Study of furan formation in starchy foods processed at high temperature and technologies for its mitigation

El furano es un compuesto potencialmente cancerígeno en humanos que puede formarse en una amplia gama de alimentos procesados a altas temperaturas, tales como café, alimentos para bebé, pan y snacks. Si bien, aún son inciertos los riesgos asociados a los niveles actuales de ingesta de furano dietario; la mitigación de furano en alimentos podría ser considerada como un desafío en la prevención de enfermedades como el cáncer. La hipótesis de este trabajo es que es posible reducir el nivel de furano presente en alimentos amiláceos procesados a altas temperaturas, mediante la disminución del contenido de sus principales precursores (azúcares reductores y ácido ascórbico) en las materias primas alimentarias. El objetivo de esta tesis fue mejorar el entendimiento de la formación de furano en alimentos amiláceos procesados a altas temperaturas con el fin de desarrollar tecnologías para su mitigación. De acuerdo a las conclusiones anteriores, la concentración de furano de 14 tipos de alimentos comerciales chilenos procesados a altas temperaturas fue analizada en base a un método modificado de cromatografía gaseosa de espacio de cabeza con espectrometría de masas.Además, una evaluación de riesgos fue realizada con estimadores de exposición basados en la data dietaria de estudios nacionales de diferentes grupos etarios. El café tipo “Americano”, las hojuelas de papa frita y las galletas de “Soda” presentaron las concentraciones más altas de furano (936 ng g-1, 259 ng g-1 y 91 ng g-1 respectivamente). Los escolares (9-13 años) y los bebés (9 meses) representaron las mayores ingestas de furano, con márgenes de exposición menores a 10.000 (2.479 y 2.411, respectivamente) lo cual apunta a un posible riesgo público para la salud, considerando que el furano es un compuesto posiblemente cancerígeno y genotóxico. En base a estos resultados, la formación de furano en alimentos amiláceos de bajo contenido de humedad (horneados y fritos) fue estudiada. El rol de la adición de ácido ascórbico y las condiciones de calentamiento sobre la ocurrencia de furano y su relación con el pardeamiento no enzimático en un sistema modelo alimenticio a base de harina de trigo fueron investigados. La adición de ácido ascórbico aumentó significativamente la generación de furano después de los 7 min de calentamiento, teniendo un efecto mayor en los productos horneados.Asimismo, el contenido de furano en alimentos aumentó de manera paralela a los niveles de aceite penetrado. Como para las reacciones de Maillard en general, en todas las muestras el nivel de furano correlacionó linealmente con su grado de pardeamiento no enzimático, representado por los parámetros de color L* y a* (ej. las muestras de harina de trigo horneadas mostraron un R2 of 0.88 y 0.87 para L* y a*, respectivamente) a medida que el contenido de humedad de la muestra disminuyó durante su calentamiento. Finalmente, debido a que se encontró que las hojuelas fritas de papas eran un contribuyente crítico a la ingesta de furano de la población chilena, una tecnología de mitigación de furano para este tipo de matriz alimentaria fue propuesta. De acuerdo a lo anterior, un diseño central compuesto fue usado para optimizar el efecto de la temperatura y tiempo de blanqueado sobre: (i) la extracción de los precursores de furano y acrilamida (azúcares reductores y ácido ascórbico) en láminas de papa y (ii) el nivel de furano, acrilamida y aceite en hojuelas de papa blanqueadas y fritas.El contenido de furano y acrilamida disminuyó (> 50%) significativamente (p˂0.05) al aumentar la temperatura y tiempo de banqueado, mostrando la misma tendencia obtenida para los niveles de precursores. Las condiciones óptimas de blanqueado fueron 64°C y 17 min en las cuales se obtuvieron reducciones del 91%, 54% y 19% de furano, acrilamida y aceite, respectivamente. Desde una perspectiva científica, se concluye que la reducción de la concentración de precursores en las materias primas, específicamente azúcares reductores y ácido ascórbico; produce una disminución del contenido final de furano en los alimentos térmicamente tratados, tales como las hojuelas de papas frita, sugiriendo la reacción de Maillard como la ruta responsable de la generación de furano en este tipo de matriz. Por lo tanto, el blanqueado de láminas de papa puede ser propuesto como una alternativa factible para producir hojuelas de papa fritas más saludables, con menores contenidos de contaminantes alimentarios de proceso y un nivel de aceite controlado.