Trabalho de Acrilamida

Prévia do material em texto

UFRRJ - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro 
Instituto de Tecnologia - Departamento de Tecnologia de Alimentos 
Aluno: Vítor Patrício da Silva Medeiros. Nº matrícula: 201721027-5. 
 
Redução da Acrilamida 
1) O que é acrilamida? 
A acrilamida, molécula reativa α, β-carbonil insaturada, é obtida a partir da 
hidratação da acrilonitrila. Trata-se de substância química utilizada na indústria para 
produção de poliacrilamida, comumente usada na purificação da água potável, no 
tratamento de esgotos e efluentes, no condicionamento do solo para a construção de 
represas e como agente selante na engenharia civil, além de sua aplicação nas indústrias 
de papel e cosméticos. A acrilamida (fórmula molecular: C3H5NO) forma-se 
espontaneamente em alimentos ricos em carboidratos quando são fritos, cozidos ou 
assados em temperaturas acima de 120 ºC (WEISS, 2002). 
A acrilamida é um monômero sólido branco, inodoro, solúvel em água, metanol, 
etanol, acetona, acetato de etila e insolúvel em benzeno e heptano. Também é conhecida 
como prop-2-enamida (C3H5NO), possui massa molecular 71 g.mol-1 e sua estrutura 
molecular está representada na Figura 1. A alta solubilidade em água desta molécula está 
atribuída à presença da função amida polar, e sua capacidade de polimerização é devido 
ao grupo vinil. 
 
Figura 1 – Estrutura molecular da acrilamida. 
 
2) Como este composto é formado nos alimentos? 
Os primeiros dados sobre a ocorrência de acrilamida em alimentos indicaram que 
produtos à base de batata, como batatas fritas e chips, e produtos à base de cereais, como 
pães, torradas, biscoitos e cereais matinais, apresentavam 6 os maiores teores de 
acrilamida, podendo atingir até 3500 µg/kg, dependendo do tipo de produto (FDA, 2002; 
NFCA, 2002; UK FSA, 2002). Níveis moderados de acrilamida (5-50 µg/kg) foram 
encontrados em produtos à base em proteínas processados termicamente, enquanto que 
em alimentos crus ou cozidos em água, a presença deste contaminante não foi detectada 
(<5 µg/kg) (TAREKE et al., 2002). 
Sabe-se hoje que a formação de acrilamida em alimentos ocorre a partir da reação 
de Maillard entre aminoácidos e açúcares redutores, em temperaturas acima de 120 ºC 
(MOTTRAM et al. 2002; STADLER et al. 2002; BECALSKI et al. 2003). 
Os aminoácidos livres (principalmente asparagina), açúcares redutores e 
condições de processamento como: a temperatura, a umidade, o tempo de cozimento, são 
fatores que afetam a formação da acrilamida. Os produtos à base de batata e de 
panificação representam cerca de 50% e 20% da exposição humana à acrilamida, 
respectivamente (ERIKSSON, 2005; KERAMAT et al., 2011). 
Em 1912, o químico Louis-Camille Maillard descreveu esta reação entre 
aminoácidos e açúcares redutores, contexto no qual o grupo amino da asparagina participa 
de uma reação de adição nucleofílica com o grupo aldeído da glicose formando uma base 
de Schiff, que sofre um rearranjo de Amadori (N-glicosídeo derivado de asparagina e 
glicose). Esse último sofre, então, desaminação e descaborxilação, quando perde a 
carbonila e o grupo amina para formar a acrilamida, ou então pode seguir através das 
reações de Maillard para formar produtos finais de glicação avançada e polímeros 
castanhos nitrogenados conhecidos como melanoidinas, que dão a cor e os aspectos 
característicos dos alimentos cozidos ou assados (FRIEDMAN, 2003). Conforme a 
Figura 2. 
 
Figura 2 – Mecanismo para a formação de acrilamida como uma reação secundária da 
reação de Maillard. 
 
Pesquisas feitas por Yasuhana et al. (2003) sugerem que a acrilamida pode ser 
formada a partir de aminoácidos e lipídios (Figura 3). Quando um lipídio é submetido a 
altas temperaturas levam a formação de acroleína, que é facilmente oxidado, formando o 
ácido acrílico. Este pode reagir com o amoníaco, produzido a partir da asparagina, para 
formar a acrilamida. 
 
Figura 3 – Mecanismo hipotético de formação de acrilamida a partir de um aminoácido e 
um lipídio. 
E também, Claus et al. (2006) propõem que acrilamida pode ser formada a partir 
da pirólise em proteína de glúten. Neste estudo, os autores removeram a asparagina e os 
açúcares redutores, concentrando então, o glúten. Após este procedimento o glúten foi 
seco e submetido a uma variação de temperatura de 160 a 240 ºC em um intervalo de 8 a 
12 minutos, e posteriormente analisados em um cromatógrafo líquido com detector 
espectrômetro de massa (LC/MS), encontrando uma quantidade significativa de 
acrilamida. 
 
3) Quais as principais preocupações no consumo deste composto? 
De acordo com a Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC), a 
acrilamida pode provocar danos ao sistema nervoso em humanos, além de apresentar 
propriedades genotóxicas e carcinogênicas, confirmadas em estudos experimentais com 
animais (IARC, 1994). 
Os riscos associados à acrilamida não são recentes e, provavelmente, a população 
tem sido exposta a esta substância por algumas gerações. Segundo a Agência 
Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC), acrilamida é classificada como uma 
substância provavelmente carcinogênica em humanos (grupo 2A) e, além disso, pode ser 
tóxica ao sistema nervoso e reprodutivo de homens e animais em determinadas doses 
(IARC, 1994). 
Devido ao potencial tóxico deste contaminante e, consequentemente, aos riscos 
que a sua ingestão através de alimentos poderia representar para a saúde humana, o 
Comitê do Codex sobre Aditivos e Contaminantes em Alimentos (CCFAC), em 2004, 
recomendou ao Comitê de Especialistas em Aditivos Alimentares da FAO/OMS (JECFA) 
que realizasse uma avaliação do risco da acrilamida e, eventualmente, estabelecesse 
limites para sua ingestão, já que esta substância nunca tinha sido avaliada anteriormente. 
A acrilamida produz efeitos tóxicos agudos apenas por doses orais superiores a 
100 mg.kg-1 de peso corporal, e doses letais são geralmente superiores a 150 mg.kg-1 de 
peso corporal. Esta é metabolizada ao epóxido glicidamida por meio de uma reação 
catalisada pela enzima CYP2E1, tendo como caminho alternativo a conjugação com a 
glutationa. A acrilamida e seus metabólicos são rapidamente eliminados pela urina. A 
biodisponibilidade absoluta da acrilamida varia de 23 – 48% em roedores para uma dose 
de 0,1 mg kg -1 peso corporal administrada na dieta por um período de 30 minutos (WHO, 
2005). 
 
4) Quais os principais grupos mais susceptíveis a formação desses compostos? 
Justifique sua resposta. 
Como já visto, a acrilamida é formada ao longo do processamento em altas 
temperaturas (> 120 °C), como na cocção, na fritura, na tostagem ou no processo de assar 
alimentos ricos em carboidratos (TAREKE et al, 2000; 2002), o que se dá, principalmente 
pela reação de Maillard entre o aminoácido asparagina e sacarídeos como a glicose e a 
frutose (STEDLER et al, 2002; MOTTRAM et al, 2002; ZYZAK et al, 2003). Alimentos 
ricos nestes dois precursores são derivados, principalmente, de produtos de origem 
vegetal como as batatas e cereais (por exemplo, aspargo, amêndoas, batata, lentilha), mas, 
aparentemente, não de produtos animais (FRIEDMAN, 2003). 
Foi observado em estudos que a presença de asparagina aumentava 
significativamente o nível de acrilamida formada e foi confirmado, através de 
experimentos com 15N e 13C marcados, que átomos de carbono e nitrogênio da molécula 
de acrilamida eram provenientes dos locais correspondentes da molécula de asparagina. 
Sendo assim, asparagina foi identificada como o principal precursor da acrilamida, 
embora o mecanismo exato da reação ainda não esteja completamente esclarecido. 
 
5) Como a bioquímica pode auxiliar na redução deste composto nos produtos 
alimentícios? 
As informações pertinentes aos parâmetros envolvidos no preparo de alimentos, 
influenciando o processo de formação da acrilamida e os possíveis meios de minimizá-la 
são ainda limitadas. Porém, a dependência de tais fatorescomo tempo, temperatura, pH, 
associados à sua formação, tem despertado interesse de pesquisadores, pela possibilidade 
de identificação dos pontos críticos responsáveis por sua maior geração. 
Alguns grupos de pesquisa vêm buscando estratégias para a diminuição do 
potencial de formação de acrilamida nesses alimentos, tais como: a seleção de cultivares 
de batatas com menor conteúdo de açúcares redutores, resultando na diminuição dos 
precursores da matéria-prima; o armazenamento de batatas em temperaturas acima de 8 
°C para evitar o aumento da concentração de açúcares redutores e técnicas simples como 
o branqueamento e a utilização da enzima asparaginase, que remove seletivamente a 
asparagina antes do tratamento térmico. Outra alternativa envolve o controle do tempo e 
da temperatura de processamento, assim como a diminuição do pH mediante a imersão 
de batatas em soluções de ácido clorídrico, cítrico ou acético (BRATHEN et al., 2005; 
DEWILDE et al., 2005; KERAMAT et al., 2010). 
A primeira investigação de uma possível estratégia para limitar os níveis de 
acrilamida baseou-se em efeitos obtidos pela alteração do pH, através do uso de 
acidulantes (ácido 39 cítrico) em amostras de batatas para frituras. As amostras foram 
mergulhadas em água destilada e solução de 1 e 2% de ácido cítrico, 1 hora antes da 
fritura. Os níveis de acrilamida foram comparativamente maiores entre as amostras sem 
a adição do ácido, conforme esquema na Figura 4. Ressalta-se que não houve diferenças 
significativas quanto ao grau de escurecimento, sugerindo que a quantidade de acrilamida 
não está diretamente relacionada ao escurecimento, porém a solução a 2%, tornou o sabor 
mais ácido com perda da textura do alimento (JUNG, 2003). 
 
Figura 4 – Influência da utilização do ácido cítrico na formação de ACM em 
batata. 
 
Outra forma de reduzir o teor de acrilamida em alimentos processados 
termicamente é utilizar espécies de vegetais que contenham menor quantidade do 
aminoácido asparagina, principal responsável pela formação de acrilamida (KERAMAT 
et al., 2011) 
Mottram (2002) demonstrou que a temperatura é relevante entre a possível 
influência de fatores externos ligados ao mecanismo de formação. No estudo, a acrilamida 
foi detectada quando misturas equimolares de asparagina e glicose reagiram a 185 °C 
com um sistema tampão fosfato em tubo de ensaio fechado. Em reações similares entre a 
glicose com outros aminoácidos, como a glicina, cisteína ou metionina a 185 °C, a 
acrilamida não foi detectada. Com a glutamina e o ácido aspártico apareceram 
quantidades traço. 
Arruda (2008) desenvolveu um método capaz de reduzir a quantidade de 
asparagina (percursor da acrilamida) em alimentos processados termicamente. O método 
desenvolvido propõe um contato do alimento a base de batata, contendo asparagina com 
uma solução para lixiviamento, para extrair a asparagina. Após este processo o alimento 
apresentou níveis mais baixos de acrilamida do que um produto a base de batata não-
lixiviado e termicamente processado. 
Os métodos de fritar e assar batatas foram comparados com a quantidade de 
acrilamida formada. Constatou-se que assar as batatas a 170 ºC resultou em mais que o 
dobro do conteúdo de acrilamida em relação à fritura na mesma temperatura. No entanto, 
os níveis de acrilamida das batatas assadas a 180 e 190 ºC foram menores que os das 
batatas fritas (PALAZOGLU et al., 2010). 
Pedreschi et al. (2011) estudaram o branqueamento e o tratamento com 
asparaginase em fatias de batatas visando à redução da acrilamida. O branqueamento 
torna os tecidos mais permeáveis e, consequentemente, a enzima fica mais acessível ao 
substrato. Desta forma, a combinação dos dois tratamentos reduziu em 90 % a quantidade 
de acrilamida nas batatas. Hendriksen et al. (2009), fizeram observações similares 
utilizando o branqueamento das batatas e diminuição da asparaginase, que resultou em 
redução de 60 % da acrilamida em batatas fritas e batatas chips. 
Mestdagh et al. (2008) relataram redução da acrilamida de 65 % para batatas fritas 
e 96 % para batatas chips após o branqueamento a 70 ºC durante 10 a 15 minutos. Além 
do tempo e temperatura, a concentração de componentes solúveis extraídos dos cortes das 
batatas também influenciou a eficiência da extração do açúcar afetando, assim, a 
formação da acrilamida. No entanto, a técnica de branqueamento não é prática comum 
nas indústrias de batatas fritas e batatas chips, visto que provoca impacto negativo na 
qualidade (textura e sabor), bem como nas propriedades funcionais do produto frito 
(FOOT et al., 2007). 
Ensaios sobre a aplicação da asparaginase em batatas fritas refrigeradas têm 
mostrado a redução de acrilamida. Vinci et al. (2011) aplicaram asparaginase em batatas 
fritas que sofreram refrigeração por 4 dias, resultando na redução da asparagina. O 
conteúdo de acrilamida nessas batatas fritas foi reduzido em aproximadamente 90 % sem 
nenhum efeito sobre as propriedades sensoriais do produto após a fritura final. No entanto, 
a introdução dessa medida implica em modificação da linha principal para garantir melhor 
controle de temperatura. No mesmo estudo também foram utilizadas batatas congeladas 
aplicadas com ácido acético, lactato de cálcio, ácido cítrico e asparaginase. Observou-se 
a redução da acrilamida e das propriedades do produto final, afetando obviamente os 
atributos sensoriais das batatas fritas. 
Segundo Ou et al. (2008), a acrilamida foi reduzida de 85 a 96 % com a adição de 
cloreto de cálcio (5 g/L) durante o processo de branqueamento. Outro fator que pode 
influenciar a redução da acrilamida envolve o tipo de corte das batatas. A acrilamida é 
formada na camada superficial das batatas, e, portanto, o tamanho e sua forma podem 
influenciar o conteúdo de acrilamida final. Assim, quanto mais fino e menor o tamanho 
do corte das batatas, maior a concentração de acrilamida (MATTHÄUS et al., 2004). 
 
 
 
6) Referências Bibliográficas 
• ARRUDA, L. E. Método para redução do teor de asparagina em um produto ou 
ingrediente alimentício e método para a redução da formação de acrilamida em 
produtos alimentícios processados termicamente. BR n. PI0806384-2 A2, 21 jan. 2008. 
• BECALSKI, A., et al. Acrylamide in Foods: Occurrence, Sources, and Modeling. J. Agric. 
Food Chem, v. 51, p. 802-808, 2003. 
• BRATHEN, E. et al. Addition of glycine reduces the content of acrylamide in cereal and 
potato products. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v.53, n.8, p. 3259-3264, 
2005. 
• CLAUS, A. et al. Pyrolytic acrylamide formation from purified wheat gluten and gluten-
supplemented wheat bread rolls. Molecular Nutrition & Food Research, Weinheim, v. 50, n. 
1, p. 87-93, Jan. 2006. 
• DEWILDE, T. et al. Infl uence of storage practices on acrylamide formation during potato 
frying. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v.53, n.16, p.6550-6557, 2005. 
• ERIKSSON, S. Acrylamide in food products: identification, formation and analytical 
methodology. 2005. 75 p. Thesis (Ph.D. in Environmental Chemistry) - Stockholm 
University, Stockholm, 2005. 
• FDA (Food and Drug Administration), 2002 b. Public Meeting: Assessing Acrylamide in the 
U.S. Food Supply, 2002. Disponível em: http://www.cfsan.fda.gov. Acesso em: 15 dez. 
2002. 
• FOOT, R.J. et al. Acrylamide in fried and roasted potato products: a review on progress in 
mitigation. Food Additives & Contaminants, v.24, p.37-43, 2007. 
• FRIEDMAN, M. Chemistry, Biochemistry and safety of Acrylamide. A Rewiew. J. Agric. 
Food Chem, v. 51, p. 4504-4526, 2003. 
• FSA (Food Standards Agency), 2002 a. Paper and Board Packaging: Not Likely to be a 
Source of Acrylamide in Food. 2002 
• HENDRISKEN, H.V. Evaluating the potential for enzymatic acrylamide mitigation in a 
range of food products using an asparaginase from Aspergillus oryzae. Journal of 
Agricultural and Food Chemistry, v.57, p.4168-4176, 2009.• INCHEM, 1997. International Agency for Research on Cancer (IARC ). Summaries & 
Evaluations. Acrylamide (Group 2A). Disponível em: http://www.inchem.org/documents. 
Acesso em: 20 set. 2003. 
• JUNG, M., Y., et al. A Novel Technique for Limitation of Acrylamide Formation in Fried 
and Baked Corn Chips and in French Fries. Food Chemistry and Toxicology, v. 68, n. 4, p. 
1287-1290, 2003. 
• KERAMAT, J. et al. Acrylamide in baking products: a review article. Food and Bioprocess 
Technology, Chicago, v. 4, n. 4, p. 530-543, May 2011. 
• KERAMAT, J. et al. Acrylamide in baking products: a review article. Food and Bioprocess 
Technology, v.4, n.4, p.530- 543, 2010. 
• MATTHÄUS, B. et al. Factors affecting the concentration of acrylamide during deep-fat 
frying of potatoes. European Journal of Lipid Science and Technology, v.106, p.793–
801, 2004. 
• MESTDAGH, F. et al. Optimization of the blanching process to reduce acrylamide in fried 
potatoes. Food Science and Technology, v.41, p.1648-1654, 2008. 
• MOTTRAM, D. S., et al. Acrylamide is Formed in the Maillard Reaction. Nature, v. 419, n. 
6906, p. 448-449, 2002. 
• NFCA, 2002. Risk Assessment of Acrylamide Intake from Foods with Special Emphasis on 
Cancer Risk. Report from the Scientific Committee of the Norwegian Food Control Autority, 
Oslo, 2002. Disponível em: http://www.snt.no. Acesso em: 13 nov. 2002. 
• OU, S. Y. et al. Reduction of acrylamide formation by selected agents in fried potato crisps 
on industrial scale. Innovative Food Science and Emerging Technologies, v.9, p.116–121, 
2008. 
• PALAZOGLU, T.K. et al. Effect of cooking method (baking compared with frying) on 
acrylamide level of potato chips. Journal of Food Science, v.75, n.1, p.25-29, 2010. 
• PEDRESCHI, F. et al. Acrylamide reduction in potato chips by using commercial 
asparaginase in combination with conventional blanching. Food Science and Technology, 
v.44, p.1473-1476, 2011. 
• STADLER, R. H., et al. Acrylamide from Maillard Reaction Products. Nature, v. 419, n. 
6906, p. 449-450, 2002. 
• TAREKE, E. et al. Acrylamide: A Cooking Carcinogen? Chemical Research Toxicology, 
v. 13, n. 6, p. 517-522, 2000. 
• TAREKE, E. et al. Analysis of Acrylamide, a Carcinogen formed in Heated Foodstuffs. J. 
Agric. Food Chem, v. 50, p. 4998-5006, 2002. 
• VINCI, R.M. et al. Acrylamide formation in fried potato products – present and future, a 
critical review on mitigation strategies. Food Chemistry, 2011, 
doi:10.1016/j.foodchem.2011.08.001. 
• WEISS, G. Acrylamide in food: Uncharted Territory. Science, v. 297, p. 27, 2002. 
• WORLD HEALTH ORGANIZATION. Food and Drug Administration. Health implications 
of acrylamide in food. In: ______. Report of a joint FAO/WHO consultation. Geneva, 
2002b. p. 1-39. 
• YASUHARA, A. et al. Gas chromatographic investigation of acrylamide formation in 
browning model systems. Journal of Agriculture and Food Chemistry, Easton, v. 51, n. 
14, p. 3999-4003, July 2003. 
• ZYZAK, D., V., et al. Acrylamide Formation Mechanism in Heated Foods. J. Agric. Food 
Chem, v. 51, p. 4782-4787, 2003.