Acrilammide: una sostanza derivante dalla cottura ad alte temperature e potenzialmente cancerogena

 

di Elisabetta Cretella

L’acrilammide è un composto chimico che si forma durante la cottura ad alte temperature di cibi ricchi di carboidrati come il pane, le patate, i cereali in generale e il caffè. Non c’è alcuna differenza tra la cottura al forno o alla griglia, la frittura e le lavorazioni industriali, purché si raggiunga una temperatura di almeno 120°C in condizioni di poca umidità. Infatti, sono proprio le alte temperature e il basso contenuto di umidità nei cibi a favorire la formazione di acrilammide. Non a caso, l'acrilammide non è presente nei cibi crudi.

La reazione chimica che porta alla formazione di acrilammide è chiamata reazione di Maillard ed è lo stesso processo responsabile della doratura dei cibi. Durante questa reazione, innescata dalle alte temperature, alcuni amminoacidi (in particolare l’asparagina) reagiscono con un tipo di zuccheri detti riducenti per formare acrilammide. In alternativa, l’acrilammide può formarsi anche dall’ossidazione dei grassi. Quando i grassi si ossidano si formano due molecole (l’acido acrilico e l’acroleina) che a loro volta possono reagire con l’amminoacido asparagina per formare l'acrilammide. Alla fine di questo processo i cibi saranno abbrustoliti e assumono una colorazione marroncina.

Figura 1 - Nelle patatine fritte si formano grandi quantità di acrilammide a causa degli zuccheri presenti al loro interno e dell'ossidazione dei grassi in cui sono fritte. [Credits: Pexels.com].

L’alimento incriminato per eccellenza sono le patatine fritte. In questo caso, le grandi quantità di acrilammide che si formano sono dovute alla presenza nelle patate di zuccheri riducenti e all'ossidazione dei grassi in cui sono fritte. Tuttavia, l’acrilammide si forma anche durante la cottura di pane e dolci e la torrefazione delle fave di caffè. In questi alimenti il maggiore responsabile è l'aminoacido asparagina e non gli zuccheri riducenti. Se le patatine fritte sono le responsabili del 49% dell’esposizione all’acrilammide, il caffè e il pane lo sono rispettivamente del 34% e del 23%.

Persino dalla cottura dei prodotti alimentari di origine vegetale si può formare acrilammide perché questi contengono zuccheri riducenti come il glucosio e il fruttosio e l'aminoacido asparagina.

In conclusione, le alte temperature (>120°C) e la bassa umidità degli alimenti insieme alla presenza dell'aminoacido asparagina e agli zuccheri riducenti creano le condizioni ideali per la formazione di acrilammide nei cibi processati.

L’acrilammide si può assumere anche per inalazione e per via cutanea, non solo attraverso il cibo

Figura 2 - L'acrilammide è presente anche nel fumo delle sigarette [Credits: analisisanfrancescoamalfi.blogspot.com].

Gli esseri umani possono entrare a contatto con l’acrilammide per via orale (attraverso i cibi che la contengono), per via cutanea (attraverso prodotti di bellezza) o per inalazione (come il fumo di sigaretta). E’ stato riscontrato che il fumo di sigaretta contiene una quantità di acrilammide molto superiore agli alimenti. Infatti, nel sangue dei fumatori possono ritrovarsi concentrazioni molto più elevate rispetto al valore medio. Inoltre, l’acrilammide è una sostanza facilmente rintracciabile nei fumi derivanti dalle lavorazioni industriali e costituisce un pericolo per i lavoratori che durante l’orario lavorativo la possono sia inalare che assorbire per via cutanea, in assenza di opportune precauzioni e dispositivi di sicurezza individuale.
Attenzione! I test sperimentali che hanno portato a valutare l’acrilammide come una sostanza cancerogena sono stati effettuati su animali da laboratorio, in particolare sui topi. Inoltre, sono state somministrate loro concentrazioni di acrilammide molto maggiori rispetto a quelle rilasciate dai cibi durante la cottura. Sebbene nei topi siano state raccolte prove certe della genotossicità e della cancerogenicità dell’acrilammide, non può dirsi lo stesso per gli esseri umani. Per questo motivo l’acrilammide, ancora oggi, è considerata una sostanza solo potenzialmente cancerogena.

L’acrilammide è classificata come potenzialmente cancerogena dall’OMS e dall’ AIRC

Dopo le pubblicazioni dell’ International Agency for Research on Cancer (Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro) e dell’ Organizzazione Mondiale della Sanità, nel 1994, l'esposizione umana all’acrilammide è diventata una preoccupazione mondiale. In queste pubblicazioni l’acrilammide veniva identificata come una sostanza possibilmente cancerogena per l'uomo. Tuttavia, i test effettuati per arrivare a questa conclusione si basano sulla verifica della cancerogenicità nei topi. Nell’uomo è stata dimostrata solo la sua neurotossicità, effetto osservato su coloro che sono esposti all’acrilammide a causa del proprio lavoro.

Per le modalità attraverso cui si origina, è probabile che l'acrilammide esista da quando l’uomo ha iniziato a cuocere i cibi. Tuttavia, l’anno di svolta è stato il 2002 ovvero l’anno in cui è stata individuata per la prima volta negli alimenti. Da questo momento in poi sono stati condotti diversi studi per analizzare una possibile correlazione tra l’assorbimento di acrilammide e l’aumento di incidenza di vari tipi di tumori negli esseri umani. Solo nel 2015 l’ Autorità europea per la sicurezza alimentare (Efsa) ha pubblicato la prima valutazione sui rischi derivanti dalla presenza di acrilammide negli alimenti. Secondo l’ Efsa l’acrilammide è una sostanza potenzialmente cancerogena ovvero potenzialmente in grado di aumentare il rischio di sviluppare il cancro in tutte le fasce d’età. Potenzialmente cancerogena non significa che sia necessariamente la responsabile dello sviluppo di tumori.

L’acrilammide è sì cancerogena ma per i topi di laboratorio ai quali sono state somministrate dosi molto superiori a quelle presenti normalmente nei cibi

Una ricerca dello scorso anno, pubblicata sulla rivista Frontiers in Nutrition sostiene che attualmente non ci sono dati che evidenziano un’associazione tra l’esposizione (anche elevata) all’acrilammide attraverso la dieta e un aumento del rischio di tumori sito-specifici ovvero a carico dell'apparato gastrointestinale.

Non è solo l’acrilammide a causare problemi alla salute ma anche un prodotto del suo metabolismo

Secondo i risultati sperimentali ottenuti in laboratorio, l’acrilammide presente negli alimenti è assorbita dall’intestino e poi distribuita a tutto l’organismo attraverso il sangue. Tuttavia, non è solo l’acrilammide a causare problemi ma anche un derivato del suo metabolismo: la glicidammide. Questa molecola sarebbe la responsabile di mutazioni al DNA che a loro volta fanno aumentare il rischio di sviluppare tumori e/o problemi neurologici ma può avere effetti negativi anche sulla fertilità maschile. Ricerche recenti indicano anche che l’acrilammide interagisce direttamente con dei residui amminoacidici  specifici (cisteina) presenti nel DNA  e nelle proteine cellulari, come le chinesine, responsabili della divisione delle cellule. Così l’acrilammide, oltre a danneggiare il DNA, compromette anche la divisione cellulare.

Il meccanismo di disintossicazione dell'organismo dall’acrilammide

L’organismo umano prova in qualche modo a disintossicarsi sia dall’acrilammide che dalla glicidamide, il suo metabolita principale. Esistono dei sistemi di cattura di entrambe le sostanze ad opera di enzimi normalmente presenti nelle cellule, come le glutatione S-transferasi (GST). Questi enzimi aiutano una molecola, chiamata glutatione, a sequestrare l’acrilammide e la glicidamide. Una volta sequestrate sono escrete attraverso le urine come dei sottoprodotti degli acidi mercapturici. La ricerca di questi acidi e il dosaggio della loro quantità nelle urine sono un modo per conoscere il grado di esposizione personale all’acrilammide.

Alcuni alimenti, in particolare vegetali, come i cavoletti di  Bruxelles e i broccoli ma anche le cipolle, l’aglio e i peperoni rossi, le uova e lo yogurt contengono elevate quantità di un altro amminoacido, la cisteina, essenziale per la sintesi del glutatione. Una dieta varia, ricca di questi alimenti, potrebbe favorire una cattura più efficiente dell’acrilammide e del suo metabolita e quindi la loro eliminazione. Naturalmente la capacità di disintossicazione dell’organismo dipende dalla quantità di acrilammide ingerita. In presenza di quantità elevate di acrilammide, il sistema di sequestro del glutatione può non bastare.

Esistono delle strategie per ridurre il contenuto di acrilammide? Secondo alcune ricerche sì

Nelle patate la quantità di zuccheri riducenti è maggiore dell’asparagina. Una possibile strategia potrebbe essere quella di controllare e ridurre il loro livello prima della cottura. Partendo dalla conoscenza che diverse varietà di patate hanno un differente contenuto di zuccheri, si potrebbero utilizzare per friggere e arrostire quelle che hanno un contenuto di zuccheri riducenti inferiore a 1 grammo/chilogrammo. Inoltre, il contenuto di zuccheri tende a diminuire durante la crescita delle patate e raggiunge il livello più basso alla fine della stagione di crescita. Quindi, raccogliere le patate solo alla fine del loro periodo di crescita potrebbe essere un primo passo per abbassare il contenuto di acrilammide rilasciato dalla loro lavorazione.

Anche le condizioni climatiche influenzano il contenuto di acrilammide: temperature superiori a 25°C-30°C e inferiori a 8°C-12°C tendono ad aumentare la quantità di zuccheri delle patate e successivamente la concentrazione di acrilammide. Pertanto, la temperatura ottimale per la crescita dei tuberi è compresa tra 15°C e 20°C.

Persino la temperatura di conservazione influisce sulla quantità di acrilammide rilasciata in seguito alla lavorazione. Se sono conservate a temperature inferiori agli 8°C si avvierà un fenomeno detto "dolcificazione a bassa temperatura" che provoca un aumento del contenuto di zuccheri e quindi maggiori quantità di acrilammide. Per la cottura ad alte temperature, è preferibile conservare le patate ad una temperatura compresa tra 8°C e 12°C per evitare questo aumento del contenuto di zuccheri riduttori.

Le patate geneticamente modificate nelle quali è stato silenziato il gene dell’asparagina sintetasi-1 (Asn1), l’enzima responsabile della produzione dell’asparagina, rilasciano minori quantità di acrilammide quando fritte o cotte rispettivamente del 52% e del 78%.

Nei prodotti derivati dai cereali, sembra che l’aggiunta nell’impasto dell’estratto di rosmarino, del suo olio e delle foglie essiccate faccia diminuire la quantità di acrilammide rispettivamente del 62%, del 67% e del 57%. Anche l'aggiunta di foglie di bambù e tè verde sembrano diminuire significativamente la formazione di acrilammide. Altre sostanze come la vitamina C e la B1 anche a basse concentrazioni (1%) riducono la formazione di acrilammide del circa 60%.

Un'ulteriore strategia, in via di studio, potrebbe essere quella di aggiungere l’enzima asparaginasi, che permette l’idrolisi dell’amminoacido asparagina in acido aspartico e ammoniaca evitando quindi la reazione dell’asparagina con gli zuccheri e la seguente formazione di acrilammide.

Anche il pH influenza la formazione di acrilammide. È stato dimostrato che l'abbassamento del pH della soluzione di ammollo arresta le reazioni chimiche che portano alla sua formazione.

La quantità totale di acqua presente negli alimenti influenza notevolmente il contenuto di acrilammide. La presenza di acqua e il contenuto di umidità sono due parametri collegati tra loro:gli alimenti con contenuto di umidità <5% hanno maggiori probabilità di seguire la reazione di Maillard e formare acrilammide.

La formazione di acrilammide negli alimenti è influenzata pure dalla fermentazione. tanto che la fermentazione dell'acido lattico ne riduce la formazione nei prodotti a base di patate. I batteri dell'acido lattico (Lactic acid bacteria - LAB), soprattutto i Lactobacillus e Bifidobacterium, sono in grado di legare l'acrilammide e utilizzarla come fonte di carbonio. Pertanto, la fermentazione prolungata della pasta madre del pane con i batteri LAB può ridurre anche il contenuto di acrilammide nel pane.

La temperatura e il tempo di cottura influiscono sul contenuto di acrilammide presente negli alimenti

I fattori maggiormente responsabili della produzione di acrilammide nei cibi sono proprio la temperatura e il tempo di cottura. Più le temperature sono elevate e maggiore è il tempo di cottura, superiore è la quantità di acrilammide prodotta dalla reazione di Maillard.

Figura 3 - Più le temperature e il tempo di cottura sono elevati, maggiore è la quantità di acrilammide prodotta dalla reazione di Maillard. Ad occhio nudo la formazione di acrilammide è visibile nel cambiamento di colore degli alimenti. [Credits: analisisanfrancescoamalfi.blogspot.com].

Tuttavia, esistono anche delle piccole strategie casalinghe da mettere in pratica quando si cucina per diminuire la quantità di acrilammide ingerita. Ad esempio, tenere le patate in ammollo in acqua abbondante prima della frittura aiuta a ridurre la formazione acrilammide perché molti degli zuccheri presenti vengono rilasciati nell’acqua. Aumentando il tempo di ammollo diminuisce l’acrilammide prodotta.

I valori di riferimento dell’acrilammide variano a seconda dell’alimento considerato

Nel 2017 è entrato in vigore il Regolamento europeo che ha fissato i valori di riferimento per il contenuto di acrilammide in diversi tipi di alimenti. Ad esempio, per il pane a base di frumento i livelli di riferimento sono di 50 microgrammi per chilo (µg/kg); per i biscotti e le fette biscottate per neonati bambini è di 150 µg/kg; per il caffè di torrefazione è di 400µg/kg.

(Credits: analisisanfrancescoamalfi.blogspot.com)

I produttori di generi alimentari, però, sono solo “invitati” a rispettare tali valori di riferimento perché al momento non esiste alcun obbligo, né linee guida di lavorazione precise.

Nel 2021, alla luce di nuovi studi, la Commissione Europea ha dichiarato di essere a conoscenza del dibattito avviato da organizzazioni come Safe Food Advocacy Europe che hanno richiesto una revisione dei livelli di riferimento oltra alla definizione di una soglia massima di acrilammide consentita negli alimenti. Seguiranno ulteriori aggiornamenti.

 

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