Studii asupra aminelor biogene din peste si conserve de peste

Studii asupra aminelor biogene din peste si conserve de peste

Aminele biogene se formeaza prin decarboxilare enzimatica in timpul proceselor tehnologice, sau a pastrarii materiilor prime si produselor alimentare, in special sub efectul germenilor Costridium.
In general, aminele biogene sunt definite ca molecule biologic active, care actioneaza asupra sistemului nervos central si asupra sistemului vascular.
Aminele biogene pot sa contribuie la formarea de nitrozamine. Cele mai cunoscute amine biogene intalnite in produsele alimentare sunt urmatoarele:
- aminele alifatice:
- putresceina : 1-4diaminobutan:
NH2-(CH2)4- NH2
- cadavreina: 1-5diaminopentan:
NH2-(CH2)5- NH2
- spermidina : N(3 aminopropil)tetrametilen diamina:
NH2-(CH2)4-NH(CH2)3- NH2
- aminele aromatice:
- histamina: 2-4imidazoletilamina:
- triptamina: 3(2aminoetillindal):
- tiramina: 4(2aminoetil)fenol:
1. Formarea aminelor biogene
Aminele rezulta prin decarboxilarea aminoacizilor in cursul metabolismului plantelor, animalelor si microorganismelor; numai histamina este un metabolit normal animal si vegetal.
Contaminarea microbiana poate sa conduca la formarea aminelor biogene in exces.
Schema urmatoare prezinta interrelatiile existente intre acizii aminati si amine. Aceste amine pot sa serveasca drept precursori ai altor amine.
Triptofan - Triptamina
Tirozina - Tiramina
Acid glutamic - Glutamina
Metionina - Ornitina
Lizina - Cadavreina
Histidina - Histamina

2. Parametrii care influenteaza formarea aminelor
Principalii parametri care influenteaza formarea aminelor sunt
- microorganismele;
- substratul;
- factori externi.
Microorganismele. Acestea produc amine biogene datorita decarboxilazelor microbiene. Ele pot fi clasificate in doua categorii si anume:
- specii capabile sa produca cantitati mari de amine si in special histamina (peste 100 mg pentru 100 ml extract, perioada de incubatie mai mica de 24 h la temperaturi mai mari de 15oC). Din aceasta categorie fac parte urmatoarele specii: Proteus morganii, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter aerogenes, Hafnia alvei si alti lactobacili, cum ar fi de exemplu Lactobacillus buchneri (Tenber H., 1993)
- specii capabile sa produca o cantitate mai mica de 25 mg pentru 100 ml extract, dupa 48 h (Escherichia coli, Citrobacter freundi).
Substratul.

Formarea aminelor depinde de prezenta aminelor libere, care induc sinteza ezimelor necesare.
Dipeptidele, ca, de exemplu, aspartil-histidina si histidil-histidina, nu constitue substrat pentru activitatea enzimatica.
Aminoacizii pot fi produsi prin degradarea proteica sau pot exista natural in alimente.
In ceea ce priveste protoliza, exista doua posibilitati si anume:
- proliferarea microbiana necontrolata;
- tehnicile de fermentare, care, de asemenea, sunt producatoare de amine libere; este cazul fabricarii unor preparate din carne, bauturi si branzeturi. In ceea ce priveste existenta lor in produsele alimentare proaspete, sunt prezente in carne si in peste.
De obicei, populatia nu consuma produse alimentare care contin amine biogene toxice datorita insusirilor senzoriale neplacute. Histamina insa prezinta o situatie aparte. Ea se formeaza prin decarboxilarea histidinei si, spre deosebire de alte amine, nu are miros neplacut. Alimentele cu proteine bogate in histidina (pestele, preparate din carne si mai ales cu sange, branzeturile), pastrate necorespunzator sau supramaturate, pot sa acumuleze cantitati mari de histamina, inainte de aparitia semnelor evidente de alterare.
3.Influenta factorilor externi. Factorii externi influenteaza cresterea microorganismelor, inducerea enzimelor si producerea aminelor biogene.
Principalii factori sunt: temperatura, pH-ul, salinitatea, cofactorii (vitmine, coenzime).
Temperatura optima de producere a aminelor, pentru cea mai mare parte din bacterii, este de 20-37oC. La 40oC, activitatea enzimatica este foarte slaba. La temperaturi cuprinse intre 0 si 5sC se pot forma, in unele cazuri, amine biogene, datorita unor tipuri de bacterii psihrofile. La temperaturi negative nu exista productie de amine.
In ceea ce priveste distrugerea aminelor, este cunoscut faptul ca marea majorotate a aminelor nevolatile sunt termostabile.pH-ul optim de activitate decarboxolazica, la marea majoritate a microorganismelor, este cuprins intre 5 si 6,5. Aceste valori sunt caracteristice pH-ului pestelui si branzeturilor.
4.Culturile de microorganisme imbatranite diminueaza productia de amine. Aceste lucru se produce ca un reglaj al catabolitilor din mediu, in sensul cresterii lui.
Salinitatea optima de crestere a bacteriilor producatoare de histamina este de ordinul 1%, dar producerea histaminei se realizeaza la 2-3%.
5.Cofactori. Prezenta piridoxinei, piridoxal 5'fosfat si acidului nicotinic influenteaza cresterea activitatii enzimelor de decarboxilare.
6.Degradarea aminelor. Acest lucru se realizeaza prin activitatea unor enzime bacteriene puse in evidenta la unele genuri: Pseudomonas, Proteus, Escherichia coli, Clostridium.
Histamina este oxidata si convertita in aldehida. Introducerea acestor enzime este favorizata de un pH de 7.5-8.
7.Echilibrul degradarii histaminei depinde de concentratia in histidina din mediu. In ceea ce priveste temperatura, aminele nevolatile sunt termostabile; este cazul histaminei, cadavreinei, putresceinei, tiraminei si spermidinei. Numai continutul de spermidina scade in urma tratamentului termic.

8.Rolul fiziologic al acestor amine biogene este in:
- procesele de reglare a functiilor biologice si biochimice ale acizilor nucleici;
- procesele de biosinteza a proteinelor in ribozomi;
- stabilizarea membranelor celulare;
- controlul pH-ului celulelor;
- proliferarea celulara.

Aminele biogene sunt prezente intr-o mare varietate de produse alimentare si au fost documentate in detaliu ca fiind continute in peste si produse de peste, carne, otet, branza si produse alimentare fermentate.

Prezenta aminelor biogene in aceste alimente este un indiciu al alterarii alimentare, alterare care depinde de prezenta aminoacizilor liberi, de prezenta microorganismelor dicarboxilaz pozitive (bacterii ce contin enzime care pot decarboxila aminoacizi) si de conditii favorabile inmultirii bacteriilor (Halasz 1994).

Ingestia de alimente ce contin cantitati mici de histamina are un efect redus asupra oamenilor, dar in cantitati mari histamina poate fi toxica.

Tractul intestinal uman contine enzim-diamina-oxidant (DAO) si histamin-N-metil-transfer (HMT) care convertesc histamina in produse reziduale inofensive.

La doze mari de histamina, capacitatea DAO si HMT de a detoxifia histamina este limitata, conducand la efecte toxice atunci cand histamina ajunge in circuitul sanguin (Taylor, 1986).

Intrarea in putrefactie poate inhiba aceste reactii enzimatice si astfel poate potenta toxicitatea histaminei (Eitermiller, 1980).

9.Efectele toxicitatii includ voma, diaree, crampe intestinale, transpiratii, bufeuri, dureri de cap si senzatia de arsura a gurii (Taylor si Bush,1988).

Standardele alimentare australiene (1995) prevad ca "nivelul de histamina continut de o mostra de peste sau produse de peste, altele decat crustacee si moluste, analizata in conformitate cu metoda din sectinea 977.13 din A.O.A.C., editia a 15-a (1990), nu trebuie sa depaseasca 100 mg/Kg. Nivele de 100 mg/Kg sau mai mult, indica faptul ca pestele sau produsul din peste are calitatea deteriorata, datorita depozitarii sau procesarii necorespunzatoare."

Un studiu condus de Laboratorul Clinic de Stat (Den Brinker, 1995) arata nivele ridicate de histamina care au depasit limita de 100 mg/Kg stabilita de standardele alimentare australiene, in conserve de peste si saramura de peste, de la mai multi furnizori din Asia. Nivele de histamina s-au situat intre 180-320 mg/Kg.

Din 21 de mostre colectate de la un supermaket, una singura (conserva de hering) a avut un nivel ridicat de histamina. Acelasi produs, dar dintr-un lot diferit, a fost testat si s-a constatat un nivel coborit de histamina.

In Asia de Sud-Est, conservarea pestelui s-a practicat de secole, datorita resurselor oceanice imense. In general, tehnica de conservare este urmatoarea: pestele si sarea (proportie de 3/1) sunt ambalate impreuna in straturi. Sarea deshidrateaza pestele si daca enzimele protealitice din peste sunt suficient de active, incepe sa se formeze saramura. In timp, se obtine sos de peste.

Acest proces dureaza aproximativ 6 luni pentru a obtine o productie acceptabila, iar sosul poate contine pana la 20% sare. Daca inainte de aceste 6 luni lichidul este eliminat la intervale regulate, se poate obtine pasta de peste. Prin utilizarea unei cantitati mai mici de sare sau prin alocarea unui timp mai scurt, se obtine peste moale. (Beddows, 1985, si Sikorski, 1995). Productia anuala de sos de peste in Asia de Sud-Est este de aproximativ 250.000 tone ( Sikorski, 1995).

Sosul de peste este utilizat pentru a imbunatati gustul si aroma orezului (Beddows, 1985).

Producerea de sosuri de peste difera de la o tara la alta. In Vietnam, pestele si sarea sunt depozitate in vase de pamant, intre 6 si 18 luni, functie de marimea pestelui. In Thailanda, fermentarea este permisa pentru 6-12 luni, apoi sosul este decantat si expus la soare, timp de 1-3 luni.

Un studiu efectuat de Uyerco (1953), citat de Beddows (1985), a constatat ca in timpul procesului de fermentare, continutul de aminoacizi liberi a crescut. Aceasta arata ca procesul de fermentatie are potentialul de a produce amine biogene.

Pentru ca aminele biogene sa fie produse, aminoacizii liberi si bacteriile care contin enzime de decarboxilaza trebuie sa fie prezente impreuna, la temperaturi convenabile si pH convenabil. Enzimele implicate in producerea histaminei, decarboxilaz-histidina, necesita temperaturi mai mari de 15sC pentru a opera, cu un optim de 30sC.

In regiunile tropicale, precum Asia de Sud-Est, pestele este prins la temperaturi mai mari de 20sC. Daca pestele nu este racit imediat, conditiile pot fi favorabile pentru formarea de amine biogene. Inmultirea bacteriana inceteaza la atingerea temperaturii de 0-5sC (Ahmed, 1991).

Functie de calitatea sarii folosite in impachetare, se pot introduce si bacterii (Sikorski, 1995), mai ales prin sarea solara (sare de mare) (Beddows, 1985).

Sarea solara se obtine prin vaporizarea apei de mare. Manipularea necorespunzatoare a pestelui poate de asemenea sa introduca bacterii care contin decarboxy-enzime, sau bacteriile pot proveni chiar din peste (Blood, 1975).

Metoda de evidentiere a aminelor biogene indicata de Den Brinker (1995) utilizand metanol ca agent de extractie, a aratat prezenta histaminei in peste si produse de peste in 75-100% din cazuri.

De asemenea, starea de putrefactie a fost evidentiata in 30-100% din cazuri.

Aceste rezultate arata ca se impun cercetari viitoare cu diferiti solventi de extractie, pentru a putea masura exact gradul de putrefactie prezent in peste si produse din peste.

Pe masura ce gradul de putrefactie a fost asociat cu potentiala toxicitate a histaminei (Eitenmiller, 1980), este important ca acestea sa fie determinate printr-o metoda cantitativa.

Informatiile din literatura de specialitate indica faptul ca multi solventi de extractie contin metanol, 75% metanol, acid clorhidric (HCL), acid percloric si acid tricloracetic (TCA). Acestia se utilizeaza pentru determinarea prezentei aminelor biogene in peste, produse din peste, branza, carne si produse din carne ( Hurst, 1990).

Rezultatele au indicat nivele mici pana la mari ale starii de putrefactie si continutului de histamina, functie de mostra si agent de extractie (Gon Chin Yen si Chin Luan Hsien, 1990, Van Boekel si Avensten Stasse, 1987, Joasten si Olievan, 1986, Gill si Thompson, 1984 si Hui si Taylor, 1983).

In prezent, metoda recomandata de Standardele australiene de industrie alimentara este metoda spectrofotometrica (AOAC). Aceasta metoda utilizeaza metanol ca agent de extractie si a fost destinata numai pentru determinarea histaminei.

Un studiu condus de Rogers si Staruszkievici (1995) a condus la un raport care recomanda ca metanol 75% sa fie inlocuit cu metanol ca agent de extractie in metoda AOAC oficiala pentru histamina (977.13, editia a 15- a, 1990, vol.2, p.876), iar pentru determinarea gradului de putrefactie sa se utilizeze metanol 75% ca agent de extractie.

Rezultatele pentru putrezina, cadaverina si histamina s-au incadrat intre 77-102%, 77-112 %, respectiv 84-125%.

Modificarea metodei oficiale AOAC pentru histamina (977.13) si determinarea pentru putrezina si cadaverina au fost aprobate la sedinta din 2 mai 1996 a Consiliului pentru Metode Oficiale. Acestea apar in Suplimentul Nr.3 (1997) la editia a 16-a (1995) a Metodelor Oficiale de Analiza (Referat, iunie 1996).

Obiectivul major al acestui proiect a fost de a investiga nivelele de amine biogene, putrezina, cadaverina si histamina din peste conservat, saramura de peste, peste sarat si pasta de peste, mostre prelevate de la furnizorii din Asia.

Totodata s-a demarat un studiu a patru agenti de extractie principali utilizati la analiza aminelor biogene in literatura de specialitate, si anume: metanol, 75% metanol, 0,1N acid clorhidric si 5% acid tricloracetc.

AMINE BIOGENICE SI PRECURSORII LOR IN REACTII DE DECARBOXILARE (Paterson, 1990)

AMINOACID AMINA BIOGENICA

Histidina Histamina

Ornitina Putrezina - Spermidina

Lizina Cadaverina

Arginina Agmatina - Putrezina

Histamina