Seit der Entdeckung von Acrylamid in Lebensmitteln werden große Anstrengungen unternommen, die Acrylamidgehalte unter anderem in Kartoffel- und Getreideprodukten zu reduzieren und so gering wie möglich zu halten.
Als Maßnahme zur Senkung der Acrylamidgehalte in Lebensmitteln wurde in Deutschland ein dynamisches Minimierungskonzept zwischen Bund, Ländern und der Industrie vereinbart. In regelmäßigen Untersuchungen werden Nahrungsmittel auf ihre Acrylamidgehalte hin überprüft. Innerhalb jeder Warengruppe wird der unterste Wert der 10% am höchsten belasteten Produkte dieser Gruppe als so genannter Signalwert festgelegt, der maximal bei 1000 µg kg-1 liegt. Hersteller derjenigen Produkte, die Gehalte über diesem Schwellenwert aufweisen, werden von der Lebensmittelüberwachung kontaktiert und dazu angehalten, ihren Produktionsprozess mit dem Ziel zu optimieren, den Acrylamidgehalt unter den betreffenden Signalwert zu senken. Die Signalwerte werden jährlich neu berechnet. Wurde einmal ein Signalwert gesenkt, wird er nicht wieder nach oben korrigiert.
Des Weiteren wurden FEI-Projekte zur Entwicklung neuer Prozesstechniken durchgeführt, welche verschiedene Vermeidungs- und Verringerungsstrategien beleuchteten.[i],[ii]
Da Acrylamid eine Verbindung ist, die nachweislich in Lebensmitteln als Folge von Kochpraktiken vorhanden ist, von denen einige seit vielen Jahren oder sogar Jahrhunderten verwendet werden, ist es nicht einfach, Wege zu finden, um die Belastung zu reduzieren. Seit der Entdeckung von Acrylamid in Lebensmitteln werden große Anstrengungen unternommen, die Acrylamidgehalte unter anderem in Kartoffel- und Getreideprodukten zu reduzieren und so gering wie möglich zu halten.
Folgende Methoden zur Minimierung der Akrylamidkonzentrationen in Lebensmitteln sind nach aktuellem Stand der Technik und der Forschung bekannt:
- Einflussnahme auf Acrylamidbildung durch Rohstoffeigenschaften (Sortenwahl, Anbaubedingungen und Ausmahlungsgrad)[iii][iv]:
- Proteinarme Pflanzenzüchtungen führen meist zu einer Reduzierung der Acrylamidbildung bei späteren Verarbeitungsprozessen[v][vi][vii][viii][ix][x], häufig sind aber proteinarme Rohstoffe ungeeignet für verschiedene Produkte, beispielsweise sind kleberschwache Mehle in Bäckereiprodukten nur bedingt verwendbar
- Durch einen erhöhten Ausmahlungsgrad kann ebenfalls der Proteingehalt von Mehlen reduziert werden, ist aber ebenso wie proteinarme Sorten nur eingeschränkt verwendbar.
- stickstoffarmer Rohstoffanbau reduziert die Asparagin- Konzentration in Mehlen, ist aber nur begrenzt durchführbar in Abhängigkeit der klimatischen und bodentypischen Anbaubedingungen[xi][xii]
- Verfahrenstechnische Einflussnahme auf Reaktionsbedingungen (Temperatur-Zeit-Kurven, Feuchtigkeitskontrolle)[xiii]:
- Reduzierung von Back-/ Frittiertemperatur oder –dauer führt zu Acrylamid Reduzierung
- z.B. 50% Acrylamid Reduzierung in Kartoffelchips frittiert bei 165°C statt 185°C[xiv]
- der Einfluss der Temperatur überwiegt den der Zeit: Daher sollten möglichst niedrige Temperaturen bei verlängerten Back-/Frittierzeiten gewählt werden.
- Die Temperatur/Zeit Reduzierung hat aber häufig negativen Einfluss auf die sensorischen Qualitätsparameter, z.B. reduzierte Rösche bei Gebäcken oder Knusprigkeit bei Pommes und ist nicht oder nur sehr eingeschränkt für jede Produktgruppe anwendbar.
- Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes bewirkt ebenfalls eine Minimierung der Acrylamidbildung, aber verursacht neben nicht erwünschten sensorischen Veränderungen am Endprodukt auch eine Beschleunigung des mikrobiellen Verderbs
- Verwendung von konduktiven Backsystemen als Alternative zu Umluftbacköfen[xv]:
- Umluft- bzw. konvektive Backsysteme beschleunigen den Austrocknungsprozess und begünstigen damit die Acrylamidbildung
- Umrüstung einer konvektiven Produktionslinie auf konduktive Backtechnologien ist mit hohen wirtschaftlichen Aufwendungen (Anschaffung und Betriebskosten) und mit Veränderungen des sensorischen Charakters der Produkte verbunden
- Vorbehandlung und/oder Blanchieren vor dem Frittieren
- reduzierende Zucker werden ausgewaschen[xvi][xvii][xviii]
- Waschen und Einweichen (30 min oder 2 h) von rohen Pommes frites vor dem Frittieren führt zu Acrylamidreduktionen von bis zu 48%[xix] bzw. bis zu 89%, wenn eine Vanadylsulfatlösung benutzt wird[xx]
- Blanchieren bei Temperaturen von etwa 70ºC für eine kurze Zeitspanne (etwa 10 min) ist effizienter als das Blanchieren bei niedrigeren Temperaturen, was zeitaufwendiger ist[xxi][xxii]
- Das Mikrowellen Vorgaren[xxiii] führt zu eine Reduzierung des Acrylamidgehalts bis zu 60%[xxiv][xxv] und das Mikrowellen Blanchieren führt zu eine Acrylamidreduzierung von bis zu 79% und verkürzt sowohl die Blanchier- als auch die Frittierzeit[xxvi].
- Enzymatischer Abbau des Precursors Asparagin[xxvii]:
- Die Anwendung von Asparaginase ermöglicht eine gezielte Umwandlung von Asparagin zu Asparaginsäure, welche nicht zu Acrylamid weiter reagieren kann[xxviii][xxix][xxx]. Durch die enzymatische Entfernung von Asparagin lässt sich z. B. entstehende Acrylamid um 90-95% reduzieren beim Erhitzen von Kartoffel-, Weizen- und Roggenmehl bei 160°C [xxxi].
- Die Enzymherstellung erfolgt meist unter Verwendung von GVO-Technologien[xxxii] und ist aus Marketing Gründen ggf. nur begrenzt anwendbar
- Die Verwendung entsprechender Enzympräparate (beispielsweise PreventASeTM) ist zusätzlich mit hohen Kosten verbunden
- Verstoffwechselung des Precursors Asparagin durch Hefen[xxxiii]:
- Verlängerte Gärzeiten reduzieren die Acrylamidkonzentrationen nach Backprozessen[xxxiv] (Z.B. Senkung des Acrylamidgehalts in Weizen- und Roggenbroten um 77-87% durch Ausdehnung der Teiggärung[xxxv]), sind aber mit starken rheologischen Beeinträchtigungen verbunden durch die damit verbundene Übergare der Produkte und kann nur im Rahmen von Hefeteigen angewendet werden und nicht beispielsweise bei Extrudaten
- spezielle Hefezüchtungen, die auch unter Normalgare-Bedingungen ausreichend Asparagin verstoffwechseln können, befinden sich noch in der Entwicklungsphase
- die Acrylamidgehalte in Broten fermentiert mit Sauerteig und Hefe sind signifikant niedriger als diejenigen in ausschließlich Hefe-fermentiertem Brot (58-86% niedriger) [xxxvi]
- Verstoffwechselung von reduzierenden Zuckern durch eine Rohstoffbehandlung mit Milchsäurebakterien[xxxvii]:
- Eine Oberflächenbehandlung der zu erhitzenden Rohstoffe mit Milchsäurebakterien kann zu einer signifikanten Minimierung der Konzentration an reduzierenden Zuckern in den betroffenen Regionen, also der Oberfläche, eines Produktes genutzt werden und führt zu einer reduzierten Acrylamidbildung[xxxviii][xxxix]
- Verwendung niedermolekularer Additive z.B. Cystein[xl] oder Taurin[xli]:
- Konkurrierende Reaktion des Cysteins um reduzierende Zucker mit Asparagin oder Reaktion mit gebildetem Acrylamid im Rahmen einer Michael-Addition
- Die Zugabe von Glycin oder Glutamin während des Blanchierens von Chips reduzierte die Menge an Acrylamid um 30%. Die Zugabe von Glycin während der Teigherstellung reduzierte Acrylamid sowohl in Fladenbroten (zwischen 60 und> 95%) als auch in Brotkrusten (zwischen 50 und> 90%) signifikant[xlii][xliii].
- hohe Cystein-Zusätze (>0,05%) beeinträchtigen u.a. die Sensorik der Gebäcke nachteilig
[i] https://www.fei-bonn.de/mediathek/print/sonderpublikationen/pub-acrylamid-projekte-108
[ii] https://www.fei-bonn.de/mediathek/print/sonderpublikationen/pub-acrylamid-projekte-209
[iii] Workshop Acrylamid in Getreideprodukten - pflanzenbauliche Minimierungsstrategien. Universität Hohenheim - Institut für Pflanzenbau und Grünland : s.n., 3. März 2005. 340.
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[vi] Haase, N. U., B. Matthäus & K. Vosmann, 2003a: Minimierungsansätze zur Acrylamid-Bildung in pflanzlichen Lebensmitteln – aufgezeigt am Beispiel von Kartoffelchips. Deut. Lebensm.-Rundsch. 99, 87-90.
[vii] Amrein, T. M., B. Schönbächler, F. Rohner, H. Lukac, H. Schneider, A. Keiser, F. Escher & R. Amad , 2004: Potential for acrylamide formation in potatoes: Data from the 2003 harvest. Eur. Food Res. Technol. 219, 572-578.
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[xiv] Haase, N. U., B. Matthäus & K. Vosmann, 2003: Minimierungsansätze zur Acrylamid-Bildung in pflanzlichen Lebensmitteln – aufgezeigt am Beispiel von Kartoffelchips. Deut. Lebensm.-Rundsch. 99, 87-90.
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