Поліциклічні ароматичні вуглеводні.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ) – органічні сполуки, для яких характерна наявність у хімічній структурі трьох чи більше конденсованих бензольних кілець.

ПАУ налічують більше 200 представників, які є сильними канцерогенами. Канцерогенна активність їх на 70...80 % зумовлена бенз(а)піреном (БП), тому по присутності в харчових продуктах останнього можна судити про рівень їх забруднення ПАУ.

ПАУ широко поширені в навколишньому середовищі. Забруднення грунту бенз(а)піреном є індикатором загального забруднення навколишнього середовища.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні присутні у вихлопних газах двигунів, продуктах горіння печей і опалювальних установок, тютюновому і коптильному димі.

Бенз(а)пірен накопичується в ґрунті і може переходити через кореневу систему в рослини. Концентрація цієї речовини в ґрунті різних країн коливається від 0,5 до 1000000 мкг/м³. У воді залежно від забруднення виявлено різні концентрації бенз(а)пірену: у ґрунтовій – 1-10 мкг/м³, у річковій і озерній – 10-25 мкг/м³, у поверхневій – 25-100 мкг/м³.

Бенз(а)пірен потрапляє в організм людини із зовнішнього середовища та з такими харчовими продуктами, у яких наявність канцерогенних вуглеводнів дотепер не передбачалася. Його виявлено в хлібі, овочах, фруктах, рослинних оліях, а також каві, копченостях і м’ясних продуктах, підсмажених на деревному вугіллі. У харчовій сировині, отриманій з екологічно чистих рослин, концентрація бенз(а)пірену становить 0,03-1 мкг/кг.

За рівнем канцерогенності поліциклічні ароматичні вуглеводні поділяються на три основні групи:

1) найбільш активні канцерогени – бенз(а)пірен, дибенз(а, h)антрацен, дибенз(а, i)пірен;

2) помірно активні канцерогени – бенз(h)флуорантен;

3) менш активні канцерогени – бенз(е)пірен, бенз(а)антрацен, дибенз(а,с)антрацен, хризен та ін.

При попаданні в організм поліциклічні ароматичні вуглеводні під дією ферментів утворюють епоксісполуки, що реагують з гуаніном, що перешкоджає синтезу ДНК, викликає порушення або призводить до виникнення мутацій, що сприяють розвитку ракових захворювань, у тому числі таких видів раку, як карциноми і саркоми.

Враховуючи, що майже половина всіх злоякісних пухлин у людей локалізується в шлунково-кишковому тракті, негативну роль цієї, забрудненої канцерогенами, харчової продукції важко переоцінити.

Для максимального зниження вмісту канцерогенів в їжі основні зусилля повинні бути спрямовані на створення таких технологічних режимів переробки та зберігання харчової сировини, які б попереджали утворення канцерогенів в готовій продукції та виключали забруднення ними.

В даний час безпека кулінарної продукції оцінюється тільки з позиції мікробіологічної чистоти. Забруднення готової продукції речовинами хімічної природи неприпустимо. Однак, як показують дослідження останнього часу, теплова обробка м'яса, причому будь-яким способом, сприяє утворенню канцерогенних і мутагенних речовин. Такі речовини відносяться до групи гетероциклічних ароматичних амінів (ГАА) і утворюються в м'ясі з креатину, вільних амінокислот і цукрів.

Встановлено, що на першому місці за вмістом цих канцерогенів знаходяться м'ясні та рибні консерви, на другому - ковбасні вироби і копченості, на третьому - кулінарна продукція, але за частотою вживання остання займає перше місце. Найбільше канцерогенів містять шашлики, люля-кебаб, де йде частковий опік поверхні м'яса. У місці утворення хрусткої скориночки і скупчуються канцерогенні речовини. Далі слідує обсмажене на відкритій поверхні м'ясо (з жиром або без жиру). Особливо багато гетероциклічних амінів утворюється в соку м'яса, який витікає при смаженні і який раніше рекомендували збирати, кип'ятити, розводити бульйоном і поливати їм м'ясо (збірка рецептур 1983 р. видання).

В даний час вивчено питання про вплив деяких технологічних факторів (температури, подрібнення м'яса, наявності панірування, сортності м'яса) на накопичення гетероциклічних ароматичних амінів при тепловій обробці м'ясних напівфабрикатів.

На підставі результатів досліджень та з урахуванням рекомендацій діючих технічних інструкцій оптимальними з точки зору вмісту гетероциклічних ароматичних амінів слід визнати наступні умови теплової обробки: при 150 °С - 18...20 хв, при 175°С - 15 хв, як для виробів м'ясних порційних натуральних, так і для виробів м'ясних рубаних натуральних. Теплову обробку за температури 200... 225 °С можна вважати недоцільною, оскільки за таких умов, крім утворення значних кількостей мутагенних і канцерогенних ГАА, відбувається погіршення якості жиру, що використовувався для смаження. При дотриманні оптимальних технологічних режимів вироби будуть мати характерні для м'ясних смажених продуктів органолептичні характеристики, а сумарний рівень ГАА буде в 4,0...5,5 рази нижче максимального спостережуваного рівня ГАА в досліджуваних м'ясних кулінарних виробах.

Дослідження впливу подрібнення м'ясної тканини на накопичення ГАА при тепловій обробці м'ясних напівфабрикатів показало, що при температурі 150 °С рівні ГАА у виробах порційних натуральних і виробах рубаних натуральних практично рівні. При температурі 175 °С їх вміст у натуральних рубаних виробах перевищує аналогічні показники виробів натуральних порційних на 11..75%, при 200 °С - на 39...126%. Подібне явище може бути пояснено практично безперешкодною міграцією попередників (креатину, вільних амінокислот, дипептидів, гексоз) гетероциклічних ароматичних амінів до поверхні виробів внаслідок руйнування м'язових структур в ході подрібнення м'ясної сировини, що призводить до збільшення кількості ГАА. Це свідчить на користь переваги натуральних порційних м'ясних напівфабрикатів, а не рубаних.

При вивченні впливу панірування м'ясних напівфабрикатів на накопичення ГАА при тепловій обробці встановлено, що паніровка захищає їх від утворення ГАА. Для натуральних панірованих виробів вміст ГАА зменшився на 85...100 % при температурі 150...175 °С, при 200 °С - на 53...86%, при 225 °С - на 67%. Для натуральних рубаних виробів при температурі 173 °С - на 74...100%, при 200 °С - на 60...73 %, при 225 °С - на 56%. Паніровка виконує роль «теплового буферу», що не допускає значного підвищення температури безпосередньо на поверхні виробу. Крім того, вона адсорбує виділяється м'ясний сік, який містить основну масу попередників ГАА.

Цікаві результати отримані при дослідженні вмісту гетероциклічних ароматичних амінів у смажених м'ясних виробах, виготовлених із котлетної маси. Введення пшеничного хлібу в котлетну масу не робить помітного впливу на вміст гетероциклічних ароматичних амінів, тоді як додавання цибулі ріпчастої призводить до істотного зниження їх рівня – на 21...100 % в готових виробах. Можна припустити, що це пояснюється хімічною активністю ряду речовин, що володіють антиоксидантною активністю, що містяться в цибулі і часнику. Відомо, що такі речовини мають інгібуючий вплив на цілий ряд хімічних реакцій або змінюють хід таких реакцій.

У м'ясі вищих сортів (вирізка, товстий і тонкий краї) більше креатину та інших екстрактивних речовин, що відповідно збільшує ймовірність утворення ГАА. М'ясо нижчих сортів в цьому відношенні більш благополучне (наприклад, котлетне). М'ясо молодих тварин (телят, курчат) містить менше канцерогенів.

Дотримання умов і способів термічної обробки сировини дозволяє знизити кількість канцерогенних вуглеводнів. Так, при правильному обсмажуванні кави в зернах утворюється 0,3...0,5 мкг/кг бенз(а)пірену, а в сурогатах кави – 0,9...1 мкг/кг поряд з іншими поліциклічними сполуками або, наприклад, в солодовій каві виявлено в 50 разів більше бенз(а) пірену (15...16 мкг/кг), ніж у смажених зернах. У підгорілої кірці хліба вміст бенз(а)пірену підвищується до 0,5 мкг/кг, в підгорілому бісквіті – до 0,75 мкг/кг. Продукти домашнього копчення можуть містити в 5 і більше разів більше бенз(а)пірену, ніж продукти промислового виробництва.

Бенз(а)пірен утворюється не тільки в процесі кулінарної обробки сировини, але і накопичується в процесі росту рослин. Так, в плодах і овочах його вміст становить в середньому від 0,2 до 150 мкг/кг. Мийка видаляє разом з пилом до 20% ПАУ. Незначна частина вуглеводнів може бути виявлена і всередині плодів. Яблука з непромислових районів містять 0,2...0,5 мкг/кг бенз(а)пірену, поблизу доріг з інтенсивним рухом - до 10 мкг/кг.

Знаючи види і масштаби джерел забруднення ПАУ, можна зменшити вміст їх у харчових продуктах за рахунок зміни способів теплової обробки; вдосконалення технологічних процесів кулінарної обробки (наприклад, модифікація процесів копчення, використання коптильних рідин). Цілеспрямовані заходи щодо зниження забруднення атмосферного повітря призводять до зменшення забруднення рослинної сировини канцерогенними вуглеводнями (наприклад, після установки на заводі фільтрів, що викидають сажу, вміст бенз(а)пірену в вирощеному поблизу зерні можна знизити на 40...70 %).

Таблиця 3.1