Heterosiklik Amin Miktarları (ng/g) ET VE ÜRÜNLERİNİN PİŞİRİLMESİ SIRASINDA OLUŞAN ZARARLI KİMYASAL MADDELER: HETEROSİKLİK AMİNLER F. İ. Keskin, S. Kaya* Etlik Merkez Veteriner Kontrol ve Araştırma Enstitüsü, Doping Kontrol Laboratuvarı. Ankara, TÜRKİYE. *Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi, Farmakoloji-Toksikoloji Anabilim Dalı. Ankara, TÜRKİYE. ÖZET Heterosiklik aminler (HA’ler), et ve ürünlerinin pişirilmesi, işlenmesi ve saklanması sırasında açığa çıkan zehirli-zararlı maddelerdir. Kimyasal yönden amino-imidazo-azaarenler ve amino-karbolin türevi olan HA’ler sığır eti, domuz eti, tavuk, balık gibi proteince zengin et ve et ürünlerinde bulunan, tavada kızartma, grill yapma gibi 150C sıcaklıkta pişirme sırasında oluşan karsinojenik ve mutajenik bileşiklerdir. Bu maddeler heksoz, amino asitler ve kreatinin yüksek sıcaklıklarda tepkimesi sonucunda oluşurlar. Oluştukları gıdalarla yenildiklerinde sindirim kanalından hızlı emilirler. Tüm vücut kesimlerine girerler. Genellikle 72 saatte tespit edilemeyecek seviyeye inerler. Vücutta stokrom P450 enzimleri (CYP1A1, CYP1A2 gibi) ile etkinleştikten sonra mutajenik ve karsinojenik etkilerini oluştururlar. Bu bileşikler kolon, prostat ve göğüs kanseri etiyolojisinde etkili maddelerdir. Bugüne kadar 20’den fazla HA potansiyel mutajen olarak isimlendirilmiştir. İnsanların HA’lere maruz kalmasını etkileyen faktörlerin arasında gıdanın tipi, pişirme metodu, porsiyon büyüklüğü ve tüketim sıklığı yer alır. İnsanlar HA’lere fırında kızartma, kavurma, grilleme, barbekü yapma gibi çeşitli metodlarla pişirilmiş et ya da balıkların tüketilmesiyle, tava kalıntılarından hazırlanan et suyunun tüketimiyle maruz kalırlar. Et ve balığın çok pişmiş parçalarını bıçak ve çatal ile mekanik olarak uzaklaştırmak, gıdaları pişirmeden önce 1 dakika mikrodalga ile muamele etmek gibi basit ve etkili yöntemler ile HA oluşumu azaltılabilmektedir. Bu bileşiklerin oluşumunu önlemede düşük ısıda ve az pişirme önemli rol oynamaktadır. Halk sağlığı yönünden olumsuz etkilere sahip HA’lerden korunma kızartma, mangal ve grillenmiş et ve et ürünlerinin tüketilmesinden kaçınma ile mümkündür. Bu derleme yüksek ısıl işlem görmüş et ve et ürünlerinde oluşan ve tüketici sağlığı yönünden risk oluşturan HA’ler hakkında kısa bilgi vermeyi amaçlamıştır. SUMMARY Heterocyclic amines (HAs) are toxic-harmful substances that occurs during cooking, processing and preserving the meat and meat products. In terms of chemically amino-imidazo-azaarens and amino-carbolines derivative HAs occur in protein rich meat and meat products like beef, pork, chicken and fish, they are mutagenic and carcinogenic compounds which are formed during high temperature cooking (at least 150C) such as frying and grilling. HAs are formed the results of the reactions of hexose, amino acids and creatine under high temperature conditions. When taking them with the foods in which they are occured, HAs are absorbed from the digestive system quickly, dissolve to the whole body and generally after 72 hours they can not be determined. After being effective with Cytochrome P450 enzymes like CYP1A1 and CYP1A2, they form their mutagenic and carcinogenic effects. These substances are effective in colon, prostat and breast cancer aetiology. To date, more than 20 HA’s are isolated as potent mutagens. The most important variables contributing the formation of HAs are meat type, cooking method, porsion of the food and consumption frequency. Humans are exposed to HAs from the consumption of meat or fish cooked by frying, oven grilling/broiling, barbecuing and from the consumption of gravy prepared from pan residues. Easy but effective methods like removing the well cooked parts of meat and fish mechanically with knife and fork and before cooking foods treatment one minute with microwave can reduce occuring of HA. Cooking at low temperature and rare doneless level play an important role in preventing the occurence of these substances. Protecting from HAs that have negative effects for public health can be possible with avoiding the consuming of fried, barbecued and grilled meat and meat products. This review is aimed to give brief information about HAs that form in meat and meat products which cooked at high temperatures and have risks on cunsumer health. GİRİŞ HA’ler yüksek sıcaklıkta pişirilen et, balık gibi proteinli gıdalarda ve şekerli nişastalı madde içeren gıdalarda aromatik amino asitlerin kreatin, kreatinin, şekerler gibi diğer moleküllerle reaksiyonu sonucunda oluşurlar. HA’ler gıdaların pişirilmesi sırasında oluşan dumanda, kahvede, alkollü içeceklerde ve atmosferik tanecikler, yağmur suyu, toprak, sigara dumanı, dizel egzoz tanecikleri gibi çevresel kaynaklarda da bulunurlar (Kaya, 2002; Alaejos ve ark., 2008a; Gatellier ve ark., 2009; Xue-Ling ve ark., 2009; Iwasaki ve ark., 2010; Oz ve ark., 2010). Yapısı HA’lerin tümü 2-5 halkalı aromatik iskelet yapısı içinde bir ya da daha fazla azot atomuna ve bir ekzosiklik amino grubuna sahiptirler (Alaejos ve ark., 2008a). Sınıflandırılması HA’ler kimyasal yapılarına göre sınıflandırılmış ve her sınıftaki bazı örnekler kısa ve açık kimyasal isimleri ile Çizelge 1’de gösterilmiştir. Çizelge 1. Heterosiklik Aminlerin kimyasal yapılarına göre sınıflandırılması ve örnekleri (Alaejos ve ark., 2008b). Kızgın Yağda Kızartma: Kızgın yağda kızartma ile düşük seviyede HA (0,5 ng/g) oluşur. Tavada Kızartma: Tavada kızartma sırasında sıcaklık arttıkça HA oluşumu da artar. Fırında Kızartma: Fırında kızartma fazla miktarda HA oluşumuna neden olmaz (Lee ve ark., 1994; Skog ve Solyakov, 2002). Pişirme Esnasında Heterosiklik Aminlerin Dayanıklılığı Isıtma süresinin uzaması ve sıcaklık artışı ile (225-250C) HA’ler yıkımlanmaya ya da diğer bileşikler ile reaksiyona girmeye başlarlar. En fazla kayıp PhIP’da (%57,5) olur. Bunu Trp-P-1 (%47,2), MeAC (%41,1), AC (% 39,5), MeIQ (%38,8), MeIQx (%34,2), 7,8-DiMeIQx (%33,2), Harman (%29,5), Glu-P-1 (%28,7), 4,8-DiMeIQx (%19,6), IQ (%16,6), Trp-P-2 (%13,9), Norharman (%10,4), Glu-P-2 (%8,8) ve IQx (%8,7) takip eder (Chiu ve Chen, 1999; Kondjoyan ve ark., 2010). Heterosiklik Aminlerin Etkileri Epidemiyolojik çalışmalar çoğu HA’nin mutajenik ve hemen hemen tümününün de karsinojenik olduğunu göstermiştir (Oz ve ark., 2010). Mutajenite: HA’ler S.typhimurium TA 98 ve TA 100’e mutajenik etkilidirler. Memeli hücre kültürlerinde de mutasyona sebep olabilirler. Kromozomal sapmayı ve invitro memeli hücre kültürlerinde kardeş kromatid değiş tokuşunu teşvik ederler (Wakabayashi ve Sugimura, 1998). Karsinojenite: Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı, MeIQ, MeIQx, PhIP ve apolar HA’leri (AC, MeAC, Glu-P-1, Glu-P-2, Trp-P-1 ve Trp-P-2) olası insan karsinojeni (Sınıf 2B) ve IQ’yi kuvvetle muhtemel insan karsinojeni (Sınıf 2A) olarak sınıflandırmıştır (Murkovic, 2003). Pişmiş Gıdalardaki Heterosiklik Amin Düzeyleri Çeşitli ısıl işlemlerle pişirilmiş, kızartılmış gıdalardaki HA düzeyleri değişik araştırıcılar tarafından (Gu ve ark., 2002; Klassen ve ark., 2002; Skog ve ark., 2002) incelenmiş; bunlardan Keating ve ark. (1999) tarafından yapılan sonuç Çizelge 2’de gösterilmiştir. Çizelge 2. Çeşitli pişirme işlemleriyle hazırlanan bazı hayvan etlerinde bulunan Heterosiklik Amin miktarları (Keating ve ark., 1999). Heterosiklik Aminlerin Kimyasal Grubu Örnekleri 1. Amino-imidazo-azaarenler İmidazokuinolin Türevleri IQ*: 2-amino-3-metil-imidazo4,5-f-kuinolin MeIQ*: 2-amino-3,4-dimetil-imidazo4,5-f-kuinolin İmidazokuinoksalin Türevleri IQx: 2-amino-3-metil-imidazo4,5-f-kuinoksalin 4-MeIQx: 2-amino-3,4-dimetil-imidazo4,5-f-kuinoksalin 8-MeIQx*: 2-amino-3,8-dimetil-imidazo4,5-f-kuinoksalin 4,8-DiMeIQx:2-amino-3,4,8-trimetil-imidazo4,5-f-kuinoksalin 7,8-DiMeIQx: 2-amino-3,7,8-trimetil-imidazo4,5-f-kuinoksalin TriMeIQx: 2-amino-3,4,7,8-tetrametil-imidazo4,5-f-kuinoksalin 4-CH2OH-8-MeIQx: 2-amino-4-hidroksimetil-3,8-dimetil-imidazo4,5-f-kuinoksalin 7,9-DiMeIgQx:2-amino-1,7,9-trimetil-imidazo4,5-f-kuinoksalin İmidazopiridin Türevleri PhIP*: 2-amino-1-metil-i6-fenilimidazomidazo4,5-b-piridin DMIP: 2-amino-1,6-dimetilimidazo4,5-fb-piridin 1,5,6-TMIP: 2-amino-1,5,6-trimetilimidazo4,5-b-piridin 3,5,6-TMIP: 2-amino-3,5,6-trimetilimidazo4,5-b-piridin 4’-OH-PhIP: 2-amino-1-metil-6-(4’-hidroksifenil)-imidazo4,5-b-piridin IFP: 2-amino-1,6-dimetil-furo3,2-e-imidazo4,5-b-piridin 2. Amino-karbolinler Piridoindol Türevleri -Karbolinler AC*:2-amino-9H-pirido2,3-bindol MeAC*: 1-metil-2-amino-9H-pirido2,3-bindol -Karbolinler Harman:1-metil-9H-pirido3,4-bindol Norharman: 9H-pirido3,4-bindol -Karbolinler Glu-P-1*: 2-amino-6-metil-dipirido1,2-a:3’,2’-dindol Glu-P-2*: 2-amino-dipirido1,2-a:3’,2’-dindol Piridoimidazol Türevleri -Karbolinler Trp-P-1*: 3-amino-1,4-dimetil-5H-pirido4,3-bindol Trp-P-2*: 3-amino-1-metil-5H-pirido4,3-bindol Fenilpiridin Türevleri Phe-P-1: 2-amino-5-fenilpiridin Tetrafluoranthen Türevleri Orn-P-1: 4-amino-6-metil-1H-2,5,10,10b-tetraazafluoranthen Benzimidazol Türevleri Cre-P-1: 4-amino-1,6-dimetil-2-metilamino-1H,6H-pirol-3,4-fbenzimidazol-5,7-dion Karbazol Türevleri Lys-P-1: 3,4-siklopenten-pirido3,2-akarbazol Et Tipi Heterosiklik Amin Miktarları (ng/g) MeIQx DiMeIQX PhIP Tavada Kızartma Biftek 0,02-1,6 0,02-0,6 0,06-1,8 Tavuk 0,4-0,5 0,2-0,5 0,5-10 Hamburger 0,34-4,3 - Bulunamamış-2,3 Haşlama Bulunamamış-1,7 2,1-7,1 Bulunamamış-3 Bulunamamış 6-150 Bulunamamış-1,6 Grill 0,2-2,7 2,5-30 Bulunamamış-9 Bulunamamış-2 27-480 Bulunamamış-4,6 Bulunamamış-16,8 SONUÇ Gıdalar insan sağlığı için zararlı olan organik ve inorganik çeşitli kimyasal maddeleri içerirler. Bu maddeler ya çevreden gıdalara bulaşırlar ya da gıdaların işlenmesi-saklanması sırasında oluşurlar. Kanser yapıcı maddeler olan HA’ler yüksek proteinli yiyeceklerin ızgarada ya da odun kömüründe pişirilmesi sırasında oluşurlar. Tüketiciler kızartılmış balık, et ve ürünlerini yiyerek, pişirme-kızartma sırasında ortaya çıkan dumanı soluyarak HA’lere maruz kalırlar. Türk halkının geleneksel olarak tükettiği mangalda kızartılmış etler ve dönerler tehlike arz eden gıdaların başında gelir. HA’ler tavada kızartılan, barbekü yapılan ve grillenen gıdalarda en yüksek seviyede oluşurlar. HA oluşumunu azaltmak gıdaların haşlanması, buğulanması, kaynatılması veya mikrodalga fırında pişirilmesi ile mümkündür. Bu bileşiklerin oluşumunu önlemede düşük ısıda ve az pişirme önemli rol oynar. * Mutajenik ve karsinojenik HA’ler Amino-imidazo-azaarenler polar bileşiklerdir. Oluşmaları için ihtiyaç duyulan sıcaklık 100-300C’dir, Termik HA’ler olarak da bilinirler. Serbest amino asitlerin, keratinin ve hekzosun reaksiyonu ile oluşurlar (Murkovic, 2003; Alaejos ve ark., 2008b). Amino-karbolinler apolar bileşiklerdir. 300C üzerindeki sıcaklıklarda oluşan -Karbolinler dışındaki HA’ler Pirolitik HA’ler olarak da bilinirler. Triptofan, glutamik asit, lizin, fenilalanin, ornitin gibi amino asitlerin pirolizinden ya da kazein, albumin, gluten, soya fasülyesi globulini gibi proteinlerin pirolizinden oluşurlar (Skog ve ark., 2000; Murkovic, 2003; Alaejos ve ark., 2008b). Heterosiklik Amin Oluşumunu Etkileyen Faktörler Aşağıda ifade edilen çok sayıda etken HA’lerin etlerde oluşumunu etkiler (Gu ve ark., 2002; Skog, 2002; Janoszka, 2010; Oz ve ark., 2010). Et tipi, Gıda bileşimi (kreatin, serbest amino asitler ve şekerlerin yoğunluğu), HA oluşumunu artırma ya da azaltma etkisine sahip bileşiklerin varlığı, Gıdaların yağ ve su içeriği, pH, Antioksidantların varlığı, Et suyunun miktarı, Pişirme metodu (kızartma, fırında grilleme/kavurma, barbekü yapma), Pişirme seviyesi, Pişirme sıcaklığı (150C) ve Pişirme süresi (2 dakika) HA oluşumunu etkiler. Heterosiklik Amin Oluşumunun Azaltılması Aşağıda ifade edilen işlemler ve tedbirler HA’lerin etlerde oluşumunu sınırlandırır ve azaltır (Wakabayashi ve Sugimura, 1998; Klassen ve ark., 2002; Gibis ve Weiss, 2010; Janoszka, 2010). Et ve balığın çıplak gaz ya da mangal kömürü aleviyle temasının önlenmesi, Et ve balığı fırına koymadan önce alüminyum folyo ile ambalajlamak, Gıdaları pişirmeden önce 1 dakika mikrodalga fırında tutmak, Et ve balığın çok pişmiş parçalarını bıçak ve çatal ile mekanik olarak uzaklaştırmak, Tavukları pişirmeden önce kırmızı şarap, bira, bitki esansı, kolza yağı, baharatlar, soya sosu, şeker, sirke, hardal, zeytinyağı, butil hidroksi annisol ve sodyum benzoat içeren malzeme ile marine etmek, Metabolik etkinliği bastırmak ve detoksifikasyonu hızlandırmak için kullanılan sentetik ve doğal antioksidantlar (flavinoidler, kateşinler, klorofil, indol-3-karbinol, lif, vitamin C ve E) ile HA oluşumu azaltılabilir. Pişirme İşlemlerinin Heterosiklik Amin Oluşumuna Etkisi Haşlama ve Kaynatma: Kanatlı hayvan ürünlerini yavaş yavaş haşlamak ya da kaynatmak ölçülebilir seviyede mutajenik/karsinojenik HA oluşumuna yol açmaz. Bunun başlıca sebebi 100C’yi geçmeyen düşük pişirme sıcaklığıdır. Grilleme, kızartma gibi işlemler yanında, HA’ler etin haşlanması sırasında da oluşabilmektedir. Mikrodalga Fırında Pişirme: Gıdaların pişirilmeden önce mikrodalga fırında tutulması sızıntı ile ön-madde kaybına sebep olarak MeIQx, PhIP gibi HA oluşumunu azaltır. KAYNAKLAR ALAEJOS, M. S., AYALA, J. H., GONZALES, V., AFONSO, A. M. (2008a). Analytical methods applied to the determination of heterocyclic aromatic amines in foods. Journal of Chromatography B, 862: 15-42. ALAEJOS, M. S., PINO, V., AFONSO, A. M. (2008b). Metabolism and toxicology of heterocyclic aromatic amines when consumed in diet: Influence of the genetic susceptibility to develop human cancer. A review. Food Research International, 41: 327-340. CHIU, C. P., CHEN, B. H. (1999). Stability of heterocyclic amines during heating. Food Chemistry, 68(3): 267-272. GATELLIER, P., KONDJOYAN, A., PORTANGUEN, S., GREVE, E., YOON, K., SANTE-LHOUTELLIER, V. (2009). Determination of aromatic amino acid content in cooked meat by derivative spectrophotometry: Implications for nutritional quality of meat. Food Chemistry, 114: 1074-1078. GIBIS, M., WEISS, J. (2010). Inhibitory effect of marinades with hibiscus extract on formation of heterocyclic aromatic amines and sensory quality of fried beef patties. Meat Science, 85: 735-742. GU, Y.S., KIM, I.S., AHN, J.K., PARK, D.C., YEUM, D.M., JI, C.I., KIM, S.B. (2002). Mutagenic and carcinogenic heterocyclic amines as affected by muscle types/skin and cooking in pan-roasted mackarel. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 515(1-2): 189-195. IWASAKI, M., KATAOKA, H., ISHIHARA, J., TAKACHI, R., HAMADA, G. S., SHARMA, S., MARCHAND, L. L., TSUGANE, S. (2010). Heterocyclic amines content of meat and fish cooked by Brazilian methods. Journal of Food Compositionand Analysis, 23: 61-69. JANOSZKA, B. (2010). Heterocyclic amines and azaarenes in pan-fried meat and its gravy fried without additives and in the presence of onion and garlic. Food Chemistry, 120: 463-473. KAYA, S. (2002). Gıdaların pişirilmesi, işlenmesi, saklanması sırasında oluşan zehirlizararlı maddeler. Türk Veteriner Hekimleri Birliği Dergisi, 2(3-4): 50-52. KEATING, G.A., LAYTON, D.W., FELTON, J.S. (1999). Factors determining dietary intakes of heterocyclic amines in cooked foods. Mutation ResearchGeneticToxicology and Environmental Mutagenesis, 443(1-2): 149-156 . KLASSEN, R. D., LEWIS, D., B. P.- LAU, Y., SEN, N. P. (2002). Heterocyclic aromatic amines in cooked hamburgers and chicken obtained from local fast food outlets in the Ottowa region. Food Research International, 35(9): 837-847. KONDJOYAN, A., CHEVOLLEAU, S., GREVE, E., GATELLIER, P., SANTE-LHOUTELLIER, V., BRUEL, S., TOUZET, C., PORTANGUEN, S., DEBRAUWER, L. (2010). Formation of heterocyclic amines in slices of longissimus thoracis beef muscle subjected to jets of superheated steam. Food Chemistry, 119: 19-26. LEE, H., LIN M. Y., CHAN S. C. (1994). Formation and identification of carcinogenic heterocyclic aromatic amines in boiled pork juice. Mutation Research, 308:77-78. MURKOVIC, M. (2003). Formation of heterocyclic aromatic amines in model systems. Journal of Chromatography B, 802(1): 3-10. OZ, F., KABAN, G., KAYA, M. (2010). Effects of cooking methods and levels on formation of heterocyclic aromatic amines in chicken and fish with oasis extraction method. LWT-Food Science and Technology, 43: 1345-1350. SKOG, K., SOLYAKOV, A., JAGERSTAD, M. (2000). Effects of heating conditions and additives on the formation of heterocyclic amines with reference to amino-carbolines in a meat juice model system. Food Chemistry, 68: 299-308. SKOG K. (2002). Problems associated with the determination of heterocyclic amines in cooked foods and human exposure. Food and Chemical Toxicology, 40(8): 1197-1203. SKOG, K., SOLYAKOV, A. (2002). Heterocyclic amines in poultry products: A literature review. Food and Chemical Toxicology, 40(8): 1213-1221. WAKABAYASHI, K., SUGIMURA, T. (1998). Heterocyclic amines formed in the diet: carcinogenity and its modulation by dietary factors. The Journal of Nutritional Biochemistry, 9(11): 604-612. XUE-LING, D., DA-MENG, L., SHAO-PENG, G. (2009). Determination of heterocyclic amines in atmospheric particles by reversed phase high performance liquid chromatography. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 37(10): 1415-1420. Üçüncü Ulusal Veteriner Farmakoloji veToksikoloji Kongresi 29 Eylül-2 Ekim 2010 Kuşadası-AYDIN