Toxische Nebenprodukte der Lebensmittelverarbeitung

Ein giftiges Derivat, das als toxische oder potenziell toxische Substanz definiert wird, entsteht chemisch oder enzymatisch in Lebensmitteln während der Verarbeitung, Zubereitung oder Lagerung.

Pyrorganische Verbindungen

Zu den pyrorganischen Verbindungen gehören:

• Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) (z. B. 3,4-Benzpyren, Benzoanthracen)
• Heterozyklische Amine
• Acrolein

Diese werden allgemein als giftig oder krebserregend gekennzeichnet und entstehen während einer starken Wärmebehandlung von Lebensmitteln.

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK)

Das Vorhandensein von PAK (beim Braten) verstärkt sich in der Nahrung, wenn Fett in das Feuer tropft. Sie gelangen zudem während des Räuchens (Wurst, Fisch) in das Essen. Diese Verbindungen werden bei Temperaturen ab 300 °C gebildet. Zwischen 400 °C und 1000 °C steigt die Menge der PAK linear mit der Temperatur an.
Es gibt Lebensmittel und pflanzliche Öle, die höhere Mengen an PAK enthalten. Bei Pflanzen lassen sich durch Waschen etwa 10 % der gesamten PAK beseitigen. Pflanzen synthetisieren diese Verbindungen nicht selbst; sie stammen aus der Umwelt, in der sie verarbeitet werden (Verbrennungsprozesse).

Heterozyklische Amine

Chemisch gesehen handelt es sich um Kohlenstoffringe, in denen mindestens ein Stickstoffatom vorhanden ist. Ebenfalls vorhanden sind Methyl- und Aminogruppen. Sie kommen in Spuren in Lebensmitteln vor. Ihre Anwesenheit ist beachtenswert, da sie ein hohes mutagenes Potenzial aufweisen. Heterozyklische Amine bilden sich beim Kochen proteinreicher Lebensmittel bei Temperaturen von ≥ 250 °C. Bei Temperaturen unter 200 °C treten diese Verbindungen normalerweise nicht auf, können jedoch bei verlängerter Wärmebehandlung entstehen. Glukose, Fruktose, Aldehyde, Aminosäuren und Kreatin sind Vorstufen von Imidazo-Chinolinen wie IQ, MeIQx und MeIQ.

Nitrosamine

Nitrosamine sind krebserzeugende Produkte der Interaktion von sekundären und tertiären Aminen (Fisch, Käse, Fleisch usw.) mit nitrosen Gasen, die aus Nitraten und Nitriten stammen. Sie sind in gepökelter Wurst oder in mit Nitrat gedüngtem Gemüse vorhanden.

Toxizität der Maillard-Reaktion: Acrylamid

Produkte aus der Maillard-Reaktion sind möglicherweise karzinogen (z. B. Acrylamid). Acrylamid ist ein organisches Amid. Es ist ein weißer, geruchloser Kristall, löslich in Wasser, Ethanol, Ether und Chloroform. Es wird in der Papierherstellung, im Metallbergbau, in der Textilindustrie, bei der Farbstoffproduktion und der Synthese von Polyacrylamid verwendet. Acrylamid kann durch Erhitzen von Lebensmitteln entstehen (insbesondere bei Verbindungen mit Kohlenhydraten und Eiweiß), etwa beim Frittieren oder Rösten über 120 °C. Es kann durch unterschiedliche Mechanismen aus verschiedenen Verbindungen wie Aminosäuren, Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden etc. gebildet werden. Nach Tierversuchen wird Acrylamid als wahrscheinlich krebserregend für den Menschen eingestuft.

Faktoren für den Acrylamidgehalt

Die Menge an Acrylamid:

• Steigt mit der Temperatur.
• Sinkt mit abnehmender Dicke der Kartoffeln (Pommes Frites, Chips).
• Verringert sich durch Waschen (besser mit CaCl2) oder Vorbehandlung (Blanchieren).
• Beim Backen (Brot, Gebäck, Kuchen) steigt sie mit der Backtemperatur, der Menge an reduzierenden Zuckern und der Backzeit.
• Nimmt mit zunehmender Dicke des Produkts ab.
• Nimmt mit der Masse nach der Gärung ab.
• Verringert sich ohne den Einsatz von Ammoniumhydrogencarbonat.

Oxidation von Fetten und Bildung von Acrolein

Durch Erhitzen und Oxidation von Fetten entstehen ungesättigte Fettsäuren, die toxisch sein können: zyklische Monomere, Dimere, Polymere, Acrolein, Hydroperoxide und Peroxide.

Hydroperoxide, Peroxide und Acrolein

Diese sind Nebenprodukte des Erhitzens (Braten) und der Oxidation von Fetten und Ölen. Sie stehen im Zusammenhang mit freien Radikalen bei deren Entstehung und Ausbreitung. Acrolein reizt die Schleimhäute und die Haut (Dermis).

Freie Radikale

Ihre Bildung wird durch Hitze, Lichteinstrahlung sowie Spurenmetalle wie Eisen (Fe) und Kupfer (Cu) katalysiert. Freie Radikale greifen Lipid-Zellmembranen an. Die Folgen freier Radikale sind:

• Metabolisches Defizit,
• Krebs oder Mutagenese,
• Peroxidation von Lipiden (Phospholipide der Membranen),
• Blasensprung oder Nekrose.