Dr hab. inż. Agnieszka Starek prof. uczelni
Dr Agnieszka Sagan

Grillowanie ma długą i bogatą historię. Nasi przodkowie w czasach prehistorycznych piekli mięso na rozgrzanych kamieniach, kłach mamuta czy kościach.

Było to ważną formą ich integracji plemiennej, gdyż w ten sposób budowali i wzmacniali poczucie bezpieczeństwa oraz podtrzymywali społeczne więzi. W czasach średniowiecznych mięso nadziewano na rożen i opiekano. Był to okres, w którym przygotowywanie takiego jedzenia wiązało się w jakiś sposób z prestiżem. Nowy zwyczaj grillowania (barbecue) zaczął się w Ameryce. Z czasem rozprzestrzenił się on po całym kraju, a do Polski trafił w latach dziewięćdziesiątych. W ten sposób wyparł wspaniałe ogniska, gdzie piekło się kiełbaski na kiju, co zapewne każdy z nas wspomina z nostalgią.

Aspekt grillowania nie zmienił się znacząco mimo upływu czasu. Cywilizacja pozwala nam używać coraz to nowszych wynalazków, a urok tej formy sporządzania posiłków i spędzania wspólnych chwil jest ten sam, a może nawet większy. Przy grillu jest przecież ciekawiej, weselej i bliżej natury – to zaostrza apetyt, urozmaica sytuację i sprawia, że jedzone potrawy bardziej nam smakują. Gdy czas upływa w miłej atmosferze, nasz subiektywny odbiór całej sytuacji sprawia, iż zmysłem smaku intensywniej odbieramy bodźce. Dzięki temu nasze wrażenie jest takie, iż to, co jemy, jest po prostu smaczniejsze, ale czy zdrowe?! Największym zarzutem, jaki słyszymy na temat grilla, jest możliwość wywoływania nowotworów przez związki osiadające na jedzeniu w wyniku spalania w ogniu tłuszczu. Szkodliwe substancje znajdują się głównie w zbyt spieczonych kawałkach potraw. Nie są to do końca potwierdzone hipotezy, jednak naukowcy ich nie odrzucają, a kolejne prowadzone przez nich badania przemawiają za tym, że grill powinien być tylko sporadyczną przyjemnością.Ten sposób przetwarzania żywności może bowiem powodować powstawanie w niej szkodliwych związków chemicznych. Zazwyczaj substancje te tworzą się podczas obróbki termicznej produktów o dużej zawartości białka, przy czym ich ilość i rodzaj są warunkowane głównie temperaturą i czasem trwania procesu. Związki kancerogenne zaczynają się tworzyć już podczas pierwszych 5 – 10 minut termicznej obróbki w temperaturze 100 – 300ºC. Do najbardziej szkodliwych należą m.in. heterocykliczne aminy aromatyczne HAA/HCA (Heterocyclic Aromatic Amine – HAA) i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne WWA (Polycyclic aromatic hydrocarbon – PAHs).
Najwięcej HAA tworzy się podczas grillowania lub smażenia, zwłaszcza mięsa czerwonego. Potwierdzają to badania przeprowadzone przez Waszkiewicz-Robak i in. [2014], którzy grillowaniu poddali wołowinę. W tym celu użyli grilla elektrycznego, którego temperatura powierzchni wynosiła 230oC. Do badań wykorzystali mięśnie tuszy wołowej: lędźwiowy większy – polędwicę (psoas major) oraz pośladkowy średni – rostbef (gluteus medius), które dojrzewały w różnym czasie (5, 10 i 15 dni). Analiza chromatograficzna próbek wykazała, iż najwięcej HAA (10,01 ng/g mięsa) znajdowało się w mięśniu gluteus medius. Wydłużenie czasu dojrzewania mięsa wołowego powodowało zwiększenie ilości tych szkodliwych związków. Spośród badanych procesów termicznych (smażeniu na oleju rzepakowym w temperaturze 180oC i grillowaniu) najwięcej HAA (9,37 ng/g) powstawało właśnie podczas grillowania. Najczęściej występującą aminą w mięsie poddanym obróbce termicznej była PhIP (2-Amino-1-methyl-6-phenylimidazo(4,5-b)pyridine), której poziom w niektórych produktach wynosił ponad 400 ng/g mięsa). W grillowanej wołowinie nie stwierdzono aminoimidazoarenów (IQ oraz lQx), które ze względu na wysoką wrażliwość na działanie wysokiej temperatury, rozkładały się podczas procesu termicznego.
Analizy Szterk i in. [2012] także potwierdziły, że różne czynniki technologiczne wpływają na tworzenie się HAA podczas przetwarzania wołowiny (m. psoas major, m. gluteus medius i m. semitendinosus). Okres dojrzewania mięs (w warunkach chłodniczych) był ważnym czynnikiem determinującym profil i stężenia HAA. Czasy przechowywania krótsze niż dziesięć dni znacząco wpłynęły na tworzenie HAA (szczególnie rakotwórczych amin IQ, IQx, MeIQx i PhIP). Natomiast wydłużenie czasu przechowywania próbek nie powodowało istotnych zmian w profilu HAA, lecz ich stężenie niekorzystnie rosło.
Sporej części tych zagrożeń można jednak uniknąć. Zespół naukowców z Kansas State University (Manhattan) pod kierownictwem prof. chemii J. Scott Smitha, zbadał sposoby przetwarzania i przygotowywania mięs zmniejszające ryzyko szkodliwości. Spożywanie produktów pochodzenia zwierzęcego poddanych złej obróbce termicznej grozi bowiem nowotworami płuc, trzustki, prostaty, jajników oraz jelita grubego. Naukowcy stwierdzili, że niski lub nieznaczący poziom HAA można osiągnąć przy opiekaniu mięs w czasie do 4 minut w temperaturze do 178oC. Jest to oczywiście zbyt mało, aby przygotować mięso do spożycia, jednak dodanie przed rozpoczęciem pieczenia przypraw zawierających antyoksydanty (ze związkami fenolowymi) powoduje, iż tworzenie HAA zostaje zablokowane i można zastosować dłuższe czasy obróbki przy wyższych temperaturach. Analizy chemiczne dowiodły, iż najskuteczniejszy był zwykły rozmaryn suszony, który zmniejszał ilość tworzącego się HAA w zakresie od 40 do 43%. Co więcej, wcześniejsze badania wykazały, że jeszcze skuteczniejszy był ekstrakt rozmarynu zmniejszający ilość HCA aż o 79%. Kolejne testy potwierdziły, że steki zamarynowane w mieszankach z dodatkiem rozmarynu i innych ziół wykazują bardzo niski poziom szkodliwych związków. Z badanych przypraw jeszcze kurkuma i chiński imbir posiadały wysoką aktywność antyoksydacyjną i najlepiej zapobiegały tworzeniu się HAA.
Smith i in. [2008] wskazują również na możliwość zmniejszenia wycieku termicznego poprzez zastosowanie marynat, na etapie obróbki wstępnej surowca. Naukowcy zaobserwowali, że użycie dostępnych w sprzedaży detalicznej mieszanek przypraw pozwala na redukcję mutagennych/rakotwórczych HAA w mięsie wołowym podczas grillowania. Analiza HPLC wykazała obecność w marynatach handlowych znacznej ilości naturalnych przeciwutleniaczy fenolowych (kwasu karnozynowego, karnozolu i kwasu rozmarynowego), które mogą ograniczać tworzenie się tych związków. Mimo tego, iż steki marynowane były tylko przez jedną godzinę, a następnie grillowane w około 200oC (przez 5 minut z każdej stron) nie odznaczały się wysoką zawartością: 2-amino-3,8-dimetyloimidazo [4,5-f] chinoksaliny (MeIQx), 2-amino-1-metylo-6-fenyloimidazo [4,5-b] pirydyny (PhIP), 1-metylo-9H-pirydo [4,3-b] -indolu (harman) i 9H-pirydo [4,3-b] -indolu (norharman).
Metody wyodrębniania, oczyszczania i oznaczania jakościowo-ilościowego szkodliwych amin zostały dokładnie opisane w publikacji Damasiewicz-Bodzek i in. [2012].
Do grupy związków mutagennych powstających w efekcie obróbki termicznej żywności zalicza się również wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Spośród wszystkich WWA najlepiej poznany jest mechanizm działania benzo[a]pirenu (BaP), związku o działaniu mutagennym i rakotwórczym. Metabolizm benzo[a]pirenu obejmuje wiele etapów i prowadzi do utworzenia rakotwórczych produktów. Po początkowym utlenieniu przez monooksygenazy z udziałem cytochromu P-450 tworzy się epoksyd, który następnie w wyniku działania enzymu hydrolazy epoksydowej przekształca się w dihydrodiol, a ten z kolei w dihydrodiol-epoksyd. Ten ostatni łączy się kowalentnie z DNA, inicjując mutacje, które mogą stać się przyczyną powstania raka. WWA mają właściwości indukcyjne, związane ze stymulacją mikrosomalnego systemu monooksygenaz. Mogą więc w znacznym stopniu zmieniać szybkość i kierunek procesów biotransformacji leków (ksenobiotyków) i w ten sposób zmieniać ich działanie farmakologiczne [Andrejko i Andrejko, 2009].
Celem pracy Ciemniaka [2007] było określenie zawartości benzo[a]pirenu (BaP) w mięsie kurcząt grillowanym różnymi metodami: grillowanie tradycyjne bezpośrednio nad węglem drzewnym (odległość rusztu od powierzchni węgla – ok. 10 cm), grillowanie nad węglem drzewnym z wykorzystaniem aluminiowych tacek (odległość rusztu od powierzchni węgla – ok. 10 cm), grillowanie elektryczne (źródło ciepła umieszczone ok. 10 cm ponad rusztem). Analizę zawartości tego związku wykonano techniką chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrem mas GC – MS. Benzo[a]piren stwierdzono we wszystkich analizowanych próbkach, nawet w surowych, niepoddanym żadnej obróbce. Wyniki badań dowodzą, że zawartość BaP silnie zależy od metody grillowania oraz od rodzaju źródła ciepła. Zarówno grillowanie elektryczne, jak i grillowanie na węglu drzewnym (gdy wyeliminowano możliwość kapania tłuszczu na gorące węgle), nie powodowały znaczącego wzrostu zawartości BaP w porównaniu z próbą kontrolną. Wyższą zawartość BaP stwierdzono, gdy mięso grillowano bezpośrednio nad powierzchnią węgla (do 4,26 μg/kg – w mięsie, i 49,6 μg/kg – w skórze). Natomiast największą zawartość benzo[a]pirenu (138 μg/kg) stwierdzono w skórze bardzo mocno wypieczonej, ale nadal nadającej się do spożycia. Generalnie zdecydowanie mniejszym zanieczyszczeniem charakteryzowała się żywność grillowana na aluminiowych tackach oraz w grillu elektrycznym.
Podobne wyniki osiągnęli Larsson i in. [1986] poddając grillowaniu frankfurterki. Produkty przygotowane na grillu elektrycznym zawierały nieznaczne ilości BaP 0,2–0,3 μg/kg, nieróżniące się znacząco od stwierdzonych w kiełbaskach przygotowanych na patelni. Niewielki wzrost wystąpił, gdy przygotowywano je nad węglem drzewnym, ale zawartość BaP nie przekroczyła 1 μg/kg. Znaczący wzrost (do 54,2 μg/kg) zawartości tego szkodliwego związku zaobserwowano w przypadku zastosowania do grillowania otwartego ognia. Natomiast w bardzo silnie wypieczonych, ale wciąż nadających się do konsumpcji kiełbaskach stwierdzono aż 212 μg/kg tego szkodliwego związku.

Szczególnie duże znaczenie w tworzeniu WWA przypisuje się zawartości tłuszczu w surowcu i związanym z tym jego wyciekiem podczas grillowania. W wyniku pirolizy tłuszczu kapiącego na rozgrzany brykiet węgla drzewnego bądź węgiel drzewny powstają WWA, które osadzają się na powierzchni grillowanego produktu. Badania Więk i in. [2013] potwierdzają, że boczek (jako surowiec o bardzo dużej zawartości tłuszczu), poddany procesowi grillowania stanowi niebezpieczne źródło związków z grupy WWA (85,9 µg·kg-1). Zawartość benzo[a]pirenu w produkcie przekroczyła dopuszczalny w prawie żywnościowym Unii Europejskiej poziom 5 µg·kg-1 dla mięsnych produktów grillowanych. Warto zwrócić uwagę, że w pozostałych produktach aapoziom WWA był o około 40% niższy i wynosił w karkówce i filecie indyczym odpowiednio: 49,8 i 48,0 µg kg-1. Surowce grillowano na grillu węglowym w temperaturze wynoszącej około 250°C, a zawartość WWA w produktach oznaczono metodą HPLC/FLD.
Farhadian i in. [2010] analizowali kilka rodzajów mięs i sposobów ich obróbki nie tylko pod kątem benzo (a) pirenu, ale również fluorantenu i benzo (b) fluorantenu przy użyciu HPLC-FD. Różnice w stężeniach WWA w mięsach przygotowywanych na węglu drzewnym, gazie i grillu, okazały się znaczące (p <0,05), w zakresie od 3,51 do 106 ng/g. W tym przypadku fluoranten znaleziono we wszystkich próbkach. Najwyższe stężenie całkowitych WWA wyniosło 132 ng/g w grillowanym steku wołowym, a najniższe 3,51 ng/g w kurczaku przygotowanym również tą metodą.
Stężenia siedmiu wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych to znaczy. chryzenu, benzo[b]fluorantenu, benzo[k]fluorantenu, benzo[a]pirenu, dibenzo[a, h]antracenu, benzo[g, h, i]perylenu i indeno[1,2,3-c, d] określono w 150 próbkach komercyjnych produktów mięsnych. WWA określono metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej z zastosowaniem detektora fluorescencji. Stosunkowo wysoki poziom tych związków, średnio 10,2 μg/kg, stwierdzono w próbkach wieprzowiny z grilla. Średnie poziomy WWA w wołowinie nie przekraczały 0,80 μg/kg. Natomiast grillowanie próbek wieprzowych za pomocą węgla drzewnego skutkowało wyjątkowo wysokimi poziomami benzo[a]pirenu (3,0 μg/kg), podczas gdy średnie poziomy BaP w próbkach wołowiny przygotowanej tym samym sposobem wynosiły 0,15 μg/kg [Chung i in., 2012].
Podobnie jak w przypadku HAA również i w stosunku do WWA zostało potwierdzone, iż odpowiednie zamarynowanie mięsa wołowego przed obróbką termiczną pozwala na ograniczenie powstawania niekorzystnych związków (benzo [a] pirenu, benzo [b] fluorantenu i fluoranten). Farhadian i in. [2012] przygotowali siedem marynat zawierających:
1) marynatę podstawową, w tym cukier, wodę, cebulę, kurkumę, trawę cytrynową, sól, czosnek, kolendrę i cynamon,
2) marynatę podstawową + olej,
3) marynatę handlową
4) marynatę podstawową + olej + sok z cytryny,
5) marynatę podstawową + sok z cytryny,
6) marynatę podstawową + olej + tamaryndowiec,
7) tamaryndowiec dostępny w sprzedaży,
które nakładali na próbki mięsa przed grillowaniem na węglu drzewnym. Do analizy WWA zastosowali wysokosprawną chromatografię cieczową (HPLC) z detektorem fluorescencyjnym. Badanie wykazało znaczne (p<0,05) zmniejszenie (70%) WWA w próbkach wołowiny poddanych działaniu kwaśnej marynaty (zawierającej 1,2% soku z cytryny). W dalszej kolejności najlepszymi marynatami okazały się mieszanki numer: 1, 4 i 2. Czas trwania marynowania nie był istotnym (p>0,05) czynnikiem zmniejszającym WWA.
W wyniku ogrzewania surowców pochodzenia zwierzęcego w wysokiej temperaturze następuje szereg zmian fizykochemicznych. Charakterystyczną cechą tych grillowanych produktów jest silna denaturacja białek warstwy powierzchniowej oraz obecność związków Maillarda. W dużym stopniu kształtują one pożądane cechy sensoryczne potraw, takie jak: barwa, zapach, smak oraz soczystość. Niestety mięsne produkty grillowane są również źródłem związków o działaniu kancerogennym lub potencjalnie kancerogennym, spośród których najczęściej wymieniane są: wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i heterocykliczne aminy aromatyczne. Należy jednak pamiętać, że większość związków uzyskuje właściwości kancerogenne dopiero w wyniku przemian metabolicznych. Powstałe w ten sposób pochodne w różny sposób oddziałują na organizm człowieka. Określanie poziomu tych szkodliwych związków w surowcach/gotowych produktach zwyczajowo wykorzystywanych do grillowania może przyczynić się do wskazania tych, które należy eliminować z asortymentu z uwagi na zagrożenie zdrowia. Przedstawione w niniejszym artykule dane można wykorzystać do oszacowania narażenia konsumentów na HAA i WWA w diecie oraz do oceny potencjalnego ryzyka związanego ze spożywaniem tych produktów.

 

Literatura

Andrejko, D., & Andrejko, M. (2009). Zanieczyszczenia żywności. Źródła i oddziaływanie na organizm człowieka. Wyd. Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie, Lublin, 94.
Chung, 2. S., Yettella, R. R., Kim, J. S., Kwon, K., Kim, M. C., & Min, D. B. (2011). Effects of grilling and roasting on the levels of polycyclic aromatic hydrocarbons in beef and pork. Food Chemistry, 129(4), 1420-1426.
Ciemniak, A. (2007). Porównanie wpływu metody grillowania na zawartość benzo [a] pirenu w mięsie kurcząt. Żywność Nauka Technologia Jakość, 14(3), 54-61.
Damasiewicz-Bodzek, A., Blaszczyk, U., Janoszka, B., Warzecha, L., & Strozyk, M. (2002). Heterocykliczne aminy aromatyczne [HAA] w zywnosci-metody wyodrebniania, oczyszczania i oznaczania jakosciowo-ilosciowego. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 35(1), 1-9.
Farhadian, A., Jinap, S., Abas, F., & Sakar, Z. I. (2010). Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in grilled meat. Food control, 21(5), 606-610.
Farhadian, A., Jinap, S., Faridah, A., & Zaidul, I. S. M. (2012). Effects of marinating on the formation of polycyclic aromatic hydrocarbons (benzo [a] pyrene, benzo [b] fluoranthene and fluoranthene) in grilled beef meat. Food Control, 28(2), 420-425.
Larsson, B. K., Sahlberg, G. P., Eriksson, A. T., & Busk, L. A. (1983). Polycyclic aromatic hydrocarbons in grilled food. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 31(4), 867-873.
Smith, J. S., Ameri, F., & Gadgil, P. (2008). Effect of marinades on the formation of heterocyclic amines in grilled beef steaks. Journal of food science, 73(6), T100-T105.
Stanisławczyk, R. (2016). Heterocykliczne aminy aromatyczne w produktach mięsnych. Gospodarka Mięsna, (02), 36-39.
Szterk, A., Roszko, M., Małek, K., Kurek, M., Zbieć, M., & Waszkiewicz-Robak, B. (2012). Profiles and concentrations of heterocyclic aromatic amines formed in beef during various heat treatments depend on the time of ripening and muscle type. Meat science, 92(4), 587-595.
Waszkiewicz-Robak, B., Szterk, A., & Kaczmarczuk, P. (2014). Bezpieczeństwo zdrowotne mięsa wołowego poddanego obróbce termicznej. Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego, 1, 69-76.
Więk, A., Tkacz, K., & Żywica, R. (2013). Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w mięsnych produktach grillowanych w zależności od zawartości tłuszczu w surowcu. Żywność Nauka Technologia Jakość, 20(2), 39-50.
https://www.medonet.pl/zdrowie/zdrowie-dla-kazdego,jedzenie-z-grilla-jest-niezdrowe,artykul,1696558.html