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Acrilammide, la formazione e il contesto legislativo
Con il termine “acrilammide” indichiamo un composto con formula chimica C3H5NO che viene impiegato in vari settori industriali, ma che per l’industria alimentare rappresenta un contaminante normato dal Regolamento (UE) 2017/2158.
L’attenzione su questo contaminante è dovuta alla sua classificazione come sostanza “probabilmente cancerogena per l’uomo” dallo IARC (International Agency for Research on Cancer), caratteristica per la quale l’Unione Europea è intervenuta fissando alcuni valori di riferimento per la presenza di acrilammide nei prodotti alimentari che, per le loro peculiarità, rappresentano una fonte d’esposizione importante.
L’acrilammide si forma particolarmente in alimenti amidacei che vengono sottoposti a un processo di cottura a secco, a temperature superiori ai 120°C; parliamo quindi principalmente di prodotti da forno (come pane, crackers, biscotti), ma anche patatine fritte e caffè [1].
La sua formazione è difficilmente evitabile, infatti avviene in contemporanea alla desiderata reazione di Maillard, che permette di raggiungere il classico aroma tostato e colore dorato di questi prodotti.
In particolare l’acrilammide si forma principalmente dall’interazione tra l’amminoacido asparagina e gli zuccheri riducenti naturalmente presenti nei prodotti o utilizzati come ingredienti.
Tra i prodotti maggiormente a rischio di contaminazioni da acrilammide si hanno quindi i biscotti: la farina di frumento è una fonte naturale di asparagina e normalmente gli zuccheri riducenti, come il saccarosio, vengono usati nella loro formulazione.
I biscotti, inoltre, vengono in genere sottoposti a un processo di cottura ad alta temperatura in forno e la reazione di Maillard può anche essere particolarmente prolungata per raggiungere il grado di tostatura corretto.
Per questi alimenti il legislatore europeo ha fissato un valore di riferimento pari a 350 μg/kg che si riduce a 150 μg/kg per i prodotti destinati alla prima infanzia [2].
La farina integrale: il processo molitorio
Negli ultimi anni, tra i trend maggiormente trainanti per l’industria dei prodotti da forno vi è l’impiego di farine poco raffinate.
La scelta di questi alimenti è correlata soprattutto a motivi salutistici e nutrizionali: la farina integrale, includendo i tegumenti esterni della cariosside di frumento, si arricchisce di fibre e sali minerali.
Il chicco di frumento (Fig. 1) è caratterizzato da una mandorla interna ricca in amido e proteine protetta dai tegumenti esterni che si suddividono in strato aleuronico, ialino, testa e pericarpo.
Fa parte della cariosside anche il germe di grano, principale fonte di lipidi, vitamine liposolubili, amminoacidi liberi ed enzimi [3].
Nel complesso la crusca rappresenta circa il 14% della cariosside e nel processo molitorio viene allontanata gradualmente fino all’ottenimento di farine con diversi gradi di raffinazione.
Quando il grano viene sottoposto al processo di molitura in genere si utilizzano impianti industriali detti “a cilindri” che procedono allo svestimento della mandorla amidacea dagli strati esteri.
Il processo ripetuto di molitura e abburattamento permette quindi di separare diversi prodotti: non solo la farina, ma anche la crusca, il cruschello, il farinaccio e il germe.
L’asparagina nella farina integrale precursore dell’acrilammide
Alcuni risultati di studi sperimentali, come quello di Fredriksson [5], hanno osservato come la presenza di asparagina è particolarmente elevata nel germe di grano, decresce in crusca, cruschello e farinaccio, e si abbassa ulteriormente nel prodotto maggiormente raffinato, ovvero la farina.
Tale andamento è apprezzabile osservando la Figura 2. Questo conferma che la distribuzione dell’amminoacido precursore dell’acrilammide non è omogenea nella cariosside.
Proprio per le funzionalità biologiche che questo amminoacido svolge nei cerali, infatti, risulta essere maggiormente accumulato nelle componenti cruscali.
I prodotti integrali, includendo anche parte degli strati cruscali, tendono ad arricchirsi di alcuni componenti: le fibre rappresentano il principale arricchimento, ma aumenta anche la presenza di proteine e amminoacidi liberi, tra cui l’asparagina.
Ne consegue che una selezione dei prodotti della molitura per la formulazione di farine integrali permetterebbe di regolare la presenza di questo aminoacido e quindi potrebbe avere un effetto positivo sulla riduzione dei contenuti di acrilammide nel prodotto finale.
Strategie innovative per la mitigazione dell’acrilammide
A tal proposito ricordiamo che, tra le misure di mitigazione dell’acrilammide, il Regolamento UE 2017/2158 suggerisce di limitare la presenza dei precursori nella formulazione del prodotto da forno.
Per perseguire questo obiettivo si suggerisce, oltre alla riformulazione del prodotto, l’utilizzo di enzimi come l’asparaginasi, in grado di degradare l’asparagina.
L’utilizzo di enzimi nell’industria alimentare non è semplice, infatti richiedono temperature e tempi di azione specifici, che non sempre in contesti industriali si ha la possibilità di rispettare.
Altre strategie sono quindi necessarie per garantire una bassa presenza di precursori.
Quando le componenti cruscali separate con la molitura a cilindri vengono riunite alla farina raffinata per ottenere il prodotto integrale, sarebbe interessante valutare di includere solo le componenti cruscali meno ricche del precursore descritto.
Questo approccio permetterebbe anche il raggiungimento di altri obiettivi, come la riduzione di contaminanti in genere più concentrati nelle parti esterne della cariosside.
Alcuni studi hanno rilevato infatti una maggiore presenza di metalli pesanti e micotossine proprio negli strati cruscali del frumento [6, 7].
La selezione delle componenti da riunire, quindi, sarebbe volta a ottenere nel complesso un prodotto meno problematico dal punto di vista della sicurezza alimentare.
Un altro approccio interessante è, senza dubbio, quello che agisce direttamente sulla materia prima e quindi sulla fase agronomica: la selezione di varietà di frumento che tendono ad accumulare meno asparagina sembra essere promettente per controllare le contaminazioni da acrilammide nei prodotti da forno.
Aggiornamenti legislativi e prospettive future
Lo sviluppo di strategie che puntano a ridurre la formazione di acrilammide è ancora più interessante se si considera l’aggiornamento normativo che dovrebbe arrivare nel 2023: varie indagini hanno da tempo rilevato come le contaminazioni da acrilammide nei prodotti sul mercato europeo possano essere 4-5 volte superiori ai valori di riferimento in vigore nell’UE [8].
Questo probabilmente porterà la Commissione Europea ad agire convertendo i valori di riferimento in limiti obbligatori, introducendo quindi delle sanzioni.
Lo scenario che si prospetta deve stimolare una fase di ricerca caratterizzante per ciascun prodotto: le misure previste per i prodotti da forno, infatti, potrebbero non essere efficaci per quelli a base di patata o caffè, dove si richiedono altre attenzioni.
Conclusioni
La tematica dell’acrilammide è perciò attuale, sebbene nota dagli anni ’90, e richiede sempre di più un approccio di filiera, soprattutto se si considera la diffusione dei prodotti in cui si ritrova: i biscotti, ad esempio, sono tra gli alimenti maggiormente consumati sia da adulti che da bambini, che per il loro basso peso corporeo risultano maggiormente a rischio.
Speriamo che tu abbia trovato la lettura di questo articolo sull’asparaginasi per contrastare la formazione di acrilammide interessante. Per altri contenuti simili, consulta la sezione Blog del nostro sito web. E se vuoi restare sempre al passo con le ultime novità in fatto di Agrifood, iscriviti alla nostra Newsletter!
[1] Aytul H., Mogol B.A., Gökmen V. Acrylamide: An Overview of the Chemistry and Occurrence in Foods. Encyclopedia of Food Chemistry (2019).
[2] Regolamento della Commissione (UE) 2017/2158 del 20 novembre 2017 che istituisce misure di attenuazione e livelli di riferimento per la riduzione della presenza di acrilammide negli alimenti.
[3] Surget A., Barron C., Histologie du grain de blé. Industrie des Céréales, 145, 3-7(2005).
[4] Risultati della tesi sperimentale: “Tecniche molitorie per l’ottenimento di farine integrali di frumento biscottiero a basso rischio sanitario”, di Valentina Guarino, A.A. 2020-2021
[5] Fredriksson H., Tallving J., Rosén J., Aman P., Fermentation Reduces Free Asparagine in Dough and Acrylamide Content in Bread, Cereal Chem. 81(5), 650-653 (2004).
[6] Kushiro M., Effects of Milling and Cooking Processes on the Deoxynivalenol Content in Wheat, Int. J. Mol. Sci., 9, 2127-2145 (2008).
[7] Giordano D. & Blandino M., Arsenic, lead and cadmium distribution in the pearled fractions of different winter wheat cultivars (Triticum aestivum L.), Journal of Cereal Science, 80, 94-101 (2018).
[8] EU must better protect consumers from acrylamide in food, new test shows, https://www.beuc.eu/publications/eu-must-better-protect-consumers-acrylamide-food-new-test-shows/html 15/07/2022
Valentina Guarino
Laureata in Scienze e Tecnologie Alimentari presso UniTO con la tesi sperimentale “Tecniche molitorie per l’ottenimento di farine integrali di frumento biscottiero a basso rischio sanitario”, attualmente dottoranda per lo sviluppo di strategie agronomiche e di prima trasformazione volte a mitigare la presenza di acrilammide nei prodotti da forno.
