Patates Cipslerinin Kalitesinin İzlenmesi Ve Oluşan Proses Kontaminantları

Abstract

Akrilamid, karsinojen, genotoksik ve nörotoksik bir proses kontaminantıdır ve genellikle ekmek, kahve, patates cipsi gibi kızartma, pişirme ya da kavurma tarzı ısıl işlem görmüş karbonhidrat açısından zengin gıdalarda bulunur. Buna karşın mikrodalga ya da kaynayan su yoluyla uygulanan ısıl işlemde akrilamide rastlanılmamıştır. Gıdalarda akrilamid oluşumunun temel kaynağı, serbest asparajinin temel öncülüğünde gerçekleşen Maillard reaksiyonudur. Dünyada yoğun bir şekilde kızartılmış patates ürünleri özellikle genç insanlar tarafından tüketildiğinden, akrilamid ciddi bir sorun teşkil etmektedir. Kloropropanoller gıda kaynaklı proses kontaminantlarıdır ve asit hidrolize sebze protein kaynaklıdırlar. Monokloropropandiol (MCPD) esterleri ve glisidil esterleri proses kontaminantlarıdır ve yağların yüksek sıcaklığa tabi tutulması ile oluşurlar. Monokloropropandiol (MCPD) esterleri, in vitro çalışmalarda karsinojenik, fakat in vivo çalışmalarda genotoksik olmayan bir bileşen özelliği göstermiştir. Buna ilaveten, glisidil yağ asit esterlerinin ise in vivo çalışmalarda karsinojenik özellikte olduğu ve genotoksik mekanizmaya sahip olduğu görülmüştür. Tüketilebilir yağlara uygulanan deodorizasyon prosesi, bu proses kontaminantlarının ana oluşum sebebidir. Ayrıca, glisidil esterleri oluşumu, ticari olarak mevcut tüketilebilir yağların rafinasyonu ya da diğer gıda işleme teknikleri nedeniyle gerçekleşebilir. 6 markaya ait farklı çeşnilendirilmiş ve farklı yağlarda kızartılmış (etiket bilgilerine göre) patates cipsleri, Çek Cumhuriyeti’nde yerel bir marketten satın alınarak numune haline getirildi. Satın alınan numunelerin bir kısmı ayçiçek yağında, bir kısmı palm yağında, bir kısmı kanola yağında, bir kısmı da belirli ya da belirsiz sebze kökenli yağ karışımlarında kızartılmış olup bu numunelere sırasıyla HPLC-MS/MS ve U-HPLC-HRMS kullanılarak 3-MCPD ve glisidil esterleri analizi yapabilmek için yağ ekstraksiyonu yapıldı. Akrilamid analizi ve yağ ekstraksiyonu için de numuneler homojenize edildi. Bunun yanı sıra, yağlardaki kızartma sonucu oluşan kimyasal değişimleri (triaçilgliserollar, fitostreoller, serbest yağ asitleri ve bunların oksidasyon ürünleri) gözlemlemek amacıyla transmisyon modunda gerçek zamanlı direkt analiz iyonizasyonun yüksek çözünürlüklü kütle spektrometrisi ile aküplesi (TM-DART-HRMS ) metodu kullanılmıştır. İstatistiksel değerlendirme için SIMCA 13.0 programı kullanılmış ve PCA uygulanmıştır. Yapılan çalışma, akrilamid miktarı ile kızartma için kullanılan yağ arasında bir korelasyonun bulunmadığını göstermektedir. Akrilamid miktarı yalnız markalar arası değil, aynı markanın farklı ürünlerinde de değişkenlik göstermiştir. Analiz sonucu ürünler arası akrilamid miktarı 205 ile 1252 µg/kg arası bulunmuştur ve bu değerler literatürdeki başka bir çalışmadaki 591 ile 1999 µg/kg arası değerlerle yakınlık göstermektedir. “VV 28/15” ve “VV 360/15” kodlu numuneler, çalışmada akrilamid miktarı en yüksek çıkan numunelerdir. Akrilamid miktarı en düşük çıkan numuneler ise “VV 31/15” ve “VV 34/15” kodlu numunelerdir. 3-MCPD yağ asidi esterleri miktarının, ürünün içerdiği yağ çeşidi ve miktarıyla alakalı olduğu bariz bir şekilde ortaya konulmuştur. Ayçiçek ve kanola yağında kızartılmış olan patatesi cipsi numuneleri, palm yağında ya da palm yağı içeren bir karışımda kızartılan patates cipslerine göre çok düşük miktarda 3-MCPD yağ asidi esterleri içermektedir. Çalışma, patates cipslerindeki yağın çoğunlukla kızartma prosesinde kullanılan yağ olduğunu göstermiş olup palm yağının 3-MCPD esterleri oluşumunu tetiklediğini de ispatlamıştır. Başka çalışmalar da 3-MCPD esterlerinin tüketime uygun rafine yağlarda bulunabildiğini fakat palm yağında özellikle bulunduğunu belirtmiştir. Yapılan çalışma, “VV 29/15” kodlu numunenin diğer numunelere göre en yüksek miktarda glisidil esterleri içerdiğini göstermiştir. Genel olarak, glisidil oleat örnekler arasından en yüksek orana sahip glisidil esterdir. Bunun yanı sıra, en yüksek miktarda glisidil esterleri içeren numune aynı zamanda en yüksek miktarda 3-MCPD esterleri de içermektedir. Bu sonuç dünya genelinde yapılan çalışmalarla uyumlu olup sebebinin ise her iki çeşit proses kontaminantı oluşumnda DAG miktarının etkili olduğu belirtilmektedir. DART analizi sonucuna göre en yaygın farklılaşma sağlayan iyon, palm yağında ya palm yağı içeren bir karışımda kızartılmış “VV 26/15, VV 29/15, VV 31/15 ve VV 33/15” kodlu numunelerde bulunan palmitik asit olduğu teyit edilmiştir. DART analizi ile elde edilen kütle bölgelerinin spektralarında, triaçilgliseroller tarafından oluşturlan moleküler [M+NH4]+ eklenti iyonları gözlemlenmiştir. Hassas kütle ölçümü yapılmış ve ayırt edici iyonların başlıca formülleri tespit edilmiştir. SIMCA istatistik programıyla elde edilen PCA çizimlerine göre dilinoleoil-oleoilgliserol (LLO), ayçiçek yağında kızartılan “VV 360/15, VV 361/15 ve VV 362/15” kodlu numuneler için seçici iyondur. Kanola yağında kızartılan “VV 28/15 ve VV 30/15” kodlu numunelerde ise linoleoil-dioleoilgliserol (LOO) seçici iyondur. LOO, kanola yağında birincil TAG iken LLO da ayçiçek yağında birincil TAG’dır. Ayçiçek yağında kızartılan diğer bir grup numuneler (VV 23/15, VV 24/15, VV 27/15, VV 32/15, VV 34/15) için ise trioleogliserol (OOO) seçiçi iyondur. Ayrıca, LOO örnekler arasında en çok okside olan TAG’dır. Fitosteroller, bitkisel yağlarda bulunan minor bileşenlerdir fakat bazı bitkisel yağlar spesifik fitosteroller içerdiğinden, muhtemel tağşiş tespit edilebilir. Kanola yağı da spesifik olarak brassikasterol içerir ve yapılan analizle kanola yağında kızartıldığı iddia edilen örnekler doğrulanmıştır. Yağlara ait elde edilen kütle spektralarında ısı yüzünden gözüken varyasyonlar çoğunlukla artan serbest yağ asidi yoğunluğu ile ilişkilidir. Ayçiçek yağında kızartılmış olan 3 örnek (VV 360/15, VV 361/15 ve VV 362/15) için linoleik asit seçiçi iyon olmuştur. Serbest yağ asidi yoğunluğu ve oksidasyon derecesi, elde edilen spektralarda açıkça gözükmektedir. Ayrıca, palm yağında ya da palm yağı içeren karışımda kızartılan örneklerdeki palmitik asit miktarı diğer örneklere göre çok daha yüksektir. Genel olarak da linoleik asit bütün örneklerde en çok oksidasyona uğrayan serbest yağ asididir. Sonuç olarak, patates cipslerinde kızartma yağı ile akrilamid arasında bir korelasyon bulunmamıştır. Görünüşe bakılırsa, kızartma sıcaklığı akrilamid oluşumu için yağ kompozisyonundan daha belirleyici bir faktördür. Fakat, yağ kompozisyonu 3-MCPD ve glisidil esterleri oluşumu için çok önemlidir. Yapılan 3-MCPD ve glisidil esterleri analizleri, literatürle uyumludur ve palm yağı tek başına ya da bir karışımda 3-MCPD ve glisidil ester oluşumunu arttırmaktadır. Bu yüzden patates cipsi prosesinde kullanılacak yağ çeşidi büyük önem arz etmektedir.

Acrylamide is a carcinogenic, genotoxic and neurotoxic processing contaminant and usually found in foods that are rich in carbohydrates and are thermally processed such as; bread, coffee and potato chips. Maillard reaction with free asparagine as core precursor is the base pathway of acrylamide generation in foods. Choloropropanols are food-borne process contaminants, arising from acid-hydrolyzed vegetable protein. Monochloropropandiol (MCPD) esters and glycidyl esters are composed by being subjected to high temperature of oils and are process contaminants in foods. MCPD esters are carcinogenic in vitro, but in vivo it is evaluated as a non-genotoxic compound. In addition to that, fatty acid esters of glycidol are carcinogenic in in vivo studies and have genotoxic mechanism. Deodorization process in edible oil production is the main track of these heat-induced process contaminants formations. Also, glycidyl esters are generated in due course of refining of commercially available edible oils, besides it might be formed by the reason of other food processing techniques. 6 brands of potato crisps with different flavours and fried oils (according to their label descriptions) were bought from a local supermarket in Czech Republic. The used frying oils in the samples were sunflower oil, palm oil, rapeseed oil and specified or unspecified mixtures of vegetable oils. Fat extraction was performed in order to make 3-MCPD and glycidyl esters analysis by using HPLC-MS/MS and U-HPLC-HRMS, respectively. All samples were homogenized for acrylamide analysis and fat extraction. Also, fats were analyzed to observe chemical changes TAGs, phytosterols, FFAs and their oxidation products in fried oils by transmission-mode direct analysis in real time ionization coupled with high resolution mass spectrometry (TM-DART-HRMS). For statistical evaluation SIMCA 13.0 software package was used for PCA. There is no correlation between the type of oil and acrylamide content according to the results of the analysis. Besides, acrylamide concentrations diverged not only from brands to brands, but also within some producers. The data range of the analysis is between 205 and 1252 µg/kg, which is congruent with other studies 591–1999 µg/kg. According to the analysis the samples “VV 28/15” and “VV 360/15” have the highest acrylamide content. The lowest acrylamide content was in the samples “VV 31/15” and “VV 34/15”. It is apparent that the amount of 3-MCPD fatty acid esters is relevant to the content of lipids in these products. Samples fried with sunflower and rapeseed oil contain much lower bound 3-MCPD esters than samples fried with palm oil or mixtures including palm oil. It was shown that potato crisps fat is largely composed of oil used for frying crisps. Our analysis proved that using palm oil for frying the potato crisps was a precursor for bound 3-MCPD esters formation. Similarly, another study also shows that bound 3-MCPD esters are contained in refined edible oils, particularly in refined palm oil. The study showed that “VV 29/15” has the highest amount of glycidyl esters. On the whole, glycidyl oleate is the highest amount of glycidyl ester amid the samples. The same sample has besides the highest amount of 3-MCPD. According to other studies, there was some correlation between the generation of 3-MCPD and glycidyl esters due to the direct correlation of between DAG content and those. In reference to DART analysis, the most prevalent ion effecting the separation of samples (VV26/15, VV29/15, VV31/15, VV33/15) fried in palm oil or in a mixture of 60% palm oil and 40 % sunflower oil was palmitic acid (m/z 255,2329). In the mass region of the spectra, molecular [M+NH4]+ adduct ions formed from TAGs can be observed. Depending on the accurate mass measurement and elemental formula estimations of selective ions were determined. According to the PCA plots obtained from SIMCA statistical software, dilinoleoyl-oleoylglycerols (LLO) was the selective ion for VV 360/15, VV 361/15 and VV 362/15 which were fried with sunflower oil. The samples which were fried with rapeseed oil linoleoyl-dioleoylglycerols (LOO) was the selective ion from other samples (VV 28/15 and VV 30/15). LOO is the primary TAG for rapeseed oil and LLO is primary TAG for sunflower oil. Another selective ion of the other group of samples (VV 23/15, VV 24/15, VV 27/15, VV 32/15, VV 34/15) which sunflower oil is used to fry, was trioleoglycerol (OOO). Moreover, LOO was the most oxidized TAG in the samples. Phytosterols are minor components of vegetable oils, but it is significant to find out possible adulteration since some vegetable oils have specific phytosterols such as brassicasterol is a specific phytosterol for rapeseed oil and it is clearly seen in our samples fried in rapeseed oil. Variations in the mass spectra of the oils through heat were caused mainly by increased intensities of FFAs. Linoleic acid was the selective ion for all 3 samples (VV 360/15, VV 361/15 and VV 362/15) which were fried with sunflower oil. It is clearly observed the intensities of FFAs and its oxidation products with the extent of oxidation in the plots. Furthermore, it is clearly seen that the samples fried in palm oil or its mixture have more palmitic acid than the other samples. In addition, linoleic acid was the most oxidized fatty acid generally among the samples. In short, there is no correlation between the type of used frying oil and acrylamide content of potato crisps according to the study. Seemingly, frying temperature is more determinant for acrylamide rather than oil composition. Yet, oil composition is very important in terms of 3-MCPD and glycidyl ester generation. Our 3-MCPD and glycidyl esters analyses were relevant to the literature and palm oil itself or in an oil mixture increases 3-MCPD and glycidyl ester generation. Thus, it could be suggested that during potato crisp processing, frying oil composition should be taken into consideration.