Разработка и использование методов определения N-нитрозоаминокислот в пищевых продуктах тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.02 ВАК РФ

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

X а м б у р г Андрее Хейнрихович

УДК 663/664.014:547.468

РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Ы-НИТРОЗОАМИНОКИСЛОТ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

Специальность 02.00.02 - Аналитическая химия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва 1992

Работа выполнена в лабораторий пищевых продуктов Таллиннского Технического университета.

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор

Ю.М. Канн

Официальные оппоненты - доктор химических наук, профессор

В.Н. Бочкарев доктор биологических наук Г.Ф. Жукова

Ведущая организация - Московский технологический институт

пищевой промышленности, кафедра аналитической химии

Защита состоится МОЛ. 1992 г. в часов на

заседании специализированного Совета К 063.45.02 по специальности 02.00.02 - Аналитическая химия - во Всероссийском заочном институте пищевой промышленности (109803, Москва, ул. Земляной вал, д. 73) в ауд. № 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института (Ульяновская ул., д. 32).

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь Спецсовета, кандидат химических наук, доцент

Касьяненко Г.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность работы. В комплекс мер по поечшонг*) народного благосостояния входит болзо полное обеспечение насе^эвия высококачественными продуктами питания. Решешга этой задача способствует увеличение производства и улучшение качеетеа сельскохозяйственной продукции. Для этого надо предусматривать внедренае новых технологий и оптимизации существующих технологий по переработке пищевого сырья.

Белки мяса мои» считать главными в питании взрослого населения. Мясо и мйсные продукты чаще всего выступают в качестве основы большого количества первых и вторах блюд.

Одновременно с увеличением объемов производство мяса и мясопродуктов з удучионивм их качества, будет продолгзна работа по повышению эффективности использования сырьевых ресурсен, внедрению безотходной технологии переработки скота и мяса. Одно пз главных направлений этой работы - создание и освоение производства новых видов комбинированных мясопродуктов, ссчетавдях мясное сырье с белковыми добавками.

В этом направлении проведены широкие исследования по использованию белков ззвотного и растительного происхозденая при выработке мясопродуктов и прежде всего белкоз крови убойных живости, молочных белков и белков сои ГНуравская и др., 1985; Satterlee, 1983].

При переработке пищевого сырья дагут образокшаться канцерогенные N-штрозосоединения (НС), в том чясяа и К-нитрозамины (НА). Предшественниками последних могут быть неканцерогешше ( или слз-боканцерогенныэ) Н-нетрозоаминокислоты (НАК). Учитывая это обстоятельство, наряду с изучением содеряания НА в пищевых продуктах необходимо и определение НАК в них [Lee si al.. 1983, Eiseribrand et al., 1978; liirylsh et al., 1973].

НА относительно легко обрезуэтся из нитритов еле окислов азота и вторичных аминов во многих биологических тканях. При определенных условиях и из третичных аминов могут образовыватся НА. Факт, что амины и нитриты содержатся в пищевых продуктах, дазе в гелудке человека, вызывает большой интерес к вопросам, связанным с НА [Singer, 1380; Mlrvlsh, 1975].

Высокий научный интерес к НС обусловлен и большой биологической активностью этих соединений и вероятным канцерогенным дейст-

визм их на человека. НС образуются в объектах окружающей среды ш в живом организме из неканцерогенных предшественников.

Изучение образования и определения канцерогенных НС и их предавственнзкоз в объектах окружающей среда должно завершаться оценкой опасности деш здоровья человека и условий его жизнедеятельности.

Характерной особенностью НА., в отличие от других химических канцерогенов, является необычная легкость образования из предшзст-венников непосредственно в объектах окружающей среда, пищевых продуктах, лекарственных средствах, изделиях химической резиновой промышленности н др., а также в организме человека и животных. В связи с этим уделяется большое внимание изысканию соединений, способных шгибировать синтез НА. из предшественников. Для предотвращения образования НА предложи ряд соединений - таннин, аскорбиновая кислота и ее производите, пропилгадлат, а-токофорол.циствин, глутатион, сульфаминовая и галловая кислоты, тиамин и др., из которых наиболее элективной является аскорбиновая кислота tHlrvish, IS8I, IS32; Preussmam, I978;Splegelbalder, 1983].

Содержание НА и HAK зависит от технологической переработки ПЕщевыз: продуктов. Поэтому исследования, связанные с выявлением завпсыдосш кэеду содорЕанлег,! НА z HAK в мясных изделиях и видом технологической обработки, а такгз изыскание возможностей снижения еодор&ания названных соединений, имеют большое значение при обеспечении ооэарадноотп пицэенх продуктов. Цэль работы. Нелякд данной работы являются:

- разработать кэтод сушарного опроделошя HAK в пищевых продуктах;

- разработать катод опрэдэлешя активности воды в шщевмх продуктах;

- Езучеякэ образования, свойств и путей снижения содержания ВДК в мясник продукуах и модальных систегяах.

Научная швшзна. Разреботан к&тод суммарного определения. N-нлтро-зоашноккслот в мясеых продуктах. Анализ основывается на разловэ-ний Н-ш/розоажаокислот бэзводаыа броагасива водородом и определении обрззугщегося при разлог&низ бромистого штрозила свободного Ю+ рэактивом Грисса.

Разработан м^тод определения активности вот в шэдевых про-лтктах с использованием насыщенных растаороз неорганических солей. Дапа характеристика образования кшизрогенных М-нитрозопкрро-

лздина (НПИР) и N-нитрозодиметшгамяна (ЩЩ.) при декарбоксплиро-ваний N-нигрозопролина (НПРО).

Установлена зависимость меаду образованием N-нитрозоамию-кислот (HAK) и активностью воды раствора н относительной влажностью окружающей среда.

Определены оптимальные значения pH и температуры среды для образования HAK.

Выявлено связь меаду образованием НПРО и использованием белковых добавок в колбасных изделиях.

Установлена возмоаиость использования хлорофилла, свекольного порошка и сухого чеснока в комплексе с ß-цаклодекстрином в качестве ингибитора образования HAK в мясных продуктах. Практическое значение работы. Разработанный метод суммарного анализа HAK позволяет определять их содержание в пищевых продуктах. Предлагаемый метод анализа HAK особенно удобен для применения в производственных условиях, поскольку не требует использования дорогостоящей аппаратуры.

Разработанный метод определения активности воды в пищевых продукта! относительно прост дои применения в производственных условиях.

На основе проведенных исследований разработаны рекомендации для снижения содержания HAK в мясных продуктах. Автор выносят на защиту:

- метол суммарного определения HAK в пищевых продуктах;

- метод определения активности вода в пшцевнх продуктах;

- результаты изучения образования, свойств s путей снижения содержания HAK в мясных продуктах.

Апробация работы. Оснавные результаты работы докладывались:

- на V, VI и VII Всесоюзных симпозиумах "Канцерогенные Н-нит-розосовдинения и их првдаестввнники - образование и определение в окружающей среде" (Таллинн, 1984, 1987, 1990);

- на научно-техническом семинаре "Проблемы повышения качества сырья, продукции и аМектявности производства в мясной я молочной промышленности" (Эстония: Тарту, 1987);

- на конференции молодых ученых (Чехословакия: Иодра, -1989);

- на республиканской научной конференции "Па-аше и здоровье" (Эстония: Таллинн, 1991);

- на 2ХП симпозиуме "Новые направления, шработвп и качество

шщейых продуктов" (Чехословакил: Скальский Двор, 1991);

- на фраско?' конгрессе химий (Финляндия: Хельсинки, 1991), Публикации По результатам исследовании опубликовано 8 статей и 10 тезисов докладов на кога^ерендаях.

Структура и ucfe3H работн. Диссертация излозвна н-з 184 страницах мапиЕошссного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования и постановки опытов, из 4 разделов экспериментальной работы, выводов, списка использоанной литературы ь 4 прилоЕэнзй. Материал диссертации здлюстрирозаш 31 таблицей и 49 рисунками. Список использованной литературы включает 376 источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введений обоснованы актуальность тега и направление исследовании.

В обзоре литературы обобщены данные об образовании, содержании и методах исследования НА. и HAK в пнщзвых продуктах. Самим распространённом дэтектором при определении НА в различных объектах язлйотся хе?,аШ2.ЕНисцвнтЕкй детектор (аналззатор термической знорпш ТЕЛ) который используется для определения как летучих с с водаиш паром НА, так и нелетучих НС. Этот анализатор является. сшчиф2Д£скзм ..уш функциональной группы H-NQ. Окончательным подт-взрэдэиюм шшгаяя е gsDHTzrjQKsiCiH НА и HAK в объектах окружающей среды является дгатшыа годг'аяг^о масс-спе1?гро;.этричзс1шш и хрома-то-касс-споктрсштрггазскЕГйз кзтодагш псслсдованкя. Надо откатать, чте annapaii'paci с^ормгензг зтих методов очень дорогое и они пздостушю боогьаЕЯСтву исследовательских лабораторий. Гасмотрош вопроси свшашшэ с экузвеостыс вода в пэаоые: продуктах и щтъ-кэшшы разчьчних добавок в производстве кясных продуктог. ■ В лято-рэтуро имеется с/лооптельао мало данннх о влиянии применения бел-т,оъ:и i'fiüавок пра производства г-пстшх продуктов на содоргалнэ НА в особенно в отаошэсгак HAK. 0 влшягп активности вода на otfpBroitSMEä HAK а .шгретуро даишо отсутсавуз*.

Б ахсодршштаяьвоЗ часкх праводатса дг.тмв по разработке fcS';o.üSf:a ездашрэого сзадгза HAK з ж%эыгс продуктах и но м&тодаке опрьдзлзнгя акишшеи: вода в e^jbbhi продукта!. Представласг рэ-

зультаты исследований условий образования НАК в модельных системах и мясных продуктах. Представлены дзнннэ, свидетельствующие о возможности снигешя содержания НАН в мясных продуктах.

МАТЕРЙА.Ш И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПОСТАНОВКА ОПЫТСЗ

При выполнении работа применяли в основном реактива "Совзхим-реактива". Использованные аминокислоты подучены из фирмы Reanal (Венгрия). В качестве кодильных веществ использонали летучие НА фзрмн Schvchardt ( Германия ), К-няггрозосаркозин (НСАР) фирмы Stanford Research Institute (СЖ) и сянтэззрсзапннс автором НПРО, НСАР, N-штрозомзталмочэвта (НМ?Л) и дказоштан. Чистота синтезированных НПРО, НСАР, НММ и диазсметана ттодтверздалась гэзо-хрома-тографннескши и спектрофотометряческпма методами.

НПРО и НСАР синтезировала в лаборатории пищевых продуктов Таллинского технического университета по методикам, описанным ранее [Lijlnsky et al., 19701.

Полученные экспериментальзке данные обрсбатывелн с использованием персональных ЭВМ.

При выявлении нитрозируемых амзнокислот внимание было уделено 23 аминокислотам, входящим в состав белков, пептидов и других физиологически активных соединений, а такяе клеточных структур. В качестве питрозирувдих агентов использовали окислы азота и азотас-тую кислоту, получаете при разложении нитрита натрия концентрированной соляной кислотой. Нитрозо-грушу определяла качественным капельным анализом по Файгелю [Файгль, 19621.

Наш наследовано образование ШШР и N-нитрсзодЕметаяашн ЩДМА) в результате декарбоксилирования НПРО в ззвисежютн от температуры дэкарбоксилирования. Для этого нагревали 10 мг НПРО и I г свиного аира в закрытой ампуле в течение 15 гачут. Для обеспечения заданной температуры использовали каслянную база.

Для изучения влияния температуры на скорость реакции нитрози-рования пролина и саркозина готовили следувдиэ реакционные снеси: рН раствора- 1,3; концентрация аминокислот- 0,01 коль/л; концентрация нитрита натрия 0,1 моль/л; время реакция- ВО кян. При выявлении значимости рН среда для реакции нитрозирования яканокислот, количество аминокислоты прореагировавшей с нитритом натрия, исследуемые растворы в цитратно-фэсфатном ( или нитратном ) буфер

приготовили 0,01 молярные в отношении аминокислот и 0,1 молярные в отношении нитрита натрия. Время реакции составляло 90 мин.

На другом этапе работы оценивали реакцию нитрозирования аминокислот по продуктам реакции: по концентрации НПРО и НСАР в реакционной смеси. Концентрации исходных компонентов были такие же как на предыдущем этапе изучения реакции нитрозирования по уменьшению концетрации аминокислот. Время реакции составляло 60 мин. В качестве реакционной среды использовали фосфатно-цитратные или цит-ратный буферные растворы.

Для выяснения зависимости образования HAK от активности воды в растворе содерзаниз НПРО и НСАР определяли в модельных растворах после реакции аминокислот с нитритом натрия. Соотношение аминокислот и нитрита натрия в модельных растворах поддерживали постоянным. Для изменения активности вода в модельных растворах использовали пищевой крахмал (при исследовании образования НПРО) или водорастворимый крахмал (НСАР).

Реакционные смеси, содержащие аминокислоту (4,35 ммоль/л), нитрит натрия (32,6 шоль/л) к дистиллированную воду, оставляли на 3 часа в эксикаторе с определенными значениями относительной влааности воздуха. Для изменения относительной влажности воздуха в системе использовали насыщенные растворы неорганических солей. По истечении времени в растворах определяли концентрации HAK.

УФ-спзктрн для НПРО и НСАР били сняты на спектрофотометре FERSIN-EIMER Mcäsl 124 (Японпя). ИК-спектры НПРО и НСАР сняты на спектрофотометре UR 20 (Германия). Масс-спектра НПРО и НСАР были сняты в Центральной лаборатории масс-спектромэтрЕчэских исследований Прягской ВнсЕей Хшзко-технологнческой школы на системе GG-HS StililADZU QР 1СОО (Япония).

Изучено влияние следующих добавок на содеряание HAK в мясных продуктах: соеваЗ пзолят, белковый стабилизатор, сухое цельное кэлоко, сухое обазкирзнное молоко, казешат натрия и крахмал.

Для изучения образования HAK в мясных продуктах в процессе их технологической обработка бшш отобраны 4 вида мясных продуктов, при изготовлении которых прэдусштрено соление с добавлением лггрнта натрия и копчэнкз: ветчина в оболочке, ветчина "Эйне", окорок "Тамбовский" и грудинка сырокопченая. Содэргаянэ НПРО оп-рздзлаж в сирье, полуфабрикате после соления и готовой продукт или. Отдельно определяла содараашо ШРО в соленом мясе свиниш в

зависимости от продолжительности соления.

В данной работе были также изучены возможности снижения содержания НПРО в некоторых мясных продуктах. Для изучения названной проблемы были отобраны ветчина в оболочке и ветчина "Эйне". Исследовались следующие возможности снижения содержания НДК в мясных продуктах: применение аскорбиновой кислоты, применение различных оболочечных материалов ("Орво", "Виброз", целлофан, натуральная кишечная оболочка) и замена дымового копчения мясных продуктов бездымным копчением.

МЕТОДЫ ОПРЕЩЕЛЕНШ N-НКГРОЗОАШШОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

Разработка метода суммарного определения Н-нитрозозминокислот в пищевых продуктах.

Подготовка пробы основывается на выделении HAK из гомогенизированной средней пробы и на двухкратной экстракции полученных экстрактов зтилацетатом при разных значениях pH. При выделении HAK из пвдеЕых продуктов и очистке экстракта принимали за основу ранее разработанный метод анализа HAK [Хамбург Азу X., 1984]. С целью повышения выхода метода анализа отменили экстракцию n-пентаном и уменьшили кратность экстракции.

Суммарное колориметрическое определение HAK состоит в их расщеплении бромистым водородом в уксуснокислой среде. Образующийся при разложении бромистого нитрозила свободный N0+ диазотируют реактивом Грисса и экстинкцию раствора измеряют на фотоколориметре или на спектрофотометре (Ь=520 нм).

В результате анализа 23 модельных мясных композиций выходом метода получили 27,5 ± 4,7% (среднее арифметическое ± стандартная ошибка). Чувствительность данного метода 37,9 мкг/кг.

Выход метода В (Ж) вычислили по уравнению (I):

С 100

В=—5- , (I)

4

где:

С&- найденное количество НПРО при анализе (мкг): Сх- к мясному Фаршу добавленное количество НПРО (мкг).

Приведенное минимальное определяемое количество HAK в мясных продуктах Сш±п (мкг/кг) вычисляли по уравнению (2):

с^гаоо де юо

СтЗ:гГ ""к , М В • (2)

т1

где:

С^- содержание НПРО в модельном растворе (мкг/кг); Ет1- экстинкция модельного раствора; ЛЕ - максимальная ошбка прибора; м - навеска пробы; В - выход метода. Схема метода суммарного определения НАК в пищевых продуктах представлена на рис. I.

Отбор пробы, 60 г

Гомогенизация пробы

Делешш гомогенизированной пробы на три части (по 20 г)

Экстракция смесью ацетон-вода (7:3), 60 мин.

Фильтрация

Удаление ацетснэ вакуумной перегонкой

Экстракция 2^30 мл этилацетатом, рН = 7+7,5

Этилацетатная фаза -«-*

Экстракция 2x30 мл этилацетатом, рН = 1+1,1 Водная фаза -«--у

Концэнтрзроэание этнлацетатноЁ фазы под вакуумом до объема 2+3 мл з з потоке инертЕого^газа до объома I жг

Расщепление 0,36 мл 2,28% безводного бромистого водорода в уксуснокислой среде, 1=3,65 мин

Диазотарованнэ 1,36 мл реактива Грксса, | 1 = 30 мин

Добвдэшю объема раствора до 5 мл ледяной уксусной гаслотой

Колори?йЗтрнроваЕив

Ряс. I. Схема метода суммарного определения N-нитрозоамияокнслот

Оптимальные парадатры реакцаз расщепления НАК определили из зависжкостэй призадзнншгэ на рисушах 2, 3 и 4.

На рас. 2. приведена зашсишсть экстинкции раствора от кон-деэграцай Еспользовазшго безводного бромистого водорода в уксуснокислой среда. Зга заБЕСЕакть ошсызается уравненном (3) (^=1): ezp Е=1.1492+0,0I46C-0.0032С2, (3)

гдэ:

Е- экстинкцая раствора;

С- концентрация бромистого водорода (Ж).

С( % )

Рис. 2. Зависимость зкстинкции раствора от концентрации безводного бромистого водорода в уксуснокислой среде '

На рис. 3. приведена зависимость экстинкции раствора от объема добавляемого 2,28% раствора бромистого водорода. Эта зависимость описывается уравнением (4) (г=1):

езр 15=1,342+0,027У-0,042Уг+0,00873, , (4)

где:

V- объем 2,28% раствора безводного бромистого водорода (мл).

Рис. 3. Зависимость экстинкции раствора от объема добавляемого 2.28% раствора безводного бромистого водорода в уксуснокислой среде

На рис. 4. приведена зависимость экстинкции раствора от времени реакции расщепления. Эта зависимость описывается уравнением (5) (г=0,95):

ехр Е=1,2255+0,0949а-0,013г2, (5)

где:

а- время реакции расщепления (мин.).

X (мин )

Рис. 4. Зависимость экстинкции раствора от времени реакции расщепления

С использованием разработанного метода исследовали возможность применения хлорофилла, свекольного порошка и сухого чеснока в комплексе с р-циклодекстрином в качестве ингибитора образования НАК. Выявленные зависимости мезду концентрацией ингибитора и концентрацией НАК описываются уравнениями (6) (хлорофилл, г=1), (7) (свекольный порошок, г=1) и (8) (сухой порошок чеснока в комплексе с р-циклодекстрином, г=1):

ехр (1/С) = 1,11 + 0,01СМ - 2,45Е-5(Ск1)г + 2,ОЗЕ-8(Ск£)3, (6) ехр (1/С) = 1,11 - 0.001С + 9,9Е-6(С )г - 3,98Е-9(С )3, (7)

Г РР РР РР о

ехр (1/С) = 1,11 + О.ОЗС^ - 2,09Е-5(Ск1)г + ?,,24Е-9(Ск1)3, (8) где:

С - концентрация НАК (мг/кг); Сы- концентрация хлорофилла (мг/кг): Срр- концентрация свекольного порошка (мг/кг); С^- концентрация сухого чеснока в комплексе р-цикло-декстрином (мг/кг). . „

Самым эффективным ингибитором образования НАК оказывался су-

хой чеснок в комплексе с ß-цаклодекстрином. Надо отметить, что применение хлорофилла и чеснока в качестве ингибитора образования HAK ограничено органолептическими показателями готовой продукции. Применение свекольного порошка позитивно влияет на цветообразо-вание мясных продуктов.

Обнаружение и количественное определение летучих с водяным паром N-нитрозоаминов.

Для обнаружения и количественного определения летучих с водяным паром НА применяли методические рекомендации [Кульдмяе Л.А. 1984]. При количественном определении содержания летучих с водяным паром НА в подготовленных пробах применяли газовый хроматограф РТЕ-104 с детектором анализатора термической энергии ТЕА-502. Условия хроматографического анализа летучих с водяным паром НА были следующие: колонка стеклянная (1500 % 4 мм), наполненная 10% Саг-bowax 20М + 3% TP А, нанесенным на Cbromaton N/AW HMDS (0,16 - 0,20 мм), скорость газа-носителя аргона- 20 мл/мин, температура колонки- 117 °С, температура инжектора- 230 °С, температура каталитической печи- 450 °С, чувствительность х4.

Обнаружение и количественное определение N-нятрозоаминокислот.

Для определения содержания в пищевых продуктах и модельных системах нелетучих с водяным паром НА применяли предложенные ранее методики определения HAK [Хамбург Ану Х.и Канн D.M. 1982, 1984]. При количественном определении содержания HAK в подготовленных пробах применяли газовый хроматограф PYE-104 в сочетании с детектором анализатора термической энергии ТЕА-502. Условия хроматографического анализа были следующие: колонка стеклянная (1500 х 4 Mi), наполненная с ЮЖ PEG 20М + 3% TP А. нанесенных на Cbromaton E/AW HMDS (0,16 - 0,20 мм), скорость газа-носителя аргона- 20 Ш/мин, температура колонки- 165 °С, температура инжектора- 230 °С, температура каталитической печи- 450 °С, чувствительность х4.

МОДИФИЦИРОВАНИЕ ЭКСПРЕСС-МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ВОДЫ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

В результате модифицирования экспресс-метода [Multon et al., 1980] был выработан метод определения активности вода в пищевых

продуктах. Зтот мэтод может быть использован как в научных исследованиях, так ив промышленности для контроля качества пищевых продуктов.

Выработанный мэтод достаточно точен и прост. При определении активности вода пищевых продуктов средний коэффициент вариация составляет 2,5%. Для достижения хороших результатов измерения нужно строго следить за стандартностью всех определений. Условия определения активности воды бит. следующие: пробу весом 2 г держали 15 шн в системе с относительной влажностью 10035 (достигалась водой), после чего определяли изменение массы пробы. Схема опытной аппаратура представлена на рис. 5.

I-какера с пгабоЗ; 2-перзстальтичесх>1й насос; 3-регулятов температура; 4-сэсуд с водой; ь-каплеотделзтель; 6-сосуд термостата

рес. 5. Схема опытной аппаратура

Для построония {алкбровочгой кривой использозали насыщенные раствора слодушсиЕ неорганических солей: ЫаВг (активность воды 0,531), NaCl (0,753), (Ш4)£Б0д (0,816) и IL^ (0,970). Калибровочная кривая дал определения активности воды б пищевых продуктах представлена на рис. 6. Коэффициент корреляции калибровочной кря-во2 равняется I и уравнение рогреспи (9) следующее:

¿МЙ=2,S352-2,995IAw, (9)

i-fcs:

изменение масси пробы (%)\ А - активность водц проба.

Рис. 6 Калибровочная кривая для определения активности воды ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ И УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ Н-НИТРОЗОАМИНОКИСЛОТ

Результаты проведенных исследовании показали, что существует связь мезду количеством образующегося НПИР (НДМА) и температурой декарбоксилирования НПРО. Образование НПИР в зависимости от температуры декарбоксклирования НПРО (рзс. 7) описывается уравнением (10) (г=0,9Э):

К = 638,60 - 404,47 1п г + 84,82 (1п 1;)г - 5,88 (1п г)3, (10)

где:

К- количество образовавшегося НПИР (мкг);

И- температура (°С). Как показывают результаты проведенных исследований, образсва-ниэ НПИР наблюдается уже при температуре 109,7 °С. Максим.? лънео количество НПИР (131,6 мкг) образуется при температуре 181,4 °С. При дальнейшего повышении температура начинается раздсвбзио образовавшегося ЕШР.

Образование НДМА при декарбоксилировании НПРО !;яо. 8) начинается с 93,7 °С и реакция описывается урчвнонгам (II) (г=0,96): К = 182261 - 111806 Ш г + 22795 (Ш. Ю2 - 1544 (1п с)3, (II) где:

К- количество образовавшегося Щ51А (мкг);

1;- температура (°С).

Максимальное количество ЦДМА. (1,44 мкг) образуется при температуре 185 °С.

200i

100-

м

/

/ /о

9-'

4,6

5,0 In Ч

\

5,4

2 п

и * . Я'

0 -о— 4,6

5,0 In Ч

5,4

Рис. 7 Образование N-нитрозопир-ролидина в зависимости от температуры декарбоксшш-рования N-нитрозопролина

Рис. 8 Образование N-нитрозоди-метиламина в зависимости от температуры декарбок-силирования N-нитрозопролина

Между температурой среды и концентрацией НАК в модельных растворах существует криволинейная зависимость. Эти зависимости описываются уравнениями (12) (НПРО, г=0,99) и (13) (НСАР, г=0,96): ехр (1/С) = 1,054 - 0,002 t + I.9E-5 t2, (12)

ехр (1/С) = 1,081 - 0,003 t + З.ЗЕ-5 t2, (13)

где:

С- концентрация N-нитрозоаминокислоты (мкг/мл); t- температура (°С). По полученным данным эксперимента оптимальной температурой образования НАК является 44,9 °С. При этой температуре концентрации НАК в реакционных смесях были следующие: 50,2 мкг НПРО/мл и 76,4 мкг НСАР/мл. Полученные результаты исследований представлены на рис. 9 и 10.

Рис. 9 Влияние температуры среды на концентрацию Н-нитро-зопролана в модельных растворах

Рис. 10 Влияние температуры среды на концентрацию Ы-нитрозосаркозина в модельных растворах

Образование НАК в зависимости от рН реакционной среды описы-. вается следующими уравнениями- (14) (образование НПРО в кислой среде, г=0,99); (15) (образование НПРО в щелочной среде, г=1); (16) (образование НСАР в кислой среде, г=1) и (17) (образование НСАР в щелочной среде, г=1):

ехр (1/С) = 1,12 - 0,1 рН + 0,04 (рН)2 - 0,003 (рН)3, (14)

ехр (1/С) = -26,47 + 8,78 рН - 0,91 (рН)2 + 0,031 (рН)3, (15)

ехр (1/С) = 1,34 - 0,29 рН + 0,07 (рН)2 + 6.4Е-4 (рН)3, (16)

ехр (1/С) = -32,01 + 10,55 рН - 1,09 (рН)2 + 0,037 (рН)3, (17) где:

С- концентрация НАК (мкг/мл). В кислой среде оптимальные значения рН 1,68 и 2,15 для образования НПРО и НСАР соответственно. В щелочной среде оптимальные значения рН для образования НПРО и НСАР соответственно 10,85 и 11,17. Графически эти зависимости'изображены на рис. II и 12.

Рис. II Образование И-нитрозо- Рис. 12 Образование М-шггрозосар-пролина в зависимости Козина в зависимости от

от рН реакционной среда рН реакционной среда

Зависимость количества нитрозированной аминокислоты от активности воды раствора представлена на рис. 13 и 14. Эти зависимости описываются уравнениями (18) (пролин, г=1) и (19) (саркозин, г=1):

ехр К = - 21,25 + 25,25 (18)

1п К = -35,95 + 39,10 (19)

где:

К - количество нитрозированной аминокислоты (%); кп- активность воды.

При уменьшении Аи на 0,05 единиц количество нитрозированного пролина уменьшалось на 0,62%, а количество нитрозированного сарко-зина на 2,83Ж.

5l

I -I-■-1-—-1

0,90 0,95 1,00

Aw

Pec. 13 Зависимость количества нитрозированного про-лина от активности воды раствора

Aw

Рис. 14 Зависимость количества нитрозированного сар-козина - от активности воды раствора

1,10

и

1,07-

а

st

о

1,04

50

75 В ( % )

100

1,13!

о 1,12

& 1Л1

о

1,10

О 25 50 75 100 ¡3(3)

Рас. 15 Зависимость концентрация Рис. 16 Зависимость концентрации

Н-нитрозопролана от К-штрозосцрьтсигга от

относительной влагноста относстельЕой илеаностп

отгружавшей срзды окрузаидзй сро;чи

Кроме активности воды раствора образование ILK оавлсит и от

относительной влажности окружающей среды (см. рис. 15 и 16). Зависимость концентрации HAK от относительной влажности окружащей среды описывается уравнениями (20) (НПРО, г=1) и (21) (НСАР, г=1): exp (I/C) = 1,85 - 0,03 В + 3.95Е-4 В2 - I.75E-6 В3, (20)

ехр (I/O = 1,13 - I.IE-3 В + 2.37Е-5 В2 - I.57E-7 В3, (21)

где:

С- концентрация HAK (мкг/мл);

В- относительная влажность окружащей среды (%).

При уменьшении относительной влажности окружащей среды на 5% (с 95% до 90%) концентрация НПРО в растворе уменьшалась на 2 мкг/мл, а концентрация НСАР на 0,3 мкг/мл.

Масс-спектрометрический анализ НПРО и НСАР давал следующие результаты (т/е): НПРО - 41(50), 69(60), 99(100), 144(45) и НСАР -41(70), 43(50), 56(100), 69(60), 115(65), 160(45).

Максимумы УФ-спектров НПРО и НСАР были 343,5 нм/236 нм и 340 нм/235 нм соответственно.

ИК-спектр НПРО (в парафиновом масле) имеет максимум поглощения нитрозогруппы (N0) при 1455 см-1 и максимум поглощения карбонильной группы (СО) при 1750 см-1. ИК-спектр НСАР (прямо на пластинке) имеет максимум поглощения нитрозогруппы- при 1465 см-1 и максимум поглощения карбонильной группы при 1745 см-1.

ИЗУЧЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ N-НИТРОЗОАМИНОКИСЛОТ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ МЯСА

В данной работе исследовались многие добавки, используемые в мясной промышленности Эстонии. Загрязнителями колбасных изделий НПРО могут быть белковый стабилизатор ( содержание НПРО 315 мкг/кг), сухое цельное молоко (255 мкг/кг), сухое обезжиренное молоко (140 мкг/кг), соевый изолят (112 мкг/кг) и в незначительной степени казеинат натрия (23 мкг/кг). Содержание НПРО в продуктах, при изготовлении которых используется белковый стабилизатор, значительно превышает содержание НПРО в других продуктах.

При производстве вареных колбас желательно избегать использования комбинации белковых добавок - это ведет к увеличению концентрацию НПРО в готовом продукте.

Главными технологическими этапами образования HAK цри производстве мясных продуктов являются соление и копчение. Основными

факторами, влияющими на образование НПРО в мясных продуктах, являются добавление нитрита в посолочные смеси, продолжительность соления, обработка коптильным дымом, применение относительно высоких температур и продолжительность копчения.

По результатам проведенных исследований можно рекомендовать добавление аскорбиновой кислоты в мясные продукты с целью уменьшения содержания или предотвращения образования НАК.

Проникновению окислов азота как нитрозирующих агентов в колбасные изделия препятствует применение полимерных оболочечных материалов вместо натуральных кишечных оболочек. Дополнительный эффект понижения содержания НАК в мясных изделиях достигается использованием двухслойных искусственных оболочек.

Установлено, что замена обработки коптильным дымом обработкой коптильными жидкостями ведет к снижению содержания НАК в мясных продуктах.

ОБЩИЕ ИТОГИ, ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Разработан метод суммарного определения N-нитрозоамшгокис-лот в пищевых продуктах, в первую очередь в мясных продуктах. Метод особенно удобен для использования в производственных условиях.

2. Разработан новый метод определения активности воды в пищевых- продуктах. Новый метод может быть использован как в научных исследованиях, так и в промышленности для контроля качества пищевых продуктов.

3. Выявлено, что при декарбоксалирозашга N-нитрозопролина максимальное количество N-нитрозопирролпдянз образуется при температуре 181,4 °С и максимальное количество N-нитрозодаметилагяша образуется при 185 °С. При 185 °С установлено и образование и-нкт-розодиэтиламина.

4. Оптимальной температурой образования К-нитрозоэквпокислот в модельных реакционных смесях является 44,9 °С.

5. Оптимальные значения рН для образования Ы-нитрозоаминокис-дот в кислой среде 1,68 и 2,15 для N-нитрозопро.'Еяа и N-нитрозо-саркозина, соответственно, а в щелочной средз 10,85 и 11,17 для N-нитрозопролша и N-нитрозосаркозина соответственно.

6. Впервые установлена связь между образованием N-ннтрозо-

аминокислот, активностью воды и влажность!) окружающей среды.

7. Экспериментальные данные работы свидетельствуют, что с целью уменьшали содержания N-нитрозоаминокислот в колбасных изделиях при производстве вареных колбас следует избегать, по возможности, использования белковых добавок, особенно белкового стабилизатора. " ,

8. Установлено, что главными технологическими этапами образования N-нитрозоаминокислот при производстве мясных продуктов являются соление ж копчение. С целью снижения содержания шш предотвращения образования N-нитрозоаминокислот в копченых продуктах рекомендуется заменить обработку технологическим дымом обработкой коптильными препаратами.

9. Выявлена возможность использования хлорофилла, свекольного порошка, сухого чеснока в комплексе с ¡З-циклодекстрином и аскорбиновой кислотой в качестве ингибитора образования N-нитрозоамино-кислот в мясных продуктах.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ану X. Хаибург, Андрее X. Хаыбург Образование N-нитрозо-пролша в некоторых мясных изделиях в процессе их технологического изготовления.- Таллин: Труды ТШ, 1982, № 537, стр. 57 - G4.

2. Андрее X. Хаыбург, Аду X. Хаыбург Влияние активности воды на образование N-нитрозопролина в модельных системах.- Таллин: Труда ТПИ, 1984, Л 572, стр. 29 - 34.

3. Ану X. Хаыбург, Андрее X. Хаыбург N-нитрозопролин как один из прекурсоров сильного канцерогена N-нитрозопирролидина.- Таллин: Труда ТШ, 1984, J6 572, стр. 35 - 42.

4. Андрее Хамбург, Ану Хаибург Изучение возможностей снижения и предотвращения образования N-Еитрозоамшокислот в модельных смесях.- Тезисы докладов V Всесоюзного симпозиума "Канцерогешае N-нитрозосоедкнения и их предшественники - образование и определение в окружающей среде", Таллин, 1984, стр. 35.

5. Дну Хаыбург, Андрее Хаибург Изучение образования N-нитрозоаминокислот и N-нитрозоаминов в мясных'продуктах в ходе их технологической обработки и возможности предотвращения их образования.- Тезисы докладов V Всесовзного симпозиума "Канцерогенные N-нитрозосоедипения и их предшественники - образование а определение в окружающей среде", Таллин, 1984, стр. 20-21.

6. Андрее X. Хамбург, Дну X. Гамбург Влияние белковых добавок на содержание N-нитрозоаминокислот в колбасных изделиях.- Таллин: Трудн ТПИ, 1986, № 621, стр. 45 - 52.

7. Андрее X. Хамбург, Ану X. Хамбург Активность воды в пищевых продуктах Эстонской ССР. I.- Таллин: Труды ТПИ, 1986, jé 621, стр. 91 - 96.

8. Дну X. Хамбург, Андрее X. Хамбург, Ю.М. Канн Образование летучих с водяным паром N-нитрозоаминов в результате декарбоксиля-рования N-питрозопролина.- Тезисы докладов VI Всесоюзного симпозиума "Канцерогенные îl-нитрозосоединения и их предшественник! -образование и определение в окружающей среде", Таллин, 1987, стр. 21.

9. Андрее X. Хамбург, Ану X. Хамбург, Ю.М. Канн Содержание N-нитрозоаманокиелот в мясных продуктах ЭССР.- Программа научно-технического семинара "Проблемы повышения качества сырья, продукции и эффективности производства в мясной и молочной промышленности" (ДСП), Тарту, 1987, стр. 40 - 41.

10. Андрее X. Хэмбург, Any X. Хаыбург, Ю.М. Канн Активность воды в мясных и мелочных продуктах.- Программа научно-технического семинара "Прсблегиы повышения качества сырья, продукции и с^фектив-яоети производства в мясной и молочной промышленности" (ДСП), Тарту, 1987, стр. 8-9.

11. Anu Hamburg, Andres Hamburg H-nltrosoaminohapete stsaldu-sest ilhatoodetes.- Tallinn: Probleeme tolduair.etööstuses, 1987, lk. 54 - 94.

(Ану Хамбург, Андрее Хамбург 0 содержании Я-нптрозоамигокислот в мясных продуктах.- Таллин: Проблем! в пищевой промышленности XII, 1987, стр. 84 - 94.)(на эстонском язике)

12. Андрее X. Хамбург, Ану X. Хзкбург Живность вода в пще-еых продуктах.- Таллинн: Труды ТПИ, 1э83, js 666, сто. 67 - '-3.

13. Andres Hamburg, Anu Hamburg. J. Kann N-nitrosoamíno Ao'ld." Contents In Some Estonian Foodstuffs.- 4-th All-State ïïeeti.13 of Younc Food Scientists, Abstracts, 3 - 5. 10. 19C3. '"odra, Czechoslovakia (только доклад).

14. Андрее X. Хгкбург, дну X. Хзибург, И. Бкден, й- М. К~нн Сзяез и масс-спектрочэтркчэскяе характеристики неког*>гих N-НЕтро-согмааскзслот.- Тезисы докладов VII Всесоззнох^ CEsjoszjva "Канцерогенные N-нитреьссоединения и ах яредшес-ТЕ&нЕй'л - образованно з

определение в окружающей среде", Таллинн, 1990, стр. 13.

15. 0. В. Таутс, А. X. Хаибург N-нптрозоамины в рыбной муке.-Тезисы докладов VII Всесоюзного симпозиума "Канцерогенные N-нитро-зосовдинешя и иг предшественники - образование и определение в окружающей среде", Таллинн, 1990, стр. 21.

16. Andres Hamburg, Arm Hamburg:. О. Tauts N-nitrosoaminohape-sisaldus toiduainetes.- Vabariikliku teadusliku konverentsi

/"Toitumine ja tervis" materjalid, II k., Tallinn, 1991, lk. 28-29. (Андрее Хамбург, Ану Хамбург, 0. Таутс Содержание N-нитрозоамино-кислот в пищевых продуктах.- Материалы республиканской научной конференции "Питание и здоровье", том II, Таллинн, 1991, стр. 28 -29)

17. Anu Hamburg, Andres Hamburg, J. Kann N-nltrosoamino acids

I V t

in meat products.- XXII symposium о novych smerech vyroby a hodno-ceni potravin, Skalsky Dvur (Czechoslovakia), 20.-22.5.; 1991, s. 10.

18. Andres Hacburg, 0. Tauts, Anu Hamburg Analytical Methods for N-nitroso Compounds in Foods.- Kemia-Kemi, 1991, vol. 16, 10B, p. 949.

19. Andres Hamburg, Anu Hamburg The Content of N-nitroso-amino Acids in Estonian Foodstuffs.- Journal of Food Safety (USA), 1992, vol. 12,Nl 2, p. 149 - 159.