Η χημική ένωση του μήνα

 [Αύγουστος 2009]

Επιμέλεια σελίδας:

Θανάσης Βαλαβανίδης, Καθηγητής - Κωνσταντίνος Ευσταθίου, Καθηγητής

Φυσικoχημικές ιδιότητες [Αναφ. 1]: Εμφάνιση: 'Αοσμα λευκά κρυσταλλικά φυλλίδια (ανακρυστάλλωση από βενζόλιο) Μοριακός τύπος: C3H5NO Σχετική μοριακή μάζα: 71,08  Σημείο τήξης: 84,5ºC Σημείο βρασμού: 175ºC (υπό αποσύνθεση), 87ºC (2 mm Hg), 103ºC (5 mm Hg), 125ºC (25 mm Hg) Πυκνότητα: 1,13 g/cm3 Διαλυτότητα (σε g/100 mL διαλύτη στους 30ºC): νερό 215,5, μεθανόλη 155, αιθανόλη 86,2, ακετόνη 63,1, οξικό αιθυλεστέρα 12,6, χλωροφόρμιο 2,66, βενζόλιο 0,346, επτάνιο 0,0068 Σημείο ανάφλεξης: 138ºC Συντελεστής κατανομής (οκτανόλη/νερό): logPOW = -1,65 Πρέπει να φυλάσσεται σε σκοτεινό ψυχρό χώρο. Πολυμερίζεται βίαια με θέρμανση ή έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία LD50: 170 mg/kg (σε ποντίκια)

Ακρυλαμίδιο  (2-προπεναμίδιο) Acrylamide  (2-propenamide)

Γενικά για το ακρυλαμίδιο

Το ακρυλαμίδιο είναι μια άοσμη λευκή κρυσταλλική ουσία, ασύμβατη με οξέα, βάσεις και οξειδωτικά μέσα. Αντιδρά άμεσα με οργανικές ενώσεις που περιέχουν αμινομάδες, υδροξυλομάδες και σουλφυδρυλομάδες.

Κατά την έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία ή όταν θερμαίνεται πολυμερίζεται με έκλυση θερμότητας γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε έντονη αντίδραση πολυμερισμού.

Το ακρυλαμίδιο μπορεί να πολυμερισθεί και με χημικά μέσα, όπως π.χ. με επίδραση υπεροξειδίων και άλλων οξειδωτικών ουσιών. Για να αποφευχθεί ο πολυμερισμός του πρέπει να φυλάσσεται σε ξηρό, σκοτεινό και ψυχρό μέρος.

Το ακρυλαμίδιο είναι τοξική ουσία, μπορεί να απορροφηθεί από το δέρμα και να προκαλέσει έντονο ερεθισμό και θα πρέπει να καταβάλλεται προσοχή κατά τη χρήση του. Πειράματα σε ποντίκια έδειξαν ότι είναι καρκινογόνος και τερατογόνος (γονοτοξική) ουσία. Κατά το χειρισμό του πρέπει να τηρούνται οι συνήθεις πρακτικές ασφάλειας, δηλαδή πρέπει να αποφεύγεται η εισπνοή σκόνης του και η επαφή του με το δέρμα.

Το ακρυλαμίδιο άρχισε να απασχολεί από το 2002 την επιστημονική κοινότητα και την κοινή γνώμη, όταν Σουηδοί επιστήμονες διαπίστωσαν την παρουσία ιχνοποσοτήτων του σε τροφές ευρείας και συχνής κατανάλωσης, όπως π.χ. οι τηγανιτές πατάτες και διάφορα αρτοσκευάσματα. Η παρουσία του στις τροφές δεν είναι αποτέλεσμα ηθελημένης προσθήκης, ρύπανσης ή κάποιας νόθευσης, αλλά σχηματίζεται κατά φυσικό τρόπο κατά τη θερμική επεξεργασία τους (τηγάνισμα, ψήσιμο) [Αναφ. 2].

Παρασκευή ακρυλαμιδίου

Το ακρυλαμίδιο παρασκευάστηκε για πρώτη φορά το 1893 στη Γερμανία, ενώ η βιομηχανική παρασκευή του άρχισε το 1954. Στις ΗΠΑ εκτιμάται ότι η παραγωγή του φθάνει τους 100.000 τόνους ετησίως, ενώ η παγκόσμια φθάνει τους 400.000 τόνους (στοιχεία 2002).

Η πρώτη ύλη για την παρασκευή του ακρυλαμιδίου είναι το ακρυλονιτρίλιο (CH2=CH-CN), βιομηχανικό προϊόν το οποίο παρασκευάζεται σε μεγάλες ποσότητες και χρησιμοποιείται για την παρασκευή πολυακρυλικών πολυμερών. Η παγκόσμια παραγωγή ακρυλονιτριλίου το 2005 ήταν 6 εκατομμύρια τόνοι, από τους οποίους περίπου οι μισοί παρήχθησαν στις ΗΠΑ.

Το ακρυλονιτρίλιο παρασκευάζεται με τη διαδικασία Sohio (Sohio Process), όπως είναι γνωστή η αντίδραση του προπυλενίου, ενός από τα κυριότερα προϊόντα πυρόλυσης του πετρελαίου, με αμμωνία και οξυγόνο παρουσία μολυβδαινικού βισμουθίου ως καταλύτη. Η αντίδραση είναι γνωστή ως αμμωνιοξείδωση (ammoxidation) και αποδίδεται από τη συνολική χημική εξίσωση [Αναφ. 4]:

Εμπορικά εκμεταλλεύσιμο παραπροϊόν της αντίδρασης είναι το ακετονιτρίλιο (CH3CN), ένας εξαιρετικά πολικός διαλύτης ο οποίος μεταξύ άλλων εφαρμογών, χρησιμοποιείται ευρύτατα ως κινητή φάση στην υγροχρωματογραφία. Ανεπιθύμητα παραπροϊόντα της αντίδρασης είναι το υδροκυάνιο και οξείδια του αζώτου.

Με πλήρη υδρόλυση το ακρυλονιτρίλιο παρέχει ακρυλικό οξύ (CH2=CH-COOH). Με ελεγχόμενη υδρόλυση του ακρυλονιτριλίου παράγεται ακρυλαμίδιο σύμφωνα με την αντίδραση:

Η παραπάνω αντίδραση πραγματοποιείται παρουσία κραμάτων χαλκού [Αναφ. 4α-β]. Οι σχετικά υψηλές απαιτούμενες θερμοκρασίες (80º-140ºC) οδηγούν σε μερικό πολυμερισμό του προϊόντος, όπως επίσης και στο σχηματισμό σημαντικών ποσοτήτων ακρυλικού οξέος. Επιπλέον, υπάρχει ανάγκη συχνής αναγέννησης του καταλύτη. 

Σήμερα έχει αρχίσει να κατακτά έδαφος η ενζυματική υδρόλυση του ακρυλονιτριλίου, που θεωρείται αποδοτικότερη και περιβαλλοντικά ασφαλέστερη [Αναφ. 5]. Χρησιμοποιείται το ένζυμο νιτριλοϋδρατάση (nitrile hydratase) που καταλύει την υδρόλυση των νιτριλίων προς τα αντίστοιχα αμίδια (RCN + H2O RCONH2). Το ένζυμο βρίσκεται σε βακτήρια του γένους Rhodococcus. Τα βακτήρια ακινητοποιούνται σε πήγμα πολυακρυλαμιδίου και η υδρόλυση πραγματοποιείται στους 10ºC και σε pH 8,0-8,5. Πρόσθετο πλεονέκτημα της ενζυματικής μεθόδου είναι το ότι το προϊόν περιέχει μόλις ίχνη του ανεπιθύμητου ακρυλικού οξέος (τυπικά 0,02%).

Περίπου 4000 τόνοι ακρυλαμιδίου παράγονται με ενζυματική υδρόλυση, μια τυπική εφαρμογή της βιοτεχνολογίας στην παραγωγή ενός βιομηχανικού προϊόντος σε μεγάλη κλίμακα [Αναφ. 5ε]. Σημειώνεται ότι τα βακτήρια Rhodococcus παρουσιάζουν ιδιαίτερο βιοτεχνολογικό ενδιαφέρον, λόγω της δυνατότητάς τους να μεταβολίζουν τοξικές οργανικές ουσίες, όπως αρωματικές ενώσεις, ζιζανιοκτόνα, πολυχλωριωμένα διφαινύλια, αλλά και να συνθέτουν χρήσιμες οργανικές ενώσεις [Αναφ. 5στ].

Θολό νερό   Κροκίδωση   Καθίζηση

Κύριες εφαρμογές του ακρυλαμιδίου

Το ακρυλαμίδιο αποτελεί σημαντικό βιομηχανικό προϊόν. Το ίδιο το ακρυλαμίδιο (ως μονομερές) έχει περιορισμένες εφαρμογές χρησιμοποιούμενο κυρίως ως αρχική ύλη για διάφορες οργανικές συνθέσεις. Η ιδιότητα όμως που το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο είναι η ικανότητα πολυμερισμού του προς παχύρρευστα υγρά ή προς πήγματα (gels, άλλες αποδόσεις στα ελληνικά: γέλη, πηκτή, πήκτωμα, ζελέ). 'Ετσι οι κύριες εφαρμογές του ακρυλαμιδίου εντοπίζονται κυρίως στις χρήσεις της πολυμερούς μορφής του, του πολυακρυλαμιδίου (polyacrylamide, PAM).

Το ρευστό PAM χρησιμοποιείται ως υδατοδιαλυτό ιξωδοαυξητικό μέσο (thickener), καθιστώντας διάφορα υγρά προϊόντα (π.χ. χρώματα, κόλλες) παχύρρευστα. Χρησιμοποιείται επίσης ευρύτατα ως κροκιδωτικό μέσο (flocculant) διευκολύνοντας την καθίζηση αιωρουμένων σωματιδίων (π.χ. στη διαύγαση υδάτων και στον καθαρισμό και την επεξεργασία αποβλήτων).

Στη βιομηχανία χάρτου και χαρτοπολτού χρησιμοποιείται για την ποιοτική βελτίωση των αντίστοιχων προϊόντων. Στη βιομηχανία πετρελαίου χρησιμοποιείται ως πρόσθετο για την υποβοήθηση της ανάκτησης του πετρελαίου. 'Αλλες εφαρμογές μικρής κλίμακας του ακρυλαμιδίου αφορούν τη φωτογραφία, τις κόλλες, βιομηχανία υφασμάτων και καλλυντικών [Αναφ. 6].

Μια ενδιαφέρουσα εφαρμογή του ακρυλαμιδίου είναι η σταθεροποίηση του χώματος επικλινών εδαφών σε περιοχές που πλήττονται από ανεμοστρόβιλους (soil conditioner). 'Ετσι, σπόροι γρασιδιού σε τέτοια εδάφη μπορεί να παρασυρθούν μαζί με το χώμα από τον άνεμο. Αμέσως μετά τη σπορά, τα εδάφη αυτά ψεκάζονται με διάλυμα PAM, που "κολλά" προσωρινά το χώμα και σταθεροποιεί τους σπόρους επιτρέποντας την ανάπτυξή τους. Στη συνέχεια το αναπτυγμένο γρασίδι κρατά το χώμα σταθερό [Αναφ. 6β].

Εφαρμογή του πολυακρυλαμιδίου στη σταθεροποίηση του χώματος επικλινών εδαφών: Εδάφη τα οποίο κινδυνεύουν να υποστούν διάβρωση λόγω των καιρικών συνθηκών υπόκεινται σε προσωρινή σταθεροποίηση με ψεκασμό με διάλυμα πολυακρυλαμιδίου. Το πολυακρυλαμίδιο θα συγκρατήσει χώμα, σπόρους και λίπασμα στα επικλινή εδάφη μέχρι να αναπτυχθεί το γρασίδι [Αναφ.ΧΧ].

Πολυμερισμός του ακρυλαμιδίου [Αναφ. 6]

Από τη στιγμή της διάλυσης του ακρυλαμιδίου στο νερό αρχίζει ο πολυμερισμός του, αλλά με αργό ρυθμό. Ο πολυμερισμός επιταχύνεται καταλυτικά με ελεύθερες ρίζες (ριζικός πολυμερισμός), οι οποίες παρέχονται από ένα υπεροξείδιο ή ένα άλας που περιέχει υπεροξειδικό δεσμό. Ως πηγή ριζών συνήθως χρησιμοποιείται το υπερθειικό αμμώνιο, (ΝΗ4)2S2O8 και η διαδικασία πραγματοποιείται παρουσία Ν,Ν,Ν',Ν'-τετραμεθυλο-αιθυλενοδιαμίνης (TEMED), (CH3)2NCH2CH2N(CH3)2, που δρα ως "σταθεροποιητής" των ριζών.

Καθαρό ακρυλαμίδιο παρέχει μακρές γραμμικές αλυσίδες ομοπολυμερούς, το οποίο έχει την υφή υδατοδιαλυτού παχύρρευστου υγρού. Με προσθήκη σε μικρές αναλογίες Ν,Ν'-μεθυλενοδισακρυλαμιδίου, CH2=CH-CONH-CH2-NΗCO-CH=CH2, πραγματοποιείται συμπολυμερισμός. Το τελευταίο γεφυρώνει κατά διαστήματα τις αλυσίδες του PAM σχηματίζοντας ένα μοριακό πλέγμα και το προκύπτον συμπολυμερές έχει την υφή πήγματος (ζελέ). Ανάλογα με τις συγκεντρώσεις ακρυλαμιδίου και Ν,Ν'-μεθυλενοδισακρυλαμιδίου, το πήγμα αποκτά πόρους διαφόρων μεγεθών και μπορεί να δράσει σαν "μοριακό κόσκινο".

Το PAM μπορεί να υποστεί υδρόλυση κατά την οποία μέρος ή το σύνολο των αμιδικών ομάδων μετατρέπονται σε καρβοξυλικές ομάδες, οπότε ανάλογα με το pH του διαλύματος, μέρος τους διίσταται και έτσι δημιουργείται πολυμερικός σκελετός με κατά τόπους αρνητικά φορτισμένες θέσεις. Οι θέσεις αυτές μπορούν να δεσμεύσουν κατιόντα και έτσι χρησιμοποιούνται π.χ. για την αποσκλήρυνση του ύδατος.

Στο παρακάτω σχήμα δίνονται ενδεικτικοί τύποι τμήματος του μορίου των διαφόρων πολυμερών που μπορούν να προκύψουν από το ακρυλαμίδιο.

Αν και το ίδιο το ακρυλαμίδιο είναι επιβεβαιωμένη τοξική ουσία που απαιτεί προσοχή κατά τη χρήση του, τα διάφορα πολυμερή του ακρυλαμιδίου δεν θεωρούνται τοξικά. Ωστόσο, επειδή μπορεί να περιέχουν μικρές ποσότητες μονομερούς ο χειρισμός τους πρέπει να γίνεται με προσοχή.

Χαρακτηριστική ιδιότητα του PAM είναι η εντονότατη υδροφιλικότητά του. Μικρή ποσότητα PAM μπορεί να απορροφήσει πολύ μεγαλύτερη ποσότητα ύδατος (200-400 φορές μεγαλύτερη) και να σχηματίσει ένα ημιστερεό πήγμα. Χάρις στην ιδιότητα αυτή βρίσκει μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών. Από τις πιο χαρακτηριστικές είναι η χρήση του σε πάνες, που διαφημίζονται ότι διατηρούν τα μωρά "πάντοτε στεγνά", σε σκευάσματα για τον κήπο και το γρασίδι (soil gels, plant balls) που δεσμεύουν νερό (π.χ. βροχής) και το απελευθερώνουν με βραδύ ρυθμό και σε διάφορα θεαματικά παιχνίδια.

Ηλεκτροφόρηση πήγματος πολυακρυλαμιδίου SDS-PAGE [Αναφ. 7]

Η πλέον γνωστή εφαρμογή του ακρυλαμιδίου στα αναλυτικά και βιοχημικά εργαστήρια είναι η χρησιμοποίησή του σε μια ηλεκτροφορητική τεχνική διαχωρισμού, γνωστή ως ηλεκτροφόρηση πήγματος πολυακρυαλαμιδίου - δωδεκυλοθειικού νατρίου, που αναφέρεται κοινά ως SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis). Η SDS-PAGE χρησιμοποιείται ευρύτατα για το διαχωρισμό πρωτεϊνών κατά σειρά ηλεκτροφορητικής ευκινησίας τους, που είναι συνάρτηση του μήκους της πολυπεπτιδικής αλυσίδας ή του μοριακού βάρους τους. Ως τεχνική διαχωρισμού εισήχθη το 1959 από δύο ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες των Davis και Raymond.

Αποδιάταξη μορίου πρωτεΐνης με SDS (αρχή)

Το προς ανάλυση διάλυμα των πρωτεϊνών αναμιγνύεται με τον ανιοντικό απορρυπαντικό δωδεκυλοθειικό νάτριο, CH3[CH2]11OSO3^-Na⁺, (SDS) και θερμαίνεται για λίγα λεπτά στους 90ºC. Το SDS αποδιατάσσει τα μόρια των πρωτεϊνών και τους προσδίδει αρνητικό φορτίο ανάλογο του μήκους τους. Ουσιαστικά καταργεί τις συνδέσεις μεταξύ των λιπόφιλων περιοχών των πρωτεϊνών, δημιουργεί ένα αρνητικά φορτισμένο "περίβλημα" γύρω από την πολυπεπτιδική αλυσίδα που αποτρέπει την επαναδιάταξη του μορίου τους.

Χωρίς SDS, η ηλεκτροφορητική ευκινησία των πρωτεϊνών δεν θα ήταν απλή συνάρτηση του μοριακού βάρους τους, αλλά θα εμπλέκονταν παράγοντες όπως το ισοηλεκτρικό σημείο τους και η διαμόρφωση του μορίου τους στον χώρο. Το SDS συνδέεται με τις πρωτεΐνες σε αναλογία μαζών SDS/πρωτεΐνη περίπου 1,4 (περιοχή 1,1-2,2) και ουσιαστικά τις "ξεδιπλώνει", όπως φαίνεται στο παραπλεύρως σχήμα.

Εκτός από το "ξεδίπλωμα" των μορίων των πρωτεϊνών με SDS, απαιτείται και η διάνοιξη των δεσμών S-S, που μπορεί να συνδέουν τις επιμέρους αλυσίδες και για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται αναγωγικά αντιδραστήρια, όπως η μερκαπτοαιθανόλη, HSCH2CH2OH, και η διθειοθρεϊτόλη, HSCH2CH(OH)CH(OH)CH2SH.

Πόροι πολυακρυλαμιδίου, όπως φαίνονται με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Το πήγμα πολυακρυλαμιδίου (polyacrylamide gel, PAG) συνδυάζει πολλές ιδιότητες που το καθιστούν ιδιαίτερα κατάλληλο για την τεχνική της ηλεκτροφόρησης. Είναι θερμοσταθερό (κατά την ηλεκτροφόρηση συνήθως ενέρχεται η θερμοκρασία του διαχωριστικού μέσου λόγω ανάπτυξης θερμότητας Joule), είναι διαφανές, ανθεκτικό, χημικώς ουδέτερο και -το σπουδαιότερο- μπορεί να παρασκευασθεί εύκολα και με ρύθμιση του μέσου μεγέθους πόρων. Ακόμη, επιδέχεται χρωματισμούς για την "εμφάνιση" του ηλεκτροφερογράμματος, τμήματά του μπορούν να αποκοπούν και να υποστούν πέψη για να παραληφθούν τα επιμέρους κλάσματα των πρωτεΐνών και ακόμη μπορεί να ξηρανθεί για μόνιμη φύλαξη (αρχειοθέτηση) του ηλεκτροφερογράμματος.

Το μέγεθος πόρου καθορίζεται από την ολική συγκέντρωση ακρυλαμιδίου Τ% (Τ = total, ολική συγκέντρωση ακρυλαμιδίου και Ν,Ν'-μεθυλενοδισακρυλαμιδίου) και τη συγκέντρωση C% (C = crosslinker) του Ν,Ν'-μεθυλενοδισακρυλαμιδίου, που δρα ως συνδέτης (cross-linker) των αλυσίδων πολυακρυλαμιδίου. Το μέσο μέγεθος πόρου αυξάνει, όσο αυξάνει η Τ%. Με συγκέντρωση συνδέτη 5%C, λαμβάνεται το μικρότερο δυνατό μέγεθος πόρου.

Το PAG συνήθως παρασκευάζεται σε ρυθμιστικό διάλυμα Tris/HCl [Τris: Τρισυδροξυμεθυλο-αμινο-μεθάνιο: (ΗΟCH2)3C-NH2]. Ο πολυμερισμός πραγματοποιείται σε διάλυμα 3-30% μονομερούς σε ρυθμιστικό Tris/HCl pH 8,8 (τυπικά). Η κατάλληλη περιεκτικότητα σε PAG εξαρτάται από την περιοχή ΜΒ των υπό διαχωρισμό πρωτεϊνων. Ενδεικτικά: Πήγμα 8% είναι κατάλληλο για διαχωρισμούς πρωτεϊνών 24 - 205 kDa, ενώ 12% για πρωτεΐνες 14 - 66 kDa.

Το πήγμα πολυακρυλαμιδίου χωρίζεται σε δύο περιοχές: Πρώτα παρασκευάζεται το κάτω και μεγαλύτερο μέρος του πήγματος, το πήγμα διαχωρισμού (resolving gel) και στη συνέχεια, στο επάνω μέρος του προηγουμένου, παρασκευάζεται σαν μια σχετικά στενή περιοχή το πήγμα επιστοίβασης (stacking gel).

Το πήγμα επιστοίβασης έχει σχετικά μεγάλους πόρους (4%Τ) και στην περιοχή αυτή υπάρχουν οι υποδοχές (wells), όπου τοποθετούνται τα προς ανάλυση επεξεργασμένα δείγματα και δρα σαν "αφετηρία". Στο πήγμα διαχωρισμού (resolving gel) πραγματοποιείται ο ηλεκτροφορητικός διαχωρισμός με εφαρμογή τάσης (μέσω 2 ηλεκτροδίων Pt) στην περιοχή 100-200 V. Συνήθως το pH του ρυθμιστικού που χρησιμοποιείται για το πήγμα επιστοίβασης πρέπει να είναι περίπου κατά 2 πεχαμετρικές μονάδες μικρότερο (συνήθως pH 6,8) από το pH που χρησιμοποιείται για το πήγμα διαχωρισμού (συνήθως pH 8,3-9,0).

Παρακάτω δείχνεται τυπική διάταξη ηλεκτροφόρησης πρωτεϊνών σε PAG, όπως και ένα τυπικό ηλεκτροφερόγραμμα πρωτεϊνών δειγμάτων γάλακτος διαφόρων προελεύσεων.

(α)	(β)	(γ)
Ηλεκτροφόρηση σε πήγμα πολυακρυλαμιδίου: (α) Ηλεκτροφορητική διάταξη (αρχή), (β) Τυπική συσκευή ηλεκτροφόρησης, (γ) Τυπικό ηλεκτροφερόγραμμα πρωτεϊνών διαφόρων ειδών γάλακτος μετά την "εμφάνιση" (οι "ελαφρύτερες" πρωτεΐνες βρίσκονται στο κάτω μέρος) [Αναφ. 7ε].

Η πορεία της ηλεκτροφόρησης παρακολουθείται από την κίνηση μιας αρνητικά φορτισμένης χρωστικής, όπως το κυανούν της βρωμοφαινόλης, αφού οι ίδιες οι πρωτεΐνες δεν είναι ορατές. Η χρωστική, λόγω μικρού μοριακού βάρους κινείται ελεύθερα και μόλις φθάσει στην επιφάνεια του ρυθμιστικού διαλύματος, όπου εμβαπτίζεται του πήγμα (συγκρατούμενο ανάμεσα σε γυάλινες ή πλαστικές πλάκες), η εφαρμογή της ηλεκτρικής τάσης διακόπτεται και η ηλεκτροφόρηση τερματίζεται. Μετά την ηλεκτροφόρηση οι πρωτεΐνες θα πρέπει να "εμφανιστούν" και η "εμφάνιση" πραγματοποιείται με διάφορες χρωστικές (π.χ. Coomassie Blue) ή με τη βοήθεια αλάτων αργύρου. Οι χρωστικές αυτές καθιστούν εύκολα ορατές ακόμη και λίγες δεκάδες ng πρωτεϊνών.

video 1 video 2 video 3   Σχετικά βίντεο από το YouTube Στα βίντεο 1 και 2 μπορείτε να δείτε κάποιες από τις βασικές αρχές της τεχνικής ηλεκτροφόρησης SDS-PAGE για διαχωρισμό πρωτεϊνών.  Στο βίντεο 3 δείχνεται η διόγκωση που υφίστανται σφαιρίδια πολυακρυαμιδίου κατά την επαφή τους με το νερό. Τα σχηματιζόμενα σφαιρίδια (Plant balls) τα τοποθετούν στο χώμα φυτών σε γλάστρες, όπου απελευθερώνουν το νερό με βραδύ ρυθμό, έτσι ώστε η γλάστρα να μην χρειάζεται πότισμα για αρκετές ημέρες.

 

Ψήσιμο των τροφών και καρκινογόνες ουσίες

Από πολλές δεκαετίες ήταν γνωστό ότι κατά το ψήσιμο πολλών τροφίμων (ιδιαίτερα κατά το τηγάνισμα, το κάπνισμα, το ψήσιμο στη σούβλα ή στα κάρβουνα, κ.λπ.), σχηματίζονται διάφορες καρκινογόνες και τοξικές ουσίες. Οι περισσότερες από αυτές τις ουσίες είναι αποτέλεσμα της διάσπασης, συμπύκνωσης ή/και πολυμερισμού πρωτεϊνών, αμύλου, λιπών, σακχάρων, βιταμινών, πολυφαινολών και άλλων ουσιών που βρίσκονται στα τρόφιμα. Επίσης, κατά το ψήσιμο σε υψηλές θερμοκρασίες σχηματίζονται λόγω της πυρόλυσης πισσώδεις ουσίες, το γνωστό "καρβουνιασμένο" τμήμα των τροφίμων με σκούρο καφέ ή μαύρο χρώμα.

'Εχει υπολογιστεί ότι ο μέσος άνθρωπος καταναλίσκει καθημερινά 1-1,5 γραμμάριο "καρβουνιασμένης" ύλης με τη διατροφή του, ιδιαίτερα σε ψημένο ή καπνιστό κρέας, τηγανισμένα φαγητά κ.λπ. Χρωματογραφική ανάλυση έδειξε ότι η ύλη αυτή περιέχει μεγάλα ποσοστά καρκινογόνων ή μεταλλαξιγόνων ουσιών, όπως πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (ΠΑΥ), ετεροκυκλικές αμίνες, Ν-νιτρωδοαμίνες, απανθρακωμένη οργανική ύλη, κ.λπ. [Αναφ. 8].

Η κατανάλωση κρέατος και η μέθοδος μαγειρέματός του έχουν συσχετισθεί με την ύπαρξη υψηλών συγκεντρώσεων καρκινογόνων/μεταλλαξιγόνων ουσιών, όπως και με τη συχνότητα εμφάνισης καρκίνου του παχέος εντέρου [Αναφ. 8στ]. 'Ολα τα είδη κρέατος όταν ψηθούν σε κάρβουνα ή σε υψηλές θερμοκρασίες παρουσιάζουν υψηλές συγκεντρώσεις ετεροκυκλικών αρωματικών αμινών [Αναφ. 8ζ]. Σχετικές μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί σε παραδοσιακές δίαιτες διαφόρων χωρών, π.χ. μελέτη στο τυπικό ιταλικό φαγητό (πίτσες, ζυμαρικά), έδειξε ότι ανάλογα με το ψήσιμο που θα υποστεί μπορεί να περιέχει αρκετές καρκινογόνες ουσίες όπως ΠΑΥ [Αναφ. 8η].

 

Περιεκτικότητα διαφόρων τροφών σε ακρυλαμίδιο (μg/kg) [Αναφ. 9στ-ζ] Αμύγδαλα (ψημένα) 260 Προϊόντα αρτοποιίας (ψωμί, κέικ, κουλούρια) 70 - 430 Μπύρες 30 - 70 Δημητριακά (πρωινού) 30 - 1346 Μπισκότα - κρακεράκια 30 - 3200 Σοκολάτα (σκόνη) 15 - 90 Καφές (σκόνη) 170 - 351 Φρυγανιές 800 - 1200 Τσιπς καλαμποκιού, κρίσπις 34 - 416 Προϊόντα ιχθύων 30 - 39 Κρέας και προϊόντα από κοτόπουλα 30 -64 Φυστίκια με κέλυφος 140 Βρασμένες πατάτες 48 Πατάτες τσιπς, κρίσπις 170 - 3700 Πατάτες τηγανιτές 200 - 12000 Διάφορα σνακς (όχι πατάτας) 30 - 1915 Ηλιόσποροι ψημένοι 66

Ακρυλαμίδιο στις τροφές [Αναφ. 9]

Πραγματοποιήθηκαν πειράματα χορήγησης ακρυλαμιδίου σε πειραματόζωα (ποντίκια). Χορηγήθηκαν σχετικά μεγάλες ποσότητες (100-270 mg ανά kg βάρους του πειραματοζώου), όπως επίσης δινόταν στα πειραματόζωα νερό με συγκεντρώσεις ακρυλαμιδίου 0,2-20 mg/kg. Τα πειράματα αυτά απέδειξαν την καρκινογόνο δράση του ακρυλαμιδίου. Οι υψηλότερες από αυτές συγκεντρώσεις προκαλούσαν άμεσες βλάβες στην υγεία των πειραματοζώων.

Με βάση πειράματα σε ποντίκια ορίστηκε η τιμή NOAEL (Νo Observed Adverse Effect Level: Στάθμη στην οποία δεν παρατηρούνται ανεπιθύμητα αποτελέσματα) για το ακρυλαμίδιο στα 0,2 mg/kg. Ως όριο στον αέρα για 8-ωρη καθημερινή έκθεση έχουν προταθεί τα 0,03 mg/m³ (1986) [Αναφ. 9γ].

Παρόλα αυτά η Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας (World Health Organization, WHO) έχει ορίσει εδώ και πολλά χρόνια ανεκτό όριο ακρυλαμιδίου στο πόσιμο νερό τα 0,5 μg/L, ενώ στην Ενωμένη Ευρώπη το νόμιμο ανεκτό όριο είναι μόλις 0,1 μg/L [Αναφ. 9δ]. Το όριο αυτό έχει καθορισθεί όχι με βάση τοξικολογικά δεδομένα, αλλά με την πρόθεση να μειώσει τη συγκέντρωση του ακρυλαμιδίου στα πόσιμα ύδατα, τα οποία υφίστανται διαύγαση με πολυακρυλαμιδικά μέσα κροκίδωσης τα οποία αναπόφευκτα περιέχουν και ιχνοποσότητες μονομερούς.

Τοξικότητα του ακρυλαμιδίου στον άνθρωπο: Για τον άνθρωπο, το ακρυλαμίδιο θεωρείται πιθανός (probable) καρκινογόνος παράγοντας και κατηγοριοποιείται στην Ομάδα 2A της IARC (International Agency for Research on Cancer), λόγω ανεπαρκών δεδομένων για να καταταγεί στην Ομάδα 1 (παράγοντας καρκινογόνος για τον άνθρωπο). Ωστόσο, τα δεδομένα που δείχνουν καρκινογένεση στα ζώα, το κατατάσσουν  σε κατηγορία ανώτερη της Ομάδας 2Β (δυνατός - possible καρκινογόνος παράγοντας για τον άνθρωπο). Πρόσληψη μεγάλων ποσοτήτων ακρυλαμιδίου επιφέρει άμεσα νευροτοξικά και ορμονολογικά αποτελέσματα, τα οποία είναι πλήρως τεκμηριωμένα, σε αντίθεση με ό,τι ισχύει για την πιθανή καρκινογόνο δράση του [Αναφ. 9ι].

Το γλυκιδαμίδιο (glycidamide) είναι το κυριότερο προϊόν μεταβολισμού του ακρυλαμιδίου. Σχηματίζει πολύ πιο σταθερά σύμπλοκα με το DNA και επομένως είναι κατά πολύ τοξικότερο (γονοτοξικό) από το ακρυλαμίδιο [Αναφ. 2δ].

Η μεγάλη έκπληξη: Πριν το 2002, το τοξικολογικό ενδιαφέρον για το ακρυλαμίδιο περιοριζόταν κυρίως στην έκθεση σ' αυτό σε εργασιακούς χώρους, όπου γινόταν χρήση του, όπως και κατά το κάπνισμα, αφού ίχνη ακρυλαμιδίου έχουν βρεθεί και στον καπνό του τσιγάρου. Η μεγάλη έκπληξη ήρθε το 2002, όταν Σουηδοί επιστήμονες διαπίστωσαν την παρουσία ιχνών ακρυλαμιδίου στο αίμα ανθρώπων που δεν είχαν καμία "εργασιακή" σχέση με την ουσία αυτή. Αναζητώντας την πιθανή πηγή ακρυλαμιδίου, διαπίστωσαν την παρουσία μικροποσοτήτων ακρυλαμιδίου στα θερμικώς επεξεργασμένα αμυλούχα τρόφιμα και κατά κύριο λόγο στις τηγανητές πατάτες και δευτερευόντως στο ψωμί, στις φρυγανιές, στα μπισκότα και άλλα αρτοσκευάσματα. Μέχρι τότε ποτέ δεν επιδιώχθηκε η μέτρηση του ακρυλαμιδίου στις τροφές, αφού τόσο αυτό, όσο και το πολυακρυλαμίδιο, δεν χρησιμοποιήθηκαν ποτέ ως πρόσθετα ή ουσίες νόθευσης των τροφίμων, ούτε οι τροφές έρχονται σε επαφή με τις ουσίες αυτές σε κάποια φάση της επεξεργασίας τους [Αναφ. 10].

Οι συγκεντρώσεις ακρυλαμιδίου στα τηγανισμένα ή ψημένα τρόφιμα βρέθηκαν να είναι πολύ μεγαλύτερες από τις μέγιστες επιτρεπτές για το πόσιμο νερό, που όπως προαναφέρθηκε είναι εξαιρετικά μικρές. Αυτό προκάλεσε ανησυχία στους τοξικολόγους και στην κοινή γνώμη. Το θέμα έλαβε μεγάλη δημοσιότητα και ανησύχησε ιδιαίτερα τους γονείς, αφού είναι γνωστή η προτίμηση των παιδιών για τηγανητές πατάτες, οι οποίες με την εξάπλωση των "ταχυφαγίων" αποτελούν πλέον σχεδόν υποχρεωτικό συμπλήρωμα του φαγητού τους. Στην Ελλάδα μάλιστα, όπως συνήθως γίνεται στις περιπτώσεις αυτές, προβλήθηκε με την υπερβολική εικόνα ενός "διατροφικού σκανδάλου".

Τα αποτελέσματα αυτά οδήγησαν τα επόμενα χρόνια στην εκτέλεση μεγάλου αριθμού επιδημιολογικών ερευνών για να διαπιστωθεί εάν πράγματι υπάρχει κίνδυνος για τον άνθρωπο, ιδιαίτερα για εμφάνιση διάφορων ειδών κακοήθων νεοπλασιών και νευροεκφυλιστικών ασθενειών, από την κατανάλωση των βασικών αμυλούχων τροφίμων που περιέχουν ακρυλαμίδιο. Ο άνθρωπος καταναλώνει ημερησίως αμυλούχες τροφές που του προσφέρουν περίπου το 1/3 των θερμίδων και εκτιμάται (μετά από αναλυτικές έρευνες) ότι κάθε ημέρα παραλαμβάνει με τη διατροφή του 0,5 μg ακρυλαμιδίου κάθε ανά χιλιόγραμμο βάρους (ενήλικες), ενώ τα παιδιά παραλαμβάνουν λίγο περισσότερο.

 

Αντίδραση Maillard και πώς παράγεται το ακρυλαμίδιο στις τροφές

Η αντίδραση Maillard (προφέρεται: "μεϊάρ"), ή αντίδραση αμαύρωσης (browning reaction), είναι ένα "πλέγμα" χημικών αντιδράσεων, που έχει ιδιαίτερη σημασία για την παρασκευή και την εμφάνιση ενός τροφίμου, αφού (όπως η καραμελοποίηση) οδηγεί σε αμαύρωσή του και προσδίδει στο κάθε τρόφιμο τη χαρακτηριστική για αυτό γεύση και άρωμα. Είναι αυτονόητο το ιδιαίτερο ενδιαφέρον των διαφόρων βιομηχανιών τροφίμων για την αντίδραση αυτή στα πλαίσια της τυποποίησης των τροφίμων, όπου επιζητείται σταθερότητα στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τους. Την αντίδραση ανακάλυψε και μελέτησε με τα μέσα της εποχής ο Louis-Camille Maillard το 1910 [Αναφ. 11].

Παρ' όλο που αναφέρεται ως αντίδραση στην πραγματικότητα πρόκειται για παράλληλες αλληλουχίες αντιδράσεων, με "αρχικά", "ενδιάμεσα" και "τελικά" προϊόντα. Τα προϊόντα μιας αλληλουχίας αντιδράσεων μπορούν να αντιδράσουν με τα προϊόντα μιας άλλης. Το είδος των αμινοξέων και των σακχάρων, όπως η θερμοκρασία και το pH παίζουν καθοριστικό ρόλο ως προς το ποια πορεία επικρατεί.

Χρωματικό αποτέλεσμα της αντίδρασης Maillard μεταξύ του αμιονοξέος γλυκίνη και διαφόρων σακχάρων. Συνθήκες: Υδατικό διάλυμα 5% σε γλυκίνη και 10% σε σάκχαρο θερμαίνεται στους 100ºC για 90 min [Αναφ. 11ι].

Τυπικά, η αντίδραση Maillard ξεκινά με αντίδραση της καρβονυλικής ομάδας ενός ανάγοντος σακχάρου με την αμινοομάδα ενός αμινοξέος (>C=O + H2N-R >C=N-R + H2O) και στη συνέχεια οδηγεί σε μια ποικιλία μορίων, πολλά από τα οποία δεν έχουν πλήρως χαρακτηριστεί, που παρέχουν τη χαρακτηριστική γεύση και άρωμα στο θερμικά επεξεργασμένο τρόφιμο. Τα πιθανά μόρια εκτιμούνται σε εκατοντάδες και κάθε τύπος τροφίμου παρέχει τις δικές του ομάδες προϊόντων. Το αποτέλεσμα της αντίδρασης Maillard χαρακτηρίζεται και ως "μη ενζυμική αμαύρωση".

Η αντίδραση Maillard και οι επιπτώσεις της δεν απασχολούν μόνο τους χημικούς τροφίμων, αλλά και τους βιοχημικούς και τους ιατρούς οι οποίοι με τον γενικό όρο "αντίδραση Maillard" καλύπτουν κάθε μη ενζυμική-αλλοίωση των πρωτεϊνών, που οφείλεται στην αντίδρασή τους με ανάγοντα σάκχαρα. Η συσσώρευση στον οργανισμό των προϊόντων της αντίδρασης Maillard αποτελεί ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά της γήρανσής του [Αναφ. 11θ].

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η αντίδραση Maillard είναι πασίγνωστη για την περιορισμένη εργαστηριακή αναπαραγωγιμότητά της. Το γεγονός αυτό οφείλεται στην έντονη εξάρτηση της πορείας της, του είδους και της αναλογίας των ενδιάμεσων και τελικών προϊόντων από τις πειραματικές συνθήκες (pH, θερμοκρασία, ρυθμός θέρμανσης) και φυσικά αυτό καθιστά δύσκολη τη λεπτομερειακή μελέτη των διαφόρων επιμέρους "διαδρομών" της.

Στο παρακάτω σχήμα δείχνεται το γενικό σχήμα της αντίδρασης Maillard που έχει προταθεί το 1953 από τον John E. Hodge [Αναφ. 11γ-ε]. Το σχήμα αυτό είναι ενδεικτικό της πολυπλοκότητας της αντίδρασης Maillard. Από τότε η αντίδραση αυτή έχει διερευνηθεί επιπλέον από τους χημικούς και τεχνολόγους τροφίμων και το όλο σχήμα έχει γίνει κάπως πιο κατανοητό.

Louis Camille Maillard (1878-1936). Χημικός και ιατρός, Καθηγητής Χημείας στα Πανεπιστήμια Παρισίων και Αλγερίου. Διάσημος για τη μελέτη του πάνω στην αλληλεπί-δραση αμινοξέων - σακχάρων.

John E. Hodge (1915-1996). Αφροαμερικανός Χημικός Τροφίμων, γνωστός για τις έρευνές του στην αντίδραση Maillard. To σχήμα αντίδρασης που πρότεινε το 1953 εξακολουθεί να ισχύει.

 

Λίγα λόγια για το σχήμα Hodge Σύμφωνα με το σχήμα Hodge, ένα αναγωγικό σάκχαρο (π.χ. γλυκόζη) ενώνεται με μια ένωση που διαθέτει ελεύθερη αμινομάδα και κυρίως με την ε-αμινομάδα του αμινοξέος λυσίνη, που τη βρίσκει σε μια πρωτεΐνη του τροφίμου, αλλά και με α-αμινομάδες άλλων αμινοξέων. Το προϊόν συμπύκνωσης, μια Ν-υποκατεστημένη γλυκοζυλαμίνη, υπόκειται σε μετάθεση Amadori, το προϊόν της οποίας εξαρτάται από το pH. Για pH<7 επέρχεται κυρίως 1,2-ενολοποίηση με σχηματισμό φουρφουράλης (για πεντόζες) ή 5-υδροξυμεθυλοφουρφουράλης (για εξόζες). Για pH>7 η ενδιάμεση ένωση Amadori υφίσταται κυρίως 2,3-ενολοποίηση, όπου σχηματίζονται ρεδουκτόνες (π.χ. 4-υδροξυ-5-μεθυλο-2,3-διυδροφουράνιο), αλλά και μια ποικιλία "μικρών" προϊόντων σχάσης, όπως ακετόλη (CH3COCH2OH), πυροσταφυλική αλδεΰδη (CH3COCHO) και διακετύλιο (CH3COCOCH3). Οι ενώσεις αυτές είναι εξαιρετικά δραστικές και συμμετέχουν στις αντιδράσεις που ακολουθούν. Οι δικαρβονυλικές ενώσεις θα αντιδράσουν με αμινοξέα με σχηματισμό αλδεϋδών και α-αμινοκετονών. Οι αντιδράσεις αυτές είναι γνωστές ως διασπάσεις Strecker. Σε προχωρημένα στάδια ακολουθεί μια ποικιλία αντιδράσεων, όπως κυκλοποιήσεις, αφυδατώσεις, αποκαρβοξυλιώσεις, ρετροαλδολικές αντιδράσεις, μεταθέσεις, ισομερισμοί και επιπλέον συμπυκνώσεις. Στα τελικά στάδια σχηματίζονται σκουρόχρωμα αζωτούχα πολυμερή και συμπολυμερή γνωστά ως μελανοϊδίνες.

Το ενδιαφέρον για την αντίδραση Maillard ανανεώθηκε μετά από τον θόρυβο που προκάλεσε η διαπίστωση της παρουσίας ακρυλαμιδίου στις τροφές, δεδομένου ότι το ίδιο φαίνεται να είναι ένα από τα πολλά μικρομοριακά προϊόντα αυτής της αντίδρασης. Μια σειρά αντιδράσεων (τμήμα της όλης αντίδρασης Maillard) που οδηγεί στο ακρυλαμίδιο, δίνεται παρακάτω. Σύμφωνα με το σχήμα αυτό το αμινοξύ, που οδηγεί στην παραγωγή ακρυλαμιδίου, είναι η ασπαραγίνη [Αναφ 12].

 

Σχηματισμός ακρυλαμιδίου κατά την αντίδραση Maillard

Μοντέλο για τη μελέτη της επίδρασης του σακχάρου και αμινοξέος στο σχηματισμό ακρυλαμιδίου [Αναφ. 12δ] Συνθήκες Ακρυλαμίδιο, μg/kg   'Aμυλο <50   'Αμυλο + γλυκόζη <50   'Αμυλο + ασπαραγίνη 117   'Αμυλο + γλυκόζη + ασπαραγίνη 9270   'Αμυλο + γλυκόζη + γλουταμίνη 156   'Αμυλο + γλυκόζη + ΑΟ    ΑΟ:  αλανίνη, ασπαρτικό οξύ, λυσίνη, θρεονίνη,           αργινίνη, κυστεΐνη, μεθειονίνη, βαλίνη <50

Η υπευθυνότητα της ασπαραγίνης έχει επιβεβαιωθεί από πολλούς ερευνητές. Τυπικό παράδειγμα αποτελεί η συγκριτική μελέτη του David Zyzak της Procter and Gamble, (βλ. Πίνακα επάνω δεξιά), η οποία έδειξε ακρυλαμίδιο σχηματίζεται σε μεγάλες ποσότητες μόνο όταν άμυλο τηγανίζεται παρουσία ασπαραγίνης και γλυκόζης [Αναφ. 12δ]. Ο ερευνητής προτείνει τη χρήση του ενζύμου ασπαραγινάση για να μειωθεί η περιεκτικότητα της πατάτας σε ασπαραγίνη. Μια Δανική εταιρεία διαθέτει στις βιομηχανίες τροφίμων σκεύασμα ασπαραγινάσης με τη χαρακτηριστική εμπορική ονομασία Acrylaway, για την προεπεξεργασία της ζύμης αρτοσκευασμάτων, ώστε να μειωθεί μέχρι και κατά 90% κατά "φυσικό τρόπο" η περιεκτικότητα σε ακρυλαμίδιο των τελικών προϊόντων τους [Αναφ. 12ε].

Πολλές μελέτες διεξήχθησαν για να διαπιστωθεί ποια επεξεργασία των τροφίμων πριν από το μαγείρεμα θα μπορούσε να διεξαχθεί, ώστε να μειωθεί η παραγωγή ακρυλαμιδίου. Οι προτάσεις είναι πολλές και έχει χορηγηθεί επίσης μεγάλος αριθμός διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας. Μεταξύ άλλων, για τις πατάτες προτείνεται η χρησιμοποίηση ποικιλιών με μειωμένα (<0,3%) ανάγοντα σάκχαρα και με μειωμένη περιεκτικότητα σε ασπαραγίνη. 'Αλλη γενική παρατήρηση είναι ότι δεν σχηματίζεται ακρυλαμίδιο σε θερμοκρασίες μαγειρέματος κάτω από 120ºC.

Σε εργαστηριακή κλίμακα διαπιστώθηκε ότι διάβρεξη της πατάτας με διάλυμα "ανταγωνιστικών" αμινοξέων (γλυκίνης, γλουταμίνης) περιορίζει τον σχηματισμό ακρυλαμιδίου. Το ίδιο αποτέλεσμα επιφέρει και η διάβρεξη με διάλυμα CaCl2. Σε προϊόντα αρτοποιίας προτείνεται η αντικατάσταση του NH4HCO3 ("αμμωνία") με NaHCO3 (πλήρης αντικατάσταση μειώνει κατά 70% το παραγόμενο ακρυλαμίδιο, αλλά αυξάνει το νάτριο σε ανεπιθύμητα επίπεδα) [Αναφ. 13]. Μια σύνοψη των προτεινόμενων μεθόδων για τη μείωση του ακρυλαμιδίου σε διάφορα τρόφιμα μπορεί να αναζητηθεί στην [Αναφ. 13δ].

Ορισμένα από τα πολλά βιβλία που έχουν εκδοθεί ειδικά για την αντίδραση Maillard (από την Amazon.com)

 

Κίνδυνοι από την παρουσία ακρυλαμιδίου στις τροφές

Την ανεύρεση ακρυλαμιδίου στις τροφές ακολούθησαν έρευνες για την εκτίμηση της επικινδυνότητας των τροφών αυτών. Φαίνεται ότι σε κάποιο βαθμό οι κίνδυνοι είχαν υπερεκτιμηθεί. Στην πλειονότητά τους οι έρευνες αυτές δεν έδειξαν συσχέτιση μεταξύ της κατανάλωσης τροφίμων, που αναμένεται να περιέχουν αρκετά υψηλές συγκεντρώσεις ακρυλαμιδίου, και διαφόρων ειδών καρκίνου. Ωστόσο, σε πολλές περιπτώσεις εκφράζονται επιφυλάξεις, αμφισβητήσεις ή τα αποτελέσματα εμφανίζονται αντιφατικά [Αναφ. 14]. Κάποια από τα συμπεράσματα, όπως τα αναφέρουν οι συγγραφείς των άρθρων:

[Αναφ. 14α]: Σημαντικά αυξημένος κίνδυνος από υψηλή κατανάλωση τηγανισμένου κρέατος, ψαριών, αυγών και τηγανιτής πατάτας. [Αναφ. 14β]: Τα δεδομένα επιβεβαιώνουν απουσία σημαντικής συσχέτισης μεταξύ κατανάλωσης τηγανισμένων/ψημένων πατατών και αύξησης της πιθανότητας ανάπτυξης καρκίνου. [Αναφ. 14γ]: Περιορισμένος κίνδυνος νευροτοξικότητας. Από την εκτίμηση των εκθέσεων φαίνεται ότι η αύξηση της πιθανότητας ανάπτυξης καρκίνου ίσως να μην είναι αμελητέα. [Αναφ. 14δ]: Ενδείξεις ότι η διατροφική έκθεση σε ακρυλαμίδιο, σε ποσότητες τυπικές εκείνων που προσλαμβάνουν ενήλικες Σουηδοί από ορισμένα τρόφιμα, δεν έχει μετρήσιμο αποτέλεσμα στην αύξηση της πιθανότητας ανάπτυξης τριών κυρίων τύπων καρκίνου. [Αναφ. 14ε]: Η Σουηδική μελέτη (η προηγούμενη) πιθανώς πάσχει από σημαντικές ελλείψεις ως προς: μη διαφοροποίηση ως προς το είδος της έκθεσης σε ακρυλαμίδιο, ανακρίβεια των δεδομένων από τα ερωτηματολόγια και ανεπαρκή δεδομένα ως προς τα επίπεδα ακρυλαμιδίου στις τροφές. [Αναφ. 14στ]: Τα αποτελέσματα της μελέτης, σε συμφωνία με δύο προηγούμενες μελέτες, δείχνουν μη συσχέτιση μεταξύ διατροφικά προσλαμβανόμενου ακρυλαμιδίου και καρκίνου των νεφρών. [Αναφ. 14ζ]: Δεν υπάρχουν ενδείξεις ότι το διατροφικά προσλαμβανόμενο ακρυλαμίδιο συνδέεται με καρκίνους του παχέος εντέρου. [Αναφ. 14η]: Τα δεδομένα δεν δείχνουν συνεπή συσχέτιση μεταξύ πρόσληψης ακρυλαμιδίου και αύξησης της πιθανότητας ανάπτυξης καρκίνου του στήθους και άλλων κοινών τύπων καρκίνου. [Αναφ. 14θ]: Αυξημένη πιθανότητα μεταεμμηνοπαυσιακού καρκίνου του ενδομητρίου και των ωοθηκών με αύξηση της διατροφικής πρόσληψης ακρυλαμιδίου, ιδιαίτερα μεταξύ αυτών που δεν υπήρξαν ποτέ καπνίστριες. Ο καρκίνος του στήθους βρέθηκε ότι δεν συνδέεται με την πρόσληψη ακρυλαμιδίου. [Αναφ. 14ι]: Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν την ανάγκη για μια πληρέστερη ανάλυση της πιθανότητας ανάπτυξης καρκίνου από τη διατροφή, όπου πέραν της επίδρασης του ακρυλαμιδίου θα πρέπει να ληφθούν υπόψη και άλλοι κίνδυνοι ή ευεργετικά αποτελέσματα από τις διάφορες τροφές. [Αναφ. 14ια]: Οι μελέτες αυτές δεν διαπιστώνουν σύνδεση μεταξύ πρόσληψης τροφών που περιέχουν ακρυλαμίδιο και της πιθανότητας ανάπτυξης αυτών των καρκίνων. [Αναφ. 14ιβ]: Δεν βρέθηκε συσχέτιση μεταξύ πρόσληψης ακρυλαμιδίου (στα διατροφικά όρια των ΗΠΑ) και της αύξησης της πιθανότητας προεμμηνοπαυσιακού καρκίνου του στήθους. [Αναφ. 14ιγ]: Τα ευρήματα μεταξύ των γυναικών της Σουηδίας δεν στηρίζουν την υπόθεση ότι το διατροφικά λαμβανόμενο ακρυλαμίδιο αυξάνει την πιθανότητα καρκίνου του στήθους, τουλάχιστον για τις ποσότητες ακρυλαμιδίου που προσλαμβάνει αυτός ο λαός. [Αναφ. 14ιδ]: Η μελέτη αυτή δείχνει ότι η πρόσληψη ακρυλαμιδίου δεν αυξάνει την πιθανότητα ανάπτυξης καρκίνου των πνευμόνων.

Ωστόσο, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εμφανίζεται επιφυλακτικός και δεν έχει καταλήξει ακόμη σε οριστικά συμπεράσματα, όπως φαίνεται και από τις απαντήσεις που δίνει (για το ευρύ κοινό) στα ερωτήματα που τίθενται σχετικά με την παρουσία ακρυλαμιδίου στις τροφές.

Μερικές από τις απαντήσεις που δίνει ο Διεθνής Οργανισμός Υγείας (World Health Organization) στο θέμα του ακρυλαμιδίου [Αναφ. 10α]: Πώς παράγεται ακρυλαμίδιο στην τροφή όταν μαγειρεύεται σε υψηλή θερμοκρασία; Υπάρχουν λίγες πληροφορίες... Παράγεται φυσικά όταν μαγειρεύονται σε υψηλές θερμοκρασίες και αυξάνει όσο παρατείνεται η θέρμανση. Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις έχουν βρεθεί σε αμυλούχα τρόφιμα (πατάτες, δημητριακά). Πώς μπορούμε να αποφύγουμε το ακρυλαμίδιο στην τροφή; Δεν γνωρίζουμε σε ποια θερμοκρασία παράγεται. Δεν έχει όμως βρεθεί σε τροφές που μαγειρεύτηκαν σε θερμοκρασίες κάτω από τους 120ºC... Πρέπει να αποφεύγεται η παρατεταμένη θέρμανση σε υψηλές θερμοκρασίες... Ποιος είναι ο κίνδυνος καρκίνου από το ακρυλαμίδιο; Τα θεωρητικά μοντέλα πρόβλεψης καρκίνου από πρόσληψη ακρυλαμιδίου δεν είναι αξιόπιστα για εκτίμηση της επικινδυνότητας. Στα πειραματόζωα παρουσιάζει την ίδια επικινδυνότητα με εκείνη άλλων γνωστών καρκινογόνων των τροφών. Για τους ανθρώπους οι σχετικές επικινδυνότητες καρκινογόνων ουσιών δεν είναι γνωστές. Είναι πιθανόν τα επίπεδα ακρυλαμιδίου στη διατροφή να είναι υψηλότερα από εκείνα άλλων καρκινογόνων... Υπάρχει αποδεκτή στάθμη συγκέντρωση ακρυλαμιδίου στην τροφή; Το ακρυλαμίδιο ανήκει στην ομάδα των χημικών ουσιών στα οποία δεν έχει καθοριστεί αξιόπιστο "κατώτερο όριο", δηλ. μικρές συγκεντρώσεις συνεπάγονται μικρή επικινδυνότητα, όχι όμως και μηδενική... Για τα καρκινογόνα αυτά ο κίνδυνος αυξάνει όσο αυξάνει και η έκθεση.

 

Απόσπασμα από το βιβλίο "Cancer Biology" του Raymond W. Ruddon ...φυσικά, όπως παρατήρησε ο Brus Ames, εάν καταργήσουμε όλες τις τροφές που περιέχουν ουσίες πιθανώς καρκινογόνες για τον άνθρωπο (περιλαμβάνοντας το φυστικοβούτυρο και πολλά φρούτα και λαχανικά), δεν θα έμεναν και πολλά για να φάμε. Αυτό ίσως συνοψίστηκε καλύτερα από τον Walter Willett, καθηγητή Επιδημιολογίας και Διατροφής της Σχολής Δημόσιας Υγείας του Πανεπιστημίου του Harvard, ο οποίος είπε: "Δεν ξέρουμε καν αν αυτό [το ακρυλαμίδιο] είναι καρκινογόνο στους ανθρώπους στις ποσότητες που καταναλώνεται. Στα 100 πράγματα που θα έπρεπε να σας ανησυχούν, εγώ θα το έβαζα στη 200η θέση" [Google E-books].

 

Χρήσιμοι Ελληνικοί Ιστότοποι για το Ακρυλαμίδιο

- ΕΦΕΤ: "Ακρυλαμίδιο στα Τρόφιμα" (αρχείο PDF, 247 KB)

- ΕΦΕΤ: "Τι είναι η τοξική ουσία ακρυλαμίδιο".

- Κρεμύδα Λ-Σ (Πτυχιακή μελέτη, Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο, 2005, Επιβλέπων: Μπόσκου Γ): "Εκτίμηση της συγκέντρωσης της επικίνδυνης ουσίας ακρυλαμίδιο σε τηγανιτές πατάτες υπό διαφορετικές συνθήκες τηγανίσματος", (αρχείο PDF, 1,57 MB)

Βιβλιογραφία - Πηγές από το Διαδίκτυο

  1. Merck Index, 12th ed. (1996), p. 132.

  2. (α) Wikipedia: "Acrylamide". (β) Mallinckrot Baker, Inc.: "Material Safety Data Sheet (MSDS): Acrylamide" (05/2006). (γ) IPCS-INCHEM: "Acrylamide, summary and evaluation" (IARC, Acrylamide, vol. 60, 1994)". (δ) Besaratinia A, Pfeifer GP: "Genotoxicity of Acrylamide and Glycidamide", Journal of the National Cancer Institute (JNCI), 96(13):1023-1029, 2004 (αρχείο PDF, 722 KB).

  3. (α) Merriam-Webster On Line: "Acrolein". (β) Wikipedia: "Acrolein". (γ) Commonwealth of Australia, Parliamentary Debates: "THE SENATE QUESTIONS ON NOTICE Acrolein QUESTION 396", Monday, 8 March 1999 (αρχείο PDF, 36 KB). (δ) ScoreCard.org: "Acrolein".

  4. (α) Nexant Chem Systems: "PEPR Program: Acrylonitrile new report alert" (November 2006) (αρχείο PDF, 42 KB). (β) American Chemical Society, National Historic Chemical Landmarks: "The Sohio Acrylonitrile Process". (γ) HANNA Tracy A: "The role of bismuth in the SOHIO process", Coordination chemistry reviews, 248(5-6):429-440, 2004 (Abstract).

  5. (α) International Programma on Chemical Safety (INCHEM): "Environmental Health Criteria 49: Acrylamide". (β) United States Patent 3928440: "Acrylonitrile hydrolysis and catalyst useful therefor". (γ) Ramey S, Tichenor G: "Enzymatically Produced Acrylamide" Proceedings of the Water Environment Federation, Proceedings of the Water Environment federation, Session 51-60:399-406, 2002 (Abstract). (δ) Padmakumar R, Oriel P: "Bioconversion of acrylonitrile to acrylamide using a thermostable nitrile hydratase", Applied biochemistry and biotechnology, 77-79:671-679, 1999 (Abstract). (ε) www.molecular-plant-biotechnology.info: "Preparation of acrylamide". (στ) Wikipedia: "Rhodococcus". (ζ) Raj J, Prasad S, Chand Bhalla Τ: "Rhodococcus rhodochrous PA-34: A potential biocatalyst for acrylamide synthesis", Process Biochemistry, 41(6):1359-1363, 2006 (Abstract).

  6. (α) Wikipedia: "Polyacrylamide". (β) JP Selfs: "Drilling Fluids". (γ) Applied Polymers Systems, Inc: "Erosion Control". (δ) North Carolina State University: "Mini-Encyclopedia of Papermaking Wet-End Chemistry: Polyacrylamide". (ε) Nishihara Α, Shock C (Malheur Experiment Station, Oregon State University): "Benefits and costs of applying Polyacrylamide (PAM) in irrigated furrows ". (στ) University of Wisconsin (Dept. of Chemistry):"Superabsorbent polyacrylamide gel". (ζ) Wikipedia: "Test Tube Aliens". (η) Popular Mechanics: "Test Tube Aliens: Gadget of the week".

  7. (α) Wikipedia: "SDS-PAGE". (β) Answers.com: "SDS-PAGE". (γ) Saint Benedict and Saint Johns University: "Experimental Techniques: Electrophoresis" (23/4/2006). (δ) Davidson College: "SDS-PAGE (PolyAcrylamide Gel Electrophoresis)". (ε) Hurley WL (University of Illinois, Dept. of Animal Science): "Milk Composition Proteins".

  8. (α) Βαλαβανίδης Α: "Διατροφή και κακοήθεις νεοπλασίες. Φυσικά καρκινογόνα, ρύποι των τροφίμων και ουσίες που σχηματίζονται κατά το μαγείρευμα", από το: Βαλαβανίδης Α. "Περιβάλλον και Κακοήθεις Νεοπλασίες", Εκδ. ΒΗΤΑ, Αθήνα, 2000, σ. 145-160. (β) Ohgaki H, Hasegawa H, Kato T, Suenaga M, Ubukata M, Sato S, Takayama S, Sugimara T: "Carrcinogenisity in mice and rats of heterocyclic amines in cooked foods", Environmental Health Perspectives, 67:129-134, 1986 (αρχείο PDF, 248 KB). (γ) Best B: "Is cooking hazardous to health? (review)". (δ) Skog K: "Cooking procedures and food mutagens: a literature review", Food Chem Toxicol 31:655-675, 1993 (Abstract). (ε) Lijinsky W: "The formation and occurrence of polynuclear aromatic hydrocarbons associated with food", Mutation Res 259:251-261, 1991 (PubMed). (στ) Cross AJ, Sinha R: "Meat-related mutagen/carcinogens in the etiology of colorectal cancer", Environ Mol Mutagen, 44:44-55, 2004 (PubMed). (ζ) Weijuan N, McNaughton L, Lemaster DM, Sinha R, Turesky RJ: "Quantitation of 13 heterocyclic aromatic amines in cooked beef, pork, and chicken by liquid chromatography-electrospray ionization/tandem mass spectrometry", J Agric Food Chem 56:68-78, 2008 (Abstract). (η) Lodovici M, Dolara P, Casalini C, Ciappellano S, Testolin G: "Polycyclic aromatic hydrocarbon contamination in the Italian diet", Food Addit Contam, 12:703-713, 1995 (PubMed).

  9. (α) Μπλέκας Γ: "Ακρυλαμίδιο, ένα προϊόν της αντίδρασης Maillard", Χημικά Χρονικά, Δεκέμβριος 2003 : 11-13. (β) Βαλαβανίδης Α: "Τηγανητές πατάτες και ακρυλαμίδιο", Scientific American, Ελληνική έκδοση, Οκτώβριος 2005 : 98-100. (γ) Division of Occupational Health and Safety, National Institutes of Health: "Acrylamide: Safety Data Sheet (Issue 6/82)" (αρχείο PDF, 32 KB). (δ) World Health Organization: "Acrylamide in water". (ε) US Environmental Protection Agency (EPA): "Acrylamide: Hazard summary-created in April 1992; Revised in January 2000". (στ) AcrylamideFacts.org: "Acrylamide Facts". (ζ) (β) National Toxicology Program. US Department of Health and Human Services: "NTP-CERHR: Monograph on the potential human reproductive and developmental effects of acrylamide" Feb. 2005 (αρχείο PDF 5,37 MB). (η) Friedman M: "Chemistry, biochemistry, and safety of acrylamide. A Review", J Agric Food Chem, 51:4504-4526, 2003 (Abstract). (θ) Granda C-L (Thesis for Master of Science, Texas A&M University, May 2005): "Kinetics of acrylamide formation in potato chips" (αρχείο PDF, 1,21 MB). (ι) ΕΦΕΤ: "Τι είναι η τοξική ουσία ακρυλαμίδιο".

10. (α) World Health Organization: "Frequently asked questions: Acrylamide in food". (β) Tareke E, Rydberg P, Karlsson P, Eriksson S, Tornqvist M: "Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs", J Agric Food Chem 50:4998-5006, 2002 (Abstract). (γ) Weiss G: "Cancer risk. Acrylamide in food: Uncharted territory", Science 297:27, 2002. (δ) BBC NEWS: "Bread and crisps in cancer risk scare" (25/4/2002). (ε) "Σήμα κινδύνου από τη Σουηδία: ψωμί, μπισκότα και τηγανητές πατάτες περιέχουν καρκινογόνο ουσία", (ΤΟ ΒΗΜΑ 25/4/2002).

11. (α) Warwick Medical School: "Chemistry of the Maillard Reaction". (β) Martins SIFS (Ph.D. Thesis, Wageningen University, The Netherlands, 2003): "Unravelling the Maillard reaction network by multiresponse kinetic modelling" (αρχείο PDF, 1,55 MB). (γ) Hodge JE: "Chemistry of browning reactions in models systems." J Agric Food Chem, 1(15): 928-943, 1953 (Abstract). (δ) Martins SIFS, Jorgen MF, van Boekel AJS: "A review of Maillard reaction in food and implications to kinetic modelling", Trends in Food Science & Technology, 11:364-373, 2001 (Abstract). (ε) Stadler RH, Blank I, Varga N, Robert F, Hau J, Guy PA, Robert M-C, Riediker S: "Acrylamide from Maillard reaction products", Nature 419:449-450, 2002 (Abstract). (στ) Namiki M: "Chemistry of Maillard reactions: recent studies on the browning reaction mechanism and the development of antioxidants and mutagens" Advances in Food Res 32:115-184, 1988 (Google: Ebooks). (ζ) Cost Action 927 - IMARS "The Maillard Reaction in Food and Medicine" (Workshop Napoli, 2006 May 24-27) (αρχείο PDF 734 KB). (η) Mottram DS, Wedzicha BL, Dodson AT: "Acrylamide is formed in the Μaillard reaction", Nature 419:448-449, 2002 (Abstract). (θ) Verzijl N, Degroot J, Oldhinkel E, Bank RA, Thorpe SR, Baynes JW, Bayliss MT, Bijlsma JWJ, Floris P. J. G. Lafeber FPJG, Tekoppele JM: "Age-related accumulation of Maillard reaction products in human articular cartilage collagen", Biochem. J., 350:381-387, 2000. (αρχείο PDF, 152 KB). (ι) Yuki Gosei Kogyo Co., Ltd: "What's glycine".

12. (α) Yaylayan VA, Wnorowski A, Perez Locas C: "Why Asparagine Needs Carbohydrates To Generate Acrylamide", J Agric Food Chem, 51(6):1753-1757, 2003 (Abstract). (β) Blank I, Robert F, Goldmann T, Pollien P, Varga N, Devaud S, Saucy F, Huynh-Ba T, Stadler RH: "Mechanisms of acrylamide formation: Maillard-induced transformation of asparagine", Adv Exp Med Biol, 561:171-189, 2005 (PubMed). (γ) The European Food Information Council (EUFIC): "What happens when we cook food - understanding acrylamide formation" (10/2008). (δ) Zyzac D (Procter and Gamble): "Acrylamide: Mechanism of formation in heated foods" (παρουσίαση Power Point). (ε) Novozymes: "Acrylaway - A natural solution to a natural problem".

13. (α) Kita A, Bråthen E, Knutsen SH, Wicklund T: "Effective ways of decreasing acrylamide content in potato crisps during processing", J Agric Food Chem, 52:7011-7126, 2004 (Abstract). (β) Muttucumaru N, Elmore NJS, Curtis T, Mottram DS, Parry MAJ, Halford NG: "Reducing acrylamide precursors in raw materials derived from wheat and potato", J Agric Food Chem, 56:6167-6172, 2008 (Abstract). (γ) Foot RJ, Haase NU, Grob K, Gonde P: "Acrylamide in fried and roasted potato products: a review on progress in mitigation", Food Addit Contam 42(Suppl 1):37-46, 2007 (Abstract). (δ) Confederation of the Food and Drink Industries of EU (CIAA): "The CIAA Acrylamide Toolbox" (Sept. 2006), (αρχείο PDF, 446 KB).

14. (α) Bosetti C, Talamini R, Levi F, Negri E, Franceschi S, Airoldi L, La Vecchia C: "Fried food: a risk factor for laryngeal cancer?", Br J Cancer, 87:1230-1233, 2002 (Abstract). (β) Pelucchi C, Franceschi S, Levi F, Trichopoulos D, Bosetti C, Negri E, La Vecchia C. "Fried potatoes and human cancer", Int J Cancer, 105:558-560, 2003 (PubMed). (γ) Konings EJM, Baars AJ, van Klaveren JD, Spanjer MC, Rensen PM, Hiemstra M, van Kooij JA, Peters PW: "Acrylamide exposure from foods of the Dutch population and assessment of the consequent risks", Food Chem Toxicol, 41:1569-1579, 2003 (Abstract). (δ) Mucci LA, Dickman PW, Steineck G, Adami H-O, Augustsson K: "Dietary acrylamide and cancer of the large bowel, kidney, and bladder: absence of an association in a population-based study in Sweden", Br J Cancer, 88:84-89, 2003 (αρχείο PDF, 92 KB). (ε) Hagmar L, Törnqvist M: "Inconclusive results from an epidemiological study on dietary acrylamide and cancer", British Journal of Cancer, 89:774-775, 2003. (στ) Mucci LA, Lindblad P, Steineck G, Adami H-D: "Dietary acrylamide and risk of renal cell cancer", Int J Cancer, 109:774-776, 2004 (Abstract). (ζ) Mucci LA, Adami HO, Wolk A: "Prospective study of dietary acrylamide and risk of colorectal cancer among women", Int J Cancer, 118:169-173, 2006 (Abstract). (η) Pelucchi C, Galeone C, Levi F, Negri E, Franceschi S, Talamini R, Bosetti C, Giacosa A, La Vecchia C: "Dietary acrylamide and human cancer", Int J Cancer 118:467-471, 2006 (PubMed). (θ) Hogervorst JG, Schouten LJ, Konings EJ, Goldbohm RA, van den Brandt PA: "A prospective study of dietary acrylamide intake and the risk of endometrial, ovarian and breast cancer", Cancer Epidemiol Biomarkers Prev, 16:2304-2313, 2007 (PubMed). (ι) Doerge DR, Young JF, Chen JJ, DiNovi MJ, Henry SH: "Using dietary exposure and physiologically based pharmacokinetics/pharmacodynamic modeling in human risk extrapolations for acrylamide toxicity", J Agric Food Chem, 56:6031-6038, 2008 (Abstract). (ια) Mucci LA, Wilson KM: "Acrylamide intake through diet and human cancer risk", J Agric Food Chem, 56:6013-6019, 2008 (Abstract). (ιβ) Wilson KM, Mucci LA, Cho E, Hunter DJ, Chen WY, Willett WC: "Dietary acrylamide intake and risk of premenopausal breast cancer", Am J Epidemiol, 169:954-961, 2009 (PubMed). (ιγ) Larsson SC, Åkesson A, Wolk A: "Long-term dietary acrylamide intake and breast cancer risk in a prospective cohort of Swedish women", Am J Epidemiol, 169:376-381, 2009 (Abstract). (ιδ) Hogervorst JGF, Schouten LJ, Konings EJM, Goldbohm RA, van den Brandt PA: "Lung cancer risk in relation to dietary acrylamide intake", J Natl Cancer, 101:651-662, 2009 (Abstract).