Acrylamide

Acrylamide
Général
Nom IUPAC
N CAS	79-06-1
N EINECS	201-173-7
SMILES
InChI
Apparence	cristaux blancs, solution limpide incolore
Propriétés chimiques
Formule brute	C3H5NO
Masse molaire	71,0779 ± 0,0033 g·mol
Propriétés physiques
T° fusion	84,5 °C
T° ébullition	192,6 °C. 125 °C à 25 mmHg
Solubilité	dans l'eau à 25 °C : 2 040 g·l
Masse volumique	1,13 g·cm, 2.45 par rapport à l'air
T° d’auto-inflammation	424 °C
Point d’éclair	138 °C (coupelle fermée)
Pression de vapeur saturante	à 20 °C : 1 Pa
Thermochimie
Cp
Cristallographie
Classe cristalline ou groupe d’espace	P21/c
Paramètres de maille	a = 8,408 Å b = 5,792 Å c = 9,777 Å α = 90,00 ° β = 118,57 ° γ = 90,00 ° Z = 4
Volume	418,15 Å
Densité théorique	1,129
Précautions
Directive 67/548/EEC

T

NFPA 704
2 2 2
SIMDUT
D1B, D2A, D2B,
SGH
Danger H301, H312, H315, H317, H319, H332, H340, H350, H361f, H372,
Classification du CIRC
Groupe 2A : Probablement cancérogène pour l'homme
Écotoxicologie
DL	107 mg·kg souris oral 170 mg·kg cochon d'inde s.c. 170 mg·kg souris i.p. 400 mg·kg rat peau
LogP	-1,65 - -0,67
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'acrylamide est le nom usuel du 2-propénamide (amide acrylique) de formule brute C₃H₅NO.

L'acrylamide est un produit utilisé dans l'industrie des plastiques, ou qui peut apparaître spontanément lors de la cuisson d'aliments à plus de 120 °C.

C'est une molécule cancérigène et reprotoxique* (*chez l'animal, non étudié chez l'homme) qui est considérée par l'OMS comme présentant un risque pour la santé humaine. Elle se forme lors de la cuisson (friture, rôtissage..) à haute température d’aliments riches en hydrate de carbone (amidon, sucres) et en protéines.

La formation de l'acrylamide est fortement influencée par la température de cuisson, la teneur en eau des aliments, ainsi que le « brunissage » (carbonisation) des produits.

La substance est synthétisée surtout lorsque l'asparagine, un acide aminé naturel, entre en réaction avec des sucres naturels comme le glucose, c’est la réaction de Maillard, du nom du chimiste français qui l’a identifié pour la première fois. C'est justement cette réaction qui donne aux aliments frits leur goût, leur consistance et leur couleur brune si caractéristiques.

Les aliments les plus concernés par cette formation sont avant tout les produits à base de céréales et de pomme de terre (tels que les chips ou les frites), les pains et pâtisseries et généralement tous les produits soumis à des températures élevées comme le café ou les amandes grillées.

La consommation quotidienne de la nourriture contaminée par l’acrylamide est estimée à 0.001 mg/kg poids/jour pour la population générale et à 0.004 mg/kg poids/jour pour les gros consommateurs.

L’abaissement du pH dans les chips de maïs ou les frites par l’addition de l’acide citrique avant de les mettre au four, le niveau d’acrylamide est réduit de jusqu’à 80%. La solution d’acide citrique ou d’acide acétique arrive à extraire les précurseurs de la pomme de terre.

En 2002, alors que les données d'exposition manquaient, la Commission européenne a entamé le recueil des données d’occurrence de taux d’acrylamide dans les aliments, tâche ensuite confiée à l’EFSA en 2006, en collaboration avec les États membres. La substance est considérée comme pouvant avoir des effets sur le système nerveux, en entraînant des lésions du système nerveux périphérique.

Une étude, financée par l'UE a montré une association positive entre un taux élevé d'acrylamide dans le sang et le développement du cancer du sein. Les auteurs soulignent le fait que leur étude ne prouve pas l'existence d'un lien direct entre l'acrylamide présent dans les aliments et le cancer mais évoque toutefois cette possibilité qui doit être confirmée par des travaux plus approfondis.

L’acrylamide est biodégradable et ne s’accumule pas dans l’environnement ni dans la chaîne alimentaire. Certains microorganismes sont capables de dégrader l’acrylamide de façon anaérobique ou aérobique; avec ou sans lumière. Le genus Rhodococcus par exemple, convertit le monomère d’acrylamide en acide acrylique, une substance moins toxique. Cependant, la dégradation significative nécessite un minimum de quelques jours. La dégradation complète de l’acrylamide peut prendre des jours, des semaines ou des mois en fonction de la quantité de microorganismes dans le milieu aqueux. Sous des conditions aérobiques, la demi-vie de l’acrylamide dans les rivières est de 55 à 70 heures, légèrement plus courte que celle dans l’eau de mer ou dans l’estuaire.

Dans plusieurs pays, en vue de maintenir une limite de 0.25 μg/L d’acrylamide dans l’eau potable, la concentration de monomère d’acrylamide dans le polyacrylamide utilisé pour le traitement d’eau est limitée à 0.05% (0.5 g/kg). Si le polyacrylamide est utilisé pour l’emballage des aliments, la concentration est limitée à 0.2% (2 g/kg).

Éviter au mieux la formation d'acrylamide

Un adulte consommerait en moyenne 0,4 μg (millionième de gramme) d'acrylamide par kilogramme de poids corporel chaque jour. Sans certitudes, les chercheurs conseillent toutefois d’en diminuer la quantité ingérée.

Pour cela, il est recommandé de :

• réduire le temps de friture, la majeure parité de l’acrylamide se formant en effet durant les dernières minutes de cuisson ;
• éviter de consommer les aliments carbonisés ou frits ou rôtis à des températures égales ou supérieures à 120 °C ;
• préférer les aliments gros et épais qui contiennent proportionnellement moins d'acrylamide (mais qui doivent cuire plus longtemps pour être cuits à cœur) ;
• le jaune d'œuf réduirait la formation d'acrylamide dans une recette.

Pour les pommes de terre :

• choisir une variété de pomme de terre qui contient moins d'asparagine et de sucres ;
• ne pas les conserver au réfrigérateur car cela favorise la synthèse de précurseur de la réaction de Maillard ;
• les fertilisants à base d'azote sont aussi générateurs de précurseurs de la réaction de Maillard ;
• ne pas consommer des pommes de terre qui ont germé ou qui sont devenues verdâtres.

La CIAA (Confédération des industries agroalimentaires) a publié et met à jour périodiquement une « Acrylamide Toolbox »(boite à outil), à partir des connaissances disponibles, pour aider l’industrie alimentaire à volontairement réduire les taux d'acrylamide des aliments.

En biologie moléculaire, on utilise l'acrylamide polymérisé (polyacrylamide) pour réaliser des électrophorèses. En chimie des polymères, il peut être utilisé comme monomère participant à la formation de polymères réticulés (voire de gels réticulés selon les protocoles employés).

Toxique "environnemental"

L'acrylamide a d'abord été identifié comme toxique chimique industriel très réactif, notamment présent dans la fumée du tabac. La neurotoxicité de l’acrylamide chez l’homme a été révélée via des cas d'expositions accidentelles ou professionnelles à des taux élevés de ce produit. L’acrylamide est par ailleurs un carcinogène et reprotoxique connu (sur l'animal de laboratoire).

Toxique alimentaire :

Ce sont des chercheurs suédois qui en 2002 ont les premiers montré sa présence dans l'alimentation humaine.
L’ex-comité scientifique de l’alimentation humaine (CSAH) a émis un avis sur l’acrylamide en 2002, puis une 1ère étude a été publiée sur l’acrylamide dans les aliments. D'autres études ont été financées par l'UE.

L'acrylamide est l'un des produits à risque étudiés par le groupe scientifique sur les contaminants de la chaîne alimentaire (CONTAM) de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA), après avoir fait l'objet d'un rapport du Comité mixte FAO/OMS d’experts des additifs alimentaires .

Aspect biochimique :

L’acrylamide est rapidement absorbée et distribuée dans le corps de l’animal et concentrée dans le sang avec une demi vie de deux heures. L’acrylamide est biotransformée par conjugaison au glutathione avant sa dégradation. Les métabolites excrétés dans l’urine ne sont pas toxiques et représentent 90% d’acrylamide absorbée. En 2004, une étude a démontré qu’environ deux heures après avoir consommé des croustilles de pomme de terre contenant 938 ± 1 µg d’acrylamide, 4.5% d’acrylamide est retrouvée dans l’urine (étude sur trois hommes et trois femmes).

La formation de l’acrylamide dans la nourriture n’est pas distribuée de façon homogène mais largement en surface. Pour cette raison, toute la portion de la nourriture doit être homogénéisée avant d’échantillonner pour l’extraction et l’analyse. La plupart des méthodes utilisent l’acrylamide isotopique, 2H3-AA ou 13C3-AA, comme standard interne. Le standard interne est ajouté avant l’extraction.

L’extraction de l’acrylamide à l’eau froide dans un rapport de 1:10 est très rapide en quelques minutes pour des échantillons hydrophiles comme les céréales, les pommes de terre, etc. Si l’échantillon contient une matrice grasse (chocolat, beurre d’arachide, etc), il faut l’extraire avec un solvant non polaire pour enlever la phase lipide.

L’extraction au solvant organique est une méthode alternative à l’extraction à l’eau. L’acétonitrile, le méthanol, le propanol, le mélange d’éthanol/dichlorométhane, etc sont des exemples de solvants organiques polaires qui ont été utilisés pour extraire l’acrylamide de la nourriture. Toutefois, une hydratation de la nourriture est nécessaire pour assurer une extraction efficace.

L’acrylamide est dérivée en 2,3-dibromopropionamide pour une meilleure sensibilité. La bromination de l’acrylamide se fait à 5°C pendant une nuit. Le dérivé bromé est extrait dans l’acétate d’éthyle et séché avec du sulfate de sodium puis concentré par évaporation du solvant.

L’analyse par GC-MS directement sans dérivation a donné des résultats plus élevés à cause de l’acrylamide formée lors de l’analyse. La formation de l’acrylamide supplémentaire est causée par la présence du précurseur de l’acrylamide. L’analyse par GC-MS avec dérivation peut donner une LOQ jusqu’à 5 ug/kg.

L’acrylamide est un faible chromophore UV. LC-UV est idéale pour l’analyse de la nourriture qui a un niveau élevé en acrylamide comme les nouilles instantanée et les produits de pomme de terre. LC-UV est aussi utilisée pour analyser les résidus d’acrylamide dans le polyacrylamide, dans le sol ou dans d’autres échantillons environnementaux.

En LC-MS/MS par électronébuliseur, un nettoyage de l’extrait aqueux à l’aide d’une cartouche SPE est nécessaire pour enlever les interférences. Trois principaux pics sont observés : m/z 72 (ion moléculaire), m/z 55 (perte de NH3) et m/z 27 (perte de NH3 et de C=O). Le pic le plus intense, l’ion m/z 55, est utilisé pour la quantification. Pour l’identification, le spectre de l’échantillon est comparé avec celui du standard à une énergie d’ionisation de 10eV et de 20eV. La LOD peut descendre jusqu’à 3 ug/kg et la LOQ, jusqu’à 10 ug/kg. Le domaine de linéarité est de 10-10000 ug/kg.