آمین های هتروسیکلیک آروماتیک -بخش نخست

آمین هتروسیکلیک آروماتیک(HAAs)[۱]دسته ای از مواد هستند که هنگام حرارت دادن گوشت و ماهی و در اثر ترکیب کرآتین با آمینو اسیدها و کربوهیدرات ها تشکیل می شوند. این ترکیبات دست کم یک اتم نیتروژن در حلقه آروماتیک هتروسیکلیک دارند، مانند پیریدین، پیریمیدین، ایمیدازول، پورین. این ترکیبات جهش زا،

تاکنون بیشتر از ۲۵ آمین هتروسیکلیک آروماتیک جداسازی و به عنوان ترکیبات جهش زای[۲] بالقوه شناسایی شده اند. این ترکیبات نه تنها در باکتری ها، بلکه در برخی پستانداران نیز می توانند موجب بروز جهش ژنتیکی و سرطان شوند. بنزو (آلفا) پیرن یکی ازشاخص ترین و پرخطرترین آنها می باشد. در سال ۱۹۹۳، انجمن بین المللی تحقیقات سرطان[۳] ۸ ترکیب سرطان­ زای بالقوه در انسان را شناسایی و طبقه بندی و پیشنهاد کردند تماس با این ترکیبات به حداقل رسانده شود. تحقیقات انجام شده براساس مطالعات درازمدت و خوراندن این ترکیبات به حیوانات آزمایشگاهی، نشان داده است که گوشت گریل شده (شبکه‌ای‌کباب‌کردن)[۴] و استیک خوب پخته شده[۵] خطر بروز سرطان در انسان را افزایش می دهد.

 

آمین های هتروسیکلیک آروماتیک در چه موادی وجود دارند؟

بسیاری از آمین های هتروسیکلیک آروماتیک از منابع مختلف جداسازی شده اند مانند غذاهای پروتئینی شامل گوشت و ماهی پخته شده، عصاره های گوشت، قهوه، نوشیدنی های الکلی، محیط زیست مانند دود سیگار، سوخت فسیلی، آب باران و رودخانه و نیز مایعات بیولوژیکی مانند پلاسما، ادرار، صفرا و شیر زنان سالم.

برخی از مردم گوشت را در درجه حرارت بالا و در زمان کوتاه سرخ می کنند، تا سطح آن قهوه ای شود ولی داخل آن کاملا پخته نشده باشد، در حالی که برخی دیگر گوشت را در درجه حرارت پایین تر و زمان طولانی تر سرخ می کنند. این می تواند به میزان قهوه ای شدن یکسان ولی میزان متفاوت آمین های هتروسیکلیک آروماتیک منجر شود. از آنجا که روش های پخت و عادات غذایی در جوامع گوناگون متفاوت می باشد، نتایج به دست آمده از یک جامعه قابل تعمیم به سایر جوامع نخواهد بود. عصاره های گوشت[۶] مایع و جامد (انواع بویون) در میزان دریافت HAAs نقش دارند. بنابراین، تعیین میزان  HAAsدر انواع مواد غذایی پخته پرمصرف و نیز انواع ادویه و چاشنی مورد استفاده، و با روش تهیه شده در خانه و رستوران، اهمیت بسیار دارد.

 

عوامل موثر بر تشکیل HAAsکدامند؟

عواملی که به نظر می رسد در تشکیل HAAs مهم باشند شامل موارد زیر است:

۱- تماس مستقیم گوشت با سطح داغ مانند ماهی تابه

۲- درجه حرارت بسیار بالا مثلاً در روش های پخت گریل/ کبابی کردن

۳- آب از دست رفته ماده غذایی هنگام سرخ کردن، برشته کردن، گریل/ کبابی کردن (که در نتیجه میزان آب از درون تا سطح فرآورده کاهش می یابد و سطح ماده غذایی نسبتا خشک می شود.)

نکته! در سطح ماده غذایی درجه حرارت بالاتر است، همچنین پیش سازهای HAAs غلظت بیشتری دارند و در نتیجه می توانند وارد واکنش شوند و HAAs تشکیل شود.

در این بخش به شرح هریک از این عوامل پرداخته می شود:

روش پخت. میزان HAAs در نمونه های گوشت پخته شده خانگی بسته به روش پخت و مطلوبیت مورد نظر مصرف کنندگان، متفاوت گزارش شده است. در مواد غذایی تهیه شده به روش تجاری نیز بسته به روش مورد استفاده تولید کننده، میزان بسیار متفاوتی از HAAs در یک محصول مشابه وجود خواهد داشت. به این ترتیب، فرایند تولید صنعتی مواد غذایی تاثیر قابل توجهی در تولید ترکیبات جهش زا دارد.

روش های تهیه مواد غذایی مانند جوشاندن در آب، برشته کردن در فر، سرخ کردن عمیق عموما موجب موجب تشکیل مقادیر به مراتب کمتر HAAs می شوند. به طور کلی سه روش پخت در درجه حرارت بالا یعنی سرخ کردن تابه ای، گریل و کبابی کردن[۷] موجب تشکیل بیشترین میزان HAAsمی شوند، همانند پخت در درجه حرارت بالا و به مدت طولانی. روش های پخت معمول خانگی گوشت منجر به تشکیل HAAs در مقادیر بسیار ناچیز می شود، هرچند هنگام پخت طولانی یا سرخ کردن تابه ای موجب تشکیل مقادیر بیشتری HAAs می شود. هنگام پخت با روش سرخ کردن عمیق، افزایش قابل توجه فعالیت جهش زایی در زمان افزایش درجه حرارت مشاهده شده است. به نظر می رسد که سرخ کردن تابه ای و گریل/ کبابی کردن موجب تشکیل ۸ نوع HAAs شود. دلیل آن می تواند این باشد که به مدت زمان کوتاهتری نیاز است که مرکز گوشت به دمای لازم برسد.

عوامل فیزیکی. مانند درجه حرارت، زمان، روش پخت تاثیر بسیار قابل توجهی در جهش زایی نمونه های پخته شده دارد. تنوع و میزان HAAs با افزایش درجه حرارت و زمان افزایش می یابد. بسته به نوع گوشت، روش پخت و میزان مطلوبیت پخت و قهوه ای شدن آن، میزان HAAs تشکیل شده در آن متفاوت خواهد بود. عواملی مانند PH( درجه اسیدی یا قلیایی بودن) ماده غذایی، میزان پیش ساز این ترکیبات، نوع آمینواسید های موجود در آن در افزایش یا مهار تشکیل HAAs نقش دارند. تحقیقات نشان داده است که نوع ماهیچه، پوست، میزان پخته شدن نیز بر تشکیل HAAs اثر می گذارند.

ترکیب ماده غذایی. گوشت مرغ (گوشت سفید) در مقایسه با گوشت گوسفند و گاو (گوشت قرمز) چربی کمتری دارد، الگوی آمینو اسیدها، میزان گلوکز و کراتین آن نیز متفاوت است. نشان داده شده است که HAAs در گوشت مرغ راحت تر از گوشت قرمز تشکیل می شود. در مواد غذایی سرخ شده در درجه حرارت پایین تر از ۱۵۰ درجه سلسیوس قابل تشخیص نیست ولی در مواد غذایی تهیه شده در درجه حرارت های بالاتر از ۱۹۰ درجه سلسیوس افزایش زیادی دارد. این افزایش در صورتی که درجه حرارت پخت بالاتر از ۲۰۰ درجه سلسیوس باشد، بسیار شدید خواهد بود. هنگامی که انتقال حرارت کافی باشد، در عرض۳۰ ثانیه مقدار بسیار زیادی HAAsتشکیل می شود. برخی محققان گزارش کرده­اند که پخت گوشت در زمان طولانی تر و درجه حرارت پایین تر به کاهش میزان  HAAs تشکیل شده و فعالیت جهش زایی آن منجر خواهد شد.

نوع گوشت و مواد افزوده شده به آن بر تشکیل HAAs تاثیر دارند. به طور مثال، در همبرگرهای پخته شده در فر های معمولی، یا سرخ شده در درجه حرارت پایین فعالیت جهش زایی مشاهده نشده است. برخی ترکیبات اضافه شده به همبرگر می توانند تشکیل HAAs  را مهار کنند. تفاوت نتایج به دست آمده در این خصوص می تواند به علل مختلف باشد، مانند میزان چربی. اثر میزان چربی در تشکیل ترکیبات جهش زا نشان داده شده است. بالا بودن میزان چربی در گوشت موجب می شود در مدت زمان کوتاهتری درجه حرارت سطح گوشت افزایش یابد و انتقال حرارت به نحو کاراتری انجام شود، این امر موجب افزایش تشکیل آمین های آروماتیک هتروسیکلیک می شود.

تشکیل ترکیبات جهش زای  HAAsاز درجه حرارت ۱۲۵ درجه سلسیوس شروع و با حرارت دهی به مدت ۱۵ دقیقه در ۱۶۰ درجه سلسیوس به میزان بسیار کم قابل اندازه گیری می شود. تنها پس از افزایش درجه حرارت (۱۸۰، ۲۰۰ و ۲۲۰ درجه سلسیوس) و زمان حرارت دهی غلظت HAAs افزایش می یابد.

در سامانه مدل[۸]، HAAs پس از ۵۰ تا ۸۰ دقیقه حرارت دهی در ۲۲۵ و ۲۵۰ درجه سلسیوس تشکیل و پس از آن تجزیه می شوند. این ترکیبات در ۲۲۵ درجه سلسیوس خیلی پایدار نیستند و سرعت تجزیه با کمی تغییر PH تغییر می کند. پس از ۳۰ دقیقه حرارت دهی در PH 6 یا ۸ (حالتی که ماده کمی اسیدی یا کمی قلیایی است) تقریبا ۲۵ تا ۵۰ درصد تجزیه می شوند.

هنگامی که میزان چربی گوشت بیشتر باشد، زمان کمتری نیاز است تا درجه حرارت سطح گوشت ثابت شود. زیرا چربی عامل انتقال حرارت خوبی است و در نتیجه مقادیر بیشتر HAAs در مواد غذایی پخته شده حاوی مقادیر کمتر چربی  وجود دارد. به عبارت دیگر هرچقدر میزان چربی گوشت کمتر باشد، احتمال تشکیل HAAs کمتر خواهد بود.

سرعت پخت. هنگامی که درجه حرارت ماده غذایی به سرعت به دمای پخت برسد، زمان تماس با حرارت کوتاهتر می شود. بنابراین، حتی اگر میزان چربی کم باشد، تشکیل HAAs بیشتر خواهد بود. به طور مثال، هنگام گریل کردن گوشت گاو با شعله مسقیم  آتش[۹] HAAs تشکیل می شود، در حالی که در مورد مرغ در شرایط مشابه چنین اتفاقی نمی افتد. قطرات آب گوشتی که روی شعله می ریزد، HAAs ایجاد شده با دود حاصل از گریل کردن بر روی سطح گوشت می نشیند.

آمین های هتروسیکلیک آروماتیک (بخش دوم)

پخت با مایکروویو. پخت با ماکروویو، فرایندی است که در آن حرارت در درون ماده غذایی ایجاد می شود و درجه حرارت سطح بیشتر از سایر قسمت های آن بالا نمی رود. هرچند مشخص شده است که انواع کربونیل HAAs تشکیل می شود، در حالی که سرخ کردن موجب تشکیل انوع دیگری از HAAs نیز می شود. پیش فرایند با ماکروویو قبل از پخت موجب کاهش تشکیل برخی از انواع HAAs می شود. علت آنهم کاهش میزان آب، چربی و پیش سازهای  HAAsدر اثر این پیش فرایند است. مقدار این مواد در نمونه های پیش پخت شده (نمونه های همبرگر، سوسیس و کالباس)  به اندازه ای نبوده که قابل اندازه گیری  باشد که علت آن را به استفاده از درجه حرارت پایین پخت در هنگام فرایند نسبت می دهند.

فرآیند دود دادن. مواردی که در نکته بالا ذکر شد، در زمان فرایند دود دادن مواد غذایی هم روی می دهد. باید توجه داشت که در فرایند سنتی دود دادن شرایط از نظر درجه حرارت، رطوبت و  نوع چوب مورد استفاده برای سوزاندن، کنترل نشده است، این امر می تواند بر تولید HAAs تاثیر بگذارد.

نتایج تحقیقات انجام شده تشکیل انواع HAAs در فرآورده های دود داده شده به روش سنتی، اعم از استیک مرغ، گاو وگوساله، را نشان داده اند. البته همانطور که بیان شد نوع گوشت، روش پخت، محل پخت (رستوران، محل طبخ غذاهای فوری[۱۰] و منزل) نقش عمده ای در میزان HAAs تشکیل شده دارند.

در کشورهای اروپایی از روش صنعتی دود دادن برای تولید مواد غذایی دود داده شده استفاده می شود. در این روش مواد غذایی با سوزاندن (پیرولیز) چوب، و دسترسی محدود به اکسیژن دود داده می شوند. استفاده از طعم دهنده های دود مایع نیز یکی دیگر از راههای ورد استفاده برای ایجاد طعم دودی در مواد غذایی است.

برتریهای روش دود دادن صنعتی: روش صنعتی دود دادن برتری هایی به روش سنتی دارد؛ آسان، سریع و تمیز است و تولید یکنواخت محصول دود داده شده، قابل کنترل بودن میزان ترکیبات سمی در طعم دودی حاصله قبل از اضافه شدن به ماده غذایی، از دیگر مطلوبیت های این روش به شمار می روند.

اثر هم زدن هنگام تهیه غذا . بررسی اثر هم زدن هنگام تهیه غذا، استفاده از افزودنی های غذایی در تشکیل HAAs نشان داده است که با توجه به اینکه در هنگام هم زدن انتقال حرارت کاهش می یابد، در نتیجه HAAs کمتری تشکیل می شود. هر چقدر تعداد هم زدن های گوشت هنگام پخت بیشتر باشد، این تاثیر بیشتر خواهد بود. حرارت سطح بیرونی گوشت به علت تبخیر آب از سطح و انتقال حرارت به هوای اطراف منتقل می شود. پخت در مدت زمان طولانی تر با تشکیل مقادیر بیشتری HAAs همراه خواهد بود.

از سوی دیگر قبل از هم زدن و چرخاندن (زیر و رو کردن) ماده غذایی هنگام پخت، پیش سازهای HAAs از مرکز ماده غذایی به سمت بیرونی آن نمی روند. در نتیجه برخی پیش سازها به دمای تشکیل HAAs نمی رسند، گوشت هم با زیر و رو کردن بیشتر بهتر هم پخته می شود.

اثر افزودن ترکیباتی .افزودن ترکیباتی که به نوعی در ارتباط با با آب هستند[۱۱]، مانند نمک و شکر، نشاسته و پروتئین سویا می توانند انتقال پیش سازها را محدود کنند.

اثر آرد سوخاری. پوشش با آرد سوخاری[۱۲]نیز می تواند راهی برای مهار تشکیل باشد. این پوشش به عنوان سد عایقی عمل می کند و درجه حرارت سطح بیرونی ماده غذایی را کاهش می دهد. نشان داده شد که در نمونه های همبرگر و فیله مرغ پوشش داده شده و پخته شده به روش سرخ کردن عمیق فعالیت جهش زایی مشاهده نشد. در حالی که در نمونه های بدون پوشش چنین نبود و در درجه حرارت یکسان نمونه های بدون پوشش حاوی مقادیر بیشتری HAAs بودند.

بخارپز و آبپز کردن. تحقیقات نشان داده است که آبپز کردن و جوشاندن مرغ منجر به تشکیل مقدار قابل اندازه گیری HAAs نمی شود، دلیل آن می تواند این باشد که درجه حرارت پخت از ۱۰۰ درجه سلسیوس بالاتر نمی رود. در غذاهای بخارپز و آبپزشده، HAAs قابل اندازه گیری نبوده است.

طعم دار کردن . طعم دار کردن و خواباندن[۱۳] گوشت در مجموع موجب کاهش HAAs می شود. هنگام طعم دار کردن گوشت، که به منظور بهبود طعم، تردی و آبدار کردن آن صورت می گیرد، انواع گوناگونی از مواد مانند نمک، شکر، ادویه مورد استفاده قرار می گیرند. نشان داده شده است که آبِ گوشت طعم دار شده[۱۴]حاوی مقادیر بیشتری HAAs در مقایسه با گوشت طعم دار شده داشته است و با افزایش میزان شکر یا سس سویا، میزان HAAs تشکیل شده بیشتر می شود. سس سویا و گلوکز موجب افزایش تولید این ترکیبات می شود، در حالی که هنگام استفاده از عسل های شبدر و گندم سیاه[۱۵] هنگام طعم دار کردن گوشت، موجب مهار تشکیل HAAs و به طور کلی جهش زایی شد.

اندازه قطعات گوشت در غذا. هرچه قطعات گوشت کوچکتر باشد و نیز میزان چربی ان بیشتر باشد، امکان واکنش تشکیل HAAs تسهیل می شود. علت می تواند افزایش سطح تماس هنگام خرد کردن گوشت باشد. همچنین امکان واکنش پیریدین (یکی از ترکیبات حاصل از قهوه ای شدن میلارد) با ترکیبات حاصل از تجزیه چربی از یک سو و به تاخیر افتادن نفوذ آسکوربیک اسید و کاهش اثر آنتی اکسیدانی آن باشد.

توجه! درجه حرارت سطح گوشت ماهی هنگام پخت بیشتر از مرغ است و انتظار می رود  HAAsبیشتری در ماهی تشکیل شود، در حالی که در واقعیت برعکس این انتظار روی می دهد و علت آن می تواند بیشتر بودن میزان آب در ماهی و کاهش اثر درجه حرارت سطح گوشت در تشکیل  HAAs باشد. البته باید تفاوت میزان پیش سازهای این ترکیبات در گوشت ماهی و مرغ را نیز در نظر داشت.

عوامل کاهش دهنده یا مهار کننده تشکیل HAAs

طعم دار کردن. تنوع دستورالعمل های طعم دار کردن گوشت در کارایی مهار کننده ها یا افزایش دهنده های تشکیل HAAs نقش مهمی دارند. زیرا از انواع متنوعی از ترکیبات طعم دهنده و روش های طعم دار کردن (سرد یا گرم) مورد استفاده قرار می گیرند. حضور ترکیبات طعم دهنده طبیعی مانند سبزیجات، ادویه با فعالیت ضد جهش زایی فعالیت جهش زایی را کاهش یا مهار می کنند. نشان داده شده است که با افزایش شکر، آمینواسیدها در واکنش قهوهای شدن غیرآنزیمی شرکت نمی کنند و متعاقبا کاراملیزه شدن (قهوه ای شدن در اثر حرارت) بسرعت روی می دهد و فرآورده های حاصل از واکنش قهوه ای شدن میلارد با ترکیبات جهش زا واکنش و موجب کاهش HAAs می شود.

ادویه ها. مطالعه تاثیر ادویه ها بر تشکیل HAAsنشان داده است که ادویه های حاوی آنتی اکسیدان (ترکیبات فنولیک) رادیکال های آزاد حاصل از واکنش های قهوه ای شدن میلارد، را غیر فعال می کنند و در نتیجه تشکیل HAAs هنگام حرارت دهی را می توانند کاهش دهند. ادویه های مورد مطالعه شامل رزماری (اکلیل کوهی)، مریم گلی، آویشن و سیر بودند. افزودن ادویه خشک به سطح گوشت قبل از حرارت منجر به کاهش قابل ملاحظه HAAs می شود. طعم دار کردن تجارتی با به کار بردن ادویه های غنی از آنتی اکسیدان های فنولیک به میزان ۵۷ تا ۸۸ درصد میزان تشکیل HAAs هنگام گریل استیک را کاهش داد.

 

تهیه کننده: دکتر خدیجه خوش طینت

 

منابع:

https://scholarworks.bridgeport.edu/xmlui/handle/123456789/2102 (۲۰۱۸). Marinades Matter: Inhibiting the Formation of Carcinogenic Heterocyclic Aromatic Amines in Foods Through Smarter Cooking Methods.

Gibis M, WeissInhibitory J. 2017. Effect of cellulose fibers on the formation of heterocyclic aromatic amines in grilled beef patties, Food Chemistry 229: 828–۸۳۶.

Meurillon M, Erwan Engel 20116. Review- Mitigation strategies to reduce the impact of heterocyclic aromatic amines in proteinaceous foods. Trends in Food Science & Technology 50: 70-84.

Gibis M. 2016. Heterocyclic Aromatic Amines in Cooked Meat Products: Causes, Formation, Occurrence, and Risk Assessment. Comprehensive Reviews in FoodS cience and Food Safety,15: 269-302.

Alaejos MS and Afonso AM. 2011. Factors That Affect the Content of Heterocyclic Aromatic Amines in Foods, Comprehensive Reviews in FoodS cience and Food Safety, 10: 52-108.

Turesky RJ. 2007. Formation and biochemistry of carcinogenic heterocyclic aromatic amines in cooked meats, Toxicology Letters 168 219–۲۲۷.

Keşkekoğlu H, ÜrenInhibitory A. 2014. Effects of pomegranate seed extract on the formation of heterocyclic aromatic amines in beef and chicken meatballs after cooking by four different methods. Meat Science 96: 1446–۱۴۵۱.


 

[۱] Heterocyclic Aromatic Amines (HAAs)

[۲] Mutagenic

[۳] International Agency for Research on Cancer (IARC)

[۴] Grilled meat- پختن غذا بر روی توری کباب‌پز با استفاده از حرارت تابشی

[۵] Well done

[۶] ماده‌ای که از جوشاندن گوشت در آب به دست می‌آید و به‌عنوان طعم‌دهندۀ غذا به کار می­رود.

[۷] Barbecuing

[۸] Model system- شرایط شبیه سازی شده مانند شرایط طبیعی و زنده، مدل های آزمایشگاهی

[۹] Flame grilling

[۱۰] Fast food restaurant

[۱۱] Water-binding compounds

[۱۲] Breadcrumbs

[۱۳] Marinating

[۱۴] Marinated juice

[۱۵] Buckwheat and clover honey