Технологические контаминанты
Если считать, что основной задачей гигиены питания является обеспечения поступления человеку безопасной пищевой продукции, это не значит, что она может быть осуществлена исключительно контролем пищевого сырья. Как было определено методами аналитической химии, в пищевой продукции образуются ксенобиотики и в процессе приготовления конечных блюд. Они могут образовываться как в результате деструкции пищевых веществ, так и в процессе взаимодействия химических веществ, присутствующих в любом пищевом продукте. Очень часто такие вещества являются следствием прохождения реакции Майяра (химическая реакция между аминокислотой и сахаром, которая, как правило, происходит при нагревании). Примером такой реакции является жарка мяса или выпечка хлеба, когда в процессе нагревания пищевого продукта возникает типичный запах, цвет и вкус приготовленной пищи. В принципе, реакция Майяра протекает и без нагрева, только скорость ее протекания крайне низка. Нагрев увеличивает скорость любых химических реакций, при этом скорость прохождения химических реакций растет в логарифмической зависимости от температуры.
Таким образом, потенциально опасные вещества могут быть образованы в идеальном пищевом сырье.
Яркими примерами таких веществ являются гетероциклические ароматические амины и акриламид.
- Гетероциклические ароматические амины
Это соединения, образующиеся при высокотемпературной обработке пищевых продуктов (как правило, при температуре выше 130 °C). Для гетероциклических ароматических аминов характерно мутагенное воздействие на микроорганизмы и доказанный канцерогенный эффект на животных [1–3].
Гетероциклические амины обнаруживаются в широком спектре готовых кулинарных изделий.
Их присутствие в продуктах невелико, однако если ароматические амины являются канцерогенами, активными в минимальных концентрациях, незначительность их присутствия в пищевых продуктах не должна рассматриваться как не заслуживающая внимания.
Гетероциклические амины образуются при пиролизе аминокислот, содержащихся в белках. Несмотря на различия в уровне активности среди различных гетероциклических аминов, большинство из них являются более активными, чем даже такие мощные канцерогены животных, как афлатоксин В1 и бензо(а)пирен. Гетероциклические амины проявляют высококанцерогенные свойства по отношению к крысам и мышам. Особенного внимания заслуживают производные фенилаланина. Хотя ни один из них не является сильным бактериальным мутагеном, они в большом количестве содержатся в приготовленном мясе и, например, проявляют высококанцерогенные свойства по отношению к грызунам. А в экспериментах на культурах тканей было показано, что эти соединения приводят к образованию аддуктов с ДНК, причем у людей в гораздо большей степени, чем у грызунов. У крыс они инициируют развитие опухолей кишечника, простаты и молочной железы. По предположению ряда исследователей, и у человека за развитие опухолей данной локализации гетероциклические амины ответственны в гораздо большей степени, чем жиры, содержащиеся в мясе и ранее рассматриваемые как основной канцерогенный агент. В дальнейшем многие работы были посвящены оценке степени риска развития онкозаболеваний в зависимости от концентрации гетероциклических аминов в пище. В неметаболизированном виде гетероциклические амины не активны, не проявляют мутагенных и канцерогенных свойств [4].
Их активация происходит при гидроксилировании аминогруппы. Гидроксиламин в некоторых случаях нестабилен и теряет воду с образованием активного иона, способного формировать аддукты с макромолекулами, такими как ДНК и белки. Чаще гидроксиламин подвергается конъюгации с сульфатом или ацетатом. Такие конъюгаты подвергаются выведению из организма. Тканевая специфичность действия гетероциклических аминов связана, таким образом, с ферментами I фазы (гидроксилирование) и II фазы (конъюгация) метаболизма ксенобиотиков и с ферментами системы репарации ДНК. В клетке существует несколько ферментных путей, ответственных за превращение нитрогруппы в аминогруппу. Например, нитрогруппа может быть последовательно превращена в нитрозо-, затем гидроксиламин и, наконец, в амины. Гетероциклические амины являются субстратами для цитохрома Р450 (главным образом для CYP1A2). Они подвергаются N-деалкилированию (в случае содержания N-алкильных групп) или N-гидроксилированию экзо-аминогрупп с образованием арилгидроксиаминов. Последние могут далее подвергаться действию N,O-ацетилтрансфераз или сульфотрансфераз. В результате образуются высокоактивные N-ацетокси- и N-сульфоэфиры, которые образуют аддукты с ДНК. Эпидемиологические исследования показали строгую корреляцию между факторами питания и возникновением рака, причем некоторые сообщения предполагают взаимосвязь между потреблением пережаренного мяса и определенными типами рака человека. Некоторые гетероциклические амины класса аминоимидазоазарена (АИА) были изолированы из пережаренного мяса. Многие из них были мутагенами в тесте Эймса и канцерогенами для грызунов. Около 75% от всех гетероциклических аминов этого класса представлено 2-амино-1-метил-6-фенилимидазо[4, 5b]пиридином (PhIP). Было показано, что это соединение вызывает рак грудной железы и кишечника у крыс и лимфому у мышей. Учитывая его канцерогенность для грызунов и высокое содержание в пище, можно предположить его потенциальную опасность в этиологии рака у человека. Для проявления генотоксичности таких соединений необходима метаболическая активация цитохромом Р450, особенно CYP1A2, в N-гидроксиметаболиты. Образовавшиеся в результате окисления метаболиты далее подвергаются О-ацетилированию N-ацетилтрансферазами NAT1 и NAT2, либо могут экскретироваться в виде глюкуронидов с желчью, проходя затем деконъюгацию, осуществляемую кишечной флорой, и окончательно выводятся из организма через О-ацетилирование кишечной формой NAT. Тогда одним из факторов, определяющим риск заболевания колоректальным раком, который, как предполагают, индуцируется этими токсинами, может быть активность ферментов детоксикации, т.е. NAT2. Доказано, что PhIP индуцирует более 32 видов мутаций. Эпидемиологические исследования, проведенные в Китае, показали, что среди женщин, болеющих раком разной этиологии, 60% приходится на рак легкого, хотя большинство китайских женщин не курит. В связи с этим интерес был сосредоточен на поиске других факторов, включающих пассивное курение, дым против комаров, сгорание угля в домашних печах, масло для жарки пищи, которые могли бы влиять на столь высокий процент данной патологии. Был проведен множественный логистический регрессионный анализ факторов риска заболевания раком легкого на Тайване, который выявил существенную роль мутагенных-канцерогенных компонентов, образующихся в результате приготовления пищи. Были проанализированы аэрозольные компоненты пищи, образующиеся после жарки. Показано, что основным компонентом смеси пирогенных гетероциклических аминов является 2-амино-3,8-диметилимидазо[4,5-f]хиноксалин, обладающий высоким мутагенным потенциалом.
Исходя из данных проведенных исследований, для снижения содержания гетероциклических ароматических аминов в конечной (приготовленной) пищевой продукции можно следовать рекомендациям:
– не употреблять пережаренное мясо;
– возможно, готовить мясо с использованием микроволн с последующей доготовкой на гриле;
– следовать тепловой кулинарной обработке при температурах 150–175 °С, рекомендуемых действующей технологической документацией для производства большинства жареных мясных изделий, которая способствует минимизации образования и накопления потенциально опасных гетероциклических ароматических аминов;
– избегать жарения измельченных мясных продуктов;
– использовать панировку, снижающую уровень образования гетероциклических ароматических аминов;
– в процессе приготовления пищи использовать вытяжную вентиляцию для удаления аэрозольных компонентов пищи, образующихся во время жарки.
В целом разумный подход в приготовлении пищевых продуктов, употребление жареного мяса вместе с овощами снижает риски развития неблагоприятных эффектов от возможного поступления гетероциклических ароматических аминов. Кроме того, следует отметить, что эти вещества в большинстве своем и определяют вкус и аромат жареного мяса. Так, при готовке жареного мяса в микроволновой печи значительно ухудшаются оранолептические характеристики жареного мяса [5].
Литература
- Felton J.A., Knize М.G. Heterocyclic amine mutagens/carcinogens in foods /Handbook of Experimental Pharmacology, 94 // ed. C.S. Cooper, P.L. Grover. Berlin: Springer-Verlag, 1990. Р. 471–502.
- Sugimura Т., Wakabayashi K., Nagao M., Esumi H. A new class of carcinogens: heterocyclic amines in cooked food/Food, Nutrition and Chemical Toxicity // ed. D.V. Parke, C. Ionnaides, R. Walker. London: Smith-Gordon, 1993. Р. 259–276.
- Skog K. Cooking procedures and food mutagens: a literature review // Food and Chemical Toxicology. 1993. Vol.31. P. 655–675.
- ХудолейВ.В. Гены и ферменты метаболической активации ксенобиотиков в химическом канцерогенезе // Ecological genetics. 2003.
- Соляков А.А. Влияние тепловой кулинарной обработки и способов подготовки полуфабрикатов на содержание гетероциклических ароматических аминов в жареных мясных кулинарных изделиях. Москва, 1998 г. Автореф. дисс. на соискание степени канд. тех. наук.