11.2013 – „Wpływ zabiegów kulinarnych na zawartość składników odżywczych w codziennym posiłku.”

listopad 2013, nr 87/65 online

   Ludzie przetwarzają żywność od tysiącleci. Poprzez ługowanie żołędzi w popiele pozbywano się substancji toksycznych, w wyniku blanszowania roślin zwiększano przyswajalność składników pokarmowych, rozmaite surowce moczono, myto i opalano, aby pozbyć się brudu i potencjalnych, szkodliwych pasożytów. W okresie, gdy zaczęły pojawiać się narzędzia i naczynia kuchenne, przyrządzanie potraw stało się łatwiejsze i dało możliwość zmiany właściwości potraw tak, aby były one smaczne i bardziej pożywne. Już w starożytności zaczęto zwracać szczególną uwagę na właściwości prozdrowotne pokarmów. Wojny, okresy głodu, przemiany polityczne i kulturowe, wywierały silny wpływ na postępowanie ludzi z surowcami przeznaczonymi do konsumpcji, a rozwój technologiczny, jaki dokonał się w XIX wieku, dał możliwość rozkwitu przetwórstwa żywności. Z tego też względu czasy nam obecne stoją pod znakiem niezliczonych zabiegów, wykonywanych na surowcach, korzystania z produktów zastępczych czy wszechobecnych dodatków do żywności.

   Pojęcie przetwarzania żywności rozważa się zwykle na dwóch podstawowych płaszczyznach, produkcyjnej – przemysłowej, oraz na poziomie „domowym” – ściśle związanym z codziennym przygotowywaniem pokarmów. Podczas działalności przemysłowej surowce poddawane są obróbce na drodze skomplikowanych procesów technologicznych, a produkt końcowy często zostaje wzbogacony różnego rodzaju dodatkami i poddany rozmaitym zabiegom higienizacji. Druga sfera obejmuje zabiegi, które wykonują konsumenci, a więc to, w jaki sposób sporządzamy codzienny posiłek i jakich metod do tego używamy. Proces przetwarzania żywności w gospodarstwie domowym składa się zazwyczaj z kilku czynności powiązanych ze sobą: musimy coś umyć, obrać, posiekać, pokruszyć, zetrzeć, rozdrobnić, a w końcu ugotować, usmażyć, zblanszować, upiec, uwędzić. Niestety wszystkie etapy obróbki wykorzystywane są w wielu przypadkach nieodpowiednio, często nadmiernie, bezmyślnie i niekoniecznie ich konsekwencją jest poprawa jakości, strawności, a także parametrów użytkowych pokarmów czy dań. Dlatego też niezwykle ważnym jest, aby postępować z surowcami żywieniowymi rozsądnie, przyrządzać je prawidłowo, przetwarzać tak, aby doprowadzić do jak najmniejszych start i równocześnie, by nie zaszły procesy obniżające jakość żywności. Celem niniejszego artykułu jest zaprezentowanie, jak decyzja o sposobie przetwarzania surowca, może wpływać na składniki pokarmowe, zawartość witamin i substancji mineralnych oraz przedstawienie zagrożeń związanych z nieprawidłowym przyrządzaniem potraw.

   Podczas obróbki wstępnej, na etapie rozdrabniania pokarmu bogatego w tłuszcze (mięso, ryby), pod wpływem światła i tlenu, dochodzi często do utleniania składników pokarmowych. Proces ten prowadzi do obniżenia wartości odżywczej, szkodliwych przemian chemicznych i ma wpływ na walory smakowo – zapachowe potraw. Dlatego też, ze względów zdrowotnych, powinno dokonywać się zakupów półproduktów jak najmniej przetworzonych, na przykład świeżego mięsa „w kawałku”, a nie zamrożonych i mocno rozdrobnionych. Zabiegi kuchenne, takie jak gotowanie, obarczone są stosunkowo niskim ryzykiem szkodliwości przemian tłuszczów zawartych w obrabianych pokarmach. Największe niebezpieczeństwo powstawania toksycznych substancji występuje podczas smażenia, w wyniku którego dochodzi do gwałtownej zmiany temperatury oraz pieczenia, w przypadku którego ogrzewanie trwa bardzo długo, a temperatura oscyluje w zakresie 200°C. Podczas wszelkich zabiegów kulinarnych, związanych z obróbką cieplną, w szczególności podczas długiego smażenia i pieczenia w temperaturze powyżej 180°C, bardzo często dochodzi do niekorzystnych zmian chemicznych w tłuszczach.

 

 

   Wśród najistotniejszych reakcji, które zachodzą w tłuszczu podczas smażenia i pieczenia, należy wymienić przemiany hydrolityczne, oksydacyjne i polimeryzacyjne. Dlatego też nie tylko sposób przetwarzania pokarmów bogatych w tłuszcz, ale również dobór samych tłuszczów, które są wykorzystywane, może wpływać na zdrowotność, walory i smak finalnego produktu. Hydroliza tłuszczów zachodzi pod wpływem wody, którą zawiera przetwarzany surowiec. Woda, mając kontakt z rozgrzanym tłuszczem, bierze udział w jego rozkładzie. W efekcie przemian hydrolitycznych powstają wolne kwasy tłuszczowe, mono – i diacyloglicerole, a w końcu również – glicerol. Ze względów żywieniowych i dietetycznych, częściowo zhydrolizowane tłuszcze są łatwiej przyswajalne, dzięki właściwościom emulgującym zawartych w nich mono– i diacyglogliceroli, co sprzyja ich rozproszeniu, zwiększa obszar kontaktu z enzymami jelitowymi oraz ułatwia procesy wchłaniania. Glicerol, powstały podczas hydrolizy tłuszczów w trakcie ciągłego i długotrwałego ogrzewania, ulega degradacji do akroleiny, substancji bardzo szkodliwej i niebezpiecznej dla zdrowia. Objawia się to bardzo nieprzyjemnym, charakterystycznym aromatem oraz intensywnym dymieniem.

 

   Akroleina to związek mogący mieć charakter rakotwórczy. Wykazano iż działa destrukcyjnie na DNA oraz jego białka naprawcze. Tłuszcze, które zostały kilkukrotnie lub długotrwale poddane działaniu wysokiej temperatury (smażenie, pieczenie), ulegają utlenianiu i polimeryzacji. Początek etapu utleniania charakteryzuje się typowym aromatem niektórych tłuszczów (np. olej palmowy – słodki podobny do fiołkowego). Sam proces oksydacji rozpoczyna się od utworzenia reaktywnych rodników, dających początek wielu reakcjom chemicznych. W wyniku utleniania obserwowane jest pojawienie się nadtlenków i wodorotlenków lipidów. Powstałe w ten sposób związki mogą mieć charakter bardzo szkodliwy i niebezpieczny dla zdrowia (aldehydy, ketony, węglowodory, etery, związki hydroksylowe).

 

   Kolejnym procesem, zachodzącym podczas smażenia są procesy polimeryzacji, polegające na łączeniu się ze sobą triglicerydów i innych produktów ich utleniania. Powstałe polimery, ze względu na dużą lepkość, doprowadzają do pojawienia się charakterystycznego ciemnienia. Związki te w znacznym stopniu obniżają przyswajalność tłuszczów i ich strawność, mogą drażnić śluzówkę przewodu pokarmowego, zaburzać pracę wątroby, metabolizm witamin grupy B oraz wykazywać działanie mutagenne.

 

   Podczas grillowania i wędzenia produktów bogatych w tłuszcz mogą powstawać genotoksyczne i kancerogenne wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Wytwarzane są w wyniku pirolizy tłuszczu, a ich dodatkowym źródłem podczas wędzenia może być sam dym. Według WHO aż 99% spożywanych przez ludzi WWA pochodzi z żywności.

 

   Szczególnie niepożądaną cechą tłuszczów, w przypadku stosowania ich do termicznego przetwarzania żywności, jest wysoka zawartość kwasów wielonienasyconych, ulegających podczas procesu smażenia bardzo niekorzystnym przemianom. Należą do nich m.in. olej słonecznikowy, sojowy i lniany. Natomiast optymalne do smażenia są oleje, charakteryzujące się wysoką temperaturą topnienia to między innymi olej palmowy, smalec (nieprzemysłowy) lub oleje rafinowane z ryżu, oliwek, ewentualnie rzepaku.

 

   Należy także z rozwagą dobierać rodzaj tłuszczu do przyrządzania konkretnych pokarmów. Na przykład frytki smażone na oleju rafinowanym odznaczają się niższą zawartością neurotoksycznego, genotoksycznego i kancerogennego akrylamidu, aniżeli smażone w oleju tłoczonym na zimno. Nie można również wykorzystywać kilkukrotnie tego samego tłuszczu. Potrawy powinno się smażyć i piec jak najkrócej, na dobrze rozgrzanym, nie dymiącym tłuszczu. Korzystając natomiast z grilla węglowego, aby zapobiec wytwarzaniu WWA, wskazanym jest korzystanie z tacek aluminiowych.

 

 

   W trakcie obróbki wstępnej surowców bogatych w białko, szczególne znaczenie ma ich moczenie, oraz samo mycie. Podczas obmywania mięsa dochodzi do wypłukiwania frakcji białkowych z powierzchni, więc nie należy tego robić z rozdrobnionymi surowcami. Sama obróbka termiczna, jak długotrwałe pieczenie i smażenie, prowadzi do zmniejszenia przyswajalności całej gamy aminokwasów. Szczególną uwagę należy zwrócić na cysteinę, lizynę, metioninę, tryptofan, argininę i leucynę. Biologiczna dostępność aminokwasów w mięsie, rybach, mączce rybnej i w izolatach białkowych zmniejsza się znacząco po ogrzewaniu w temperaturze 115^oC – 130^oC po upływie kilku godzin. Przykładem wpływu zbyt wysokiej temperatury, stosowanej podczas przetwarzania żywności, są straty lizyny podczas wędzenia mięsa makreli. Ubytki tego aminokwasu w zakresie temperaturowym 80^oC-120^oC, przy krótkiej ekspozycji są bardzo małe, lecz w tym samym procesie trwającym przez cztery godziny w temperaturze 120^oC mogą wynosić nawet 15%. W warunkach 115^oC-160^oC ziarna większości zbóż poddawane prażeniu narażone są na dużą degradację aminokwasów. Straty cysteiny i cystyny w białkach soi ogrzewanych przez dwie godziny w temperaturze 100^oC wynoszą około 30%.

   Krótkotrwałe przetwarzanie produktów bogatych w białko (mięso, ryby) w temperaturze około 300^oC (pieczenie nad otwartym ogniem) może prowadzić do powstawania mutagennych, heterocyklicznych amin aromatycznych (HAA). W literaturze naukowej możemy odnaleźć doniesienia z badań prowadzonych na szczurach z których wynika, że mutageny typu HAA obecne w żywności są wydzielane do mleka i mogą generować powstawanie adduktów DNA w wątrobie noworodków, co w konsekwencji może przyczyniać się do inicjacji procesu transformacji nowotworowej.

   Przemiany reologiczne i organoleptyczne zachodzą w białkach głównie podczas długotrwałej obróbki termicznej. Szczególnie widoczne są w mięsach, których ogrzewanie powoduje obkurczanie się włókien mięśniowych, powodując ich twardnienie, zaś kolagen zamienia się w żelatynę, co z kolei zmiękcza je. Wypadkowa tych dwóch reakcji stanowi o twardości mięsa, z tego też względu mięso pochodzące z różnych źródeł, różnych gatunków zwierząt, o innym wieku różni się przydatnością i sposobem pieczenia. W wyniku podwyższonej temperatury dochodzi również do znacznej utraty wody, dzieje się tak w wyniku reorganizacji sieci białkowych i denaturacji białek. Skala tego zjawiska określana jest przez zakres i czas działania temperatury. Podczas pieczenia mięs notowana utrata jest w granicach 40%, zaś w rybach około 20% całkowitej zawartości wody. Zmiany zabarwienia, towarzyszące obróbce kulinarnej, wynikają głównie z reakcji grup aminowych białek oraz grup aldehydowych sacharydów lub produktów z reakcji utleniania lipidów. Zjawisko to, zachodzące w podwyższonej temperaturze nazywane jest brunatnieniem karboksylowo-aminowym. Na kolor przyrządzanych produktów z dużą zawartością białka wpływ mają również zachodzące reakcje enzymatyczne. Reakcjom barwnym ulegają także podgrzane chromoproteiny, znajdujące się w mięśniach i krwi. Ogrzewanie surowców o wysokiej zawartości białka, skutkować może także zmianą walorów zapachowych. Dzieję się tak głównie za przyczyną rozkładu struktur białkowych w nich zawartych oraz rozpadu reszt aminokwasowych. Do charakterystycznych substancji zapachowych, których prekursorami są białka, należą m.in. kwas fenylooctowy, indol, kwas 2-metylobutanowy.

 

   Powinno się więc dobierać warunki i metody przetwarzania produktów wysokobiałkowych w sposób rozsądny, pamiętając jednocześnie, że obróbka termiczna w wielu przypadkach jest konieczna. By w pełni wykorzystać potencjalną biologiczną wartość białek nasion roślin strączkowych i oleistych, przede wszystkim podczas przetwarzania żywności, powinno dochodzić do unieczynnienia lub wyeliminowania szkodliwych inhibitorów proteinaz, lektyn i niektórych alergenów.

 

   Węglowodany są najmniej wrażliwymi na przetwarzanie żywności składnikami odżywczymi pożywienia. Podczas obróbki wstępnej jedynie długie moczenie produktu może przyczynić się do niewielkich strat cukrów. Sama obróbka termiczna i zachodzące podczas niej między innymi hydroliza i dekstrynizacja polisacharydów, zawartych w surowcach roślinnych (na przykład skrobi, inuliny czy stachiozy), umożliwia wykorzystanie węglowodanów trudno strawnych w stanie surowym. Hydroliza nie wpływa negatywnie na wartość odżywczą cukrów, natomiast dekstrynizacja w obecności białek prowadzi do szeregu reakcji inicjowanych bezpośrednim oddziaływaniem pomiędzy grupą karbonylową lub hemiacetalową cukrów redukujących, a grupą aminową aminokwasów lub peptydów, zwanych reakcją nieenzymatycznego brązowienia Millarda. W trakcie pieczenia i smażenia mogą tworzyć się zarówno substancje prozdrowotne takie jak melanoidyny w kawie, kakao, miodzie, jak również wywierające znaczący negatywny wpływ na zdrowie (na przykład akrylamid o którym wspomniano w związku z przetwarzaniem produktów bogatych w białko).

   Składniki mineralne i witaminy podczas przetwarzania żywności zachowują się różnorodnie, w zależności od rodzaju produktu poddanego obróbce oraz samych zabiegów stosowanych podczas przygotowywania i przerobu surowców będących ich źródłem. Najwięcej strat magnezu, wapnia i żelaza powstaje podczas obierania warzyw i owoców w trakcie obróbki wstępnej. W czasie rozdrabniania ziaren bogatych w składniki mineralne usuwa się około 50% ogólnej ich ilości, w tym do 90% magnezu. Niacyna, pirydoksyna i tiamina są także eliminowane w dużym stopniu między innymi podczas przemiału (do 75% strat). Na działanie tlenu i światła (krojenie mięsa, ryb, owoców, szatkowanie warzyw) wrażliwe są witaminy A, D, E, K, B₅, B₁₂ i C. Pokrojony w plasterki ogórek traci 30% kwasu askorbinowego, zaś przekrojenie pomidora powoduje ubytek witaminy C o 50% w przeciągu pierwszej godziny. Tiaminę niszczy tlen (dlatego na przykład wątrobę wieprzową należy przygotowywać tuż przed podaniem), a witaminy B₁ i B₂ – światło, przykładowo w mleku z dostępem do światła straty ryboflawiny mogą sięgać aż 80%.

 

   Długotrwałe moczenie surowców również determinuje ogromne straty w zawartości składników mineralnych i rozpuszczalnych w wodzie witamin. Podczas namaczania nasion roślin strączkowych, nawet 40% witaminy PP ulega degradacji, natomiast podczas moczenia ryb można pozbyć się aż do 60% wartościowych składników mineralnych. Gdy moczy się obrane ziemniaki straty witaminy C wynoszą około 10%. W trakcie tradycyjnego gotowania lub blanszowania warzyw dochodzi do ekstrakcji substancji mineralnych i związanych z tym strat rzędu 30-65% potasu, 15-70% magnezu i miedzi, 10-20% cynku. Blanszowanie warzyw powoduje ubytki kwasu foliowego na poziomie 70%. Szczególnie wrażliwe na starty witamin B₁, B₅ i B₆ są owoce i warzywa, które podczas tradycyjnego gotowania tracą odpowiednio: 10-60%, maksymalnie 25% i aż 80% tych witamin. Bardzo istotny jest sam przebieg gotowania, np. rozpoczęcie procesu od zimnej wody podczas przygotowywania ziemniaków generuje do 41% strat witaminy C w końcowym posiłku. Substancje te przechodzą do wywaru i pozostają w wodzie. Podczas obróbki termicznej związanej z pieczeniem i smażeniem, prowadzonym w wysokiej temperaturze, występuje około 30% utrata witaminy A, a ergokalcyferol w temperaturze 160-190°C przechodzi w biologicznie nieaktywne izomery. Wypiek pieczywa może zniszczyć do 15% witaminy B₆, a około 40-60% witaminy B₁ tracone jest podczas pieczenia mięsa.

 

   W związku z powyższym już na etapie obróbki wstępnej produktu należy mieć na uwadze, iż długotrwałe, nieodpowiednie mycie surowców może doprowadzić do strat. Nie należy moczyć produktów przed gotowaniem i jeśli to już konieczne – obierać bardzo cienko. Wskazane jest także używanie wyłącznie ostrych, nie zardzewiałych narzędzi podczas obróbki wstępnej (śladowe ilości żelaza i miedzi mogą wpływać katalitycznie na rozpad witamin C i E). Surowce bogate w minerały i składniki mineralne winny być także przygotowywane z rozwagą podczas obróbki zasadniczej i z wykorzystaniem najmniej inwazyjnych procesów (gotowanie na parze, smażenie bez tłuszczu). Dzięki temu będzie możliwe zachowanie największej ilości wartościowych składników mineralnych i witamin.

 

   Przetwarzanie żywności jest codziennością w wielu gospodarstwach domowych, procesem na który zwykle składają się: obróbka wstępna (czyszczenie, płukanie, krojenie) oraz obróbka zasadnicza (związana z termicznym przetwarzaniem żywności). Oba te etapy mają swoje cele i uzasadnienie oczywistego zastosowania, związane z wyeliminowaniem niepożądanych zanieczyszczeń, drobnoustrojów, składników nieodżywczych, inaktywacją enzymów, zwiększeniem strawności i przyswajalności składników odżywczych, poprawą struktury, konsystencji i nadaniem odpowiednich cech organoleptycznych przygotowywanemu do konsumpcji pokarmowi. Zastosowanie zabiegów związanych z obróbką, oprócz przytoczonych korzyści, często wpływa równocześnie destrukcyjnie na składniki prozdrowotne konsumowanego pokarmu, wywołując ich straty na każdym etapie przetwarzania. Do powstania większych ubytków przyczynia się przede wszystkim brak wiedzy i niedbałość przyrządzającego posiłek. Jako przykład wspomnijmy, że poprawną technologię przygotowania ziemniaków (na etapie obróbki wstępnej i dobrania odpowiednich parametrów obróbki termicznej) stosuje około 20% ankietowanych, natomiast warzyw zielonych i buraków – jedynie 10% ankietowanych.

 

   Przetwarzanie żywności związane jest nie tylko z występowaniem strat witamin, składników mineralnych, i składników pokarmowych produktów. Często może także prowadzić do ekspozycji organizmu na substancje szkodliwe, powstające podczas nieprawidłowej obróbki. Powinniśmy dokonywać świadomego wyboru, zarówno półproduktów (świeże warzywa, owoce, mięso w kawałku), narzędzi (odpowiednie noże, sztućce, tarki, patelnie, garnki) oraz metod (krótkotrwałe mycie w zimnej wodzie, gotowanie na parze, odpowiednie parametry smażenia, gotowania, pieczenia), jak i urządzeń do prowadzenia obróbki. Nadchodzące święta Bożego Narodzenia to dobra okazja, by pomyśleć, czy to, w jaki sposób przygotowujemy żywność, nie pozbawia jej nadmiernych ilości składników niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu, lub – co dużo gorsze – czy nie narażamy siebie i innych na niebezpieczne produkty przemiany substancji zawartych w żywności.

Piśmiennictwo:
1. Gawęcki J. i Mossor – Pietraszewska T. [Red.]: Kompendium wiedzy o żywności, żywieniu i zdrowiu. Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008, Warszawa.
2. Sikorski Z. E.: Chemiczne i funkcjonalne właściwości składników żywności. WNT, 1994, Warszawa.
3. Sikorski Z. E. [Red.]: Chemia żywności – sacharydy, lipidy i białka. Tom 2. WNT, 2013, Warszawa.
4. Biernat J.: Żywienie, żywność a zdrowie. Wydawnictwo Astrum, 2001, Wrocław.
5. Skarbek – Błotnica T., Masłowski B.: Bezpieczeństwo żywności. Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu, 2008, Wrocław.
6. Pijanowski E., Dłużewski M., Dłużewska A., Jarczyk A.: Ogólna technologia żywności. WNT, 2004, Warszawa.
7. Kunachowicz H., Czarnowska – Misztal E., Turlejska H.: Zasady żywienia człowieka. WSIP, 2010, Warszawa.
8. Łuczaj Ł.: Dzika kuchnia. WNK, 2013, Warszawa
9. Szymkiewicz A., Jędrychowski L., Wagner A.: Wpływ obróbki termicznej i hydrolizy enzymatycznej na alergenność białek grochu. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 3 (52), 147 – 158.
10. Ciemniak A.: Porównanie wpływu metody grillowania na zawartość benzo[a]pirenu w mięsie kurcząt. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 3 (52), 54 – 61.
11. Namysław I., Czarniecka – Skubina E., Wachowicz I.: Ocena prawidłowości przygotowania potraw z warzyw i ziemniaków w warunkach domowych. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2008, 5 (60), 319 – 334.
12. Tajner – Czopek A., Kita A., Lisińska G.: Wpływ typu oleju na zawartość akrylamidu oraz barwę smażonych produktów przekąskowych. Bromatologia Chemia Toksykologia, 2009; 42 (3), 498 – 502.
13. Michalska A., Zieliński H.: Produkty reakcji Millarda w żywności. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 2 (51), 5 – 16.
14. Brandt A., Zorena K., Myśliwie M.: Końcowe produkty glikacji — źródło pochodzenia a rozwój powikłań cukrzycowych. Diabetologia Praktyczna, 2008,9 (1), 12–17.