5 g de sare pe zi, evitarea alimentelor procesate, consumul zilnic de fructe şi legume proaspete.

Ţinând cont de aceste principii, trebuie alese metodele corespunzătoare de preparare a alimentelor, astfel încât să se conserve substanţele nutritive, să nu se aducă supliment de grăsimi (în special saturate) şi să se evite formarea de substanţe nocive pe parcursul procesului de gătire.

Printre metodele şi tehnicile folosite în bucătăria modernă care asigură obţinerea unor alimente mult mai sănătoase se numără:

  • Tehnica sub vid (tehnica Sous vide)

  • Gătirea alimentelor la presiune ridicată

  • 3D Printing

  • Utilizarea ultrasunetelor

  • Tehnicile moderne de congelare

  • Tehnica sub vid

Este cunoscută şi sub denumirea tehnica Sous vide, din limba franceză, care se referă la vacuumat, vidat, adică la procedeul de a vida şi de a sigila materia primă într-o pungă specială, urmând apoi să fie gătită într-o baie de apă la o temperatură foarte precis setată.

Tehnica sub vid este un proces de gătire lentă care presupune utilizarea unei temperaturi de aproximativ 55-60°C pe o perioadă lungă (1-7 ore, uneori putând ajunge până la 72 de ore). Aceasta a apărut iniţial în Franţa, unde a fost utilizată pentru a găti foie gras şi vită, fiind preluată apoi de majoritatea restaurantelor de top din lume.

Aparatura este formată în principal dintr-un aparat conectat la un termostat (de cele mai multe ori, o baie de apă) şi dintr-un aparat de vidat. Alimentele sunt introduse în pungi speciale, stabile la căldură, şi apoi sunt vidate. După ce sunt supuse procesului de vidare, sunt imersate şi menţinute în baia de apă sau în contact cu aburii la o temperatură constantă pe toată perioada procesului de gătire.

În principal, prin această tehnică se gătesc preparate din carne, însă tehnica s-a extins şi are aplicaţii şi în gătirea fructelor şi legumelor.

Vidarea alimentelor înainte de prelucrare permite căldurii să fie dispersată uniform în toată suprafaţa alimentului, iar menţinerea produsului la o temperatură constantă împiedică gătirea excesivă, deci producerea unei cantităţi mult mai mici de acrilamidă. Temperatura scăzută împiedică şi degradarea substanţelor nutritive, fiind astfel o tehnică aplicabilă şi alimentelor care conţin substanţe termolabile.

Totodată, vidarea asigură o stabilitate mai mare a preparatului, împiedicând recontaminarea acestuia în timpul depozitării, iar prin lipsa oxigenului este împiedicată dezvoltarea bacteriilor aerobe, deci creşte practic perioada de valabilitate a produsului finit.

Prin tehnicile tradiţionale de gătit, alimentele îşi pierd gustul şi substanţele nutritive, deoarece, prin fierbere, prin gătire la abur sau la microunde, peretele celular este distrus, fapt ce duce la ieşirea apei şi a substanţelor din celulă. Prin tehnica sub vid, peretele celular nu este distrus, dar este dizolvat materialul de cimentare dintre celule, rezultând alimente mult mai fragede şi bogate în substanţe nutritive.

Au fost realizate studii în care a fost comparat conţinutul în vitamină C din unele produse vegetale prelucrate prin fierbere şi prin tehnica sub vid. S-a ajuns la concluzia că cea din urmă este cea mai potrivită în ceea ce priveşte conservarea cantităţii de vitamină C, deoarece s-au obţinut procente semnificativ mai mari în acest caz. Prin fierberea normală în apă s-a pierdut între 13,5% şi 42,8% din cantitatea de nutrienţi, în timp ce prin tehnica Sous vide s-a pierdut doar 10% în timpul preparării. Cantitatea de vitamină C este conservată atât pe durata preparării, cât şi pe perioada depozitării alimentului procesat.

Prin această tehnică se evită pierderea substanţelor volatile, a antocianilor, precum şi oxidarea unor compuşi (de exemplu, carotenoide).

Prin analiza unor probe de carne roşie gătite prin metoda tradiţională de fierbere şi prin tehnica sub vid s-a observat că în cel de-al doilea caz s-au obţinut preparate mai gustoase şi mai aromate, cu o concentraţie dublă de fier.

Ficatul de gâscă sau de raţă gătit astfel îşi menţine un conţinut mai mare de proteine şi de apă. Tot prin această tehnică, scoicile gătite prezintă un conţinut ridicat de colagen şi de apă.

Ca dezavantaje ale metodei, putem aduce în discuţie aparatura costisitoare, timpul mare de pregătire a alimentelor, dar şi faptul că anumite alimente sunt gătite destul de puţin timp, ceea ce poate duce la supravieţuirea unor agenţi patogeni sau paraziţi. Este foarte important ca aceste alimente care sunt gătite la temperaturi mici să fie consumate într-o perioadă scurtă, care să nu permită multiplicarea bacteriilor.

Tehnica de gătire la presiune înaltă

Această tehnică presupune gătirea alimentelor într‑un mediu lichid, în vase speciale care permit obţinerea unor valori ridicate de presiune şi la o temperatură sub 100°C. Gătirea la presiune ridicată permite obţinerea unor timpi de gătire la jumătate comparativ cu fierberea convenţională. La gătirea la presiune înaltă nu sunt necesare temperaturi ridicate, ceea ce duce la menţinerea calităţilor nutritive ale alimentelor, nemodificând semnificativ cantitatea de vitamine, pigmenţi sau de substanţe care dau gustul alimentului.

Această metodă se utilizează atât pentru gătirea cărnii, cât şi pentru gătirea legumelor, fiind demonstrat faptul că legumele menţinute la o presiune cuprinsă între 400 MPa şi 450 MPa timp de 10 minute îşi păstrează proprietăţile fizico-chimice. Prin această tehnică se conservă cantitatea de vitamină C, polifenolii şi pigmenţii, precum clorofila din plante.

În cadrul unui studiu realizat de cercetători coreeni s-a determinat conţinutul în aflatoxină B1 din orez, acesta fiind printre alimentele de bază din această regiune, care poate fi contaminat cu micotoxine provenite de la specii de Aspergillus flavus sau Aspergillus parasiticus. Aflatoxinele sunt responsabile de apariţia cancerului de ficat şi a hepatitei acute. Au fost izolate un număr de 17 aflatoxine, dar numai patru contribuie semnificativ la contaminarea cerealelor (B1, B2, G1, G2).

Prelucrarea sub presiune a orezului a dus la eliminarea aflatoxinei B1 în procentaj de 72-81%, fără a se pierde din calităţile nutriţionale şi din gustul preparatelor.

Printarea 3D

Imprimarea 3D este un proces de formare a unui obiect solid tridimensional de orice formă, realizat printr-un proces aditiv, în cazul în care straturi succesive de material sunt stabilite în diferite forme.

Printarea 3D a alimentelor este o tehnică modernă care îmbină tehnologia printării 3D cu fabricarea alimentelor. Prin intermediul printării 3D se pot realiza forme care nu se pot obţine în mod normal prin metodele tradiţionale şi se foloseşte în prezent la producerea biscuiţilor, bomboanelor, la obţinerea îngheţatei şi a ciocolatei.

În prezent, această tehnică are drept scop dezvoltarea de noi surse de hrană, obţinerea alimentelor personalizate sau obţinerea alimentelor consumate de astronauţi sau de militari.

Prin printarea 3D se pot obţine alimente personalizate şi adaptate cerinţelor şi nevoilor nutriţionale ale fiecărui individ în parte. Fiecare persoană poate avea posibilitatea să îşi personalizeze alimentul în funcţie de gust, textura preferată, dar şi în funcţie de stilul de viaţă şi de starea de sănătate.

Prin intermediul acestei tehnici se pot obţine alimente cu structură internă modificată, ceea ce face ca alimentul să fie mai moale, mai uşor de mestecat şi de digerat, obţinerea acestora fiind benefică pentru persoanele care au probleme de masticaţie, în special vârstnicii.

Cu ajutorul acestei metode se încearcă încorporarea probioticelor în anumite produse alimentare. Se urmăreşte obţinerea de produse din aluat realizate prin tehnica 3D printing care apoi sunt coapte şi care, la final, să conţină culturi de probiotice. Probioticele pot fi distruse când sunt expuse la căldură în timpul procesului de coacere, astfel încât prin intermediul printării 3D trebuie să se obţină forme care să le protejeze sau care să asigure coacerea cât mai rapidă, pentru ca probioticele să nu fie expuse o perioadă foarte mare la temperaturi ridicate.

Printarea 3D a alimentelor este un domeniu inovator, care se dezvoltă destul de repede, dar care momentan prezintă limitări în ceea ce priveşte costul materialelor şi al aparatelor, nefiind accesibil tuturor restaurantelor.

Utilizarea ultrasunetelor

Ultrasunetele sunt folosite într-o gamă largă de activităţi din bucătărie: omogenizare, emulsificare, activarea sau dezactivarea enzimelor, congelare, dizolvare, cristalizare, hidrogenare, dezagregare, uscare.

Folosirea ultrasunetelor se bazează pe împărţirea acestora în două categorii: ultrasunete de frecvenţă joasă şi ultrasunete de frecvenţă înaltă. Ultrasunetele de frecvenţă înaltă se folosesc pentru obţinerea de informaţii despre proprietăţile fizico-chimice ale alimentelor, despre aciditate, conţinutul în zahăr, în timp ce ultrasunetele de frecvenţă joasă se utilizează pentru realizarea de modificări de natură fizico-chimică în structura alimentelor, inducând diferenţe de presiune sau de temperatură în mediul în care se propagă.

Omogenizarea cu ultrasunete asigură îmbunătăţirea amestecării, conservării şi a stabilităţii produsului, ducând la creşterea termenului de valabilitate fără a fi necesară adăugarea suplimentară de aditivi alimentari.

Ultrasunetele sunt folosite şi pentru sterilizarea alimentelor, fiind evitată astfel sterilizarea cu căldură, care modifică proprietăţile organoleptice şi nutritive ale alimentelor.

Altă aplicaţie constă în utilizarea acestora în procesul de fermentare a iaurtului. Ultrasunetele acţionează asupra peretelui bacterian din culturile de bifidobacterii utilizate, ducând la eliberarea β-galactozidazei din celulă. Folosirea ultrasunetelor reduce timpul total de producţie cu până la 40% şi duce la obţinerea unui produs de calitate superioară.

Amestecarea laptelui este posibilă prin intermediul ultrasunetelor. Laptele este format în principal din două componente care se pot separa: grăsimea şi apa în care sunt dizolvate proteinele, mineralele şi carbohidraţii.

Ultrasunetele prezintă avantaje şi în obţinerea de sucuri şi smoothie-uri, deoarece obţinerea de particule uniforme şi de dimensiuni mici împiedică separarea şi depunerea acestora în sediment. Totodată, reducerea dimensiunii particulei creşte eliberarea substanţelor care dau aromă sucului, a substanţelor nutritive, a pigmenţilor şi a substanţelor volatile, rezultând un produs mai dulce, mai aromat şi intens colorat.

Congelarea

Prin congelarea alimentelor se urmăreşte încetinirea modificărilor fizice şi a reacţiilor biochimice care pot să apară şi să ducă la alterarea alimentelor.

Alimentele conservate prin această metodă prezintă valori nutriţionale mai ridicate comparativ cu alte metode de conservare. Se doreşte îngheţarea cât mai rapidă a alimentelor, astfel încât s-au dezvoltat noi tehnici:

  • high pressure freezing (HPF; congelarea sub presiune înaltă)

  • ultrasound assisted freezing (UAF; congelarea cu ultrasunete)

  • microwave assisted freezing (MWF; congelarea cu microunde)

  • osmo-dehydro-freezing (ODF; osmo-dehidro-congelarea)

  • direct current electric freezing (DC-EF; congelarea cu curent electric continuu)

  • alternating current electric freezing (AC-EF; congelarea cu curent electric alternativ)

Compuşi toxici formaţi în timpul procesării alimentelor

În prezent, ca urmare a dezvoltării metodelor de procesare a alimentelor (de exemplu, prăjirea, coacerea, fierberea, evaporarea, afumarea, sterilizarea, pasteurizarea, iradierea, congelarea, conservarea), a crescut diversitatea produselor alimentare.

În gospodării, o metodă importantă de procesare este gătirea. Alimentelor, fiind preparate, le cresc palatabilitatea, stabilitatea şi, de asemenea, digestibilitatea.

Toate schimbările chimice care au loc în compuşii alimentari, adică în aminoacizi, proteine, zaharuri, carbohidraţi, vitamine şi lipide, cauzate de tratamentele la temperaturi foarte mari, au ridicat întrebări asupra consecinţei acestora, asupra scăderii valorii nutritive, dar şi legate de formarea unor substanţe chimice cu potenţial toxic, precum hidrocarburi policiclice aromate sau nitrozamine. Dintre reacţiile care apar în timpul procesărilor alimentare, se poate aminti reacţia ­Maillard, care are un rol important în formarea diferitelor substanţe chimice (unele toxice).

Substanţele toxice generate în unele produse alimentare (amidonoase şi alimente bogate în proteine), în timpul tratamentului termic, sunt: aminele aromatice heterociclice, acrilamida, 5-hidroximetilfurfuralul, furanul, hidrocarburile aromatice policiclice, nitrozaminele, acroleina, cloropropanolii. Formarea acestor compuşi chimici este asociată cu dezvoltarea aromelor şi culorilor. Provocările industriei alimentare din prezent constau în reducerea la minimum a acestor compuşi toxici, fără a afecta atributele pozitive ale procesării termice. Pentru a atinge acest obiectiv, este esenţial să se înţeleagă detaliat mecanismul de formare a acestor compuşi toxici în alimentele procesate.

Tratamentul termic este utilizat în mod deosebit pentru conservarea alimentelor prin inactivarea microorganismelor, dar şi pentru îmbunătăţirea calităţilor care ţin de aromă, textură, gust sau miros ori pentru obţinerea unui produs alimentar sau ingredient nou, dintr-o anumită sursă alimentară (de exemplu, izolate proteice, brânzeturi, uleiuri). Din punct de vedere biochimic, prepararea termică induce modificări de ordin chimic şi fizic la nivelul proteinelor alimentare, afectând conformaţia acestora şi, prin urmare, potenţialul alergenic sau imunogenic al acestora.

Reacţia Maillard este o reacţie chimică care are loc între aminoacizi şi zaharide reducătoare, fiind reacţia în urma căreia se obţine aroma specifică a produselor alimentare coapte. Reacţia a fost denumită după chimistul francez Louis-Camille Maillard, care a descris reacţia în 1912, în timp ce încerca să reproducă sinteza biologică a proteinelor.

Reacţia este o formă de rumenire nonenzimatică ce se desfăşoară de obicei rapid de la aproximativ 140°C până la 165°C. Multe produse necesită o temperatură a cuptorului suficient de ridicată pentru a se asigura că apare o reacţie Maillard.

Mai târziu s-a demonstrat că reacţia Maillard poate provoca unele daune în sistemele biologice. Fiind puternic mutageni, unii produşi ai acestei reacţii sunt suspectaţi de formarea unor carcinogeni. De asemenea, datorită varietăţii constituenţilor, o mixtură obţinută în urma reacţiei Maillard are diferite proprietăţi biologice şi chimice: culoare maronie, miros de prăjit sau afumat, generarea de compuşi pro‑ şi antioxidanţi, mutageni şi carcinogeni, şi posibil antimutageni şi anticancerigeni.

Produsele reacţiei Maillard (PRM) sunt componente obişnuite ale alimentelor procesate, în principal ca urmare a încălzirii, în special în dieta occidentală. PRM sunt clasificate în trei etape: etapele iniţială, intermediară şi finală, care indică o complexitate crescândă, având diferite arome şi texturi. Se ştie că prezenţa PRM reduce calitatea nutriţională a alimentelor, în special prin reducerea digestibilităţii proteinelor.

La prepararea termică a cărnii sau produselor derivate din carne se formează produşi de reacţie Maillard care pot influenţa gustul preparatului. Obţinerea compuşilor care conferă aromă prin intermediul reacţiei Maillard este determinată de metoda de preparare, timpul de preparare, temperatura care se utilizează, dar şi de gradul de umiditate al cărnii şi conţinutul acesteia în zaharuri şi aminoacizi.

Factorii senzoriali ai gustului, aromei şi texturii contribuie la gustul final al cărnii şi al preparatelor pe bază de carne. Gustul şi aroma retronazală sunt percepute simultan când carnea este mestecată, iar această senzaţie complexă este de obicei denumită aromă. Astfel, contribuţiile relative ale acestor doi parametri sunt adesea neclare.

S-a investigat influenţa metodelor de gătit acasă asupra generării de produşi de reacţie Maillard (MRP) la carnea de vită. S-a constatat că prepararea pe grătar şi prăjirea hamburgerilor la o temperatură internă sub 90°C a generat în principal furosină. Când temperatura a ajuns la valori de 90°C şi 100°C, conţinutul de furosină a scăzut cu până la 36%, iar compuşii flourescenţi au crescut cu până la 98%. Coacerea cărnii la 300°C, cel mai sever tratament termic studiat, a dus la formarea carboximetilizinei, iar fierberea în apă a generat cantităţi de MRP foarte mici. Concentraţiile de acrilamidă din carnea la grătar, prăjită sau friptă au fost extrem de scăzute. S-au obţinut condiţii de gătit la domiciliu care conduc la o rată mică de generare a MRP, alături de culori şi arome plăcute, care ar putea fi utilizate pentru a ghida pacienţii diabetici ori cu afecţiuni renale cu privire la modul de reducere a aportului de MRP.

Nitrozaminele

Nitrozaminele sunt compuşi chimici care au o toxicitate slabă sau medie şi un potenţial cancerigen ridicat. În organismul mamiferelor se transformă prin procese enzimatice în metaboliţi activi, iar acţiunea lor asupra organelor şi gradul lor de toxicitate depind de structura lor chimică, şi în mai mică măsură de calea de acces în organism, de doza ingerată, precum şi de specia animalului. Producerea de leziuni maligne este datorată formării de radicali liberi organici, prin metabolizarea nitrozaminelor care deteriorează ADN-ul celular implicat în sinteza proteinelor. Prin urmare, proteinele atipice produse nu mai răspund mecanismului de control al celulei, astfel că în final au loc degenerarea celulei, dar şi creşterea anormală şi rapidă a celulei, ajungându-se la apariţia cancerului.

Nitrozaminele iau naştere în diferite produse alimentare, precum uleiuri, peşte şi unele produse vegetale, dar şi pe cale endogenă (în organismul animal), când sunt create următoarele condiţii:

Există o substanţă de nitrozare, cum ar fi nitritul sau nitratul (care poate fi transformat în nitrit), precum şi atunci când sunt prezenţi diferiţi oxizi de azot rezultaţi din producerea fumului, precum şi în gazele de combustie (frigerea pe grătar).

Există unele substanţe care pot fi nitrozate. Ele includ o serie de aminoacizi liberi sau legaţi în structura proteinelor, dar şi amine rezultate în urma proceselor de maturare, de fermentaţie sau prin acţiunea microorganismelor, precum şi procese termice.

Producerea de nitrozamine în alimente este influenţată de anumiţi factori:

  • cantitatea de reactanţi prezenţi în produs (azotiţi, oxizi de azot, aminoacizi, amine, peptide şi proteine);

  • temperatura la care are loc tratamentul termic al produsului, precum şi depozitarea acestuia;

  • pH-ul produsului;

  • existenţa în produs a substanţelor cu acţiune inhibitoare (amidon, acid ascorbic, acid sorbic şi acid tanic).

Hidrocarburi aromatice policiclice

Afumarea sau prăjirea la grătar duc la contaminarea cu hidrocarburi aromatice policiclice. Hidrocarburile aromatice policiclice iau naştere în primul rând din carbohidraţii din alimente menţinuţi la temperaturi ridicate, în lipsa oxigenului. Fumul care iese în urma acestor procesări se localizează în carne. Nivelul de hidrocarburi aromatice policiclice este mai mic în carne dacă aceasta este preparată la o distanţă mai mică de cărbune (sursa de fum).

Afumarea alimentelor este una dintre cele mai vechi metode de conservare şi este încă utilizată pe scară largă. Cu toate acestea, afumarea este folosită în prezent, în principal, pentru a obţine culoarea, aroma şi aspectul dorit în alimentele afumate, mai degrabă decât în scopuri de conservare.

Afumarea tradiţională se realizează în general prin utilizarea fumului din lemn. Fumul este definit ca rezultatul pirolizei termice a lemnului când accesul la oxigen este limitat. Hidrocarburile aromatice policiclice şi alţi compuşi chimici apar în particulele de fum, care pot migra în produsul alimentar afumat. Fumul de lemn conţine o combinaţie de substanţe chimice antioxidante şi antimicrobiene (de exemplu, fenoli, acizi carboxilici, aldehide şi acizi acetici), dar şi unii compuşi nocivi, cum ar fi hidrocarburile aromatice policiclice.

Afumarea cu tehnici directe şi indirecte este utilizată pe scară largă în procesarea produselor din carne şi peşte. Pentru afumarea directă, fumul este generat printr-un foc deschis în aceeaşi cameră cu produsul afumat, în timp ce, în cazul afumării indirecte, fumul este generat într-o cameră externă separată de alimente, iar fumul este condus către produs de la generatorul de fum extern. Alături de tehnica afumării, tipul procesului (grătar, prăjire, afumare şi uscare), distanţa dintre alimente şi sursa de fum, timpul procesului şi temperatura au impact asupra nivelurilor formate de hidrocarburi aromatice policiclice.

Regulamentul (CE) nr. 1881/2006, completat cu Regulamentul 835/2011 al Comisiei Europene, specifică nivelurile maxime de hidrocarburi aromatice policiclice în diferite produse alimentare.

Cea mai cunoscută hidrocarbură aromatică policiclică carcinogenă este benzpirenul (BP). Acesta are o răspândire largă în alimente. BP se formează în amidonul încălzit la 650 ºC. Aminoacizii şi acizii graşi produc BP la temperaturi ridicate. Cele mai multe procesări folosesc temperaturi de 370-390 ºC – de exemplu, pentru coacerea pâinii se atinge temperatura de 400 ºC.

Benzpirenul traversează placenta, producând tumori ale puilor animalelor tratate pe timpul sarcinii. Primele leziuni ale puilor sunt tumori ale pielii şi plămânilor. Mecanismul biologic prin care BP cauzează cancer a fost studiat în detaliu. Acesta nu este mutagen şi cancerigen singur, ci trebuie întâi convertit în metaboliţi activi. Este necesară deci oxidarea citocromului P 450, producând 7,8-epoxid. Acesta trece în 7,8-diol, urmând oxidarea de către P 450 şi producerea diol-epoxidului corespunzător. Acesta este puternic mutagen, fără activare metabolică, şi este puternic carcinogen în locul administrării. BP diol-epoxidul poate să reacţioneze cu compuşi diverşi ai celulei, inclusiv ADN, iar în acest caz este posibilă apariţia mutaţiei.

Conform unui studiu clinic realizat de un colectiv de cercetători din Danemarca, riscul mediu de apariţie a cancerului în cazul consumului de benzpiren (sosurile gătite) corespunde aproximativ cu 1 până la 4074 de cazuri pe parcursul vieţii, reflectând o incertitudine largă. Impactul pentru fiecare grătar asupra riscului de cancer la bărbaţi şi femei cu greutate corporală redusă a fost mai mare comparativ cu al celor supraponderali.

Acrilamida

Acrilamida este o substanţă puternic oxidantă (prooxidantă), mutagenă şi neurotoxică, rezultată din degradarea amidonului sau a altor poliglucide, la temperaturi înalte (mai mari de 120 ºC). În unele alimente, prezenţa acrilamidei se asociază cu prezenţa acroleinei. Prăjirea sau coacerea cerealelor şi a cartofilor provoacă formarea unei cruste maronii, bogată în acrilamide.

Acrilamida se găsea în alimente de când oamenii au început să le coacă şi să le prăjească, însă abia în 2002 oamenii de ştiinţă de la Institutul Naţional de Alimentaţie din Suedia au descoperit că acrilamida se formează în timpul coacerii şi prăjirii alimentelor bogate în amidon. De atunci, Food and Drug Administration (FDA) a investigat în mod activ efectele acrilamidei, precum şi măsurile posibile pentru a o reduce şi a elaborat un document cu strategii practice pentru a ajuta cultivatorii, producătorii şi operatorii de servicii alimentare în a reduce cantitatea de acrilamidă din alimente. Acrilamida se formează în alimente coapte, prăjite sau la grătar. Nu se formează în alimente gătite la aburi, fierte sau sotate.

Nivelurile de acrilamidă din alimentele gătite sunt influenţate de factori precum temperatura de gătit, durata timpului de gătit, conţinutul de umiditate, cantitatea de zahăr şi asparagină reducătoare din alimentele crude. La cartofi, nivelul poate fi afectat de soi, de utilizarea îngrăşămintelor şi de temperatura de depozitare. De exemplu, depozitarea cartofilor la 2°C are ca rezultat un conţinut crescut de zahăr liber care se transformă în niveluri mai mari de acrilamidă în timpul gătitului, comparativ cu cartofii depozitaţi la 20 ºC. Variaţiile conţinutului de acrilamidă din diferite alimente şi între loturile aceloraşi alimente au prezentat o provocare pentru estimarea aportului real de acrilamidă. După ingestia orală la om, acrilamida este rapid absorbită şi eliminată în urină, cu un timp de înjumătăţire raportat de 3,1-3,5 ore. Căile conjugării cu glutationul joacă un rol important în a ajuta organismul să excreteze acrilamida ca metaboliţi urinari.

Acrilamida este prezentă în cantităţi mici în mod natural în alimente crude, negătite, dar, pentru ca această substanţă să prezinte riscul de a fi toxică sau de a produce cancer, ea trebuie să fie prezentă în alimente în cantităţi mult mai mari, care nu pot apărea decât atunci când aceste alimente sunt prăjite sau coapte până când ajung să aibă o coajă aurie sau, mai rău, maronie. Un exemplu simplu de formare a acrilamidei este dat de producerea convenţională a chipsurilor de cartofi. Cartofii cruzi conţin mici cantităţi de aspargină. În timpul procesului de prăjire, uleiurile se pot oxida şi se pot converti în acroleină şi acid acrilic. Amidonul din cartof poate fi descompus în zaharuri. Acest amestec unic de substanţe poate interacţiona într-un mod care are ca rezultat formarea unor cantităţi neobişnuit de mari de acrilamidă.

Poliacrilamida şi copolimerii de acrilamidă sunt folosiţi în multe procese industriale, cum ar fi producţia de hârtie, coloranţi şi materiale plastice şi în tratarea apei potabile, inclusiv la canalizare. Acrilamidele se regăsesc şi în ambalajele produselor alimentare, precum şi în unii adezivi. În prezent, acrilamida este cunoscută nu numai ca material sintetic utilizat în industrie, ci şi ca un compus cancerigen, cito‑ şi genotoxic, care se formează în timpul procesului indus de căldură (în urma reacţiei Maillard).

După procesul metabolic, acrilamida este distribuită tuturor organelor şi ţesuturilor din corpul uman. Acrilamida este clasificată ca neurotoxină umană, deoarece acest efect a fost observat la omul expus profesional la acest compus. S-a constatat că acrilamida provoacă apoptoză prin disfuncţie mitocondrială. Au fost, de asemenea, revizuite metodele de inactivare a acrilamidei de către microorganisme şi compuşi bioactivi din dietă. Mai mult, există încă un deficit al reglementării legale a Uniunii Europene privind strategiile de atenuare a acrilamidei în alimente. Regulamentul 2017/2158 din 20 noiembrie 2017 este un pas în direcţia corectă, când vine vorba despre asigurarea siguranţei alimentare şi a nivelurilor maxime admise de acrilamidă în produsele alimentare; cu toate acestea, depăşirea acestora ar trebui să aibă ca rezultat eliminarea de pe piaţă a acestor alimente.

Pe baza dovezilor carcinogenităţii acrilamidei la animale, Agenţia Internaţională pentru Cercetarea Cancerului a clasificat acrilamida ca fiind un cancerigen din grupa B2 pentru oameni. În 2002, Administraţia Naţională Alimentară Suedeză a raportat pentru prima dată prezenţa acrilamidei în alimente.

Alimentele cu cel mai mare risc de expunere la acrilamidă se împart în trei categorii de bază:

  • alimente prăjite, procesate, precum cartofii prăjiţi şi chipsurile;

  • aperitivele coapte care conţin grâu şi zahăr, incluzând fursecurile şi biscuiţii;

  • alimente procesate care implică cereale prăjite, incluzând pâinea de cereale prăjită şi înlocuitorii de cafea pe bază de cereale. Boabele de cafea prăjite (şi ciocolata făcută din ele), unele amestecuri deshidratate de supă şi unele măsline negre conservate pot fi incluse, de asemenea, în această categorie cu risc mai mare în ceea ce priveşte expunerea la acrilamidă.

Exemple de câteva metode care ajută la prevenirea expunerii la acrilamidă:

Limitarea alimentelor care ar putea avea un conţinut ridicat de acrilamidă, ca de exemplu produsele din cartof (în special cartofi prăjiţi), cafeaua şi alimentele din cereale (cerealele pentru micul dejun, prăjiturile şi pâinea prăjită).

Limitarea anumitor metode de gătit, cum ar fi prăjirea, şi limitarea timpului de preparare a anumitor alimente. Fierberea şi aburirea nu produc acrilamidă.

Înmuierea feliilor de cartof crud în apă timp de 15 până la 30 de minute înainte de prăjire, pentru a reduce formarea de acrilamidă în timpul gătitului. Se recomandă prăjirea cartofilor sau a pâinii până la o culoare mai deschisă (spre deosebire de maro închis), deoarece se produce mai puţină acrilamidă.

Evitarea depozitării cartofilor în frigider, ceea ce poate duce la creşterea nivelului de acrilamidă în timpul gătitului.

Acroleina

Acroleina este o aldehidă volatilă nesaturată care se poate obţine prin deshidratarea glicerinei sau prin degradarea termică a glicerolului. Are acţiune hepatotoxică şi iritantă pentru toate membranele mucoase ale organismului şi cauzează inflamarea membranelor mucoase conjunctive ale ochilor şi a membranelor mucoase ale căilor respiratorii. Alimentele cu conţinut ridicat de acroleină sunt în special cele prăjite sau fierte violent.

Formarea acroleinei în alimente se determină prin depăşirea punctului de fum la uleiurile vegetale în timpul prăjirii. După punctul de fum, producţia de acroleină este mai ridicată în uleiurile vegetale cu o prevalenţă nesaturată, în special în cele care au o cantitate mare de acizi graşi polinesaturaţi (soia, in, seminţe de struguri, nuci etc.), de aceea nu sunt recomandate pentru prăjire.

În procesele termice (prăjire, frigere), gliceridele suferă o hidroliză parţială, sub acţiunea vaporilor de apă degajaţi din alimente. Acizii graşi nesaturaţi se degradează prin oxidare, iar glicerolul se deshidratează şi formează acroleina (aldehida acrilică). Pe lângă procesul principal de hidroliză, la prăjire mai au loc o serie de reacţii complexe de oxidare, polimerizare şi izomerizare (conversia din cis în trans a acizilor graşi). Rata acestor procese este dependentă de tipul de ulei, alimentele folosite şi de condiţiile de prăjire (temperatura). Oxidarea grăsimilor are loc în intervalul 20–140 ºC şi conduce la formarea de aldehide, cetone, acizi graşi liberi sau oxidaţi, trigliceride dimerizate prin punţi de oxigen etc. Oxidarea este accelerată, pe lângă temperatură, de: interfaţa ulei/aer, viteza cu care uleiul este absorbit de alimente şi frecvenţa cu care este înlocuit cu ulei proaspăt, prezenţa anumitor metale cu rol catalitic (cupru sau alamă) şi tipul de ulei. Prezenţa antioxidanţilor poate atenua procesul.

Oxidarea termică a grăsimilor decurge ca o reacţie de autooxidare, prin formare de radicali liberi. În prima etapă are loc iniţierea reacţiei prin pierderea unui proton şi formarea unui radical alchil (R·). Acesta leagă apoi, în etapa de propagare, oxigenul, cu formarea unui radical peroxi (R-O-O·). În această etapă se pot forma şi alţi radicali liberi cu electron impar cu oxigenul sau carbonul. Terminarea reacţiei implică recombinarea radicalilor, cu formarea de compuşi stabili de tipul: hidroperoxizilor, epoxizilor, epidioxizilor, hidroperoxi-epidioxizilor etc. Aceşti produşi ai oxidării pot suferi ulterior reacţii specifice (de exemplu, eliminare în β cu formare de aldehide, oxoacizi etc.), care explică apariţia unor arome specifice. Polimerizarea presupune ca molecule mici de grăsime să se combine între ele pentru a forma molecule foarte mari, vizibile în mediul de prăjire sub forma unei spume.

Mecanismul cel mai larg acceptat pentru formarea acestora implică o serie de reacţii în lanţ între radicalii liberi ai esterilor de trigliceride cu lanţ lung. Deprecierea calitativă a grăsimilor pe parcursul prăjirii poate fi monitorizată prin evaluarea anumitor indicatori fizici ai acestora. Astfel, densitatea uleiurilor creşte pe seama creşterii cantităţii de polimeri formaţi în cursul degradării termice. Creşterea cantităţii de polimeri determină modificări similare şi în cazul vâscozităţii grăsimilor. În literatură sunt descrise corelaţii foarte semnificative între vâscozitatea grăsimilor şi conţinutul acestora în compuşi polari (a căror concentraţie creşte pe măsura deprecierii calitative a uleiurilor). Compuşii de degradare modifică semnificativ punctul de fum al uleiului şi culoarea acestuia. Uleiurile pentru gătit sunt considerate improprii când devin brune sau închise la culoare. Formarea în exces a spumei este de asemenea un element care poate să indice faptul că uleiul trebuie înlocuit. Legumele absorb la prăjire o cantitate mai mare de ulei decât alimentele de origine animală. Calitatea uleiurilor influenţează cantitatea absorbită de alimente, absorbţia fiind mai mare în cazul uleiurilor folosite pentru prăjiri repetate, ca urmare a creşterii polarităţii şi a scăderii tensiunii superficiale a acestuia.

(continuare în numărul următor)

Bibliografie

  1. Legea privind siguranţa alimentelor nr. 306 din 30.11.2018, Monitorul Oficial nr. 59-65/120,22.02.2019. https://www.usmf.md/sites/default/files/202001/Lege%20privind%20siguran%C5%A3a%20alimentelor.pdf

  2. Wang Y, Li A, Chen D. Status and prospects of nutritional cooking. Food Quality and Safety. 2019 Aug;3(3):137–143.

  3. Baldwin DE. Sous vide cooking: a review. International Journal of Gastronomy and Food Science. 2012;1:1–15.

  4. Baardseth P, Bjerke F, Martinsen BK, Skrede G. Vitamin C, total phenolics and antioxidative activity in tip-cut green beans (Phaseolus vulgaris) and swederods (Brassica napus var. napobrassica) processed by methods used in catering. J Sci Food Agric. 2010 May;90(7):1245-55.

  5. Florkiewicz A, Socha R, Filipiak-Florkiewicz A, Topolska K. Sous vide technique as an alternative to traditional cooking methods in the context of antioxidant properties of Brassica vegetables. J Sci Food Agric. 2019 Jan 15;99(1):173-182.

  6. Iborra-Bernad C, Tárrega A, García-Segovia P, Martínez-Monzó J. Comparison of sous vide treatments and traditional cooking using instrumental and sensory analysis. Food Analytical Methods. 2014b;7:400–408.

  7. Iborra-Bernad C, Tárrega A, García-Segovia P, Martínez-Monzó J. Advantages of sous vide cooked red cabbage: structural, nutritional and sensory aspects. Journal of Food Science and Technology. 2014a;56:451–460.

  8. Baldwin DE. Sous vide cooking: a review. International Journal of Gastronomy and Food Science. 2012;1:1–15.

  9. Park JW, Kim Y-B. Effect of Pressure Cooking on Aflatoxin B 1 in Rice. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006 Mar 22;54(6):2431-5.

  10. Zhang L, Lou Y, Schutyser  MAI: 3D printing of cereal-based food structures containing probiotics, Food Structure. 2018 Oct;18:14-22.

  11. Majid I, Nayik GA, Nanda V. Ultrasonication and food technology: A review. Cogent Food & Agriculture, 2015;1(1):1071022. 

  12. Cheng L, Sun DW, Zhu Z, Zhang Z. Emerging techniques for assisting and accelerating food freezing processes: A review of recent research progresses. Crit Rev Food Sci Nutr. 2017 Mar 4;57(4):769-781.

  13. Koszucka A, Nowak A. Thermal processing food-related toxicants: a review. Crit Rev Food Sci Nutr. 2019;59(22):3579-3596.

  14. Herrmann SS, Granby K, Duedahl-Olesen L. Formation and mitigation of N-nitrosamines in nitrite preserved cooked sausages. Food Chemistry. 2015 May 1;174:516-26.

  15. Singh L, Varshney JG, Agarwal T. Polycyclic aromatic hydrocarbons’ formation and occurrence in processed food. Food Chemistry. 2016 May 15;199:768-81.

  16. ALjahdali N, Carbonero F. Impact of Maillard reaction products on nutrition and health: Current knowledge and need to understand their fata in the human digestive system. Crit Rev Food Sci Nutr. 2019;59(3), 474-487.

  17. Ghiduruş M. Optimizarea procesului de prăjire, Ed. Ceres, Bucureşti. 2013.

  18. Dan ED, Ebong GA. Impact of cooking utensils on trace metal levels of processed food items. Annals. Food Science and Technology. 2013 Jan;14(2):350-355.

  19. https://gizmodo.com/what-is-anodizing-5952887

  20. https://www.canada.ca/en/health-canada/services/household-products/safeuse-cookware.html#co

  21. Banavi P, Sadeghi E, Garavand F, et al. Release behavior of metals from tin-lined copper cookware into food simulants during cooking and cold storage. Environmental Science and Pollution Research. 2020 Nov;27(31):38591-38601.

  22. Koontz JI, Liggans GL, et al. Temperature and pH affect copper release kinetics from copper metal foil and commercial copperware to food simulants. Journal Food Additives & Contaminants: Part A. Chem Anal Control  Expo Risk Asess. 2020 Mar;37(3):465-477.

  23. Sajid M, Ilyas M. PTFE-coated non-stick cookware and toxicity concerns: a perspective. Environ Sci Pollut Res Int. 2017 Oct;24(30):23436-23440.

  24. Kamerud KL, Hobbie KA, Anderson KA. Stainless steel leaches nickel and chromium into foods during cooking. J Agric Food Chem. 2013 Oct 2;61(39):9495-501.

  25. Guarneri F, Costa C, Cannavo SP, et al. Release of nickel and chromium in common foods during cooking in 18/10 (grade 316) stainless steel pots. Contact Dermatitis. 2017 Jan;76(1):40-48. 

  26. Tran TM, Abualnaja KO, Asimakopoulos AG, et al. A survey of cyclic and linear siloxanes in indoor dust and their implications for human exposures in twelve countries. Environ Int. 2015 May;78:39-44.

Articole din ediţiile anterioare

NUTRITIE | Ediţia 3 200 / 2021

Tehnici şi materiale de gătit – alegeri care pot influenţa calitatea vieţii (II)

Teodor Alexandru Dincă, Maria Andreea Stancu, Ioana Cătălina Plocon, Maria Bianca Sîrbu, Marius Sorinel Neacşu, Magdalena Mititelu

Adoptarea unei diete şi a unui stil de viaţă sănătos este foarte importantă pentru prevenirea obezităţii, malnutriţiei şi a unor afecţiuni precum d...

06 mai 2021
STABILITATEA NUTRIENTILOR | Ediţia 6 197 / 2020

Modificări fizico-chimice suferite de nutrienţii din alimente în timpul depozitării şi procesării termice

Camelia Chircă, Oana Cristina Croitoru, Magdalena Mititelu

Nutrienţii sunt substanţe biochimice indispensabile organismului uman pentru creştere şi supravieţuire. Ei sunt incluşi în diferite produse aliment...

23 noiembrie 2020
NUTRITIE | Ediţia 1 198 / 2021

Alimente fortificate şi impactul asupra sănătăţii consumatorilor

Daniela Hagiu, Oana Mihai, Magdalena Mititelu

Fortificarea alimentară are o lungă istorie de utilizare în ţările industrializate pentru controlul cu succes al deficienţelor vitaminelor A şi D, ...

06 martie 2021