Nitrozamine

Macovei MonicaNitrozamine

NITROZAMINE

Compușii N- nitrozo

Compușii N- nitrozo au devenit tot mai importanți datorită proprietăților cancerigene a majorității acestora. Se cunosc peste 100 de asemenea compuși, dintre care majoritatea s-au dovedit a avea proprietăți cancerigene la diferite specii de animale, printre care și la primate. Compușii N- nitrozo au fost evidențiați în majoritatea produselor alimentare, în fumul de țigară, aerul urban, produse chimice agricole, cosmetice și medicamente. Suntcompuși care se pot forma ,,in vitro” dar și ,,in vivo” având ca precursori substanțe care se găsesc în mod natural în alimente, de aceea problematica abordării acestor substanțe devine tot mai complexă. În acest sens și domeniul sanitar- veterinar este interesat sub diferite aspecte de aceste probleme, domeniu vare poate lămuri intr-o fază primară mai multe din necunoscute.

1. Nitrozaminele

Sunt substanțe obținute prin acțiunea acidului nitros cu o amină secundară sau cu un acid aminat fiind prezentă, de asemenea, și gruparea N- nitrozo. Radicalii nitrozaminelor pot fi reprezentați de grupări alchilice, arilalchilice sau de derivați heterociclici. În funcție de prezența acestor grupări, nitrozaminele pot fi clasificate astfel:

A) Dialchilnitrozamine care pot fi: a) simetrice: Dimetilnitrozamina(DMN); Dietilnitrozamina(DEN); Dipropilnitrozamina(DPN); D-n-butilnitrozamina(DBN). b) asimetrice: Metiletilnitrozamina(MEN). B) Diarilnitrozamine: Difenilnitrozamina(DFN). C) Arilalchilnitrozamine: Etilfenilnitrozamina(EFN); Benzil n-nitrozo-fenilamina(BNN). D) Derivați heterociclici: Nitrozopirilidina; Nitrozoprolina; Nitrozopiperidina.

1.1. Formarea nitrozaminelor Formarea nitrozaminelor presupune prezența unor substanțe de nitrozare, cei mai cunoscuți agenți fiind nitrații în prezența mediului acid care se convertesc în acid nitros instabil. Agenții nitrozanți implicați intr-un mod activ, în realitate sunt reprezentați de anhidrida nitroasă(N2O3), nitroziltiocianatul(SCN-N=O), halogenura de nitrozil(N=O). Viteza de nitrozare este proporțională cu felul aminelor, dar și cu existența nitritului, condițiile reale de formare depind foarte mult de următorii factori principali: pH-ul mediului, natura aminei, temperatura și prezența agenților catalizatori sau inhibitori.

1


Fig. 1. Schema generală a formării nitrozaminelor şi implicaţiile acestorain organismul uman.

Influența pH-ului Aminele secundare sunt nitrozate într-un mediu acid, iar procentul maxim de nitrozare al dimetilaminei descrește cu un factor de 10 pentru fiecareunitate de Ph cuprinsă între 5 și 9.

Natura aminei Alături de felul aminei și bazicitatea acesteia, natura aminei reprezintă o însușire fundamentală în a influența viteza de nitrare. De exemplu, difenilamina, care este mai puțin bazică, se nitrozează de 1000 de ori mai repede decât dialchilaminele, care au un caracter profund bazic. Și conținutul alimentelor în amine influențează formarea nitrozaminelor, existând un prag al dependenței în funcție de natura aminei, dincolo de care randamentul devine crescut. Acesta poate reprezenta aproximativ 1000 ppm în cazul prolidinei și 2000 ppm în cazul dimetilaminei. 1.2. Agenți catalizatori sau inhibitori Prezența taninurilor (în ceai, sucuri de fructe) în concentrații sporite față de cele ale nitriților duce la inhibarea formării nitrozaminelor, dar fără o blocare totală a procesului. Dacă concentrațiile sunt mai scăzute față de nitriți efectul inhibitor face loc unuia catalitic, cu un maxim la un pH=4, în cazul dimetilaminei. Acidul galic reduce, de asemenea, în mod egla formarea nitrozaminelor. Mirvish (1972), demonstrează că ascorbații pot bloca formarea dimetilnitrozaminei, NO-morfolinei, NO-metilaminei. Acest efect inhibitor se manifestă puternic la un pH cuprins între 3 și 4, dacă raportul molar escorbat/nitrit este superior sau egal cu 2. Adăugarea acidului ascorbic în produsele alimentare face să se diminueze formarea nitrozaminelor. Atât ,,in vivo” cât și ,,in vitro”, acidul ascorbic poate preveni formarea nitrozaminelor, fapt observat de Weisburger (1975) într-o populație dintr-o anumită regiune a

2


Japoniei, unde incidența cancerului gastric este crescută datorită consumului ridicat de pește tratat cu nitriți. Confirmarea epidemiologică a putut fi demonstrată față de populația care a consumat pește conservat cu nitriți, dar la care s-au adăugat și ascorbați, cât și față de regiunile unde populația a consumat cu preponderență legume sau alte surse de vitamina C, când incidența cancerului a fost mult mai mică. Efectul inhibant al acidului ascorbic în formarea nitrozaminelor a putut fi demonstrat și pe șoarecii hrăniți cu rații bogate în nitriți, în concentrații care au favorizat apariția tumorilor, iar Walters (1976), demonstrează același efect față de unii antioxidanți. Agenții de catalizare în formarea nitrozaminelor sunt reprezentați și de tiocianați, prezenți în salivă în cantități medii de 129 ppm, în sucul gastric 34 ppm, fumătorii concentrând de 3 ori mai mult tiocianații. Când se admit cantități sporite de nitrați și morfină, împreună cu acidul ascorbic, mutagenitatea dispare, apărând din nou activitatea antimutagenică a vitaminei C, care este cunoscută ca reducător a anhidridei nitroase în acid nitric, această reacție micșorând cantitatea de anhidridă necesară formării nitrozaminelor. Pentru o persoană de 60 kg o cantitate de 900 mg acid ascorbic este considerată un nivel scăzut. Acțiunea unor bacterii poate duce la derularea unor reacții de nitrozare, fapt confirmat de Sander (1969), Huynh Cong și Jaquet (1973). Autorii respectivi au prezentat posibilitatea formării nitrozaminelor chiar în mediu neutru sau bazic prin acțiunea unor sușe de E. Coli.

1.3. Proprietăți fizico-chimice

Modalitatea în care sunt substituiți radicalii R1 și R2 face să fie diferențe între nitrozamine în ceea ce privește proprietățile fizico-chimice. La temperatura obișnuită, nitrozaminele se prezintă sub formă lichidă, în cazul dimetilnitrozaminei sau sub formă solidă în cazul dipropilnitrozaminei. Dialchilnitrozaminele sunt miscibile în apă dar și în numeroși solvenți organici (eter, alcool, cloroform, diclormetan și hexan), temperatura de fierbere este cuprinsă între 150-220oC, având o culoare galbenă sau verzuie - gălbuie. Datorită faptului că prin reacția de condensare crește cantitatea de carbon, volatilizarea lor crește,fapt ce permite și o eventuală clasificare, din acest punct de vedere existând nitrozamine volatile și nevolatile. Majoritatea nitrozaminelor se descompun relativ ușor la UV, rezultând amine secundare și acidul nitros. Nitrozaminele, datorită structurii lor chimice, pot participa la reacții chimice cum ar fi: hidroliza, reducerea, absorbție în UV la 245 și 330 nm. De obicei, formarea și comportarea compușilor N-nitroși este urmărită la 310-350 nm. O altă caracteristică a acestor compuși este proprietatea de a fi examinați prin chemiluminiscență folosind analizorul termal de energie pentru a evidenția oxidul de azot eliberat. Deci, compușii N-nitrozați pot fi analizați folosind spectrofotometria în UV și IR, iar totalul derivaților N-nitrozați sunt măsurați prin chemiluminiscență. Totuși, detectarea compușilor respectivi, precum și estimarea concentrației lor se face dificil deoarece: concentrația în medie este de ordinul microgramelor/kg (1/109); prezența lor poate fi decelată intr-un număr complex de produse alimentare sau biologice; foarte mulți constituienți conțin azot și dau reacții asemănătoare; compușii N-nitrozo cu masa moleculară mică sunt relativ ușor de extras din produse, fiind antrenabili în vapori, folosirea acestei metode este exclusă pentru identificarea compușilor N-nitrozo nevolatili. Reacția de nitrozare crește cu lungimea legăturilor peptidice sau cu greutatea moleculară a peptidelor. Valorile de examinare UV și

3


totalul compușilor N-nitrozo cresc în concordanță cu aceștia(poliaminoacizii). Pollock (1985) demonstrează formarea acidului nitrozoiminodialleanoic în timpul nitrozării dipeptidelor, chiar dacă eș folosește un mediu foarte acid și timpul de reacție este foarte lung (16 ore). Hidroliza. Este o proprietate folosită pentru extragerea nitrozaminelor dintr-un mediu acid diluat, datorită faptului că nitrozaminele rezistă bine la hidroliză, stabilitatea lor ,,in vivo” fiind demonstrată. Denitrozarea se poate face în acid acetic glacial în prezența acidului bromhidric sau în prezența altui acid ce rezistă la fierbere. Reacția este inversă celei de sinteză cu eliberarea acidului nitros. Însușirea respectivă stă la baza testului Libermann-nitrozo în care acidul nitros, eliberat în prezența unui fenol, dă un compus colorat în roșu( în mediu acid), care devine bleu- albastru în mediu alcalin diluat. Reducerea. Prin reacțiile de reducere, nitrozaminele se transformă în hidrazină sau în amine secundare. Reacția de reducere depinde de valoarea pH-ului, astfel că prin studiul DMN, N- nitrozomorfolinei, N- metilalanilinei și N- nitrozodifenilalaninei la un pH cuprins între 0,2- 12,5, se demonstrează că în mediul că în mediul acid se obține 80% hidrazină, iar în mediul alcalin se formează amine secundare și oxid nitros. Agenții de reducere frecvent utilizați sunt: zincul, hidrura de aluminiu și de litiu și amalgamul de sodiu. Oxidarea. Reprezintă o reacție chimică în care nitrozaminele sunt transformate în nitramine sub influența unor agenți oxidanți de tipul acidului pertrifluoracetic sau acidului nitric. Sunt situații când reacția de oxidare poate duce la transformarea nitrozaminelor în aldehide cu eliberarea de ioni NO+.

1.4. Clasificarea nitrozaminelor după origine

Aprecierea nivelului de expunere al consumatorului la diferitele nitrozamine presupune cunoașterea principalelor elemente de formare a acestora în funcție de proveniența lor. De aceea, după origine, nitrozaminele se clasifică în endogene și exogene.

Nitrozaminele endogene

Aceste tipuri de nitrozamine sunt analizate în special prin intermediul principalilor precursori, reprezentați de nitriți și nitrați, reținându-se totuși greutatea de evaluare precisă a precursorilor respectivi. Fiecare produs alimentar are o gamă foarte variată în ceea ce privește concentrațiile în nitrați și nitriți. Această varietate face dificilă stabilirea unei compoziții standard, mai mult, fiecare produs poate fi preparat și consumat în diferite modalități cu diferite tehnici de preparare, consumatorii neurmărind în mod strict un anumit model alimentar, la care se mai adaugă și imposibilitatea stabilirii unui consum individual de alimente cu tehnicile de prelucrare și gătire pentru fiecare produs. Evaluarea cantităților nu corespunde întotdeauna cu cele ingerate în realitate, cu toate că în studiile de control epidemiologic toate întrebările au fost puse în același mod, urmărind același protocol. De aceea, majoritatea autorilor au fost de acord că în lapte și în produsele lactate concentrațiile pot fi scăzute. Dimpotrivă, s-ar crede că brânza ar conține cantități mai mari. Există mai puține informații despre carnea proaspătă, abundând sursele de date despre carnea prelucrată, conservată, sărată, uscată și afumată, cu toate că în unele țări acestea

4


constituie o sursă secundară pentru nitrați și sursă principală pentru nitriți. Oricum, este foarte dificil de estimat concentrațiile nitraților și nitriților pentru că acestea potvaria foarte mult în funcție de produs și metodele de prelucrare și preparare. Produsele vegetale au un aport sporit în nitrați și nitriți, cu toate că aceste concentrații pot varia în funcție de sezon, lumină, porțiunea plantei, vârsta plantei, fertilitatea solului, intensitatea luminii, metoda de depozitare, prelucrare și gătire. Conținutul de nitrți al apei potabile este un factor important pentru a determina expunerea omului la eventualele surse de contaminare. Concentrațiile sunt extrem de variabile, iar valorile sunt diferite de la o țară la alta, de la o regiune la alta. În Franța, de exemplu, s-au găsit unele ape improprii pentru consum.(50-150 mg/l).

Nitrozamine exogene Unele produse alimentare conțin nitrozamine, până în prezent fiind identificați mai mult de 15 asemenea compuși, frecvent împărțiți în nitrozamine volatile și nevolatile. Cea mai cunoscută este dimetilnitrozamina care poate fi identificată de multe ori dificil, proces influențat de tehnicile de analiză folosite și procedeele de preparare și gătire ale produselor alimentare. În general, autorii sunt de acord că ouăle, carnea proaspătă, pâinea, produsele cerealiere, uleiurile, untul, legumele crude, fructele proaspete, dulciurile și apa conține cantități foarte mici de NDMA sau chiar deloc. Cărnurile prelucrate, conservate, afumate, sărate sau uscate reprezintă o importantă sursă de nitrozamine. Concentrațiile în carnea conservată afumată pot fi uneori inferioare celor găsite în carnea conservată neafumată, fapt explicat în zilele noastre prin faptul că în realitate unele produse alimentare nu sunt afumate, dar prelucrarea lor s-a efectuat cu diferite produse chimice care imprimă această însușire. Privitor la dimetilnitrozamină se poate aprecia pe de o parte o mare discrepanță între valorile arătate, iar pe de altă parte o importantă reducere a acestor compuși, datorită îmbunătățirii tehnicilor de prelucrare și pregătire a produselor alimentare. Această reducere nu poate pentru moment să fi extinsă sistematic în țări, cum ar fi China și Japonia, unde peștele sărat și uscat, legumele fermentate și murate care conțin cantități sporite de nitrozamine, sunt adesea consumate, reprezentând obiceiuri alimentare.

1.5. Aprecierea riscurilor pentru sănătate

Se cunoaște faptul că precursorii compușilor N-nitrozo (nitriți, amine, amide) sunt larg răspândite în mediul înconjurător. Aceștia sunt prezenți și în alimente, iar studiile efectuate pe animale demonstrează că aceștia se formează și în organism, ducând mai departe la sinteza compușilor N-nitrozo. Aceste procese se pot produce în egală măsură și la om. Compușii N- nitrozo sunt cancerigeni pentru toate speciile de animale, iar cea mai mare parte a lor sunt mutageni în sistemele experimentale diferite. Este foarte greu de evaluat riscul cantitativ al cancerigenității pentru om întrucât expunerea la compușii N- nitrozo și la precursorii lor (nitriți, amine, amide) este ușoară și posibilă.

5


Cei mai răspandiţi N-nitrozocompuşi ce se formează in produse alimentare sunt următorii:

1.6. Prezența nitrozaminelor în alimentele de origine animală

1.6.1. Prezența nitrozaminelor în produsele pe bază de carne

Principalele alimente incriminate în decelarea nitrozaminelor sunt reprezentate de pește și produse din pește, carne și produsele rezultate și mai puțin laptele și derivatele obținute. Prezența în pește. Carnea de pește, mai cu seamă de pește marin, poate conține o gamă variată de nitrozamine. Compușii N- nitrozați provin datorită prelucrării tehnologice. Somonii conțin, de exemplu, aproximativ 4 ppb dietilnitrozamină, peștele afumat 4-9 ppb, peștele tratat cu nitriți sau nitrați 8-14 ppb, iar peștele afumat și tratat cu nitrați 20-26 ppb. Procentul de nitrozare este favorizat de afumarea gazoasă ce poate conține urme de NO2

-. Cantități sporite de nitrozamine au fost identificate la peștele crud, sărat și uscat, comercializat pe piețele Extremului Orient, astfel că dimetilnitrozamina a reprezentat 0,6-9,0 ppm. (Fong, 1971), Crosby și colab., Howe și colaboratorii (1986) găsesc concentrații de NDMA cuprinse între 0 și 35 µg/kg.

6


Actual se cunoaște că factorul căldură, produsă în special sub formă de gaz, determină o creștere a concentrațiilor de nitrozamine. Rezultate asemănătoare au fost publicate de Hawery și Fazio (1977) în USA , de Iyengar si colab. În Canda și Suedia. În peștele sărat, uscat sau conservat concentrațiile diferă de la o țară la alta și în funcție de metodologia folosită. Peștele chinezesc sărat cu clorură de sodiu contaminată cu nitrați poate conține de la 6 la 20µg/kg NDMA. (Fong și Chan, 1976). Concentrații de la 0,5 la 5 µg/kg NDMA s-au găsit în macroul sărat crud, în scrumbiile din Oceanul Pacific, heringi (Preussmann și Eisenbrand, 1984) pe când Maki și col. (1980) raportează concentrații de 3-34 µg/kg în probele de pește sărat. În funcție de tehnica de prăjire, concentrația de NDMA în peștele sărat poate ajunge la 300 µg/kg (Ohishima și col. 1981). Walker (1990) a găsit concentrații de 1-9000 µg/kg NDMA, depinzând de proveniență (origine geografică) și de metodologia de prelucrare, iar după Pignatelli (1983) pot atinge valori până la 45 µg/kg. Tricker și Preussmann (1988) afirmă că și stridiile afumate pot conține unele nitrozamine. Adăugarea nitraților în sărurile utilizate la sărarea peștelui, urmată de contaminarea cu bacterii bogate în nitrat-reductază explică existența acestor valori. Fung și Chan (1973,1974) au izolat din acest pește sușe de stafilococi cu echipamente enzimatice foarte reducătoare, demonstrând de altfel , și importanța condițiilor igienice de stocare a produselor alimentare. Făinurile de pește conțin, de asemenea, nitrozamine, fiind observate și cazuri de intoxicații alimentare la animalele domestice care au fost hrănite cu asemenea făinuri (Sen, 1972). Bohler (1962) și Koppang (1964) au fost primii care au observat și demonstrat efectele nocive ale făinurilor de pește conservate sub influența nitritului de sodiu. Tehnica respectivă fiind adoptată și de unele fabrici din Norvegia, face ca în 1964 să fie semnalate în această țară intoxicații acute la diferite specii de animale domestice hrănite cu făinuri tratate în acest mod. Un conținut de 0,12-4,5 ppm dimetilnitrozamină a fost evidențiat și în făina de pește care a provocat accidente hepatice la vizonii canadieni. Referindu-se la carnea proaspătă, Gouch și col.(1978) raportează o probă din 36 conținând dialkilnitrozamina, în concentrație de 2 și 0,2 µg/kg. Stephany și Schuller (1980) raportează valori aproximative de 0,1 µg/kg pentru carnea de vițel, cu 29% probe pozitive. În carnea crudă nitrozaminele nu sunt prezente, apar ca urmare a prelucrării tehnologice cu atât mai mult dacă se utilizează și nitriții. Concentrația lor crește sub acțiunea unor factori cum ar fi fumul, unele condimente și modul de pregătire (Iyenegar, 1976; Schaffner, 1976; Hildrum, 1977). Cu privire la carnea conservată și depozitată, Pignately (1983) a estimat un conținut de 3-4 µg/kg nitrozamine volatile la carnea afumată, conservată sau depozitată și crește la 48 µg/kg pentru carnea condimentată. În 1988 Tricker și Preussmann, în urma unui studiu referitor la carnea de vită și produsele din carne conservate consumate în Germania de vest s-au găsit nitrozamine volatile în 52% din probele analizate. În 50% din probe, concentrațiile de NDMA au fost mai mici de 5 µg/kg și în 2,1% au fost mai mari. Într-un studiu efectuat de Panalakas (1973) pe un eșantion de 195 de probe, 57 produse au conținut 2-12 ppb dimetilnitrozamină. În Canada, Sen (1969), analizând 100 de produse carnate a găsit concentrații de 2-50 ppb în dimetilnitrozamină sau dietilnitrozamină, nitrozopiperidină, acestea din urmă rezultând prin nitrozarea piperidinei din condimente și a prolinei din carne.

7


Produsele fără conservant (șunca ș.a.) în mod normal nu conțin NDMA, dar nitrozopirolidina se află în concentrații crescute (NDMA fiind volatilă se evaporă pe durata încălzirii- Tricker și col. 1985; Sen și col. 1987). Knowles (1975) a cercetat în special nitrozarea ce se desfășoară în bacon. Afumarea realizată tradițional, prin suspendarea jambonului deasupra focului de lemne, s-ar putea realiza și prin pulverizarea sau imersarea jambonului în lichid. Analizele efectuate în produsele obținute, în variantele respective au arătat prezența numeroșilor compuși fenolici nitrozați. În ultimii ani, în unele țări au fost dezvoltate tehnicile de reducere a concentrațiilor nitrozaminelor la aceste produse prin micșorarea dozelor de aditivi și nitrați pe de o parte și prin adăugarea de inhibitori ai nitrozării, pe de altă parte, cum ar fi acidul ascorbic. Sen (1976) a observat că 10-30% din nitrozaminele conținute de baconul afumat provin datorită decarboxilării acizilor nitrozaminați. Carnea de pasăre poate conține 1-5 µg/kg NDMA, cu deosebire puii gătiți. Referitor la carnea de pasăre crudă se pare că valorile sunt peste așteptări. Pentru ouă, Hotchis (1987) găsește 0,2 probe pozitive, iar Howe și col. (1986) raportează valoarea 0. Și în conservele de carne, Dhont (1976) constată un conținut ridicat de nitrozoprolină (0,340-0,440 ppm) și nitrozosarcozină (10 ppb). La elementele precursoare din alimente se mai adaugă și compuși normali ai anumitor condimente (piper, ardei iute) care se transformă în nitrozopirolidină și nitrozopiperidină sub influența și în prezența nitriților. Primele studii referitoare la uleiul comestibil nu au fost apreciate ca fiind destul de semnificative. Hedler și col. (1979) au găsit concentrații de NDMA și NDEA de 23 și 28 µg/kg, în 33% din cele 61 de probe analizate.

1.6.2. Prezența nitrozaminelor în lapte și produse lactate

Pignalelli (1983), referindu-se la Sen și col.(1980 și 1982) a raportat valori de la 0,05 la 4,5 µg/kg cu o frecvență de 66,7% probe pozitive. Pentru laptele pasteurizat Gray (1981) a găsit valori între 0,05 și 0,17 µg/kg. În general, cercetătorii consideră că laptele conține un nivel scăzut de nitrozamine, dar acestea pot fi găsite ocazional sub formă de urme, în laptele praf se găsește aproximativ 0,6 µg/kg. Referitor la iaurt și alte produse lactate acide Gough și Hotchkiss au găsit 0 probe pozitive din cele 16 testate, iar Klein a raportat doar urme de NDMA în iaurt și brânza proaspătă.

8


Și brânza a constituit subiectul numeroaselor cercetări la care Howe și Gough, au găsit concentrații de 0,05 la 20 de µg/kg NDMA, din care 55% fiind probe pozitive. Centrul Național de Cercetare din SUA raportează concentrații de la 1 la 5 µg/kg, iar Gough concentrații de la 0,01 la 10 µg/kg. Din 209 probe analizate de Eisenbrand s-au găsit 0,5% probe pozitive conținând NDMA cu 1 până la 6 µg/kg. În alte 30 de probe au fost găsite concentrații de 0,5 până la 0,9 µg/kg. Un studiu efectuat pe mai multe tipuri de brânză din Danemarca dar și din alte țări din Europa, s-au găsit numai 2% probe pozitive la NDMA ce conțin concentrații cuprinse între 0,3 și 3,6 µg/kg.

1.7. Alte condiții de formare a nitrozaminelor și prezența lor în diferite produse

Marea diversitate a aspectelor demonstrează formarea complexă a nitrozaminelor, existând o proporție între concentrația inițială a nitriților sau nitraților și conținutul de nitrozamine formate. Pot fi însă și anumite situații nefavorabile legate de următoarele condiții: când se utilizează cantități importante de nitrați sau nitriți, depășind posibilitățile de fixare naturală (prezența nitriților reziduali); anumite nitrozamine se produc în cantități mai crescute decât altele, cum este cazul nitrozopirolidinei; N-nitrozo-3-hidroxipirolidina (NHPHR) a cărei activitate biologică nu este bine cunoscută a fost decelată în produsele de carne (mezeluri). Au fost descrise două moduri de formare a nitrozaminelor: prin interacțiunea directă a aminelor și nitriților; nitrozarea aminoacizilor. Temperatura poate influența apariția anumitor nitrozamine. De exemplu, prolina nitrozată la 175oC face să apară nitrozoprolina, iar prin nitrozare la 100-150oC se transformă în pirolidină care mai departe dă naștere nitrozopirolidinei. Aceste aspecte demonstrează că acizii nitrozaminați joacă un rol important în formarea nitrozaminelor. Față de cele câteva aspecte tratate, se consideră că alimentația omului este o sursă variată de nitrozamine.Druckrey (1962) a pus în evidență pentru prima dată formarea nitrozaminelor pornind de la combustia tutunului.Compușii nitrozați se formează în timpul arderii și proporțional cu conținutul inițial în nitrați și amine. Țigările pot conține nitrați între 0,2 și 1% (putând ajunge până la 6% în anumite cazuri). Datorită arderii, aminele degajate sunt puse în contact cu nitrații producând cantități de până la 84 nanograme de dimetilnitrozamină și 30 de nanograme de etil-metilnitrozamină pe țigaretă. Principalele amine identificate au fost:

9


anabasina, cornicotina, dimetilamina, pirolidina, metiletilanina, dietilamina, piperidina,prolina și nicotina. Omul poate fi expus la nitrozamine datorită prezenței acestora în mai toate mediile, contaminarea însă poate îmbrăca o mare diversitate. Într-un studiu efectuat de Mavelle T. și col.(1991), se demonstrează prezența NDMA în bere, chiar în cursul primelor etape ale fluxului de obținere. Dimetilamina și cei doi alcaloizi, gramina și ordenina sunt principalii precursori ai dimetilnitrozaminei. În urma descompunerii parțiale a alcaloidului ordenină rezultă dimetilamina care se nitrozează în prezența oxidului de azot prezent în aerul cald cu care se realizează încălzirea malțului. Mecanismul de nitrozare propus pentru gramină poate fi prezentat in felul următor:

După Cuzick și col. (1989) fumătorii care consumă mai mult de 3,5 litri de bere pe săptămână sunt mult mai expuși la cancerul pancreasului.

1.8. Toxicologia nitrozaminelor

Interesul consacrat studiului toxicității nitrozaminelor a fost provocat în urma celor 2 cazuri de intoxicații profesionale cu dietilnitrozamina (solvent în industria automobilelor) studiate de către Barnea și Magea în 1954. Aceiași autori au semnalat și demonstrat acțiunea puternic hepatocarcinogenă, dând o amploare crescută problemei nitrozaminelor.

10


Toxicitatea acută a nitrozaminelor este variabilă: DL50 per os la șobolan variază între 5 mg/kg pentru diciclohexil-nitrozamină și crește când scade lungimea lanțului hidrocarbonat pentru dialchilnitrozamine, iar dietilnitrozamina are DL50 de 10 ori superioară față de DMN. Nitrozaminele ciclice, cum ar fi N-nitrozohexametilen și N-nitrozomorfolina, au de regulă o toxicitate acută crescută. Nitrozaminele manifestă toxicitate moderată. Dialchilnitrozaminele, cu câteva excepții, produc la diferite specii de animale o necroză hepatică centrolobulară; nitrozaminele ciclice (nitrozopiperidina, nitrozomorfolina) manifestă efecte semănătoare. În medicina veterinară intoxicațiile accidentale au fost mai rare, cazurile raportate referindu-se la o hepatită zis toxică provocată de făina de hering administrată bovinelor și ovinelor din Norvegia. Clinic, intoxicația evoluează pe o perioadă mai mică de o săptămână, predominând sindromul depresiv manifestat prin abatere, apatie și anorexie totală. Tulburările digestive (colici) și hipertermina sunt inconstante. A fost observată prezența unui miros particular, descris ca aromatic, fecal și usor acetonic în respirație sau în laptele bovinelor. Studiul necropsic scoate în evidență leziunile hepatice ca cele mai importante: tipul acut sau cronic se manifestă prin ficatul granulos, gri- brun, histologic caracterizandu-se printr-o necroză sau fibroză obliterantă. Alte constatări inconstante se referă la prezența edemului subcutanat sau stomacal (submucus), existența unui exsudat clar, uneori sangvinolent în cavități și splenomegalie. În formele supraacute sunt observate diverse leziuni de tip hemoragic (peteșii, echimoze) la nivelul tractusului digestiv sau al aparatului respirator. La nivelul anilor 1960, după mai multe dificultăți, cercetătorii norvegieni au stabilir originea unor asemenea endemii: fabricanții de făină de pește au înlocuit clorura de sodiu cu nitritul de sodiu. Făina s-a dovedit toxică atunci când nitritul a fost introdus la început nu la sfârșitul procesului de fabricare, deducându-se că substanțele toxice se formează în făină pornind de la nitriți în timpul preparării. În 1965, Sakshang reproduce cu DMN aceleași simptome și leziuni la ovine. Analiza eșantioanelor de făină incriminată au relevat prezența a 30-100 ppm DMN.

1.8.1. Evaluarea toxicologică

Este unanim acceptată prezența nitrozaminelor în mediul înconjurător ca elemente preformate sau sintetizate „in vivo”. Sursele de contaminare sunt extrem de multiple, iar natura foarte variată a precursorilor înglobează numeroase substanțe naturale. Experiențele folosite au demonstrat că nitrozaminele au efect puternic cancerigen; dozele active pot fi de ordinul a 0,1 mg/kg, carcinogenitatea, putându-se observa după o singură administrare, toate speciile testate fiind sensibile, iar efectele fiecărei doze fiin ireversibile și cumulative. Alți autori consideră că leziunile induse de DMN ar fi ireversibile; mecanismele de revenire sunt cunoscute, fenomene ce pot sugera că efectul dozelor succesive nu este cumulativ. Dimman și Claus afirmă că există o doză fără efect (nivel fără efect) estimată la 104 molecule pe celulă. Echivalentul molecular al acestor valori poate fi exprimat ținând cont de următoarele aspecte: - după compararea acestor valori un aliment cuprinde 3 ppb DMN și reprezintă același risc ca și altul cu 50 ppb nitrozamine. - la scară celulară, alimentele cu un conținut foarte mare de nitrozamine nu aduc decât 100 mol./celulă, cifră mult inferioară celei de 104 din doza fără efect.

11


Cercetătorii anglo- saxoni evaluează riscul reprezentat de baconul ingerat cotidian la micul dejun astfel: considerând baconul cu 15 ppb nitrozamine (media de ingerare în 2 tranșe, deci 7g × 2), cantitatea cotidiană absorbită de un individ de 50 kg este de :

14 g×15

50 kg=0,0042 µg /kg greutate corporală.

Presupunând că nitrozamina ingerată este dietilamina, la care cea mai redusă doză cancerigenă ( la șobolan) este de 75 µg/kg/zi, rezultă raportul:

0,0042

75= 1

18000; ceea ce demonstrează că această substanță se dovedește experimental

activă la o concentrație de 18000 de ori superioară celor din aliment. Aceste valori sunt conexate și în funcție de longevitatea individului. Cu cât individul trăiește maimult cu atât riscul fenomenelor tumorale crește, omul trăind de 20 de ori mai mult decât șobolanul se ajunge la un raport de 1/900. De exemplu, pentru 75 µg/kg frecvența cancerului în populația rozătoarelor este de 71%. În acste condiții, riscul maxim pentru om poate fi : 0,71 × 1/900 =0,008 sau 0,08% sau 8 la 10.000. Toate studiile cancerigene sunt de acord că produsele chimice își demonstrează efectul cu atât mai târziu cu cât doza este mai mică. Aceasta nu înseamnă că acest punct de vedere este universal admis și că nu există numeroase argumente care îndeamnă la prudență.

1.9. Studii experimentale pe animale

Koppang (1974) realizează intoxicații experimentale la porci și bovine stabilind că doza hepatotoxică este de 12-26 mg DMN/kg la rumegătoare și 282 mg/kg (după 105 zile) la porcine, acestea dovedindu-se a fi foarte rezistente. Pentru animalele de experiență, cea mai importantă activitate biologică a acestor compuși constă în cancerogenitate și teratogenitate. De obicei, calea de administrare nu influențează organul țintă și tipul tumoral indus. S-a demonstrat cancerigenitatea compușilor N-nitrozo și pe cale transplacentară în cazul când aceștia sunt administrați în a doua parte a gestației. Acțiunea mutagenă a nitrozaminelor observată în sistemul eprubetelor, diferă de cea a nitrozaminelor, acestea manifestându-se și sub influența unei activări metabolice. Nitrozaminele au un efect toxic, uneori letal, asupra emrionilor animalelor, iar nitrozamidele produc malformații în numeroase organe, sisteme sau aparate. Într-un studiu efectuat de A. Perez și col. (1990) în Cuba privind mutagenitatea N-nitrozomorfolinei biosintetizată de către morfolină în prezența nitraților și inhibarea acesteia de către acidul ascorbic, autorii arată că nitratul și morfolina nu pot induce activitatea mutagenică „per os”, cu toate că sunt situații când apar aceste manifestări. Acestea se presupune că ar fi efectul biosintezei N- nitrozomorfolinei realizată prin reducerea nitraților în nitriți și continuarea transformării acestora în stomac până la nitrați acizi, care în intestin formează anhidrida nitroasă ce intră în reacție cu morfolina.

12


La om pot apare intoxicații asemănătoare în urma inhalării de nitrozamine. Barnes și magee (1954) au observat două intoxicații accidentale cu DMN în SUA, manifestându-se cu leziuni hepatice mai mult sau mai puțin grave, reversibile la unul și însoțite de ciroză la cel care a decedat.

1.10. Efectele carcinogene ale nitrozaminelor

Dintre nitrozaminele studiate până în prezent, aproximativ 75% s-au dovedit a avea efect carcinogen la toate speciile testate în doze foarte scăzute. Acțiunea mutagenă este, de asemenea, cunoscută chiar la procariote și la Drosophila. Tumorile observate sunt cele hepatice, dar organele țintă pot varia în funcție de compus, mod de administrare, doză, durată. În condiții experimentale definite, noțiunea este destul de selectivă și organotropismul caracteristic a fost pus în legătură cu metabolismul acestor substanțe. Actual, nitrozaminele sunt definite ca metabolismul acestor substanțe. Actual, nitrozaminele sunt definite ca substanțe carcinogene indirecte așa-numite toxice „după bioactivitate”. În urma studiului a 56 de compuși pe șobolan, Montesano a rezumat frecvența relativă a principalelor localizări tumorale observate după cum urmează: 31% din stările cancerigene s-au dezvoltat în faringe sau esofag; 30% au fost cancere hepatice; 18% cu atingerea cavităților nazale; 9% cancer al sistemului respirator; 8% au afectat rinichiul sau limba; 6% cancerul cardiac. Diversitatea efectelor produse este legată ca o relație între structura nitrozaminelor și activitatea lor astfel: - alchilnitrozaminele simetrice provoacă îndeosebi hepatoame, existând și unele excepții: diamilnitrozamina provoacă cancerul pulmonar, dibutilnitrozamina cancerul vezical, alchil, ciclohexil, fenil sau benzil nitrozaminele nu sunt cunoscute ca și cancerigene. - nitrozaminele asimetrice la care un substituent este reprezentat de un radical metil, au tropism esofagian sau stomacal. Cancerul esofagului este cu atât mai periculos cu cât crește lungimea lanțului lateral. Compușii substituiți cu un radical pirolidină au, dimpotrivă, o afinitate hepatică și testiculară. N-morfolina are afinitate pentru ficat, N-piperidinapentru esofag, aparatul respirator, ficat sau stomac, N- piperazina pentru cavitățile nazale. Nitrozamidele induc tumori pentru căile de administrare astfel: N- metilnitrozoureea aplicată pe piele induce dezvoltarea carcinoamelor cutanate, iar după administrare per os a diverselor nitrozamine apar carcinoame scvamoase la stomac. Nitrozamidele, în anumite condiții, posedă particularitatea de a putea atinge SNC sau periferic și rinichii. Metilnitrozoureea după administrarea subcutanat produce o posibilă stare cancerigenă neurogenică; etil- butilnitrozoureea induce leucemie. Toxicitatea nitrozaminelor rezultă în principal din proprietățile alchilante ale metaboliților lor. Mecanismul lor de acțiune, în special cel carcinogen este strâns corelat de metabolismul lor.

13


1.11. Metabolismul nitrozaminelor

Date cu privire la absorbția, metabolismul și excreția compușilor N-nitrozo sunt puține. Compușii N-nitrozo se absorb repede la nivelul tractusului intestinal, iar viața biologică a lor este mai mică de 24 ore. Asemenea compuși pot fi excretați fără modificări la nivelul rinichilor sau exhalați, dar o bună parte a lor suferă transformări metabolice. O altă parte a acestora, cum este de exemplu DMN, poate fi degradată total rezultând dioxidul de carbon, gradul de descompunere variind foarte mult în funcție de structura compusului și specia animalelor de experiență. În 1956, Dutton și Health au demonstrat, utilizând 14C, că DMN la șobolan este eliminată, în principal, prin aerul expirat sub formă de 14CO2; acest rezultat demonstrează că DMNeste demetilată „in vivo”, ulterior precizându-se că demetilarea este catalizată de oxigenazele cu funcțiuni multiple microzomale. Dialchilaminele de acest tip sunt rapid metabolizate (degradare totală în 24 ore de la ingestie, la diferite specii), după o distribuție uniformă în diferite țesuturi, fără a se concentra în mod deosebit chiar în organele țintă. Corelația între metabolism și hepatotoxicitate a fost pusă în evidență pentru prima dată de Health (1962), după diminuarea biotransformării DMN prin inhibiție specifică a oxigenazelor microzoamelor, când toxicitatea hepatică a produsului este diminuată. Cercetările ulterioare au avut în vedere depistarea metaboliților cancerigeni cu proprietăți alchilante. Într-o primă fază moleculele sunt hidrolizate în C alfa pentru dialchilaminele simple-DMN și DEN, în beta sau gamma pentru lanțurile lungi și foarte lungi, apoi dezalchilate. Toate aceste reacții sunt dependente de enzimele microzomale. În faza a doua, care contrar precedentei, este spontană, monoalchilnitrozaminele sunt transformate în diverși cationi; ionul alchil- diazonium și un carbocation (cation alchil) final care și-a pierdut cei 2 atomi de azot inițiali. Sunt cercetări care sugerează că acești carbocationi reprezintă moleculele cu efect cancerigen „ultime”. Și alte posibilități nu sunt excluse: transformarea în lactone sau hidrazine, de altfel, cu capacități cancerigene cunoscute. Ținând cont de studiul relațiilor dintre metabolism și efectul toxic, numeroase experiențe au demonstrat că nitrozaminele sunt cancerigene pentru țesuturile în care biotransformarea lor

14


este foarte intensă. Același autor face o bună corelație între metabolismul tisular al DMN sau DEM și organotropismul lor toxic. 1.12. Mecanismul de acțiune al nitrozaminelor

Nitrozaminele sunt capabile să formeze agenți alchilanți (nu foarte numeroși), dar aproape toți cu proprietăți mutagene și/sau cancerigene. Compușii celulari nucleofili majori, care pot fi alchilați sunt aminoacizii: metionina, histidina, cisteina și bazele nucleice: adenina, guanina și citozina. Transformarea primelor elemente poate fi răspunzătoare de efectele dăunătoare provocate de nitrozamine, în special asupra ficatului, la doze subcancerigene. Alchilarea bazelor nucleice este implicată față de efectele tumorale și mutagene ale compușilor N-nitrozați. Magee și Hultin (1962) au demonstrat că radioactivitatea reziduală după administrarea de 14C DMN este legată puternic de proteinele intracelulare. Acțiunea nitrozaminelor se înscrie, deci, în teoria generală a agenților alchilanți mutageni și cancerigeni. Numeroase cercetări fac și corelația între proporția acizilor nucleici alchilați într-un organ și apariția tumorilor în țesutul lezat. Observațiile biochimice enunțate au sugerat acțiunea vătămătoare prin acumulare (efectul fiecărei doze se adaugă precedentei) și este ireversibilă.

1.13. Riscul nitrozaminelor pentru om

Distribuția geografică a anumitor tipuri de cancer conduce la incriminarea factorilor legați de mediu, obiceiuri alimentare (foarte variate în funcție de regiune), fiind în special relatate cancere ale tractului digestiv pentru care au fost suspectate nitrozaminele. Bogovki (1976) a decelat nitrozamine în rachiul de cidru, fapt ce poate explica frecvența mare a cancerului esofagian în Normandia. O observație asemănătoare a fost făcută și în Zambia cu alcoolul distilat local. În Transkeiau fostobservate cancere esofagiene la subiecții masculi, aspecte asociate cu prepararea unei băuturi din lapte fermentat în combinație cu o plantă locală bogată în nitrați ca urmare a unei carențe de molibden în sol. În alte regiuni ca Japonia, Chile și Columbia, unde solul și apa conțin cantități sporite de nitrați, frecvența cancerului digestiv este superioară altor țări. Observațiile realizate la subiecții aclorhidrici sugerează că dezvoltarea florei bacteriene stomacale facilitează sinteza nitrozaminelor, ceea ce denotă o frecvență mare a cancerului pulmonar la fumători. Rolul respectiv al hidrocarburilor policiclice aromate și al nitrozaminelor nu a fost încă elucidat. Nitrozaminele, au fost de asemenea implicate în apariția cancerului persoanelor din mediul urban: epidemiologiștii semnalează prezența simultană a unei concentrații ridicate de peroxid de azot și a cancerului în anumite zone, combinarea NO2 cu NO permițând formarea nitrozaminelor. Importanța nitrozării „in vivo” a anumitor medicamente a demonstrat că tratarea îndelungată a bolilor cu compuși aminați nu este suficientă, în schimb, o nitrozouree-butilcloronitrozouree utilizată în medicina umană, în terapie, a determinat un procent anormal de crescut de leucemii la bolnavi.

15


BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1.BANU, C; VASU, C. Produsele alimentare și inocuitatea lor. București: Editura Tehnică, 1982.2.GÂJÂILĂ, Iuliana. Chimie organică aplicată produselor agroalimentare. București: Editura Printech, 2008.3.GORAN, Gheorghe Valentin. Toxicologia produselor alimentare. București: Editura Printech, 2009.4.PAULING, Linus. Chimie generală. București: Editura Științifică, 1972.5.SAVU Constantin. Poluarea mediului și prezența substanțelor toxice în alimente: Controlul calității alimentelor. București: Editura Semne, 1999.

16

Nitrozamine

Documents

Transcript of Nitrozamine