Синтез нс в пищевых продуктах

Значительная часть НС попадает в пищевые продукты не из окружающей среды, а образуется при их технологической обработке и хранении.

В настоящее время хорошо изучены условия, при которых амины, амиды, аминокислоты могут вступать во взаимодействие с нитритами в реакции нитрозирования. Скорость нитрозирования зависит от кислотности среды, основности амина и концентрации предшественников. По мере снижения основности амина при неизменной кислотности среды скорость реакции и выход НС возрастают. Образование НС из аминокислот и пептидов в присутствии нитритов и окислов азота происходит довольно быстро. Сильноосновные амины с наибольшим выходом нитрозируются при pH 3,0−3,4, в то время как слабоосновные — при pH 2,25−2,5. С увеличением продолжительности реакции и повышением температуры возрастает нитрозирование аминов, что играет существенную роль в образовании НС во время кулинарной обработки продуктов.

В качестве нитрозирующего агента могут выступать сами НС, которые взаимодействуют с аминами с образованием новых НС. Так, при реакции НДМА с дибутиламином или морфолином синтезируется N-нитрозодибутиламин или N-нитрозоморфолин. Особенно нежелательна данная трансформация, когда нитрозирующим агентом являются неканцерогенные НС, а в результате образуются канцерогенные.

Заметно ускоряют реакцию нитрозирования широко распространенные в пищевых продуктах соединения, содержащие карбонильные вещества, поверхностно-активные вещества, соли ряда металлов, комплексные соединения Mo, Fe, Си и Со, галогениды, фосфаты, некоторые меркаптаны и другие активные нуклеофильные агенты. Из карбонильных соединений, способных катализировать синтез НА в кислой и щелочной средах, следует выделить формальдегид, широко распространенный в окружающей среде, в том числе коптильном дыме и хранившейся рыбе.

Катализаторами реакции нитрозирования выступают такие вещества, как хлориды, бромиды, йодиды и тиоционаты, а также хлорогеновая кислота, являющаяся одним из ингредиентов кофе.

Помимо катализаторов существует целый ряд веществ, способных ингибировать образование НС, к которым относятся аскорбиновая кислота и ее производные, пропилгаллат, токоферол, цистеин, сульфаминовая кислота, некоторые фенолы и ряд других соединений.

Некоторые вещества в зависимости от условий способны ингибировать или катализировать образование НС. Например, галловая кислота при pH менее 3 замедляет, а при pH 4 ускоряет реакцию нитрозирования.

Определенное влияние на образование НА в объектах окружающей среды и в организме человека оказывают микроорганизмы. Обобщение данных научных исследований позволяет выдвинуть конкретные механизмы микробного образования НА, которые заключаются в образовании предшественников данных соединений, катализе самого процесса нитрозирования и изменении молекулярной структуры НС.

Известно, что микроорганизмы восстанавливают нитраты в нитриты, а также образуют из лизина пиперидин, из орнитина и аргинина — пирролидин и из холина — диметиламин. Катализ процессов нитрозирования может происходить путем мицеллярного катализа с участием устойчивых к температуре метаболитов и особых нитрозирующих энзимов, а также путем изменения pH среды в направлении ускорения реакции химического нитрозирования.

При исследовании возможности образования НС микрофлорой в присутствии предшественников НС и известных штаммов микроорганизмов было установлено, что данные канцерогены были обнаружены во всех случаях при культивировании нитратвосстанавливающих штаммов микроорганизмов в среде, содержащей пептон, рыбий экстракт, NaCI, KNO3 и вторичные амины типа дипропиламин, дифениламин или метиланилин. Необходимо подчеркнуть, что в культуре микроорганизмов НА образовывались при таких значениях pH, при которых химическое образование НА из вторичных аминов и нитрата было исключено.

При реализации программы эксперимента было отмечено, что не все штаммы микроорганизмов обладают способностью образовывать НА. Например, из 37 исследованных штаммов Е.соН нитрозодифениламин образовывали 27% штаммов, из 10 штаммов энтерококков — 40%, из 21 штамма клостридий — 10%. из 17 штаммов бактероидов — 12% и из 22 штаммов бифидобактерий — 18%.

Таким образом, образование НС из предшественников характерно для тех видов продуктов, в которых содержатся значительные концентрации аминов, нитритов и нитратов, а условия технологической обработки и хранения благоприятствуют протеканию реакции нитрозирования.

При рассмотрении технологий изготовления рыбных продуктов установлено, что в наибольшей степени образованию НА способствуют посол, созревание, копчение и консервирование.

В рыбе содержится значительное количество белков и небелковых азотсодержащих веществ, в том числе аминов. В свежей рыбе содержание аминов незначительно, однако при хранении и особенно порче рыбы оно резко возрастает. Увеличение содержания аминов заметно даже в первые дни хранения, причем охлаждение рыбы полностью не приостанавливает это накопление.

При хранении и дефростации рыбы происходят распад тканей под воздействием протеолитических ферментов, сопровождающийся расщеплением белков, и бактериальное разложение под воздействием гнилостных микроорганизмов, углубляющих расщепление белков и продуктов их первичного разрушения. Таким образом, изготовление продуктов из рыбы с высоким содержанием аминов повышает вероятность образования в продуктах НА.

При посоле и созревании происходят расщепление белков и увеличение небелковых азотсодержащих веществ. Это обстоятельство и наличие в применяемой воде нитратов, а в ряде случаев и специально добавляемых нитратов, специй и сахара может благоприятствовать образованию НА. При вялении рыбы под воздействием протеолитических ферментов расщепляются не только белки, но и продукты их первичного распада, что способствует накоплению в рыбе предшественников НА.

Важнейшей технологической операцией, применяемой при изготовлении рыбных продуктов, является копчение, в результате чего улучшаются вкус и сохранность продукта, снижается обсемененность микроорганизмами, однако при этом наблюдаются и негативные моменты, например, реакция нитрозирования.

При хранении консервов первоначально происходит созревание, а затем старение, сопровождающееся гидролизом белков и жиров, увеличением количества небелковых веществ, окислением и рядом других процессов, также способствующих образованию НА.

Помимо указанных выше причин, НА могут поступать в продукты также в результате контакта изделия с упаковочным материалом или тарой, содержащей данные канцерогены. Например, при анализе 34 упаковочных материалов для пищевых продуктов в 9 установлено наличие N-нитрозоморфолина. Не менее опасным в этом смысле является наличие в данных упаковочных материалах высокого содержания морфолина (98−842 мкг/кг), способного мигрировать в пищевой продукт в процессе хранения. Являясь слабоосновным амином, морфолин легко нитрозируется и при попадании в желудок может приводить к образованию N-нитрозоморфолина.