Formation of MeIQx and PhIP in model matrices from amino acids, carbohydrates, and creatine

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The understanding of the reaction of HAA formation in foods is a key for finding methods for reduction of their quantity. Currently, more and more experimental works are dedicated to the question of HAA formation in model matrices to establish the main precursors, intermediate products, catalysts and inhibitors in the reaction of their formation. It is believed that HAAs are formed in foods in the course of the Maillard reaction. Amino acids, carbohydrates and creatin(in)e are assigned to the main precursors in the reaction of their formation. In this work, therefore, investigations of experimental matrices were carried out. The experimental matrices consisted of amino acids (eight essential, glutamic acid and aspartic acid), carbohydrates (glucose, fructose, saccharose, lactose) and creatine. The performed investigations have shown that carbohydrates can behave differently (both as catalysts and inhibitors) in the reaction of HAA formation. Among all studied matrices, the highest quantity of PhIP was found in the samples with phenylalanine; its content varied in a range from 7,159.79 to 27,837.79 ng/g. Based on this result, it is reasonable to suggest that among all amino acids, phenylalanine is the main precursor in the reaction of PhIP formation. High concentrations of PhIP were also observed in the samples with tryptophan in a range from 1,791.19 to 4,891.36 ng/g. The results obtained show that the use of certain sources of carbohydrates upon thermal processing of meat can theoretically lead to a reduction in the quantity of formed HAA.

About the authors

D. A. Utyanov

V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems

Email: a.kulikovskii@fncps.ru
26, Talalikhina str., 109316, Moscow

A. V. Kulikovskii

V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems

Email: a.kulikovskii@fncps.ru
26, Talalikhina str., 109316, Moscow

D. V. Khvostov

V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems

Email: a.kulikovskii@fncps.ru
26, Talalikhina str., 109316, Moscow

A. A. Kurzova

V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems

Email: a.kulikovskii@fncps.ru
26, Talalikhina str., 109316, Moscow

References

  1. Barzegar, F., Kamankesh, M., Mohammadi, A. (2019). Heterocyclic aromatic amines in cooked food: A review on formation, health risk-toxicology and their analytical techniques. Food Chemistry, 280, 240-254. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.12.058
  2. Oz, E., Oz, F. (2022). Mutagenic and/or carcinogenic compounds in meat and meat products: Heterocyclic aromatic amines perspective. Theory and Practice of Meat Processing, 7(2), 112-117. https://doi.org/10.21323/2414-438X-2022-7-2-112-117
  3. Sugimura, T., Sato, S., Nagao, M., Yahagi, T., Matsushima, T., Seino, Y. et al. (1976). Overlapping of carcinogens and mutagens. Chapter in a book: Fundamentals in cancer prevention. Baltimore: University Park Press, 1976.
  4. Rahman, U., Sahar, A., Khan, M.I., Nadeem, M. (2014). Production of heterocyclic aromatic amines in meat: Chemistry, health risks and inhibition. A review. LWT — Food Science and Technology, 59(1), 229-233. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.06.005
  5. Zöchling, S., Murkovic, M. (2002). Formation of the heterocyclic aromatic amine PhIP: Identification of precursors and intermediates. Food Chemistry, 79(1), 125-134. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(02)00214-5
  6. Murkovic, M. (2004). Formation of heterocyclic aromatic amines in model systems. Journal of Chromatography B, 802(1), 3-10. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2003.09.026
  7. Gibis, M. (2016). Heterocyclic aromatic amines in cooked meat products: Causes, formation, occurrence, and risk assessment. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15(2), 269-302. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12186
  8. Szterk, A. (2015). Heterocyclic aromatic amines in grilled beef: The influence of free amino acids, nitrogenous bases, nucleosides, protein and glucose on HAAs content. Journal of Food Composition and Analysis, 40, 39-46. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2014.12.011
  9. Zamora, R., Hidalgo, F.J. (2020). Formation of heterocyclic aromatic amines with the structure of aminoimidazoazarenes in food products. Food Chemistry, 313, Article 126128. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.126128
  10. Jing, M., Jiang, Q., Zhu, Y., Fan, D., Wang, M., Zhao, Y. (2022). Effect of acrolein, a lipid oxidation product, on the formation of the heterocyclic aromatic amine 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP) in model systems and roasted tilapia fish patties. Food Chemistry: X, 14, Article 100315. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2022.100315
  11. Hidalgo, F.J., Alcon, E., Zamora, R. (2013). Cysteine- and serine-thermal degradation products promote the formation of Strecker aldehydes in amino acid reaction mixtures. Food Research International, 54(2), 1394-1399. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.09.006
  12. Zamora, R., Lavado-Tena, C.M., Hidalgo, F.J. (2020). Reactive carbonyls and the formation of the heterocyclic aromatic amine 2-amino-3,4-dimethylimidazo(4,5-f)quinoline (MeIQ). Food Chemistry, 324, Article 126898. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126898
  13. Hee, P.-T.E., Liang, Z., Zhang, P., Fang, Z. (2024). Formation mechanisms, detection methods and mitigation strategies of acrylamide, polycyclic aromatic hydrocarbons and heterocyclic amines in food products. Food Control, 158, Article 110236. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2023.110236
  14. Li, M., Lin, S., Wang, R., Gao, D., Bao, Z., Chen, D. et al. (2022). Inhibitory effect and mechanism of various fruit extracts on the formation of heterocyclic aromatic amines and flavor changes in roast large yellow croaker (Pseudosciaena crocea). Food Control, 131, Article 108410. https://doi.org/10.1016/j.food-cont.2021.108410
  15. Jinap, S., Hasnol, N.D.S., Sanny, M., Jahurul, M.H.A. (2018). Effect of organic acid ingredients in marinades containing different types of sugar on the formation of heterocyclic amines in grilled chicken. Food Control, 84, 478-484. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2017.08.025
  16. Zhang, L., Wang, H., Xia, X., Xu, M., Kong B., Liu, Q. (2021). Comparative study on the formation of heterocyclic aromatic amines in different sugar smoking time. Food Control, 124, Article 107905. https://doi.org/10.1016/j.food-cont.2021.107905
  17. Zhang, L., Wang, Q., Wang, Z., Chen, Q., Sun, F., Xu, M. et al. (2022). Influence of different ratios of sucrose and green tea leaves on heterocyclic aromatic amine formation and quality characteristics of smoked chicken drumsticks. Food Control, 133(A), Article 108613. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2021.108613
  18. Oz, E. (2022). Mutagenic and/or carcinogenic compounds in meat and meat products: Polycyclic aromatic hydrocarbons perspective. Theory and Practice of Meat Processing, 7(4), 282-287. https://doi.org/10.21323/2414-438X-2022-7-4-282-287
  19. Ishak, A.A., Jinap, S., Sukor, R., Sulaiman, R., Abdulmalek, E., Nor Hasyimah, A.K. (2022). Simultaneous kinetics formation of heterocyclic amines and polycyclic aromatic hydrocarbons in phenylalanine model system. Food Chemistry, 384, Article 132372. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.132372
  20. Linghu, Z, Karim, F, Smith, J.S. (2017). Amino acids inhibitory effects and mechanism on 2-Amino-1-Methyl-6-Phenylimidazo [4,5-b]Pyridine (PhIP) formation in the maillard reaction model systems. Journal of Food Science, 82(12), 3037–3045. https://doi.org/10.1111/1750-3841.13959
  21. Kataoka, H., Miyake, M., Saito, K., Mitani, K. (2012). Formation of heterocyclic amine-amino acid adducts by heating in a model system. Food Chemistry, 130(3), 725-729. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2011.07.094
  22. Dennis, C., Karim, F., Smith, J. S. (2015). Evaluation of maillard reaction variables and their effect on heterocyclic amine formation in chemical model systems. Journal of Food Science, 80(2), T472-T478. https://doi.org/10.1111/1750-3841.12737
  23. Kataoka, H., Miyake, M., Nishioka, S., Matsumoto, T., Saito, K., Mitani, K. (2010). Formation of protein adducts of 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine in cooked foods. Molecular Nutrition and Food Research, 54(7), 1039-1048. https://doi.org/10.1002/mnfr.200900066
  24. Utyanov, D.A., Kulikovskii, A.V., Knyazeva, A.S., Kurzova, A.A., Ivankin, A.N. (2021). Methodical approach for determination of the heterocyclic aromatic amines in meat products using HPLC-MS/MS. Theory and Practice of Meat Processing, 6(2), 118-127. https://doi.org/10.21323/2414-438X-2021-6-2-118-127

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Utyanov D.A., Kulikovskii A.V., Khvostov D.V., Kurzova A.A.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».