Tepelné spracovanie potravín, či už domáce alebo priemyselné, zlepšuje ich organoleptické vlastnosti, zabezpečuje konzerváciu a mikrobiologickú bezpečnosť. Počas týchto procesov však dochádza k chemickým zmenám a tvorbe nových molekúl. Niektoré z nich majú pozitívne účinky na zdravie, zatiaľ čo iné sa uvádzajú ako karcinogénne a v niektorých prípadoch mutagénne. Akrylamid, jednu z takýchto zlúčenín, objavili švédski výskumníci v roku 2002.
Hoci voľný akrylamid má známe toxické účinky na nervový systém a plodnosť, Svetová zdravotnícka organizácia dospela k záveru, že úroveň vyvolávajúca tieto efekty je najmenej 500-krát vyššia, ako tá nachádzajúca sa v potravinách. Následne sa dospelo k záveru, že hladiny akrylamidu v potravinách sú z hľadiska neuropatie bezpečné, no zvýšené obavy z karcinogenity u ľudí naďalej pretrvávajú najmä na základe výsledkov skúmania karcinogenity na pokusných zvieracích laboratórnych modeloch. Z tohto dôvodu bol akrylamid Medzinárodnou agentúrou pre výskum rakoviny (IARC) klasifikovaný ako pravdepodobne karcinogénny pre ľudí (trieda 2A).
Dôležité monitorovanie
Aj keď existujú protichodné dôkazy o potenciálnej škodlivosti akrylamidu, obavy sú namieste pre jeho prítomnosť v potravinách, ktoré sa zvyčajne vo veľkej miere konzumujú celosvetovo, ako sú výrobky zo zemiakov (hranolčeky, lupienky, pečené zemiaky), pečivo alebo káva. V skutočnosti sa uvádza, že káva vzhľadom na jej vysokú spotrebu významne prispieva k celkovému príjmu akrylamidu v strave, najmä v severských krajinách.
Práve pre jeho nepriaznivé účinky odporučila Európska komisia sledovanie množstva akrylamidu v potravinách v celej Európskej únii. Toto monitorovanie by sa malo vzťahovať napríklad na výrobky zo zemiakov (lupienky), cereálie (chlieb, pečivo, raňajkové cereálie, dojčenské cereálie) a praženú kávu. Európska komisia tiež odporučila porovnanie hladín akrylamidu v potravinách ako indikátor tzv. kontrolnej hodnoty predtým definovaný pre potraviny. Pri praženej a instantnej káve by hladiny nemali presiahnuť 450 μg/kg a 900 μg/kg.
Kávovníkové zrná sa vo všeobecnosti pražia pri teplotách v rozsahu 220 až 250 °C. Ďalšie faktory ako čas a rýchlosť praženia zohrávajú podobne dôležitú úlohu pri senzorických vlastnostiach – farbe, vôni a chuti. Tieto faktory sa starostlivo kontrolujú, aby vytvorili charakteristický profil vedúci k jasnej identite kávového produktu.
Vlastnosti konečného produktu tiež závisia od suroviny, chemického zloženia, odrody, zberu, spracovania a aj samotnej prípravy kávového nápoja.
Vplyv druhu
Z hľadiska obchodného významu sú najdôležitejšie druhy kávy Coffea arabica L. a Coffea canephora var. Robusta Pierre ex A. Froehner. Arabika pokrýva približne 64 % svetovej produkcie kávy a Robusta asi 35 %. Oba druhy sú chemicky odlišné a vyznačujú sa rozdielnym obsahom minerálnych a prchavých látok, chlorogénových kyselín a kofeínu. Ich odlišné chemické zloženie vedie k výrazne odlišným chuťovým profilom po upražení. Kvalita kávového nápoja zvyčajne závisí od podielu oboch odrôd v zmesi.
Na základe výskumov je zjavné, že hlavnými prekurzormi akrylamidu v káve sú sacharóza a asparagín. Koncentrácia sacharózy v zelených zrnách je zvyčajne menšia v Robuste a väčšia v Arabike, naopak koncentrácia voľného asparagínu je zasa väčšia v Robuste ako v Arabike. To sa však môže výrazne líšiť v závislosti od pestovateľských postupov a spracovania.
Pozberové spracovanie zelených zŕn zahŕňa sled krokov na zabezpečenie stabilného produktu na export. Poznáme tri hlavné postupy: suchá metóda (natural), mokrá (fully washed) a polopremývaná (semi-washed). V prvom prípade sa kávovníkové čerešne sušia, zvyčajne na slnku, a následne mechanicky lúpu. V mokrom procese sú zrelé kávovníkové čerešne zbavené dužiny, fermentované (rozklad slizu ako pozostatok dužiny), umyté a vysušené. V treťom postupe sa plody zbavia dužiny a priamo sušia bez toho, aby boli podrobené nejakému fermentačnému kroku.
Defektné zrná
Hlavný rozdiel medzi chemickým zložením zŕn upravovaných suchou a mokrou cestou je v obsahu rozpustných látok, ktorý je prirodzene vyšší v zrnách spracovaných suchou metódou. Špecifické a vysokomolekulárne aromatické prekurzory – sacharidy a voľné aminokyseliny – majú rozdielny profil v zrnách spracovaných odlišnými spôsobmi. Chemické, biochemické a fyziologické zmeny, ktoré prebiehajú počas spracovania zŕn, môžu mať za následok odchýlky kvality a množstva chuťových a aromatických prekurzorov.
Limitujúcim faktorom pre tvorbu akrylamidu v káve sa zdá byť množstvo asparagínu v surovine. Uvádza sa, že upražené zrná majú strednú hladinu akrylamidu 265 až 290 μg/kg. Aj keď vezmeme do úvahy, že konečné úrovne v pražených zrnách sú len približne 10 % maximálnej úrovne akrylamidu, možno dospieť k záveru, že len malá časť asparagínu v zelenej káve (0,2 až 1 g/kg) prispieva k tvorbe akrylamidu. Korelácia medzi asparagínom a akrylamidom v káve je menej výrazná ako v iných potravinách. No faktor, ktorý by mohol prispieť k relatívne vyššej hladine akrylamidu v káve, je počet defektných zŕn používaných pri výrobe. Chybné kávovníkové zrná, najmä nezrelé, obsahujú výrazne väčšie množstvo voľného asparagínu (až dvojnásobok) ako zrelé zrná. Výskumy tiež poukázali, že mokrý spôsob spracovania umožňuje zníženie hladiny asparagínu, čo môže byť spôsob zníženia tvorby akrylamidu v káve.
Podmienky praženia a skladovania
Tvorba akrylamidu je dominantná na začiatku cyklu praženia, čo vedie k zvýšeniu hladiny v tomto štádiu (> 7 mg/kg). Tá však pomerne rýchlo klesá na konci cyklu praženia v dôsledku vyšších rýchlostí degradačných reakcií. Kinetické modely a experimenty s izotopom označeným akrylamidom odhalili, že viac ako 95 % akrylamidu sa počas praženia degraduje. Preto svetlopražené kávy obsahujú relatívne väčšie množstvá akrylamidu v porovnaní s tmavopraženými.
Predĺženie doby praženia vedie k degradácii akrylamidu, no zároveň aj k tvorbe nežiaducich chuťových zlúčenín. Preto je optimalizácia podmienok praženia v súvislosti so znížením tvorby akrylamidu a zároveň zachovaním kvality kávovníkových zŕn veľkou výzvou pre pražiarov. Vzhľadom na to, že káva je produkt s veľmi osobitnými atribútmi kvality, je zjavné, že v súčasnosti nie je k dispozícii veľa možností na zníženie hladiny akrylamidu počas praženia. Výsledkom tepelného procesu praženia je totiž aróma súvisiaca s chemickým zložením suroviny, preto každá zmena podmienok praženia vedie k tvorbe produktu s odlišnými vlastnosťami.
Proces praženia pre chuť a farbu kávy je kľúčový a zároveň komplikovaný. Tmavšie praženie ako potenciálna možnosť zníženia obsahu akrylamidu môže potenciálne vytvárať ďalšie nežiaduce zlúčeniny a definitívne ovplyvniť chuť a vôňu výsledného produktu. V súčasnosti neexistujú takmer žiadne praktické riešenia, ktoré by znížili hladinu akrylamidu a súčasne zachovali kvalitatívne vlastnosti kávy, pretože krok praženia nemožno zásadne zmeniť. Ako už bolo uvedené, optimalizácia procesu praženia z tohto pohľadu sa javí ako veľká výzva pre pražiarov, pre ktorých je dôležitá najmä kvalita produktu, nielen zisk.
Akrylamid nie je stabilný a jeho obsah sa v skladovanej káve zmenšuje, pričom tieto straty môžu byť na úrovni 40 až 60 % pri skladovaní pri izbovej teplote po dobu 6 až 12 mesiacov. Výskumy potvrdili, že čím je vyššia teplota skladovania, tým sú väčšie straty akrylamidu. Napríklad počas skladovania vákuovo balenej kávy pri teplote 37 °C boli zaznamenané najväčšie straty, a to až sedemnásobné. Skladovanie pri teplote 10 až 12 °C počas troch mesiacov vedie k strate približne 30 %.
Ing. Eva Ivanišová, PhD.
Ústav potravinárstva
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre
Článok vznikol s podporou projektu NITT SK II Národná infraštruktúra pre podporu transferu technológií na Slovensku.
