Akrilamid

Akrilamid, C₃H₅NO kimyasal formülüne ve 71,08 g/mol molekül ağırlığına sahip, renksiz, kokusuz, kristal yapıda bir katı organik bileşiktir.^[1] Suda (25°C’de 2,04 kg/L’ye kadar) ve etanol ve aseton gibi çeşitli organik çözücülerde oldukça çözünür; erime noktası 84,5°C ve kaynama noktası 192,6°C’dir.^[1] En basit doymamış amid olan akrilamid, öncelikle su arıtma, kağıt hamuru ve kağıt üretimi, petrol geri kazanımı, toprak şartlandırma, boyalar, yapıştırıcılar ve kozmetiklerde kullanılan poliakrilamidlerin ve kopolimerlerin sentezlenmesi için bir monomer olarak hizmet eder.^[2]

Gıdalardaki varlığı 2002 yılında keşfedilmiştir. Akrilamid, endüstriyel olarak, 1949’da geliştirilen ve günümüzde hala baskın olan, ancak son zamanlarda biyolojik temelli yöntemlerin de ortaya çıktığı, akrilonitrilin asit katalizli hidrolizi yoluyla üretilir.^[2] Günlük bağlamda, asparajin ve indirgeyici şekerler içeren karbonhidrat açısından zengin gıdalar kızartma, fırınlama, kavurma gibi işlemlerle 120°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda pişirildiğinde veya patates ürünleri, ekmek, bisküviler, kahve ve tahıllar işlendiğinde Maillard reaksiyonu yoluyla doğal olarak oluşur.^[3] Bu süreç, gıda esmerleşmesine ve lezzetine katkıda bulunur ancak patates kızartması (404 µg/kg’a kadar) ve patates cipsi gibi aşırı pişmiş veya gevrek ürünlerde daha yüksek konsantrasyonlarda olmak üzere değişen akrilamid seviyeleriyle sonuçlanır.^[3]

Akrilamid ile ilişkili sağlık riskleri, tekrarlanan maruziyet durumunda periferik nöropati ve merkezi-periferik distal aksonopatiye neden olabilen nörotoksisitesi dahil olmak üzere toksisitesinden kaynaklanmaktadır.^[1] Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (Grup 2A) tarafından muhtemel bir insan kanserojeni olarak sınıflandırılmıştır^[4] ve Ulusal Toksikoloji Programı tarafından, metaboliti glisidamid yoluyla DNA hasarını gösteren hayvan çalışmaları ve kemirgenlerde artan tümör insidansına dayanarak makul ölçüde bir insan kanserojeni olduğu öngörülmektedir; ancak insan epidemiyolojik kanıtları kesin değildir.^[5] Birincil maruziyet yolları arasında gıdalardan sindirim, soluma ve mesleki ortamlarda deri emilimi yer alır; sigara içenler, tütün dumanı nedeniyle 3-5 kat daha yüksek iç maruziyet seviyeleriyle karşı karşıyadır.^[5] EPA gibi düzenleyici kurumlar içme suyu limitleri ve işyeri maruziyet eşikleri (örneğin, 0,3 mg/m³ izin verilen maruziyet limiti) belirlerken, FDA gıda ile temas eden malzemelerdeki kalıntıları izler ancak doğrudan gıdalarda izlemez.^[1]

Azaltma stratejileri, patatesleri haşlamak, aşırı kızarmadan kaçınmak, kaynatma veya buharda pişirmeyi tercih etmek ve diyetleri çeşitlendirmek gibi pişirme ayarlamaları yoluyla gıdalarda oluşumu azaltmaya ve FoodDrinkEurope gibi kuruluşların araç setleri aracılığıyla endüstri çabalarına odaklanmaktadır.^[3] Çevresel olarak, akrilamid yüksek toprak hareketliliği gösterir ve hızla biyolojik olarak parçalanabilir, ancak CERCLA gibi düzenlemeler kapsamında tehlikeli bir hava kirleticisi olarak kabul edilir ve raporlanabilir miktarı 5.000 lb’dir.^[1]

Kimya

Moleküler yapı

Akrilamid, C₃H₅NO moleküler formülüne ve 71,08 g/mol molekül ağırlığına sahiptir.^[1]

Bileşik yapısal olarak CH₂=CHC(O)NH₂ şeklinde temsil edilir ve doğrudan bir amid fonksiyonel grubuna (–C(O)NH₂) bağlı bir vinil grubu (CH₂=CH–) içerir.^[1]

Bu α,β-doymamış amidde, vinil grubunun C=C çift bağında yer alan karbon atomları ve amidin karbonil karbonu sp² hibritleşmiştir, bu da bu atomlar çevresinde yaklaşık 120° bağ açıları ile trigonal düzlemsel geometriye neden olur.^[6]

Akrilamidin Lewis yapısı, terminal CH₂ ve CH grupları arasında bir karbon-karbon çift bağı (bir σ ve bir π bağı) bulunan vinil kısmını gösterir; bu kısım, bir C=O çift bağı taşıyan ve bir C–N tek bağı ile bir NH₂ grubuna bağlı olan amid karbonuna bir tek bağ ile bağlanır.^[1]

Akrilamid, baskın konformasyondaki akiral, düzlemsel omurgası nedeniyle kararlı geometrik veya optik izomerlerden yoksundur, ancak tautomerik potansiyel sergiler ve esas olarak daha az elverişli imidik asit (enol) tautomeri yerine kararlı amid (keto) formunda bulunur.^[7]

Fiziksel özellikler

Akrilamid, oda sıcaklığında beyaz, kokusuz, kristal bir katıdır.^[8]^[9]

Erime noktası 84 ile 86 °C arasında değişir ve bu noktada katı halden sıvı hale geçer.^[9] Kaynama noktası, 25 mmHg azaltılmış basınçta 125 °C olarak rapor edilmiştir; ancak akrilamid, atmosfer basıncında kaynama noktasına ulaşmadan önce bozunur ve sıklıkla polimerleşmeye uğrar.^[9] Katının yoğunluğu, 4 °C’deki suya göre 30 °C’de ölçüldüğünde 1,122 g/cm³’tür.^[9]

Özellik	Değer	Koşullar/Notlar
Görünüm	Beyaz kristal katı	Kokusuz
Erime noktası	84–86 °C	–
Kaynama noktası	125 °C	25 mmHg’de; atmosfer basıncında bozunur
Yoğunluk	1,122 g/cm³	30 °C/4 °C’de

Akrilamid, amid fonksiyonelliği nedeniyle polar çözücülerde yüksek çözünürlük gösterir. 30 °C’de 216 g/100 mL çözünürlük ile suda, ayrıca etanol (86 g/100 mL) ve dietil eterde oldukça çözünürdür.^[10] Kloroformdaki çözünürlüğü daha düşüktür, 30 °C’de yaklaşık 2,7 g/100 mL’dir ve az çözünür olarak sınıflandırılır.^[10]

Normal koşullar altında akrilamid kararlıdır, ancak erime noktasının üzerine ısıtıldığında veya polimerizasyon inhibitörlerinin yokluğunda ultraviyole ışığa maruz kaldığında ekzotermik polimerizasyona uğrayabilir.^[11] Bu kararsızlık, depolama ve taşıma sırasında istenmeyen reaksiyonları önlemek için ticari preparatlara stabilizatörlerin eklenmesini gerektirir.^[12]

Kimyasal özellikler

Akrilamid, vinil monomer olarak karakteristik davranışlar sergileyen oldukça reaktif bir α,β-doymamış amiddir; bu durum esas olarak karbonil grubuna konjuge elektron eksikliği olan çift bağı tarafından yönlendirilir. Bu yapısal özellik, çeşitli polimerler için kilit bir öncü olmasını sağlarken aynı zamanda katılma reaksiyonlarına ve polimerizasyon süreçlerine katılmasına olanak tanır ve istenmeyen reaksiyonları önlemek için dikkatli kullanım gerektirir. Ortam koşullarında kimyasal kararlılığı orta düzeydedir, ancak ısı, ışık veya belirli reaktiflere maruz kaldığında bozunmaya veya reaksiyona girmeye yatkın hale gelir.^[1]

Akrilamidin en belirgin reaksiyonlarından biri, doğrusal veya çapraz bağlı poliakrilamid oluşturmak üzere kolayca uğradığı serbest radikal polimerizasyonudur. Bu işlem tipik olarak peroksitler, azo bileşikleri veya ultraviyole ışık tarafından başlatılır, vinil grubu boyunca zincir büyümesi eklenmesi yoluyla ilerler ve önemli miktarda ısı açığa çıkarır (yaklaşık 19,8 kcal/mol). Polimerizasyon, 85°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda veya UV radyasyonuna maruz kaldığında şiddetli bir şekilde gerçekleşebilir ve kontrol edilmezse potansiyel olarak patlayıcı koşullara yol açabilir.^[13]

Akrilamid ayrıca sulu ortamlarda, özellikle asidik veya bazik koşullar altında yavaş hidrolize uğrayarak birincil ürünler olarak akrilik asit ve amonyak verir. Nötr pH’ta (7) ve 25°C’de hidroliz yarı ömrü 38 yılı aşar; bu, nötr suda yüksek kalıcılık gösterdiğini ancak aşırı pH ortamlarında bozunmanın hızlandığını gösterir. Bu reaksiyon, amid karboniline nükleofilik saldırı yoluyla ilerler ve akrilamidin daha kararsız esterlere kıyasla göreceli kararlılığını, ancak endüstriyel veya çevresel ortamlarda hidrolitik parçalanmaya karşı savunmasızlığını vurgular.^[14]^[15]

Bir Michael alıcısı olarak akrilamid, α,β-doymamış sisteminin β-karbonuna konjuge katılma yoluyla tiyoller, aminler ve fosfinler gibi nükleofillerle reaksiyona girer. Örneğin, sistein kalıntılarındaki tiyol grupları veya glutatyon ile kovalent eklentiler (adducts) oluşturur; bu reaksiyon ikinci derecedendir ve kinetik olarak elverişlidir, genellikle biyokonjugasyon veya toksisite çalışmalarında kullanılır. Bu reaktivite, biyolojik sistemlerde baz katalizi veya yakınlık etkileriyle artan oranlarla, elektrofilik doğasının ve biyoalkilasyon potansiyelinin temelini oluşturur.^[16]^[17]

Homopolimerizasyona ek olarak akrilamid, artırılmış çözünürlük, mekanik mukavemet veya uyarılara tepki verme gibi özel özelliklere sahip malzemeler üretmek için akrilik asit, stiren ve metil metakrilat gibi monomerlerle etkili bir şekilde kopolimerleşir. Bu kopolimerler, tersinir katılma-parçalanma zincir transferi (RAFT) dahil olmak üzere serbest radikal yöntemleriyle sentezlenir ve hidrojeller veya kaplamalardaki uygulamalar için kompozisyon ve mimari üzerinde kontrol sağlar. Akrilamidin dahil edilmesi tipik olarak elde edilen polimerlerde hidrofilikliği ve çapraz bağlanma yoğunluğunu artırır.^[18]^[19]

Depolama veya taşıma sırasında istenmeyen polimerizasyonu azaltmak için ticari akrilamid çözeltileri genellikle hidrokinon, 4-tert-bütilkatekol veya bakır tuzları gibi inhibitörlerle stabilize edilir. Bunlar serbest radikalleri temizler ve etkinlikleri için oksijenin varlığını gerektirir. Bu katkı maddeleri oda sıcaklığında stabiliteyi korur ancak kasıtlı polimerizasyondan önce çıkarılmalı veya hesaba katılmalıdır, çünkü bunların yokluğu ısıtma veya kontaminasyon üzerine kendiliğinden reaksiyona yol açabilir.^[20]

Tarihçe

Erken sentez

Akrilamid ilk olarak 1893 yılında Fransız kimyager Charles Moureu tarafından, doymuş bir benzen çözeltisinde akriloil klorürün kuru amonyak ile reaksiyonu yoluyla sentezlendi ve bu, bileşiğin akrilik asidin bir türevi olarak ilk laboratuvar hazırlığını işaret etti.^[2] Bu yöntem, özellikle akrilik bileşiklerden türetilen boyalar ve yapıştırıcılar geliştirmek için organik sentezde bir ara madde olarak akrilamidin potansiyelini vurguladı.^[2]

20. yüzyılın başlarında, bir amid sülfat ara maddesi oluşturmak için akrilonitrilin sülfürik asit ile hidrasyonu ve ardından akrilamid elde etmek için amonyak veya sodyum hidroksit ile nötralizasyon dahil olmak üzere alternatif laboratuvar yöntemleri ortaya çıktı.^[21]

Bu gelişmelere rağmen, 20. yüzyılın öncesinde akrilamid için patentler azdı ve bu durum, 20. yüzyılın ortalarında polimer uygulamalarındaki rolünün tanınmasına kadar ticari ilginin sınırlı olduğunu yansıtıyordu.^[2]

Gıdada keşif

Nisan 2002’de Stockholm Üniversitesi ve İsveç Ulusal Gıda İdaresi’nden araştırmacılar, çeşitli ısıtılmış gıdalarda akrilamid tespit edildiğini duyurarak gıda güvenliği biliminde önemli bir atılıma imza attılar.^[22] Eden Tareke ve Margareta Törnqvist liderliğindeki ekip, sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi (LC-MS) kullanarak 100’den fazla gıda numunesini analiz etti ve patates cipsi, patates kızartması ve fırınlanmış tahıllar gibi karbonhidrat açısından zengin ürünlerde, özellikle kızartılmış patates bazlı ürünlerde yüksek konsantrasyonlarda olmak üzere 1.300 μg/kg’a kadar yüksek akrilamid seviyeleri buldu.

İlk araştırmalar, akrilamid oluşumunu, pişirme sırasında yaygın bir süreç olan ve 120 °C’yi aşan sıcaklıklarda amino asit asparajin ile indirgeyici şekerler arasındaki reaksiyonu içeren, gıdalarda esmerleşmeye ve lezzet gelişimine yol açan Maillard reaksiyonuna bağladı. Bu hipotez, akrilamidin bu öncülerin termal dekarboksilasyonu ve dehidrasyonundan kaynaklandığını gösteren model deneyleriyle desteklendi ve yüksek ısıl işleme tabi tutulan nişastalı gıdalardaki varlığını açıkladı.

Bu keşif, ABD Gıda ve İlaç Dairesi’nin (FDA) 2002 yılında 450’den fazla numuneyi test ederek Amerikan gıdalarındaki akrilamidi doğrulaması ve patates cipsi ve krakerlerde benzer seviyelerin ortaya çıkmasıyla hızlı bir uluslararası tepkiye yol açtı.^[23] Benzer şekilde, Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi’nin (EFSA) selefi olan Avrupa Komisyonu Gıda Bilimsel Komitesi (SCF), Temmuz 2002’de bulguları doğrulayan ve maruziyet riskleri hakkında daha fazla araştırma yapılması çağrısında bulunan bir görüş yayınladı. Bu durum, 2002-2003 yılları arasında Avrupa ve Kuzey Amerika’da yüksek akrilamidli gıdaların tüketiminin azaltılmasını teşvik eden halk sağlığı tavsiyelerine yol açtı.

Üretim

Endüstriyel sentez

Akrilamidin endüstriyel sentezi, ağırlıklı olarak akrilonitrilin (H₂C=CHCN) hidrasyonu yoluyla elde edilir; bu işlem, nitril grubuna su ekleyerek amidi (H₂C=CHCONH₂) oluşturur. Tarihsel olarak birincil yöntem, akrilamid sülfat üretmek için akrilonitrilin 100°C’nin altındaki sıcaklıklarda konsantre sülfürik asit ile reaksiyona sokulmasını ve ardından akrilamid ürününü serbest bırakmak için amonyak veya başka bir bazla nötralizasyonu içeren sülfürik asit hidrasyon işlemiydi. 1950’lerde American Cyanamid gibi şirketler tarafından ticarileştirilen bu yaklaşım, iyon dışlama veya ekstraksiyon gibi saflaştırma adımlarından sonra tipik olarak yaklaşık %98 saflıkta akrilamid verir.^[24]^[25]^[26]

Alternatif bir yol olan bakır katalizli hidrasyon, 1980’lerde, özellikle Nitto Chemical Industry gibi Japon firmaları tarafından endüstriyel olarak geliştirildi ve benimsendi. Bu işlemde, bir akrilonitril ve su çözeltisi, yaklaşık 85°C’de Raney bakırı veya silika üzerinde desteklenmiş bakır gibi sabit yataklı bir katalizör üzerinden geçirilir ve %99’u aşan seçicilik ve verimle doğrudan hidrasyon sağlanır. Bu yöntem, sülfürik asit işlemine kıyasla yan reaksiyonları en aza indirir ve daha yüksek verimliliği ve daha düşük enerji gereksinimleri nedeniyle benimsenmiştir, ancak katalizör deaktivasyonu periyodik rejenerasyon gerektiren bir zorluk olmaya devam etmektedir. Ancak 1990’lardan bu yana, bakır katalizli yöntem modern tesislerde büyük ölçüde biyokatalitik işlemle değiştirilmiştir.^[24]^[25]^[27]^[21]

Mevcut baskın endüstriyel yöntem, akrilonitrilin sulu çözeltide, hafif sıcaklıklarda (yaklaşık 10–30°C) ve ortam basıncında doğrudan akrilamide hidrasyonunu katalize etmek için nitril hidrataz enzimini (tipik olarak Rhodococcus rhodochrous veya Pseudomonas chlororaphis gibi bakterilerden) kullanan biyokatalitik hidrasyondur. 1980’lerde geliştirilen ve Nitto Chemical (şimdi Dia-Nitrix) gibi şirketler tarafından ticarileştirilen bu işlem, yan ürün olmaksızın neredeyse %100 dönüşüm ve seçicilik, yüksek saflık (>%99,9) ve düşük enerji kullanımı sağlayarak çevresel olarak üstündür. Yıllık 1 milyon metrik tonu aşan küresel üretimin çoğunluğunu oluşturur.^[21]

Sülfürik asit yöntemi, tüketilen akrilonitril tonu başına yaklaşık 2,3 ton amonyum sülfat yan ürünü üretir. Bu yan ürün, nötralize edilmiş reaksiyon karışımından kristalizasyon veya buharlaştırma yoluyla geri kazanılır ve tarımda gübre olarak veya diğer kimyasal işlemlerde yeniden kullanılır, böylece atık bertaraf yükleri azaltılır. Bakır ve biyokatalitik yöntemler bu tür tuz yan ürünlerinden kaçınır.^[28]^[29]

Akrilamidin küresel üretimi, poliakrilamid türevlerine olan talep nedeniyle 2025 yılı itibarıyla yıllık yaklaşık 3,7 milyon metrik tondur. Kapasitenin büyük bir kısmı Çin’de (2024 itibarıyla yaklaşık üçte iki pay), ardından Amerika Birleşik Devletleri ve Batı Avrupa’da yoğunlaşmıştır; kilit oyuncular arasında BASF SE, SNF Group ve Mitsui Chemicals bulunmaktadır.^[30]^[31]^[32]

Akrilamidin nörotoksik ve kanserojen özellikleri nedeniyle, endüstriyel sentez, işçilerin soluma, deri teması veya sindirim yoluyla monomere maruz kalmasını en aza indirmek için kapalı reaktörler ve otomatik transfer mekanizmaları dahil olmak üzere kapalı döngü sistemleri kullanır; bu genellikle kişisel koruyucu ekipman ve havalandırma kontrolleri ile desteklenir.^[33]^[34]^[10]

Gıdada oluşum

Akrilamid, gıdalarda öncelikle, bitki bazlı gıdalarda bol miktarda bulunan bir amino asit olan serbest asparajin ile glikoz veya fruktoz gibi indirgeyici şekerler arasında 120 °C’yi aşan yüksek sıcaklık koşullarında meydana gelen enzimatik olmayan bir esmerleşme süreci olan Maillard reaksiyonu yoluyla oluşur.^[35] Bu reaksiyon yolu ilk olarak, asparajinin şekerlerden gelen karbonil bileşikleriyle reaksiyona girdiği model sistemlerde aydınlatıldı ve kızartma, fırınlama veya kavurma gibi termal işlemler sırasında bir yan ürün olarak akrilamid üretimine yol açtığı görüldü.

Ayrıntılı mekanizma, asparajinin α-amino grubunun indirgeyici şekerin karbonil karbonuna nükleofilik saldırısıyla başlar ve bir Schiff bazı ara maddesi (N-glikosilasparajin) oluşturur. Bu kararsız ara madde, genellikle bir Strecker bozunma yoluyla dekarboksilasyon ve dehidrasyona uğrar; burada asparajinin β-yan zinciri, karbondioksit eliminasyonunu ve bir azometin ylid ara maddesinin oluşumunu kolaylaştırır. Ylid daha sonra yeniden düzenlenir ve akrilamid vermek üzere amonyak kaybeder.^[36] Genel yolun basitleştirilmiş bir temsili şöyledir:

Asparajin + indirgeyici şeker (Δ > 120°C) → akrilamid + CO₂ + diğer yan ürünler

Örneğin, asparajin-glikoz sisteminde süreç, Maillard reaksiyonuna özgü uçucu bileşikler ve melanoidinlerin yanı sıra asparajin molekülü başına bir molekül akrilamid üretir.

Akrilamid oluşumunun derecesini çeşitli faktörler etkiler. Sıcaklık kritik bir rol oynar; oluşum oranları kızartma veya fırınlama gibi işlemler sırasında 120 °C’nin üzerinde hızla artar, ancak çok yüksek sıcaklıklarda (örneğin, 200 °C) uzun süre maruz kalma kısmi bozunmaya yol açabilir. Düşük nem içeriği, patates cipsi gibi düşük su aktivitesine sahip gıdalarda görüldüğü gibi, öncüleri konsantre ederek ve dehidrasyon adımlarını teşvik ederek reaksiyonu destekler.^[37] pH optimumu, Schiff bazı oluşumunun ve dekarboksilasyonun maksimize edildiği nötr ila hafif alkali (pH 7-8) civarındadır; asidik koşullar (pH < 6) reaksiyonu yavaşlatır ve eliminasyonu artırır.^[38]

Birincil öncüler serbest asparajin ve indirgeyici şekerlerdir ve asparajin seviyeleri ürüne göre değişir: patatesler tipik olarak taze ağırlıkta 1-5 g/kg içerirken, buğday gibi tahıllar daha düşük konsantrasyonlara (genellikle <1 g/kg) sahiptir, bu da şekerler bol olmadıkça tahıl ürünlerinde akrilamidi sınırlar.^[39] Reaksiyon serbest amino asidi gerektirdiğinden, protein bağlı asparajinden önemli ölçüde akrilamid oluşmaz.^[40]

İşlenmiş gıdalarda akrilamid seviyeleri, özellikle pişirme sırasında yüksek asparajin ve düşük nemin yüksek konsantrasyonları tetiklediği kızarmış patates cipslerinde 1.000 µg/kg’a kadar ulaşabilir.^[41]

Kullanım Alanları

Endüstriyel uygulamalar

Akrilamid, küresel akrilamid tüketiminin %90’ından fazlasını oluşturan çok yönlü, suda çözünür bir polimer olan poliakrilamid (PAM) sentezi için ağırlıklı olarak bir monomer olarak hizmet eder.^[42] Bu polimerizasyon süreci, yüksek moleküler ağırlık, flokülasyon verimliliği ve kimyasal kararlılık gibi özellikleri nedeniyle birden fazla endüstride uygulanmasını sağlayan hem doğrusal hem de çapraz bağlı PAM formları üretir.^[24] 2024 yılında poliakrilamid segmenti, büyük ölçekli üretimdeki temel rolünü yansıtarak yaklaşık %72’lik payla akrilamid pazarına hakim olmuştur.^[43]

PAM’in önemli bir endüstriyel uygulaması su arıtmadır; burada flokülant ve pıhtılaştırıcı olarak askıda katı maddeleri topaklayarak belediye ve endüstriyel atık su sistemlerinde içme suyunun berraklaştırılmasını ve çamurun susuzlaştırılmasını kolaylaştırır.^[42] Bu kullanım, poliakrilamid üretiminin yaklaşık %45’ini oluşturmaktadır ve kentleşme ile atık su kalitesi üzerindeki düzenleyici baskıların ortasında verimli su arıtma için artan küresel talepler tarafından yönlendirilmektedir.^[42] Uygulamada, anyonik veya iyonik olmayan PAM varyantları, güvenlik eşiklerini aşan kalıntı monomer kontaminasyonu olmaksızın sedimantasyon ve filtrasyon süreçlerini geliştirmek için düşük konsantrasyonlarda (tipik olarak 0,1–5 ppm) dozlanır.^[42]

Petrol sektöründe PAM, gelişmiş petrol geri kazanımı (EOR) tekniklerinde kullanılır; burada yüksek moleküler ağırlıklı polimerler, taşkın sıvılarının viskozitesini yükseltmek için rezervuarlara enjekte edilir, böylece süpürme verimliliği artırılır ve kaya oluşumlarından kalan petrol yer değiştirir.^[44] Kısmen hidrolize poliakrilamid (HPAM), kesme kararlılığı ve yüksek tuzluluk koşullarında enjekte edilebilirliğini koruma yeteneği nedeniyle özellikle tercih edilir ve olgun sahalarda %5-20 ek petrol geri kazanım oranlarına katkıda bulunur.^[44] Bu uygulama, küresel EOR polimer talebinin sürekli akrilamid kullanımını desteklemesiyle, PAM’in kaynak çıkarımını optimize etmedeki rolünü vurgular.^[42]

Poliakrilamid ayrıca kağıt hamuru ve kağıt endüstrisinde tutma yardımcısı, bağlayıcı ve boyutlandırma ajanı olarak kullanılır; elyaf bağlanmasını, dolgu maddesi tutulmasını ve genel tabaka mukavemetini artırırken üretim sırasında drenaj sürelerini azaltır.^[24] Tekstilde, PAM bazlı formülasyonlar, dokuma sırasında çözgü ipliklerini korumak için boyutlandırma ajanları olarak ve özellikle kalıcı pres işlemlerinde boya alımını ve kumaş dayanıklılığını artırmak için bitirme ajanları olarak hizmet eder.^[24] Bu uygulamalar, ürün kalitesini ve işlem verimliliğini artırmak için PAM’in film oluşturma ve yapışkan özelliklerinden yararlanır. Ek olarak, çapraz bağlı PAM jelleri, biyoteknoloji laboratuvarlarında jel elektroforezinin ayrılmaz bir parçasıdır ve DNA ve proteinler gibi biyomoleküllerin boyut ve yüke göre yüksek çözünürlükle ayrılmasını sağlar.^[24]

Bu polimer merkezli kullanımlarla desteklenen akrilamid pazarı, 2024 yılında yaklaşık 3,9 milyar dolarlık bir değer sergiledi ve esas olarak su arıtma ve sürdürülebilir endüstriyel süreçlerdeki artan ihtiyaçlarla beslenen yaklaşık %4’lük bir bileşik yıllık büyüme oranıyla (CAGR) genişlemesi bekleniyor.^[45]

Diğer kullanımlar

Akrilamid bazlı polimerler, çapraz bağlanma yoluyla kırışıklık direnci sağladıkları kalıcı pres kumaşlar ve mineral ayrımına yardımcı olmak için flokülant olarak cevher işleme dahil olmak üzere belirli uygulamalar için yapıştırıcılar ve kaplamalarda kullanılır.^[46] Bu polimerler, düşük hacimli endüstriyel ortamlarda yapışmayı ve kararlılığı artırır.^[47]

Kozmetikte, akrilamidden türetilen poliakrilamid, saç jöleleri ve losyonlar gibi ürünlerde %0,03 ila %3 arasında değişen konsantrasyonlarda koyulaştırıcı, bağlayıcı, film oluşturucu ve saç sabitleyici olarak görev yapar.^[48] Bu uygulama, saç şekillendirme ve ürün stabilizasyonu için polimerin film oluşturma ve bağlayıcı özelliklerinden yararlanır ve düzenleyici değerlendirmeler, formülasyondaki kalıntı akrilamid monomer seviyeleri ≤5 ppm ile sınırlandırıldığında güvenliği doğrular.^[48]^[49]

Akrilamid, tekstil ve potansiyel olarak tıbbi görüntüleme ajanları dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde kullanılan renklendiricilerin üretimine katkıda bulunarak boya sentezinde bir ara madde görevi görür.^[47] Ek olarak poliakrilamid, tarımsal ortamlarda su tutma ve yapıyı iyileştirmek için toprak şartlandırmasında, özellikle çevresel hareketliliği en aza indiren anyonik varyantlar aracılığıyla kullanılır.^[50]^[51]

Gelişmekte olan araştırmalar, çok işlevlilik ve kontrollü bozunma için polimeri aminlerle işlevselleştirerek kanser teranostiğinde hedeflenen salınımı sağlayan nanotaşıyıcılar gibi ilaç dağıtım sistemleri için poliakrilamidin biyolojik olarak parçalanabilir varyantlarını araştırmaktadır.^[52] Poliakrilamid-moringa kabuğu zamkı gibi aşılanmış kopolimerler de dahil olmak üzere bu yenilikler, mikrodalga ile hızlandırılmış sentez yoluyla sürekli biyomedikal uygulamalar için potansiyel göstermektedir.^[53]^[54]

Oluşum

Gıdada

Akrilamid, öncelikle kızartma, fırınlama ve kavurma gibi yüksek sıcaklıkta işlemeye tabi tutulan karbonhidrat açısından zengin gıdalarda, asparajin ve indirgeyici şekerler arasındaki Maillard reaksiyonu yoluyla oluşur.^[55]

Akrilamid seviyeleri gıda kategorileri arasında önemli ölçüde değişiklik gösterir; en yüksek konsantrasyonlar tipik olarak kızarmış patates ürünlerinde, kavrulmuş kahvede ve bisküvi gibi unlu mamullerde bulunur. Patates kızartması ve hash browns dahil olmak üzere kızarmış patateslerde konsantrasyonlar, özellikle öncü seviyelerini yükselten düşük sıcaklıklarda depolanan yumrulardan hazırlandığında 1.300 µg/kg’a kadar ulaşabilir.^[56] Kavrulmuş kahve çekirdekleri, kavurma derecesine ve çeşidine bağlı olarak medyan değerler 265–290 µg/kg civarında olmak üzere 200 ila 500 µg/kg arasında değişen seviyeler sergiler.^[57] Bisküviler ve benzeri pişmiş ürünler, pişirme süresi, sıcaklık ve bileşen kompozisyonundan etkilenerek 300 ile 1.000 µg/kg arasında konsantrasyonlar gösterir.^[58]

Buna karşılık, yüksek sıcaklıklardan kaçınan yöntemlerle hazırlanan gıdalar ihmal edilebilir veya çok düşük akrilamid içerir. Pirinç veya sebzeler gibi haşlanmış veya buharda pişirilmiş ürünler genellikle 10 µg/kg’ın altında, pişmiş pirinçte 2 µg/kg kadar düşük seviyelere sahiptir.^[59] Taze ürünler, pişmemiş etler ve süt ürünleri, termal işlem olmadan tipik olarak tespit edilemeyen ihmal edilebilir akrilamid gösterir.^[60]

Bölgesel izleme programları, temel gıda maddeleri yoluyla ortalama maruziyet hakkında bilgi sağlar. Avrupa Birliği’nde, Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), 2023 itibarıyla izleme verilerine dayanarak taze patateslerden yapılan kızarmış patates ürünlerinde (cipsler hariç) ortalama 392 µg/kg akrilamid seviyesi bildirmiştir.^[3] 2000’lerin başından itibaren sonraki anketlerde benzer eğilimler gösteren 2006’ya kadar olan verilerle ABD Gıda ve İlaç Dairesi’nin Toplam Diyet Çalışması, azaltma çabalarıyla uyumlu olarak patates cipsi ve krakerlerde devam eden düşüşlerle birlikte, fast-food patates kızartmalarında 400–450 ppb (µg/kg) civarında ortalama seviyeler göstermektedir.^[22]

İşleme yöntemleri ve depolama koşulları akrilamid birikimini belirgin şekilde etkiler. Derin yağda kızartma, fırınlama veya haşlamadan daha yüksek seviyeler üretir, çünkü yoğun ısı ve yağa daldırma hızlı öncü reaksiyonları teşvik eder; derin yağda kızartılmış patatesler fırınlanmış muadillerini 2-5 kat aşar.^[55] Kaynatma, 100°C’nin altındaki sıcaklıklar nedeniyle minimum akrilamid üreten en düşük riskli yöntem olmaya devam etmektedir. Depolama etkileri patateslerde dikkat çekicidir: 4°C’de soğuk depolama, pişirme sırasında akrilamid potansiyelini artıran indirgeyici şeker içeriğini artırırken, daha sıcak depolama (7–8°C) şeker birikimini sınırlayarak bunu azaltır, ancak asparajin seviyeleri nispeten sabit kalır.^[61]

Yemeye hazır kahvaltılık gevrekler üzerine yapılan 2025 tarihli bir İspanyol çalışması, endüstriyel yeniden formülasyon ve AB ölçütlerine uyum sayesinde ortalama akrilamid seviyelerinin 2006’daki 292 µg/kg’dan 114 µg/kg’a %61 oranında düştüğünü göstererek azaltma konusunda önemli ilerleme kaydedildiğini ortaya koymuştur.^[62]

Gıda Kategorisi	Tipik Akrilamid Aralığı (µg/kg)	Temel Örnekler
Yüksek Seviye	200–1.300	Kızarmış patates (1.300’e kadar), kavrulmuş kahve (200–500), bisküviler (300–1.000)
Düşük Seviye	<10 veya ihmal edilebilir	Haşlanmış gıdalar (<10), taze ürünler (ihmal edilebilir)

Tütün ürünlerinde

Akrilamid, tütün dumanında öncelikle asparajin gibi amino asitleri ve tütünde bulunan indirgeyici şekerleri içeren piroliz reaksiyonları yoluyla 300 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda yanma sırasında oluşur.^[63] Bu süreç Maillard reaksiyonunun bazı yönlerini yansıtır ancak sigara içmenin yüksek ısı koşulları altında gerçekleşir ve piroliz ürünü olarak akrilamid oluşumuna yol açar.^[64] Ana akım sigara dumanındaki seviyeler, tütün türüne, markaya ve içme koşullarına bağlı olarak sigara başına tipik olarak 0,5 ila 4,3 μg arasında değişir; sigaranın yanan ucundan yayılan yan akım dumanı daha yüksek konsantrasyonlar içerir.^[65]

Günde ortalama 20 sigara tüketen sigara içenler için, tütün dumanından günlük akrilamid alımı 10–40 μg olarak tahmin edilmektedir; bu, vücuttaki genel akrilamid seviyelerini sigara içmeyenlere kıyasla 3–5 kat artıran önemli bir maruziyet yolunu temsil eder.^[5] Bu sigara kaynaklı maruziyet, genellikle diyet kaynaklarından gelen katkıları aşarak sigara içenlerdeki toplam akrilamid alımının %50’sinden fazlasını oluşturur.^[63] Hemoglobin eklentilerini ölçen biyobelirteç çalışmaları, tütün dumanının sigara içenler arasında birincil sistemik akrilamid maruziyet kaynağı olduğunu doğrulamaktadır.^[5]

Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC), akrilamidi 1994 yılında insanlar için muhtemel kanserojen (Grup 2A) olarak sınıflandırmış ve tütün dumanındaki varlığını ilgili bir maruziyet yolu olarak not etmiştir.^[66] Isıtılmış tütün ürünleri üzerine 2022 tarihli bir çalışma da dahil olmak üzere daha yeni analizler, akrilamidin çeşitli tütün yanma senaryolarında piroliz yoluyla oluştuğunu ve bazı popülasyonlarda geleneksel sigaralardaki ana akım duman seviyelerinin sigara başına ortalama 0,7 μg olduğunu pekiştirmektedir.^[67] Standart sigara filtreleri, uçucu doğası nedeniyle akrilamid iletimini azaltmada minimum etki sunar ve tipik olarak sadece %5-10’unu tutarak bu toksine karşı sınırlı etkinlik sağlar.^[63]

Çevresel kaynaklar

Akrilamid çevreye esas olarak, su arıtma, kağıt üretimi ve petrol çıkarmada flokülant olarak yaygın şekilde kullanılan poliakrilamid (PAM) polimerlerinin üretimi ve uygulanmasını içeren endüstriyel süreçler yoluyla salınır. PAM ürünlerindeki kalıntı akrilamid monomeri 0,5 ila 600 mg/kg arasında değişebilir, bu da endüstriyel atık su çıkışlarında kirlenmeye yol açar; konsantrasyonlar tipik olarak 50 µg/L’nin altındadır ancak polimer tesislerinden arıtılmamış deşarjlarda bazen 1 mg/L’ye kadar ulaşabilir.^[68] ^[69] ^[48] Üretim tesislerinin yakınındaki toprak, doğrudan dökülmeler veya atık bertarafı yoluyla kirlenir ve akrilamidin yüksek hareketliliği ve düşük toprak adsorpsiyonu nedeniyle hızla yeraltı suyuna sızmasına izin verir; 1980’lerde, birkaç ABD sahası bu tür salınımlardan kaynaklanan 100 µg/L’yi aşan yeraltı suyu seviyeleri göstermiştir.^[68] ^[69]

Akrilamidin atmosferik emisyonları, esas olarak polimer üretimi ve işlenmesi sırasında uçucu salınımlar olarak meydana gelir ve endüstriyel tesislerin yakınında ortam konsantrasyonları yaklaşık 0,2 µg/m³ olarak ölçülmüştür. Havada akrilamid, hidroksil radikalleriyle (yarı ömrü yaklaşık 6-12 saat) veya ozonla (yarı ömrü yaklaşık 6,5 gün) reaksiyona girerek fotodegradasyon yoluyla hızla bozulur ve uzun menzilli taşınmasını sınırlar.^[68] ^[70] ^[47]

Sucul ortamlarda akrilamid havadan daha uzun süre kalıcıdır ancak aerobik koşullar altında genellikle biyolojik olarak parçalanabilir ve mikrobiyal bozunma yoluyla 8-12 günlük yarı ömürlere sahiptir; ancak dezenfekte edilmiş içme suyunda veya klorlu sistemlerde, engellenen bakteriyel aktivite nedeniyle kalıcılık 80 günü aşabilir. Yüzey ve yeraltı suyu kirliliği, kanalizasyon çıkışlarında 17 µg/L civarında seviyelerde ve endüstriyel atık lagünlerinde 42 µg/L’ye kadar belgelenmiştir.^[68] ^[70]

Biyota tarafından akrilamid alımı, yağ dokularına zayıf bölünmeyi gösteren yaklaşık -0,94’lük bir log Kow ile karakterize edilen düşük biyoakümülasyon potansiyeli nedeniyle sınırlıdır. Kirli endüstriyel alanların yakınındaki balıklarda tespit edilmiştir, ancak eliminasyon hızlıdır (sudaki organizmalarda yaklaşık %20 solungaçlar ve %7 idrar yoluyla), bu da minimal trofik büyütme ile sonuçlanır.^[68]

Küresel olarak, akrilamide çevresel maruziyet, diyet kaynaklarına kıyasla toplam insan alımının %1’inden azına katkıda bulunur; tahmini su kaynaklı maruziyetler, gıdadan alınan 0,3-0,8 µg/kg vücut ağırlığı/gün değerinden 5-460 kat daha düşüktür.^[68]

Toksikoloji

Nörotoksisite

Akrilamid, nörotoksik etkilerini öncelikle sinir hücrelerindeki mikrotübüllerin bozulmasını içeren bir süreç olan aksonal dejenerasyon yoluyla gösterir. Bu mekanizma önce periferik sinir sistemini hedefler ve özellikle uzun sinirlerin distal bölgelerinde aksonlarda ilerleyici hasara yol açar. Tau ve MAP2 gibi mikrotübül ilişkili proteinler maruziyeti takiben tükenir, bu da aksonal taşımayı bozar ve sinir lifi şişmesine ve nihai dejenerasyona katkıda bulunur.^[71]^[72]

Hayvanlarda 1 mg/kg’ı aşan dozlarda akrilamide akut maruziyet, ataksi, titreme ve kas zayıflığı dahil olmak üzere nörolojik semptomların hızlı başlamasına neden olur. Deneysel modellerde, tekli yüksek dozlar (örneğin, sıçanlarda intraperitoneal olarak 50 mg/kg), merkezi ve periferik sinir tutulumunu yansıtan arka ayak açılması ve azalmış kavrama gücü gibi ani davranış değişikliklerine neden olur. Halüsinasyonlar, konvülsiyonlar ve periferik duyusal bozukluklar gibi şiddetli semptom raporları, insanlarda tipik olarak tahmini dozların 100 mg/kg’ı aştığı kazara yüksek seviyeli sindirim veya dermal teması takiben meydana gelmiştir.^[73]^[74]^[75]

0,3 mg/m³ havanın üzerindeki akrilamid konsantrasyonlarına kronik mesleki maruziyet, ekstremitelerde uyuşma, karıncalanma ve zayıflık ile karakterize periferik nöropati gelişimi ile ilişkilidir. Bu etkiler aylar boyunca kümülatif dozlamadan kaynaklanır; semptomlar genellikle 3-6 aylık maruziyetten sonra ortaya çıkar ve yürüyüş bozuklukları ile azalmış sinir iletim hızını içerir. Nöropati, maruziyet 6 ay içinde sona ererse tipik olarak geri döndürülebilir, ancak uzun süreli maruziyet kalıcı eksikliklere yol açabilir; iyileşme şiddetli vakalarda 144 gün veya daha uzun sürebilir.^[76]^[77]^[78]

Akrilamid nörotoksisitesinin biyobelirteçleri, iç maruziyet seviyelerini yansıtan ve nörolojik sonuçlarla ilişkili olan metaboliti glisidamidin hemoglobin eklentilerini (GAVal) içerir. Sıçanlarda, nörotoksisite için gözlemlenebilir yan etki görülmeyen seviye (NOAEL), uzun süreli çalışmalarda aksonal dejenerasyonun yokluğuna dayanarak 0,5 mg/kg/gün’dür. Akrilamid üretimi sırasında maruz kalan fabrika işçileri de dahil olmak üzere 1960’lardan kalma insan vakaları, uzuv uyuşması ve sempatik aşırı aktivite gibi semptomlarla şiddetli periferik nöropati sergilemiş ve mesleki risklerin erken tanınmasını vurgulamıştır.^[79]^[80]^[81]

Kanserojenlik

Akrilamid, deney hayvanlarında kanserojenliğe dair yeterli kanıt ve insanlarda sınırlı kanıt temelinde, 1994 yılından bu yana Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından Grup 2A kanserojeni, “insanlar için muhtemelen kanserojen” olarak sınıflandırılmıştır.^[82] ABD Ulusal Toksikoloji Programı (NTP), Kanserojenler Raporu’nda akrilamidi, çoklu türlerde ve bölgelerde tümör indüksiyonunu gösteren hayvan çalışmalarından elde edilen yeterli kanıta dayanarak “insan kanserojeni olması makul bir şekilde beklenen” olarak listelemektedir.^[65]

Hayvan çalışmalarında akrilamid maruziyeti, kronik süreler boyunca içme suyu yoluyla uygulanan günde 2-3 mg/kg vücut ağırlığı dozlarında, özellikle meme bezi ve tiroidde olmak üzere sıçanlarda tutarlı bir şekilde tümörleri indüklemiştir.^[83] Bu bulgular, metaboliti glisidamid tarafından DNA eklentilerinin oluşumu yoluyla genotoksik potansiyelini destekleyen artan meme fibroadenomları ve tiroid foliküler adenomları veya karsinomları insidanslarını içerir; bu da mutasyonlara ve çapraz bağlanmaya yol açabilir.^[84]

İnsan epidemiyolojik kanıtları kesin değildir; 2014’ten 2023’e kadar olan meta-analizler, diyetle veya sigara ile ilgili akrilamid maruziyeti ile çoğu bölgede kanser riski arasında net bir genel ilişki göstermemektedir. Bununla birlikte, bazı çalışmalar, özellikle hiç sigara içmemiş kişilerde yüksek maruziyetli kohortlarda endometriyal ve yumurtalık kanserlerine zayıf pozitif bağlantılar olduğunu ve prospektif analizlerde nispeten doğrusal bir risk artışı gözlendiğini göstermektedir. Diyet alımı için, tahmini fazla yaşam boyu kanser riski, genotoksik etki şekline rağmen düşük popülasyon düzeyinde endişeyi yansıtan günde yaklaşık 1 µg/kg vücut ağırlığı ortalama maruziyetler için yaklaşık 7,58 × 10⁻⁵ ila 1,05 × 10⁻⁴ (veya %0,0076–0,0105) arasındadır.^[85]

Maruziyet marjı (MOE) yaklaşımı üzerine 2025 tarihli bir açıklamada, Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), akrilamidin etkileri için tanımlanabilir bir eşik değeri olmayan genotoksik bir kanserojen olduğunu yeniden teyit etmiş, ancak mevcut diyet maruziyet seviyelerinin genel popülasyon için düşük bir risk gösteren MOE değerleri verdiğini belirtmiştir.^[86]

Etki mekanizması

Akrilamid, karaciğerde sitokrom P450 2E1 (CYP2E1) tarafından oksidasyon yoluyla metabolik aktivasyona uğrar ve onu reaktif epoksit glisidamide dönüştürür. Bu biyotransformasyon, akrilamidin çift bağının epoksidasyonunu içerir ve biyomoleküllerdeki nükleofilik bölgelerle etkileşime girebilen daha elektrofilik olan glisidamidi üretir. Basitleştirilmiş reaksiyon şu şekilde gösterilebilir:

Akrilamid + NADPH + O₂ (CYP2E1) → Glisidamid + NADP⁺ + H₂O

Bu süreç, akrilamidin genotoksik potansiyeli için çok önemlidir, çünkü glisidamid, DNA replikasyonu sırasında depürinasyona ve ardından gelen mutasyonlara yol açabilen, ağırlıklı olarak N7-guanin-glisidamid (N7-GA-Gua) eklentisi olmak üzere DNA ile kovalent eklentiler oluşturur.^[87]^[88]^[89]

Glisidamidin genotoksisitesi, esas olarak DNA bazlarına kovalent olarak bağlandığı, nokta mutasyonlarını, kromozomal sapmaları ve DNA iplik kırılmalarını indüklediği alkilleyici özelliklerinden kaynaklanır. Ek olarak, hem akrilamid hem de glisidamid, oksidatif stres yolları yoluyla hücresel hasarı şiddetlendiren, proteinleri, lipitleri ve DNA’yı okside eden reaktif oksijen türlerinin (ROS) üretimine katkıda bulunur. Bu mekanizmalar topluca, DNA alkilasyonunun birincil itici gücü olan glisidamid ile akrilamidin mutajenik etkilerinin temelini oluşturur.^[84]^[90]^[91]

Sinir sisteminde akrilamid, kinesin aracılı anterograd hareketini mikrotübüller boyunca spesifik olarak engelleyerek hızlı aksonal taşımayı bozar ve bu da temel proteinlerin ve organellerin akson terminallerine iletilmesini engeller. Bu inhibisyon, distal aksonların enerji açıkları ve otofajik vakuollerin birikmesi nedeniyle aşamalı olarak dejenere olduğu karakteristik bir “geriye doğru ölen” aksonopatiye yol açar. Akrilamidin kinesin üzerindeki sülfhidril gruplarına bağlanması, mikrotübül afinitesini azaltarak taşımayı subtoksik konsantrasyonlarda durdurur.^[92]^[76]^[93]

Akrilamidin genotoksisitesi için doz-yanıt ilişkisi, N7-GA-Gua eklentilerindeki orantılı artışlarla kanıtlandığı gibi, DNA eklentisi oluşumunun ve mutasyonların stokastik doğasını yansıtan düşük maruziyetlerde doğrusal eşiksiz bir modeli izler. Bununla birlikte, yüksek dozlarda, fazla akrilamid ve glisidamidi detoksifiye eden CYP2E1 kapasitesi ve glutatyon konjugasyonu gibi metabolik sınırlamalar nedeniyle doygunluk meydana gelir ve bu da mikroçekirdek indüksiyonu gibi son noktalar için doğrusal olmayan yanıtlara neden olur.^[94]^[84]^[95]

Düzenlemeler

Uluslararası kılavuzlar

Dünya Sağlık Örgütü’nün Uluslararası Kimyasal Güvenlik Programı (WHO/IPCS), Gıda Katkı Maddeleri Ortak FAO/WHO Uzman Komitesi (JECFA) aracılığıyla, genotoksik ve kanserojen özellikleri nedeniyle akrilamid için geçici tolere edilebilir haftalık alım (PTWI) veya kabul edilebilir günlük alım (ADI) belirlememiştir. Bunun yerine, 64. toplantı (2005) ve 72. toplantıdan (2010) yapılan JECFA değerlendirmeleri, diyet maruziyetinden kaynaklanan bir insan sağlığı endişesini gösteren hayvan çalışmalarından elde edilen nörotoksisite verilerine dayanarak risk karakterizasyonu için maruziyet marjı (MOE) yaklaşımının kullanılmasını önermektedir.^[96]

Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), 2015 bilimsel görüşünde akrilamid için kıyaslama dozu alt güven sınırlarını (BMDL10) türetmiş, sıçanlarda periferik nöropati için 0,43 mg/kg vücut ağırlığı/gün ve farelerin tiroid bezindeki neoplastik etkiler için 0,17 mg/kg vücut ağırlığı/gün belirlemiştir. Genotoksisite endişeleri nedeniyle tolere edilebilir bir günlük alım belirlemek yerine bunları maruziyet marjı (MOE) değerlendirmeleri için referans noktaları olarak kullanmıştır.^[58]

Codex Alimentarius Komisyonu, Gıdalarda Akrilamidin Azaltılmasına Yönelik 2009 Uygulama Kuralları’nda (CXC 67-2009), akrilamid için belirli maksimum kalıntı limitleri (MRL) sağlamamakta, ancak yüksek sıcaklıkta pişirme sırasında oluşumu en aza indirmek için hammadde seçimi, proses optimizasyonu ve asparajin azaltma teknikleri dahil olmak üzere azaltma stratejileri hakkında genel ve ürüne özel rehberlik sunmaktadır.^[97]

JECFA, 2010 değerlendirmesinde (72. toplantı tutanaklarında yayınlanmıştır), DNA hasarını ve mutajeniteyi gösteren in vivo ve in vitro çalışmalarla akrilamidin genotoksisitesini doğrulamış ve kabul edilebilir günlük alım (ADI) belirlenmemesine yol açmıştır; bunun yerine komite, diyet maruziyetinden kaynaklanan bir insan sağlığı endişesini vurgulayarak risk karakterizasyonu için MOE yaklaşımlarının kullanılmasını önermiştir.^[98]

Ulusal düzenlemeler

Avrupa Birliği’nde, Komisyon Yönetmeliği (AB) 2017/2158, gıda işletmecilerinin gıdadaki akrilamid seviyelerini azaltmak için azaltma önlemleri uygulamasını zorunlu kılmakta ve izleme ve iyileştirme için gösterge niteliğinde eşikler olarak kıyaslama seviyeleri belirlemektedir.^[99] Örneğin, taze patateslerden yapılan yemeye hazır patates kızartması ve diğer kesilmiş derin yağda kızartılmış patates ürünlerinde akrilamid için kıyaslama seviyesi 500 µg/kg iken, taze patateslerden yapılan patates cipsleri için 750 µg/kg ve bisküvi ve gofretler için 350 µg/kg’dır.^[100] İşletmeciler, seviyeler bu kıyaslamaları aşarsa numune alma ve analiz yapmalı ve azaltma stratejilerinin etkinliğini doğrulamak için verileri yetkili makamlara bildirmelidir.^[101]

Amerika Birleşik Devletleri’nde, Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), gıdadaki akrilamid için federal maksimum limitleri uygulamaz ancak anketler ve Toplam Diyet Çalışması yoluyla oluşumu izler ve gönüllü azaltma uygulamaları konusunda endüstriye rehberlik sağlar.^[102] Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA), mesleki maruziyet için havada 8 saatlik zaman ağırlıklı ortalama (TWA) olarak 0,3 mg/m³’lük bir izin verilen maruziyet limiti (PEL) belirlerken, Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH) 0,03 mg/m³’lük daha düşük bir maruziyet limiti (REL) önermektedir; OSHA, akrilamidi potansiyel bir mesleki kanserojen olarak sınıflandırır ve deri emilimini ve soluma risklerini önlemek için mühendislik kontrolleri, kişisel koruyucu ekipman ve izleme gerektirir.^[103] Eyalet düzeyinde, California’nın Proposition 65 yasası, maruziyet günde 0,2 µg’lık önemli risk oluşturmayan seviyeyi aşarsa, patates kızartması ve kahve gibi birçok işlenmiş gıda için geçerli olan akrilamid içeren ürünlerde uyarılar gerektirir.

Çin, diğer kirleticilere odaklanan GB 2762-2022 gibi ulusal standartlar kapsamında gıdalardaki akrilamid için zorunlu maksimum seviyeler belirlememiştir, ancak Ulusal Sağlık Komisyonu maruziyeti değerlendirmek için düzenli toplam diyet çalışmaları yürütmekte ve işleme sırasında oluşumu kontrol etmek için endüstri çabalarını desteklemektedir.^[104] Akrilamid kirliliği kontrolü için taslak standartlar 2021’de önerildi ve bir işleme kirleticisi olarak oluşumu nedeniyle belirli sayısal sınırlar olmaksızın risk yönetimi vurgulandı.^[105]

Japonya, akrilamidin keşfini takiben 2006 civarında başlatılan Sağlık, Çalışma ve Refah Bakanlığı’nın (MHLW) gönüllü kılavuzlarına güvenerek, gıda üreticilerini süreç optimizasyonu yoluyla patates cipsi ve bisküvi gibi ürünlerdeki seviyeleri izlemeye ve azaltmaya teşvik etmektedir. Japonya Gıda Güvenliği Komisyonu, 2002’den bu yana devam eden izleme verilerine dayanarak günde 0,1 mg/kg vücut ağırlığının altındaki ortalama maruziyeti hedefleyerek diyet alımını değerlendirmektedir.^[106]

Kanada’da Health Canada, akrilamid için uygulanabilir maksimum seviyeler belirlemez, ancak 2009’da bir izleme programı kurmuş ve 2012’de bir kimyasal madde değerlendirmesi yürütmüş, diyet maruziyetini değerlendirmek ve gönüllü azaltımları yönlendirmek için Avrupa Birliği’ndekiler gibi uluslararası standartlarla uyumlu kıyaslama değerlerini kullanmıştır.^[107] Devam eden anketler, halk sağlığı tavsiyelerini bilgilendirmek için patates ürünleri ve fırın ürünleri gibi gıdalardaki seviyeleri izlemektedir.^[108]

Son gelişmeler

Mayıs 2025’te, Kaliforniya Doğu Bölgesi federal mahkemesi, gıda ürünlerindeki diyet akrilamidi için Proposition 65 uyarılarının uygulanmasına karşı kalıcı bir ihtiyati tedbir kararı çıkardı ve bunları, devam eden bilimsel belirsizlik nedeniyle insanlar için kanserojenliği hakkında yanıltıcı ifadeler olarak Birinci Değişiklik uyarınca anayasaya aykırı buldu.^[109] Kaliforniya Ticaret Odası tarafından açılan bir davadan kaynaklanan karar, uyarıların Prop 65’in bilgilendirme amacını ilerletmediğini ve diyet maruziyetinden kaynaklanan insan sağlığı riskleri konusunda fikir birliği olmadığı göz önüne alındığında tüketicilerin kafasını karıştırabileceğini vurguladı.^[110]

ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), 2025 yılında Toplam Diyet Çalışması verilerini güncelleyerek, yaygın olarak tüketilen gıdalarda önceki yıllara kıyasla istikrarlı akrilamid seviyeleri olduğunu ve patates cipsi ve tahıllar gibi izlenen kategorilerde önemli bir artış gözlenmediğini ortaya koydu.^[102] Ek olarak FDA, önceki biyomühendislik onaylarına dayanarak, işleme sırasında akrilamid oluşumunu azaltmak için düşük asparajinli patates çeşitlerinin yetiştirilmesi yoluyla mahsullerde asparajin azaltımını teşvik eden yeni bir kılavuz yayınladı.^[111]

Avrupa Birliği’nde, Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), azaltma önlemlerinin etkinliğini değerlendiren 2025 tarihli bir rapor yayınladı ve hassas popülasyonlar için maruziyet risklerini daha da düşürmek amacıyla bebek gıdalarındaki akrilamid için daha katı kıyaslamalar önerdi ve bebek tahılları ve pürelerinde gelişmiş izlemeyi vurguladı.^[3]

Son araştırmalar, 60 adet yemeye hazır kahvaltılık gevreğindeki akrilamidi izleyen Eylül 2025 tarihli bir İspanyol çalışmasını içermektedir; bu çalışma, endüstriyel yeniden formülasyonlara ve AB düzenlemelerine uyuma atfedilen, 2006’dan bu yana yaklaşık %60’lık önemli bir seviye düşüşü belgelemiştir.^[62] Kronik böbrek hastalığı ve sedef hastalığı ile ilişkili hemoglobin eklentilerini inceleyenler gibi devam eden glisidamid biyobelirteç denemeleri, bazı toksikolojik varsayımlara meydan okuyan doğrusal olmayan ilişkileri öne süren 2025 bulgularıyla iç maruziyet bağlantılarını araştırmaya devam etmektedir.^[112]^[113]

Küresel olarak, Dünya Sağlık Örgütü (WHO), 2025 yılında, değişken insan kanser risklerini gösteren yeni epidemiyolojik verileri içeren ve rafine maruziyet değerlendirmeleri çağrısında bulunan, akrilamid için geçici tolere edilebilir haftalık alımı (PTWI) sorgulayan bir inceleme gerçekleştirdi.^[114]

Azaltma

Gıda endüstrisi stratejileri

Gıda endüstrisi, akrilamid oluşumunu azaltmak için birincil bir strateji olarak enzim tedavilerini benimsemiştir; özellikle serbest asparajini pişirmeden önce aspartik asit ve amonyağa hidrolize eden asparajinaz enzimlerinin kullanımı yaygındır. Novonesis’in 2007’de piyasaya sürülen Acrylaway® gibi ticari ürünleri, tat, doku veya görünümü değiştirmeden ekmekler, bisküviler ve krakerler dahil olmak üzere çeşitli unlu mamullerde akrilamid seviyelerinde %50-90 oranında azalma sağlar.^[115]^[116] Bağımsız çalışmalar, optimum şekilde uygulandığında buğday ve yulaf bazlı ürünlerde %95’e varan azalma sağlayan sıvı hamur işlemlerinde asparajinaz etkinliğini doğrulamaktadır.^[117]^[118] 2025 itibarıyla ortaya çıkan stratejiler, kızarmış patates cipslerinde %50’ye varan azalma sağlayan doğal bitki özlerini içermektedir.^[119]

Süreç optimizasyonları, akrilamid üreten Maillard reaksiyonunu en aza indirmek için termal koşulları kontrol etmeye odaklanır. Pişirme sıcaklıklarının 220 °C’den yaklaşık 175–180 °C’ye düşürülmesi pişirme süresini uzatır ancak ürün kalitesini korurken ekmek ve bisküvilerdeki akrilamidi %60’a kadar azaltır.^[120]^[121] Düşük basınç ve sıcaklıklarda (örneğin, 165 °C atmosferik kızartmaya karşı 125 °C) vakumlu kızartma, gevreklik ve yağ içeriği gibi duyusal özellikleri koruyarak patates cipsindeki akrilamidi %98 oranında azaltabilir.^[122]^[111] Ek olarak, işleme sırasında yüzey renginin izlenmesi, akrilamid seviyeleri için güvenilir bir vekil görevi görerek aşırı esmerleşmeyi önlemek için gerçek zamanlı ayarlamalara izin verir.^[111]

Bileşen ikameleri, öncü azaltımını kaynağında hedefler. Doğal olarak düşük asparajin içeriğine sahip patates çeşitlerinin seçilmesi, patates kızartması ve cips gibi kızarmış ürünlerde akrilamid potansiyelini %30-65 oranında azaltabilir; 2014 yılında onaylanan Simplot Innate patatesi gibi genetiği değiştirilmiş çeşitlerden elde edilen azaltılmış asparajin ifadesi ile daha fazla kazanım sağlanabilir.^[123]^[124]^[125] Hamur hazırlama veya haşlama sırasında sodyum asit pirofosfat (SAPP) gibi antioksidanların dahil edilmesi, pH’ı düşürerek ve reaktif ara maddelerle rekabet ederek akrilamid oluşumunu engeller ve onaylanmış seviyelerde tat bozukluğu olmaksızın unlu mamullerde ve kızartmalarda %50’ye varan azalmalar sağlar.^[111]^[126]

İlk 2007 kılavuzlarını takiben Yönetmelik (AB) 2017/2158 kapsamında oluşturulan AB kriterlerine uyum, endüstri çapında izleme ve yeniden formülasyon çabalarını yönlendirmiştir. Gıda işletmecileri, azaltma önlemlerini uygulamalı ve seviyeleri yıllık olarak raporlamalıdır; bu da uygulamadan bu yana patates cipsi, bisküvi ve kahve gibi kilit kategorilerde ortalama %20-40’lık azalmalara neden olmuştur.^[101]^[127] EFSA’nın 2007–2023 izlemesi, birleşik stratejiler nedeniyle yüksek riskli ürünlerde dikkate değer düşüşlerle tutarlı bir ilerleme göstermektedir; son 2025 çalışmaları, kahvaltılık gevrekler gibi ürünlerde daha fazla azalmayı doğrulamaktadır.^[3]^[128]^[129]

Bu stratejiler, enzim entegrasyonu, ekipman yükseltmeleri ve çeşit tedariki için, genellikle ekipman yenilemelerini %20-30 oranında aşan yüksek başlangıç maliyetlerini içerir. Bununla birlikte, 2025 yılına kadar, gönüllü benimseme AB ve küresel pazarlarda yaygınlaşmış ve düzenleyici uyumluluk, azaltılmış sorumluluk ve gelişmiş tüketici güveni yoluyla uzun vadeli faydalar sağlamıştır. 2024 yılında savunucular, EFSA’yı özellikle bebek gıdalarında akrilamid için yasal olarak bağlayıcı maksimum seviyeler belirlemeye çağırdı.^[130]^[127]^[131] Endüstri araç setleri, enzimatik sistemlerin pazar değerini 2025’ten itibaren 1,4 milyar dolara çıkarması öngörülen uygun maliyetli ölçeklendirmeyi vurgulamaktadır.^[132]

Tüketici önerileri

Akrilamide diyet maruziyetini en aza indirmek için tüketiciler, patates, tahıllar ve sebzeler gibi nişastalı gıdaları kızartma, kavurma veya fırınlama yerine, haşlama veya buharda pişirme gibi yüksek sıcaklıklardan ve uzun süreli ısıtmadan kaçınan pişirme yöntemlerine öncelik vermelidir.^[133] Aşırı esmerleşme akrilamid oluşumunu teşvik ettiğinden, pişirme sırasında koyu kahverengi veya kararmış yüzeyler yerine altın sarısı bir renk hedefleyin; örneğin, ekmeği hafifçe kızartın ve patates kızartmasını veya fırınlanmış ürünleri soluk altın rengine kadar pişirin.^[134]

Tüketiciler, en büyük diyet kaynakları arasında yer alan patates kızartması ve patates cipsi gibi yüksek akrilamidli gıdaların, özellikle kızarmış veya kavrulmuş patates ürünlerinin tüketimini sınırlayarak alımı daha da azaltabilirler.^[135] Akrilamid seviyelerinin tipik olarak daha düşük olduğu daha fazla meyve, sebze, süt ürünleri, et ve balığı dahil ederken, çiğ, haşlanmış veya hafif pişmiş patatesleri ve alımı çeşitlendirmek için çeşitli pişirme yöntemlerini tercih edin.^[133]

Patateslerin uygun şekilde saklanması, artan akrilamid potansiyelini önlemek için esastır; ABD Gıda ve İlaç Dairesi, buzdolabının dışında, karanlık ve serin bir yerde (yaklaşık 10–15°C) iyi havalandırma ile saklanmasını tavsiye eder. 4°C veya altındaki soğutma, indirgeyici şeker içeriğini ve dolayısıyla sonraki pişirme sırasında akrilamid oluşumunu artırabileceğinden, filizlenmeyi ve nişastaların şekerlere dönüşmesini önlemek önemlidir. Ancak, Birleşik Krallık Gıda Standartları Ajansı’ndan 2023 tarihli bir güncelleme de dahil olmak üzere son araştırmalar, buzdolabında saklamanın akrilamid seviyelerini önemli ölçüde artırmadığını ve raf ömrünü uzatabileceğini göstermektedir.^[135]^[136]

Genel olarak, dengeli bir diyet izlendiğinde diyet akrilamidinden kaynaklanan risk çoğu insan için düşük kabul edilir ve ABD Gıda ve İlaç Dairesi’nin 2016 kılavuzunda (web sayfası 2024’te güncellendi) Amerikalılar için Beslenme Yönergeleri ile uyumlu olarak tavsiye edildiği gibi nişastalı gıdaları tamamen ortadan kaldırmaya gerek yoktur.^[133]^[137] Meyve, sebze, tam tahıllar, yağsız proteinler ve az yağlı süt ürünleri açısından zengin çeşitli bir diyet, belirli akrilamid kısıtlamaları olmaksızın sağlığı destekler.

Güvenilir tespit sıvı kromatografisi-kütle spektrometrisi gibi laboratuvar ekipmanı gerektirdiğinden, evde akrilamid testi nadirdir ve tüketiciler için pratik değildir; bunun yerine bireyler, izlemenin başlamasından bu yana patates cipsi ve kraker gibi ürünlerde ölçülebilir düşüşlere yol açan endüstri azaltma çabalarına güvenmelidir.^[23]