چگونه روش‌های پخت با حرارت بالا مواد سرطان‌زا در غذا تولید می‌کنند؟

فرآوری حرارتی، مواد خام را از طریق تغییر پروتئین‌ها و سایر اجزا دگرگون می‌کند تا بافت‌ها و طعم‌هایی را ایجاد نماید که غذاهای پخته‌شده را جذاب و ایمن می‌سازند. با این حال، این واکنش‌های دمای بالا می‌توانند محصولات جانبی سرطان‌زا نیز تولید کنند.

برخی از روش‌های پخت و پز، به ویژه آن‌هایی که شامل دمای بالا یا شعله باز هستند، تشکیل هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای (PAH)، آمین‌های هتروسیکلیک (HCA)، نیتروزآمین‌ها (NA) و ترکیبات نیتروزو (NOC) را ترویج می‌دهند [1, 2, 3, 4]. درک اینکه چگونه این آلاینده‌ها تشکیل می‌شوند، برای توسعه شیوه‌های آشپزی ایمن‌تر و محدود کردن قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض مواد سرطان‌زا، امری کلیدی است.

مواد سرطان‌زای ناشی از حرارت بالا

چندین دسته از مواد سرطان‌زای ناشی از حرارت در طول روش‌های رایج پخت و پز، از طریق مسیرهای شیمیایی مشخصی ایجاد می‌شوند. این مسیرها توسط واکنش‌های دمای بالا، تجزیه حرارتی یا تعامل بین اجزای غذایی و مواد عمل‌آورنده اضافه شده، فعال می‌شوند [1, 2, 3, 4]. پس از مصرف، این ترکیبات در بدن فعال‌سازی متابولیکی پیدا می‌کنند و واسطه‌هایی را تولید می‌کنند که می‌توانند به سلول‌ها آسیب برسانند.

آمین‌های هتروسیکلیک در گوشت

آمین‌های هتروسیکلیک در گوشتی که در دماهای بالا پخته می‌شود، از طریق واکنش‌های میلارد و با دخالت کراتین یا کراتینین، اسیدهای آمینه و قندها، توسعه می‌یابند [1, 3, 4, 9]. سطح این ترکیبات با افزایش دما و مدت زمان پخت افزایش می‌یابد. آمین‌های هتروسیکلیک حرارتی در دماهای پخت استاندارد ۱۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد تشکیل می‌شوند، در حالی که آمین‌های هتروسیکلیک تجزیه حرارتی در دماهای بالاتر از ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد پدیدار می‌گردند.

هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای

در طول گریل کردن، دودی کردن یا زغال کردن، چربی ذوب شده روی سطوح داغ یا شعله می‌چکد و در نتیجه دودی تولید می‌شود که هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای مانند بنزو[a]پیرن را روی غذا رسوب می‌دهد [1, 2, 3, 4]. محتوای چربی، نزدیکی به حرارت و قرار گرفتن مستقیم در معرض شعله، بر غلظت هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای تأثیر می‌گذارد. همچنین ممکن است این ترکیبات از روغن‌های پخت و پز یا دود محیطی نیز وارد غذا شوند.

آکریل‌آمید در غذاهای نشاسته‌ای

آکریل‌آمید در غذاهای نشاسته‌ای که در دماهای بیش از ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد پخته می‌شوند، تشکیل می‌شود. این فرآیند از طریق واکنش‌های میلارد بین آسپاراژین و قندهای کاهنده، به ویژه در طول سرخ کردن یا پخت در فر رخ می‌دهد [2, 6, 9]. شدت قهوه‌ای شدن غذا (ایجاد رنگ قهوه‌ای) یک پیش‌بینی‌کننده قوی برای محتوای آکریل‌آمید است.

نیتروزآمین‌ها در گوشت‌های فرآوری شده

علاوه بر این، نیتروزآمین‌ها در گوشت‌های فرآوری شده زمانی پدیدار می‌شوند که نیتریت‌ها در طول پخت با دمای بالا با آمین‌های ثانویه واکنش نشان می‌دهند [2, 3]. غلظت این ترکیبات در حین سرخ کردن یا زغال کردن افزایش می‌یابد.

مکانیسم‌های خطر سرطان‌زایی

مواد سرطان‌زای ناشی از حرارت در درجه اول از طریق آسیب به دی‌ان‌ای و استرس اکسیداتیو به پیشرفت سرطان کمک می‌کنند [3, 4]. هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای تحت فعال‌سازی متابولیکی به واسطه‌های واکنشی تبدیل می‌شوند که به دی‌ان‌ای متصل شده و جهش‌ها را ترویج می‌دهند.

پس از فعال‌سازی توسط آنزیم‌های خاص، آمین‌های هتروسیکلیک نیز افزونه‌های جهش‌زای دی‌ان‌ای (DNA adducts) را تشکیل می‌دهند [1, 3, 4]. پخت و پز با دمای بالا همچنین تشکیل رادیکال‌های آزاد را تسریع می‌کند و استرس اکسیداتیو را در بدن تقویت می‌نماید.

چندین مطالعه کوهورت و مورد-شاهدی در انسان، مصرف مکرر گوشت‌های کاملاً پخته، گریل شده یا سرخ شده را با افزایش خطرات ابتلا به سرطان‌های روده بزرگ، پانکراس، پروستات و معده مرتبط دانسته‌اند [1, 4, 7, 8]. این ارتباطات بر اساس نظرسنجی‌های غذایی و پیگیری شیوع سرطان صورت گرفته است؛ با این حال، نتایج بر اساس جمعیت و طراحی مطالعه متغیر است.

نظارت زیستی انسانی (بیومانیتورینگ) متابولیت‌های آمین‌های هتروسیکلیک، هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای و آکریل‌آمید را در ادرار و خون تشخیص داده است [3, 5, 6]. این یافته‌ها دلیلی بر قرار گرفتن در معرض رژیم غذایی است. با این حال، کارآزمایی‌های بالینی هنوز محدود هستند و نتایج منتشر شده برای ایجاد یک رابطه علی برای همه انواع سرطان کافی نیست.

عوامل مؤثر بر تشکیل مواد سرطان‌زا

دما، مدت زمان پخت، محتوای چربی و ترکیب مواد غذایی به شدت بر تشکیل مواد سرطان‌زا تأثیر می‌گذارند [1, 3, 4, 9]. تشکیل آمین‌های هتروسیکلیک به طور ناگهانی در حدود ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد، جایی که واکنش‌های میلارد تسریع می‌شوند، افزایش می‌یابد و پخت طولانی‌مدت بیشتر آن را تقویت می‌کند. گریل کردن، دودی کردن، کباب کردن در فر و سرخ کردن، مواد سرطان‌زای بسیار بیشتری نسبت به روش‌های پخت با حرارت مرطوب تولید می‌کنند.

یک فراتحلیل اخیر، افزایش ۳۰ درصدی سرطان مری را با مصرف بالای گوشت فرآوری شده گزارش داد [7]. مطالعه دیگری مصرف روزانه مرغ کاملاً گریل شده یا کبابی را با ۸۰ درصد خطر بالاتر لنفوم، به ویژه زیرگونه‌های غیر هوچکین سلول B، مرتبط دانست. این یافته‌ها تأثیر قرار گرفتن مکرر در معرض ترکیبات ناشی از حرارت را برجسته می‌سازد [8].

گوشت‌های قرمز و فرآوری شده به طور کلی به دلیل محتوای کراتین بیشتر، آمین‌های هتروسیکلیک بیشتری نسبت به مرغ یا ماهی تولید می‌کنند؛ با این حال، روش پخت همچنان یک عامل تعیین‌کننده اصلی است [1, 3, 4]. چربی اثر دوگانه‌ای دارد؛ گوشت‌های کم‌چرب اغلب آمین‌های هتروسیکلیک بیشتری تولید می‌کنند، در حالی که چربی بالاتر با تقویت تجزیه حرارتی و تولید دود، تولید هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای را افزایش می‌دهد.

غذاهای گیاهی به ندرت آمین‌های هتروسیکلیک یا هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای تشکیل می‌دهند و حاوی آنتی‌اکسیدان‌ها، فیبر و فیتوکمیکال‌هایی هستند که استرس اکسیداتیو را مهار می‌کنند [3, 4]. مرینیت‌های گیاهی غنی از آنتی‌اکسیدان، مکانیسم‌های رادیکال آزاد زمینه‌ای برای تشکیل این ترکیبات را متوقف می‌سازند.

راهکارهای کاهش مواجهه با مواد سرطان‌زا

تکنیک‌های پخت با دمای پایین و بر پایه آب، مانند بخارپز کردن، آب‌پز کردن، و استفاده از مایکروویو، مواد سرطان‌زای بسیار کمتری نسبت به گریل کردن، سرخ کردن در ماهیتابه یا کباب کردن در فر تولید می‌کنند [1, 2, 3, 4, 9]. استفاده از روغن‌های پخت و پز با پایداری اکسیداتیو بالا، آلدئیدهای مضر و هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای تولید شده در طی فرآوری با حرارت بالا را کاهش می‌دهد.

مرینیت‌های غنی از آنتی‌اکسیدان که حاوی آبلیمو، سیر، گیاهان دارویی، ویتامین‌های C و E یا عصاره‌های گیاهی غنی از فنول هستند، می‌توانند سطح هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای را تا ۷۰ درصد کاهش دهند [3, 4]. مرینیت‌های بر پایه آبجو، به ویژه انواع تیره، تشکیل این ترکیبات را در گوشت گریل شده به دلیل فعالیت بیشتر در مهار رادیکال‌ها، تا بیش از ۵۰ درصد کاهش می‌دهند.

چای سبز، یربا ماته و ادویه‌هایی مانند زردچوبه، زنجبیل، پاپریکا و فلفل سیاه نیز می‌توانند تشکیل آمین‌های هتروسیکلیک و هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای را سرکوب کنند [1, 3, 4]. کاتچین، لوتئولین، جنیستئین و رسوراترول نیز چندین مسیر واکنش میلارد را مهار کرده و در نتیجه تولید واسطه‌های واکنشی را محدود می‌سازند.

حذف قسمت‌های سوخته یا سیاه شده و چربی اضافی، و همچنین استفاده از فویل یا حرارت غیرمستقیم هنگام گریل کردن، به همین ترتیب رسوب هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای را کاهش می‌دهد [1, 2, 3, 4]. پیش‌درمان با مایکروویو می‌تواند زمان پخت را کاهش داده و در نتیجه تولید آمین‌های هتروسیکلیک را کاهش دهد.

دودی کردن گوشت را در معرض محصولات احتراق قرار می‌دهد و به طور مداوم بالاترین غلظت هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای را تولید می‌کند [9]. به همین ترتیب، سرخ کردن در ماهیتابه به دلیل تماس مستقیم سطح با دمای بالا، تشکیل آمین‌های هتروسیکلیک و آکریل‌آمید را ترویج می‌دهد. در مقابل، سرخ کردن با هوا نشان داده شده است که سطوح پایین‌تری از آمین‌های هتروسیکلیک، هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای و آکریل‌آمید را به همراه دارد، به شرطی که غذاها بیش از حد پخته نشوند.

مطالعات تجربی اخیر نشان می‌دهند که مرینیت‌های خاص، به ویژه شیر، آبجو، زردچوبه، رزماری و سیر، می‌توانند تشکیل آمین‌های هتروسیکلیک را در مرغ و گوشت گاو سرخ شده با هوا تا حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد کاهش دهند [9]. با این حال، مشاهده شده است که برخی از این مرینیت‌ها (به ویژه شیر و سیر) به طور همزمان سطح آکریل‌آمید را در همان نمونه‌ها افزایش می‌دهند. به طور کلی، این اقدامات نشان می‌دهند که تنظیمات جزئی در سبک پخت و پز، دما و چاشنی می‌تواند به طور قابل توجهی قرار گرفتن در معرض مواد سرطان‌زای ناشی از حرارت را بدون به خطر انداختن طعم، کاهش دهد.

دیدگاه‌های نظارتی جهانی

نهادهای بهداشت جهانی تأیید می‌کنند که پخت با دمای بالا و فرآوری گوشت می‌تواند ترکیباتی با پتانسیل سرطان‌زایی تولید کند. در سال ۲۰۱۵، آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان (IARC) گوشت‌های فرآوری شده را به عنوان سرطان‌زای قطعی برای انسان (گروه ۱) و گوشت قرمز را به عنوان احتمالاً سرطان‌زا (گروه ۲A) طبقه‌بندی کرد [4, 10].

آژانس بین‌المللی تحقیقات سرطان همچنین آلاینده‌های خاص تشکیل شده با حرارت، از جمله آکریل‌آمید و چندین آمین هتروسیکلیک را ارزیابی کرده است که در گروه‌های ۲A یا ۲B دسته‌بندی می‌شوند، در حالی که هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای از گروه ۱ تا گروه ۲B متغیر هستند [3, 4, 9, 10]. این طبقه‌بندی‌ها درجات مختلفی از شواهد حاصل از مطالعات انسانی، حیوانی و مکانیسمی را منعکس می‌کنند.

نهادهایی مانند انجمن سرطان آمریکا، سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) و سازمان ایمنی غذای اروپا (EFSA) این ارزیابی‌ها را در توصیه‌های غذایی و استانداردهای آلاینده ادغام می‌کنند [3, 4]. برای مثال، مقررات سازمان ایمنی غذای اروپا و کمیسیون اروپا حداکثر سطح بنزو[a]پیرن و مجموع نشانگر PAH4 را در بیشتر گوشت‌های دودی و تحت حرارت قرار گرفته، به ترتیب ۲ میکروگرم بر کیلوگرم و ۱۲ میکروگرم بر کیلوگرم تعیین کرده‌اند. چندین نهاد ملی، از جمله سازمان ملی غذا در سوئد، نیز توصیه می‌کنند مصرف گوشت قرمز به کمتر از ۵۰۰ گرم در هفته محدود شود [4].

راهنمایی‌های صنعت و مصرف‌کننده با تأکید بر روش‌های عملی کاهش مواجهه همسو هستند. این راهکارها شامل استفاده از روش‌های پخت با دمای پایین‌تر، اجتناب از زغال شدن، مرینیت کردن گوشت‌ها برای مهار تشکیل آمین‌های هتروسیکلیک و هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای، و تنظیم آماده‌سازی نشاسته برای محدود کردن آکریل‌آمید است [3, 4, 9]. در مجموع، این اقدامات از شیوه‌های پخت و پز ایمن‌تر برای کاهش قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض آلاینده‌های ناشی از حرارت حمایت می‌کنند.

پرسش‌های متداول

آمین‌های هتروسیکلیک (HCA) چگونه در غذاها تشکیل می‌شوند؟

آمین‌های هتروسیکلیک عمدتاً در گوشت‌ها، در طول پخت با دمای بالا (معمولاً بالای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد) از طریق واکنش‌های شیمیایی بین کراتین یا کراتینین، اسیدهای آمینه و قندها تشکیل می‌شوند. هرچه دما و مدت زمان پخت بیشتر باشد، میزان تولید آمین‌های هتروسیکلیک افزایش می‌یابد.

چرا گریل کردن گوشت با افزایش خطر مواد سرطان‌زا همراه است؟

گریل کردن (کباب کردن روی آتش) باعث می‌شود چربی ذوب شده روی شعله یا سطح داغ چکه کند و دود تولید کند. این دود حاوی هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای (PAH) است که روی سطح غذا رسوب کرده و احتمال سرطان‌زایی غذا را بالا می‌برند.

چه نوع غذاهایی حاوی آکریل‌آمید هستند و چگونه تشکیل می‌شود؟

آکریل‌آمید در غذاهای نشاسته‌ای مانند سیب‌زمینی، نان، و غلات، در طول پخت با دمای بالا (بالای ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد)، مانند سرخ کردن یا پخت در فر، تشکیل می‌شود. این ترکیب از طریق واکنش میلارد بین آسپاراژین و قندهای کاهنده در حضور حرارت ایجاد می‌گردد.

مرینیت کردن چگونه می‌تواند به کاهش مواد سرطان‌زا کمک کند؟

مرینیت‌های غنی از آنتی‌اکسیدان (مانند موادی با پایه آبلیمو، سیر، ادویه‌جات یا چای) با مهار مکانیسم‌های رادیکال آزاد که منجر به تشکیل آمین‌های هتروسیکلیک و هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای می‌شوند، می‌توانند میزان تشکیل این ترکیبات را تا ۷۰ درصد کاهش دهند.

خلاصه

قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض مواد سرطان‌زای تولید شده توسط حرارت مانند هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای و آمین‌های هتروسیکلیک، یک نگرانی مهم بهداشت عمومی در جهان است [1, 2, 3, 4, 7, 8, 9]. تنظیمات ساده در شیوه‌های پخت و پز، مانند استفاده از دماهای پایین‌تر، زمان پخت کوتاه‌تر و مرینیت‌های غنی از آنتی‌اکسیدان، می‌تواند به طور قابل توجهی تشکیل این ترکیبات را کاهش دهد. این اقدامات عملی به افراد کمک می‌کند تا خطر ابتلا به سرطان‌های مرتبط با رژیم غذایی را مدیریت کنند.