Συσχέτιση των συνθηκών καβουρδίσματος σπόρων σησαμιού με τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά, τα επίπεδα επικίνδυνων ουσιών και το προφίλ πτητικών ενώσεων
Το καβούρδισμα του σουσαμιού εφαρμόζεται τόσο στη βιομηχανική παραγωγή ταχίνι και σησαμέλαιου όσο και σε οικιακό επίπεδο, είτε για μαγειρική χρήση είτε για την παρασκευή συνταγών που απαιτούν έντονο άρωμα. Πρόκειται για θερμική επεξεργασία που μεταβάλλει τη δομή των σπόρων, τη χημική σύσταση των λιπιδίων και το αρωματικό τους προφίλ. Παράλληλα, το καβούρδισμα συνδέεται με τον σχηματισμό ανεπιθύμητων και δυνητικά επικίνδυνων χημικών ενώσεων, φαινόμενο που έχει μελετηθεί εκτενώς σε βιομηχανικές συνθήκες και βασίζεται σε μηχανισμούς που μπορούν να ενεργοποιηθούν και στο οικιακό περιβάλλον.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Κονσέρβες τόνου: Ένα χρόνο μετά την αρχική ανάκληση εξακολουθούν να πωλούνται σε μεγάλα σουπερμάρκετ
Αν και έχουν προηγηθεί πολλές μελέτες για τις επιδράσεις του καβουρδίσματος στο σουσάμι, νέα επιστημονική μελέτη εξετάζει τη συσχέτιση μεταξύ συνθηκών καβουρδίσματος σπόρων σησαμιού και των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών, του σχηματισμού επικίνδυνων χημικών ουσιών και του προφίλ πτητικών ενώσεων του παραγόμενου σησαμέλαιου. Το σησαμέλαιο αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα φυτικά έλαια διεθνώς, με υψηλή περιεκτικότητα σε ακόρεστα λιπαρά οξέα και παρουσία μικροσυστατικών όπως τοκοφερόλες, φυτοστερόλες και λιγνάνες. Όπως έχει γράψει το Cibum το σησαμέλαιο είναι πλούσιο σε λιγνάνες (σεσαμίνη, σεσαμολίνη, σεσαμόλη), τοκοφερόλες (ουσίες με ισχυρή αντιοξειδωτική δράση) και ακόρεστα λιπαρά οξέα όπως το ελαϊκό και το λινελαϊκό οξύ — όλα συνδεδεμένα με οφέλη για την καρδιαγγειακή υγεία και την προστασία των κυττάρων από το οξειδωτικό στρες. Το χαρακτηριστικό του άρωμα αναπτύσσεται κυρίως κατά το καβούρδισμα των σπόρων, στάδιο που προηγείται της εξαγωγής του ελαίου με μεθόδους όπως η εκχύλιση υποκατάστασης θερμού ύδατος ή η μηχανική έκθλιψη. Η ίδια θερμική διεργασία, σε μικρότερη κλίμακα, εφαρμόζεται και από τους καταναλωτές σε τηγάνι ή φούρνο, με παρόμοιες φυσικοχημικές αντιδράσεις, αλλά διαφορετική ένταση και διάρκεια.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Μολυσμένο σάντουιτς κυλικείου πίσω από μαζική τροφική δηλητηρίαση 60 μαθητών λυκείου
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Ευρωπαϊκός συναγερμός για μάσκα προσώπου γνωστής εταιρείας με μόλυβδο, αρσενικό και νικέλιο (Φωτογραφία)
Ο πειραματικός σχεδιασμός της μελέτης, αφορά βιομηχανική παραγωγή αρωματικού σησαμέλαιου, με ελεγχόμενες θερμοκρασίες από 180 έως 260 °C και χρόνους καβουρδίσματος από 10 έως 40 λεπτά, εύρος που αντανακλά τις συνήθεις πρακτικές της βιομηχανίας. Τα αποτελέσματα, ωστόσο, βασίζονται σε θεμελιώδεις θερμικές και χημικές διεργασίες που δεν περιορίζονται στη βιομηχανική κλίμακα.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Η πανούκλα επιστρέφει – 9χρονο παιδί έχασε τη ζωή του
Κεντρικό εύρημα αποτέλεσε ο σχηματισμός επικίνδυνων χημικών ενώσεων, συγκεκριμένα του βενζο[a]πυρενίου, των εστέρων 3-μονοχλωροπροπανεδιόλης και των εστέρων γλυκιδυλίου. Διαπιστώθηκε ότι όταν η θερμοκρασία καβουρδίσματος υπερέβη τους 220 °C, οι συγκεντρώσεις των ουσιών αυτών αυξήθηκαν απότομα. Το βενζο[a]πυρένιο συνδέθηκε με συνθήκες έντονης θερμικής καταπόνησης και πιθανή παραγωγή καπνού, ενώ οι εστέρες 3-MCPD και γλυκιδυλίου σχηματίστηκαν μέσω θερμικά ευνοούμενων αντιδράσεων μεταξύ λιπιδίων και ιόντων χλωρίου. Οι μηχανισμοί αυτοί μπορούν να ενεργοποιηθούν και στο οικιακό καβούρδισμα, ιδιαίτερα όταν χρησιμοποιείται πολύ υψηλή θερμοκρασία, όταν οι σπόροι καίγονται τοπικά ή όταν παραμένουν σε επαφή με υπερθερμασμένες επιφάνειες.
Να σημειωθεί ότι και σε άλλη μελέτη εξετάστηκε η επίδραση του ψησίματος σουσαμιού στον σχηματισμό ουσιών που θεωρούνται επιβαρυντικές για την υγεία, επιβεβαιώνοντας ότι το φαινόμενο δεν περιορίζεται σε μία μόνο ερευνητική προσέγγιση. Συγκεκριμένα, διαπιστώθηκε ότι η θερμική επεξεργασία του σουσαμιού σε αυξανόμενες θερμοκρασίες οδηγεί στον σχηματισμό ακρυλαμιδίου, 5-υδροξυμεθυλοφουρφουράλης και αντιδραστικών δικαρβονυλικών ενώσεων, οι οποίες προκύπτουν από αντιδράσεις μεταξύ σακχάρων και αμινοξέων κατά το ψήσιμο. Οι ουσίες αυτές δεν προσφέρουν διατροφικό όφελος και έχουν συνδεθεί με ανεπιθύμητες βιολογικές επιδράσεις όταν η πρόσληψή τους είναι συχνή ή μακροχρόνια, όπως αυξημένο οξειδωτικό στρες, φλεγμονώδεις διεργασίες και επιβάρυνση του μεταβολισμού. Παράλληλα, καταγράφηκε ο σχηματισμός δεικτών γλυκοζυλίωσης πρωτεϊνών, που αντανακλούν χημικές αλλοιώσεις οι οποίες συσσωρεύονται στα τρόφιμα μετά από έντονη θέρμανση. Με απλά λόγια, τα ευρήματα δείχνουν ότι όσο πιο υψηλή και παρατεταμένη είναι η θερμοκρασία ψησίματος του σουσαμιού, τόσο αυξάνεται η παρουσία ενώσεων που σχετίζονται με κινδύνους για την υγεία, ενισχύοντας τη συνολική αξιοπιστία των συμπερασμάτων του κύριου άρθρου σχετικά με τον ρόλο του καβουρδίσματος.
Επίσης η αύξηση της θερμοκρασίας καβουρδίσματος προκάλεσε εκτεταμένη υποβάθμιση της μικροδομής των σπόρων σησαμιού. Παρατηρήθηκαν ρωγμές, κατάρρευση κυτταρικών δομών και αποδιοργάνωση των ελαιοσωμάτων, γεγονότα που διευκόλυναν την απελευθέρωση του ελαίου αλλά ταυτόχρονα κατέδειξαν έντονη θερμική καταπόνηση της πρώτης ύλης. Οι μεταβολές αυτές συνοδεύτηκαν από προοδευτική σκουρόχρωση των σπόρων και του ελαίου, με σαφή επιτάχυνση του φαινομένου σε θερμοκρασίες άνω των 220 °C. Αντίστοιχη σκουρόχρωση παρατηρείται και στο οικιακό καβούρδισμα όταν οι σπόροι εκτίθενται σε δυνατή φωτιά ή παραμένουν στο σκεύος πέραν του απαραίτητου χρόνου.
Σε επίπεδο φυσικοχημικών ιδιοτήτων, η οξύτητα του σησαμέλαιου μειώθηκε με την εντατικοποίηση του καβουρδίσματος, λόγω απενεργοποίησης ενζύμων και θερμικής απομάκρυνσης ελεύθερων λιπαρών οξέων. Παράλληλα, ο δείκτης υπεροξειδίων αυξήθηκε, υποδηλώνοντας ενισχυμένη οξείδωση των λιπιδίων. Η τάση αυτή συνδέεται άμεσα με την ένταση της θέρμανσης και δεν διαφοροποιείται ποιοτικά μεταξύ βιομηχανικού και οικιακού καβουρδίσματος, αλλά μόνο ποσοτικά.
Η σύσταση των λιπαρών οξέων μεταβλήθηκε επίσης ως αποτέλεσμα του καβουρδίσματος. Τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, κυρίως το λινελαϊκό και το λινολενικό, παρουσίασαν σταδιακή μείωση με την αύξηση της θερμικής έντασης, λόγω οξείδωσης και διάσπασης των διπλών δεσμών. Τα μονοακόρεστα και κορεσμένα λιπαρά οξέα εμφάνισαν μεγαλύτερη σταθερότητα, χωρίς όμως να παραμένουν ανεπηρέαστα σε ακραίες συνθήκες. Η ίδια κατεύθυνση μεταβολών έχει περιγραφεί και σε τρόφιμα που περιέχουν καβουρδισμένο σουσάμι σε οικιακές εφαρμογές.
Το αρωματικό προφίλ του σησαμέλαιου ενισχύθηκε με την αύξηση της θερμοκρασίας, όπως καταγράφηκε μέσω ανάλυσης με ηλεκτρονική μύτη. Οι βραχείας αλυσίδας αλκάνες, οι αλδεΰδες και οι αλκοόλες αποτέλεσαν τις κυρίαρχες πτητικές ενώσεις, προϊόντα αντιδράσεων Maillard, καραμελοποίησης και οξείδωσης λιπιδίων. Σε θερμοκρασίες 200–220 °C επιτεύχθηκε έντονη ανάπτυξη αρώματος, ενώ σε υψηλότερες θερμοκρασίες το αρωματικό προφίλ έγινε βαρύτερο και λιγότερο ισορροπημένο, φαινόμενο που παρατηρείται συχνά και σε υπερβολικά καβουρδισμένο σουσάμι σε οικιακές συνθήκες.
Παρότι η έρευνα αφορά αποκλειστικά βιομηχανική παραγωγή σησαμέλαιου και όχι άμεσα μαγειρικές πρακτικές, τα ευρήματα καταδεικνύουν ότι το καβούρδισμα αποτελεί εγγενώς κρίσιμο στάδιο από πλευράς χημικής ασφάλειας. Οι ίδιες βασικές θερμικές διεργασίες που οδηγούν στον σχηματισμό επικίνδυνων ενώσεων στη βιομηχανία μπορούν να ενεργοποιηθούν και στο οικιακό καβούρδισμα, με τη διαφορά ότι στη βιομηχανική παραγωγή ακολουθεί στάδιο εκχύλισης και συμπύκνωσης του ελαίου που αυξάνει τις τελικές συγκεντρώσεις.
Το θερμοκρασιακό όριο των 220 °C αναδεικνύεται ως κρίσιμο σημείο, πέραν του οποίου ο κίνδυνος σχηματισμού επικίνδυνων χημικών ενώσεων αυξάνεται απότομα, ανεξαρτήτως κλίμακας εφαρμογής. Κάτω από αυτό το όριο επιτυγχάνεται ανάπτυξη αρώματος με σχετικά ελεγχόμενο κίνδυνο επιμόλυνσης, ενώ η υπέρβασή του συνοδεύεται από απότομη υποβάθμιση της ασφάλειας και της διατροφικής αξίας του προϊόντος. Το σύνολο των δεδομένων αποτυπώνει με σαφήνεια τη στενή και μετρήσιμη σχέση μεταξύ τεχνολογικών επιλογών στο καβούρδισμα και των τελικών χαρακτηριστικών του αρωματικού σησαμέλαιου.
Για οικιακό καβούρδισμα σουσαμιού συνιστάται ήπια θέρμανση σε μέτρια φωτιά, με συνεχή ανάδευση και σύντομη διάρκεια, ώστε οι σπόροι να αποκτούν ελαφρύ χρυσαφί χρώμα και άρωμα χωρίς σκουρόχρωση, κάψιμο ή παραγωγή καπνού, περιορίζοντας έτσι τον σχηματισμό ανεπιθύμητων χημικών ενώσεων.
Πηγές:
Food Control https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956713526000216
National Center for Biotechnology information https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30969769
