20. Dezember 2004
Zur weiteren Vereinfachung der
Bestimmung von Acrylamid wurde die Entwicklung einer HPLC-Fluoreszenzmethode
weiter vorangetrieben. Prinzip ist die Umsetzung mit einem
fluoreszierenden Thiol-Reagenz und nach Aufarbeitung die Trennung durch
HPLC an einer Umkehrphase und Fluoreszenzdetektion. Die Methode zeigt in
Modellansätzen und bei einfachen Lebensmitteln (z.B. Zwieback) gute Ergebnisse,
wirft aber beim Einsatz in komplexen Matrices noch Probleme auf.
Des weiteren wurde eine Methode zur quantitativen Bestimmung von
3-Aminopropionamid entwickelt, die die Erfassung dieser Reaktionsvorstufe
erlaubt. Prinzip der Methode ist eine Derivatisierung des reaktiven
3-Aminopropionamids und Umwandlung in ein stabiles Sulfonamid. Die Bestimmung
erfolgt mittels HPLC-MS/MS. Die Methode wurde inzwischen publiziert: Granvogl,
M.; Jezussek, M.; Koehler, P.; Schieberle, P. Quantitation of
3-aminopropionamide in Potatoes - A Minor but Potent Precursor in Acrylamide
Formation. J.
Agric. Food Chem. 2004, 52, 4751-4757.
Aufklärung von Bildungsmechanismen von Acrylamid
Zur Aufklärung von Bildungsmechanismen von Acrylamid
wurden Versuche mit Modellsystemen durchgeführt. Die Modellsysteme simulierten
die trockene Erhitzung bei einer Temperatur von 170°C und die Erhitzung in wässrigem
Medium bei Temperaturen von 100 – 200°C und pH-Werten im sauren und neutralen
Bereich. Der äußerst potente Vorläufer von Acrylamid, das 3-Aminopropionamid,
wurde in die Untersuchungen mit einbezogen und die Acrylamid–Bildungsraten,
die Temperaturabhängigkeit der Bildung sowie die Kinetik der Bildung mit dem
klassischen System Glucose/Asparagin verglichen.
Die Bildung von Acrylamid ist temperaturabhängig und eine Zeitreaktion. Die
Bildungsrate zu Reaktionsbeginn ist gering, steigt dann stark an und nimmt bei längerer
Erhitzung schließlich wieder ab. In Abhängigkeit von der Temperatur erfolgt
die Zunahme der Bildung nach verschiedenen Zeiten. Sie liegt bei 140°C zwischen
20 und 40min, bei 180°C wird bereits zwischen 5 und 10min der Großteil des
Acrylamids gebildet. Die Verringerung der Bildungsraten bei längerer
Erhitzungsdauer kann dadurch erklärt werden, dass bereits gebildetes Acrylamid
unter diesen Bedingungen wieder zerfällt bzw. weiter reagiert.
Bildung von 3-Aminopropionamid
Aus 3-Aminopropionamid entsteht bei allen Temperaturen deutlich mehr Acrylamid als aus Asparagin/Glucose. Dies unterstreicht das enorme Precursorpotenzial von 3-Aminopropionamid zur Bildung von Acrylamid. Die Kinetik der Bildung ist mit der Acrylamidbildung aus Asparagin/Glucose vergleichbar. Nach einer kurzen Induktionsphase steigt die Acrylamid-Bildungsrate stark an, um bei längerer Erhitzung wieder abzunehmen, was wiederum für eine Weiterreaktion des gebildeten Acrylamids spricht.
Bildung von
3-Aminopropionamid in Kartoffeln
3-Aminopropionamid wurde in frischen und gelagerten Kartoffeln nachgewiesen und quantitativ bestimmt. Die Gehalte in Kartoffeln liegen im Bereich von einigen hundert Mikrogramm pro Kilogramm Frischgewicht und damit um 4 Größenordnungen niedriger als die Gehalte an freiem Asparagin in der Kartoffel (Bereich 1 – 10g/kg). Allein der Nachweis dieser Verbindung in der Kartoffel zeigt aber, dass sie durch Stoffwechselprozesse gebildet wird. Die Tatsache, dass bei der Lagerung die Gehalte an 3-Aminopropionamid in Abhängigkeit von den Lagerungsbedingungen ansteigen, unterstreicht diese Hypothese. Denkbar ist eine enzymatische Bildung aus Asparagin.
Mechanismus der
Acrylamidbildung über 3-Aminopropionamid
Mit den Erhitzungsversuchen konnte nachgewiesen werden, dass aus 3-Aminopropionamid auch ohne die Anwesenheit eines reduzierenden Zuckers Acrylamid gebildet wird. Neben einer enzymatischen Bildung von 3-Aminopropionamid ist auch eine nichtenzymatische Bildung über die Maillard-Reaktion denkbar.
Deutsche Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie,
Lichtenbergstraße 4, 85748 Garching
Ansprechpartner:
Herr M. Granvogl Michael.Granvogl@lrz.tu-muenchen.de
Herr Dr. P. Köhler Peter.Koehler@lrz.tu-muenchen.de
Herr Prof. Dr. P. Schieberle
Peter.schieberle@lrz.tu-muenchen.de