PROTEİN KALİTESİNİN BELİRLENMESİ Gıdaların protein kalitesinin belirlenmesinde proteinin aminoasit bileşiminin ve sindirilebilirliği etkilidir. Aminoasit bileşimi Proteinler aminoasit bileşimlerine göre 3 e ayrılır. 1- Tam proteinler Esansiyel aminoasitleri dengeli ve yeterli oranda içerirler. Bu proteinler tek başlarına hem büyümeyi hem de yaşamayı sağlarlar. Sütte bulunan kazein tam proteine güzel bir örnektir. Bütün hayvansal gıdalar tam protein niteliğinde olmasına karşın hayvansal bir protein olan jelatin triptofan içermez. 2- Kısmen tam proteinler Yaşamayı sağlar, fakat büyümeyi sağlamayan proteinlerdir. Bunlar esansiyel aminoasitleri dengeli ve yeterli oranda içermez. Buğday proteini olan gliyadin lizinden, baklagillerdeki legumin methioninden fakirdir. 3- Tam olmayan proteinler Bu proteinler ne yaşamayı ne de büyümeyi sağlayamazlar. Mısırdaki zein bu proteinlere bir örnektir. Çünkü zein hem lizin hem de triptofandan fakirdir. Bitkisel proteinler genel olarak esansiyel aminoasitleri tam olarak içermedikleri için diyette yer aldıkları zaman protein ihtiyacını karşılayamazlar. Fakat bitkisel proteinler birbirlerinin tamamlayıcısı olduklarında esansiyel aminoasit açığını kapatabilirler. Bu proteinlere tamamlayıcı proteinler adı verilir. Örneğin buğday lizin yönünden yetersizdir, fakat metiyonin ve sistein yönünden zengindir. Buna karşılık fasulye lizin yönünden oldukça zengin olmakla birlikte, metiyonin ve sisteini yeterli düzeyde içermez. Bu durumda buğday ve fasulye birbirinin tamamlayıcısı proteinlerdir. Sindirilebilirlik Gıdalara uygulanan işlemler ve depolama koşulları bileşimlerindeki aminoasitlerin parçalanmasına neden olur, sindirilebilme özelliğini etkiler. Gıdalara uygulanan işlemlerin proteinlere etkisi Et proteinleri olgunlaşma---nativ proteinler parçalanır. Soya fasulyesi---pişirme---tripsin inhibitörü yıkımlanır. Yumurta----pişirme---- avidin parçalanır.
Gıdaların depoda uzun süre bekletilmesiyle lizin azalır. Unun NCl3 ile beyazlatılması sırasında toksik etkili methionin sulfoximid oluşurr. Soya fasulyesi ve süt tozu uzun süre depoda bekletilirse kükürtlü a.a.ler değişikliğe uğrar. Lizin, arjinin ve histidin azalır. Karbohidratların karboksil grubu+a.a.lerin amino grubu = Maillard reaksiyonu Sulu salamurada nitrit ilavesi lizini olumsuz etkiler. Radyasyonla muhafazada ekzojen a.a ler parçalanır. AMİNOASİTLERİN DEĞERLENDİRİLEBİLİRLİĞİ Yüksek kaliteli bir protein esansiyel aminoasitleri yeterli ve dengeli içermeli, esansiyel olmayan aminoasitlerin sentezi için iyi bir nitrojen kaynağı olmalı ve kolay sindirilmelidir. Aminoasit bileşimi dengeli, protein oranı yüksek bile olsa sindirim oranı düşükse proteinin kaliteli olmasından söz edilemez. Protein kalitesinin ölçülmesinde birçok yol izlenebilir. Kimyasal skor veya aminoasit skoru: Gıda proteinlerinin kalitesinin belirlenmesinde uygulanan basit bir yoldur. Kimyasal skor veya aminoasit skoru: 1 g test proteinindeki esansiyel aminoasit (mg)/1 g referans proteindeki esansiyel aminoasit (mg) Biyolojik Değerlik (BV): Vücutta tutulan Nitrojenin,absorbe edilen Nitrojene oranıdır. Yumurta proteininin biyolojik değerliği 100 dür. Yani absorbe edilen yumurta proteinin tamamı organizmada tutulmuştur. Mısır proteinin biyolojik değerliği ise 60 tır (Tablo ). BV: (Vücutta alıkonulan nitrojen / Absorbe edilen nitrojen) x 100 Net Protein Kullanımı (NPU): Net protein kullanımında organizmada diyette yer alan proteinin kullanılma oranı belirlenir. NPU nun saptanmasında belirli miktarda protein verilen organizmadan atılan nitrojen oranı göz önüne alınır. NPU: (Vücutta alıkonulan Nitrojen/ Diyetle alınan Nitrojen ) x 100 Protein etkinliği oranı (PER): Bu oranda organizmanın proteinden yararlanma oranı belirlenir. Gıda proteininin aminoasit kompozisyonu, sindirilebilirliği ve değerlendirilebilirliği ölçülür. PER özellikle çocuk mamalarının protein kalitesini belirlemede kullanılır.
Protein etkinliği oranı (PER): Kazanılan vücut ağırlığı / Tüketilen protein miktarı Tablo 3 - Bazı gıdaların Biyolojik Değerliği (BV) Gıda BV Yumurta akı 100 Bütün yumurta 95 Süt 85 Et 75 Jelatin (Triptofan yetersiz) 25 Soya fasulyesi 75 Nohut (Metiyonin yetersiz) 65 Bütün buğday ve yulaf (Lizin yetersiz) 65 Mısır (Lizin ve triptofan yetersiz) 60 Fasulye (Metiyonin yetersiz) 40 BESLENMEDE GÜNLÜK PROTEİN İHTİYACI İnsan ve hayvanlarda organizmanın proteine olan ihtiyacı nitrojen dengesinin belirlenmesi ile sağlanır. Nitrojen dengesini saptamak için gıdalarla organizmaya alınan nitrojen ile ekskretlerle (idrar, tırnak, feçes, deri, saç, menstrüasyon, ejekülasyon vb) atılan nitrojen hesaplanır. Bunun normal şartlarda eşit olması gerekir. Örneğin günlük alınan protein 90 gramsa bunun 10 gramı fekal yolla, 75 gramı üriner yolla, 5 gramı da diğer (epitel, saç, tırnak, terleme vb) yollarla organizmadan atılır. Azot Dengesi= Alınan azot (g) - Atılan azot (g) Diyetle alınan protein ve dolayısıyla N az olur, atılan N fazla olursa nitrojen dengesi negatif olur. Bu durum her yaşta açlık halinde ve hastalarda görülür. Diyetle alınan protein dolayısıyla N miktarı çok olur, atılan N az olursa nitrojen dengesi pozitif olur. Organizma diyetteki proteini dolayısıyla nitrojeni alıkoyuyor demektir. Bu durum sporcularda, büyümede, emzirmede, hamilelerde görülür (Şekil 15). N Dengesi Pozitif Eşit Negatif Çocuklarda Normal şartlarda Açlık halinde Hamilelerde Hastalarda Emzirmede İyileşme döneminde
Kas gelişiminde Şekil 15- Azot Dengesi Yetişkinlerde günlük protein ihtiyacı kg başına 0.8 g dır. Protein ihtiyacının belirlenmesinde kişinin kilosu değil olması gereken ideal kilo göz önüne alınarak hesaplama yapılır. Bu durumda tetişkin erkeklerde ortalama 56 g, yetişkin kadınlarda ortalama 46 g protein günlük olarak alınmalıdır. Büyüme çağında, ağır fiziksel stres altında ve çocuklarda protein ihtiyacı artmaktadır. Tablo 4 de çocuklarda protein ihtiyacı verilmiştir. Tablo 4 - Çocuklarda protein ihtiyacı Yaş Protein ihtiyacı (g/kg vücut ağırlığı) 0-6 ay 1.52 7-12 ay 1.5 1-3 yaş 1.1 4-8 yaş 0.95 9-13 yaş 0.95 14-18 yaş 0.85 Toplam protein içerisinde hayvansal protein miktarı ise aşağıda belirtildiği şekildedir. 1- Erişkinlerde ½ si veya daha fazlası 2- Çocuklarda ve ergenlik çağında 2/3-3/4 ü 3- Yaşlılarda en az ½ si 4- Tedavi ve iyileşmede 2/3 ü 5- Hamilelerde ve emziren kadınlarda 2/3 ü VEJETARYEN BESLENME Vejetaryen beslenme farklı gruplara ayrılan bir beslenme şeklidir (Tablo 5). Hayvansal gıdaları ve hayvansal ürünlerle yapılan gıdaları kesinlikle tüketmeyen vegan grubu vejetaryen beslenenler beslenme bilimine göre sağlıklı yaşayamazlar. Tablo 5 - Vejetaryen çeşitleri Tip Tüketilen hayvansal gıdalar Tüketilmeyen gıdalar
Semi-vejetaryen Süt ürünleri, yumurta, tavuk, balık Kırmızı et Pesko-vejetaryen Süt ürünleri, yumurta, balık Kırmızı et Lakto-ovo vejetaryen Süt ürünleri, yumurta Et Lakto vejetaryen Süt ürünleri Yumurta, Et Ovo vejetaryen Yumurta Süt ürünleri, Et Vegan Hiçbiri Hayvansal gıdaların tümü BESLENME BOZUKLUKLARI Kwashiorkor: Protein eksikliğine bağlı beslenme bozukluğudur. Kwashiorkor hastalığı, nişasta oranı yüksek, protein oranı düşük yiyeceklerle beslenen çocukları; özellikle de sütten kesildikten sonra doğrudan bu tür yiyeceklerle beslendiklerinde etkileyen bir hastalıktır. Gelişmekte olan ülkelerin kırsal bölgelerinde, açlık nedeniyle ya da gelişme dönemi ve hastalık sonrası gibi vücudun daha fazla proteine gereksinim duyduğu durumlarda yaygın olarak görülür. Belirtileri bitkinlik, saçlarda kızıllaşma, karında ve yüzde şişmeye yol açan sıvı tutulumudur, ishal, kansızlık ve deride döküntü yaygın olarak görülür; davranışsal gelişim yavaşlar, kalıcı gelişim geriliği ortaya çıkabilir. Vücudun sıvı topladığı Kwashiorkor hastalığı, genellikle, protein oranı düşük yetersiz beslenmenin başka bir biçimiyle, vücudun enerji ve protein gereksinimi için kendi dokularını parçaladığı marasmusla ilgilidir. Tedavisi, protein takviyesi ya da yüksek oranda protein içeren bir beslenme biçimidir. 1- Ödemler 2- Büyümede duraklama 3- Psikolojik semptomlar 4- Kaşeksi, deri altı yağ tabakasında azalma 5- Saçlarda depigmentasyon 6- Anemi, karaciğerde büyüme 7- Barsak mukozasında atrofi, diyare 8- Gri ve pul pul dökülen deri
Marasmus: Tam açlık halinde görülen beslenme bozukluğudur. Marasmus genel olarak protein-kalori yetersizliği sonucu görülür. Bu tip çocuklar ya uzun süre hiç ek yiyecek verilmeden yalnız anne sütü ile beslenmişlerdir ve anne sütü genellikle ilk aylardan itibaren yetersizdir veya erken memeden kesilmiştir. Ağlayan çocuğu tatmin için çok az şekerli su, lokum ve sulu süt gibi yiyecekler verilmiştir. Ayrıca tekrarlayan enfeksiyonlar çocuğun beslenmesini daha da güçleştirmiştir. Bu durumda çocuk, uzun süre kalori gereksinimini karşılayamadığı için kendi dokularını harcamaktadır. Marasmus, protein-enerji yetersizliğinin yol açtığı bir hastalıktır. Anne sütünün yetersizliği, ek besinlerin verilmeyişi, verilenlerin miktarca azlığı, kalitesizliği gibi nedenlerle enerji-protein gereksinimi karşılanamayan çocuklarda görülür. Enerji-protein yetersizliğinde dokular yıkılmaya başlar, büyüme durur ve çocuk zayıflamaya başlar, tedavi edilmezse bir deri bir kemik kalır. Bu çocuklarda bütün besin öğelerinin yetersizliği söz konusudur. Marasmik çocuklar dirençsiz olduğundan kolay hastalanırlar; bu, durumu daha da kötüleştirir. Beslenme bozukluğu ve hastalıkların etkileşimi sonucu çocuk kaybedilir. Marasmus görülen çocuk kendi yaşı için verilen standart ağırlık ölçülerinin çok altında, kaşeksi görünümdedir. İleri durumlarda yüz ihtiyarlamış şekildedir, ödem olmamasına karşın vücuttaki su miktarı özellikle hücre dışı suyu fazladır. Marasmik çocuklarda normallere göre amonyağın üre halkasına geçişi azdır. Alınan az azotun vücutta birikme oranı normallerden daha yüksektir. Bu durum az miktardaki proteinle bu çocukların uzun süre nasıl yaşabildiklerini açıklamaktadır. Belirtiler kwashiorkora ilave olarak 1- Beden ağırlığının normalin % 60 altında olması 2- Kaşeksi, deri altı yağ tabakasının hiç bulunmaması 3- Ödemler şeklindedir. SÜT PROTEİNLERİ İnek sütü proteinleri, toplam proteinin % 78 ini oluşturan ve bir fosfoprotein olan kazein ile % 7 lik bir bölümü kaplayan serum proteinleri olmak üzere iki gruba ayrılır (Şekil 16). Serum proteinleri -laktoglobulin (% 8.5), -laktalbumin (% 5.1), immunglobulin (%1.7) ve serum albuminlerini içerir. Buna ilave olarak % 5 oranında protein olmayan nitrojen (NPN), serbest peptitler ve aminoasitleri içerir. Süt aynı zamanda çok düşük miktarda peroksidaz, asit fosfataz, alkali fosfataz, xantine oksidaz ve amilaz enzimlerini içerir. Sütün başlıca proteini olan kazein yağsız sütten 20 C de ph 4.6 da elde edilen fosfoproteindir. Diğer proteinler serum proteinleri ise klasik laktoglobulin ve laktalbumin
fraksiyonları halinde ya amonyum sülfatla yarı doyurularak ya da magnezyum sülfatla tam doyurularak elde edilir. Bu separasyon sadece sıcaklık işlemi görmemiş sütte yapılabilir. Süt kaynatılırsa serum proteinlerinin % 80 i ph 4.6 da kazein ile birlikte presipite olur. Bu özellik süt ve süt ürünlerine uygulanan sıcaklığın derecesini belirlemede kullanılır. Total protein (% 3.2) ph 4.6 ya asitleştirilir ve filtre edilir. Presipite kazein (% 2.5) Serum proteinleri (% 057) (NH4)2 ile ½ saturasyon MgSO4 ile tam saturasyon Filtre edilir. Presipite laktoglobulin Laktalbumin (% 0.13) (% 0.44) Şekil 16. Süt proteinlerinin separasyonu Kazein sütün içerisinde sferik, 30-300 mm çapında partikül tarzındadır. Kazeinin sütten separasyonunda asitle presipitasyonun yanısıra, rennet veya NaCl ile doyurma işlemi de uygulanabilir. Elde edilen kazeinin kompozisyonu separasyon yöntemine göre değişir. Nativ formda kazein miselleri fazla miktarda kalsiyum ve fosfor, düşük oranda magnezyum ve sitrat içerir ve miseller genelde kalsiyumkazeinatfosfat veya kalsiyumfosfokazeinat olarak bulunur. Süte asit eklendiğinde ph 4.6 da miseldeki kalsiyum ve fosfor ayrılır ve kazein tuzlarından
tamamiyle arınır. NaCl ile doyurarak presipitasyonda ise kalsiyum ve fosfor ayrılmaz. Rennetle muamelede ise sınırlı bir proteoliz meydana gelir ve kazein parakazein ismini alır. Kazein elektroforez ile, ve fraksiyonlarına ayrılır. Oranları sırasıyla % 75, % 22 ve % 3 tür. En önemli fraksiyonu olan -kazein birçok alt fraksiyona ayrılır. -kazeinin bir bölümü kalsiyum iyonları ile presipite olur ve kalsiyuma duyarlı kazein veya s kazein şeklinde isimlendirilir. Kalsiyuma duyarsız kazein veya -kazein ise kazein misellerinin stabilitesini sağlar ve rennet ilavesi sırasında miselden ayrılır. Süt serum proteinleri laktalbumin ve laktoglobulin olmak üzere iki ana bileşenden oluşur. Laktoglobulin, globulin karakterinde bir protein içerir. Bu protein -laktoglobulin olarak isimlendirilir. Ve serum proteinlerinin önemli bir kısmını oluşturur. Molekül ağırlığı 36 000 dir. -laktoglobuline ilave olarak -laktalbumin içeren laktalbumin serum proteinlerini oluşturan bir diğer proteindir. -laktoglobulin lisin, lösin, glutamik asit ve aspartik asitten zengindir. Sistein içeren tek süt proteinidir. Bundan dolayı içerdiği serbest sülfhidril grupları süte sıcaklık işlemi uygulandığında pişmiş lezzeti verir. -laktalbumin 16 000 molekül ağırlığındadır ve triptofandan zengindir. Immunglobulinler euglobulin ve pseudoglobulin olmak üzere ikiye ayrılır. Bu proteinlerin düzeyi kolostrumda yüksektir. Buzağılarda kolostrumla alınan bu proteinler hiçbir değişikliğe uğramadan kan dolaşımına transfer olur ve bağışıklıkta aktif rol oynar. Immunglobulinler sütte IgM, IgA ve IgG olmak üzere 3 çeşittir. IgG, IgG1 ve IgG2 şeklinde fraksiyonlara ayrılır. ET PROTEİNLERİ Kas proteinlerinin % 60.5 ini myofibriler proteinler, % 29 unu sarkoplazma proteinleri ve % 10.5 ini bağdoku proteinleri oluşturur. Myofibriler proteinler Miyosin Kalın filament proteinidir. Kontraksiyonda rol alan miyofibriler proteinlerin % 50-60 ını oluşturur. Molekül ağırlığı 500 kdalton dur. İzoelektrik noktası ph 5.4 tür. Miyosinde aktine göre daha fazla prolin bulunduğundan daha lifli karakterdedir. Tripsin ile muamele edildiğinde 350 000 molekül ağırlığına sahip ağır meromiyosin (H-meromiyosin), 150 000 molekül ağırlığına sahip hafif meromiyosin (I-meromiyosin) olarak ikiye ayrılır. Bir yapı proteini olan miyosinin H-meromiyosin bölümü enzimatik etkileri olan bir proteindir.
Miyosin ATP nin parçalanmasını sağlar, aynı zamanda ATP de bulunan 3 fosfor asit molekülü de enzimatik etki ile parçalanır ve ADP ile serbest fosfor asit molekülü meydana gelir. Oluşan enerji kas kontraksiyonunda kullanılır. Aktin İnce filament proteinidir. Molekül ağırlığı 42 000 dir. Miyofibriler proteinlerin % 20-25 ini oluşturur. İzoelektrik noktası ph 4.7 olan aktin prolince zengindir. Aktin kontraksiyon sırasında ATP ile bağlandığında globuler yapıda olduğu için G-aktin, ATP nin parçalanmasından sonra fibriler yapıya döndüğü için F-aktin olarak isimlendirilir. Kontraksiyon sırasında miyosin G-aktin ile birleşir ve aktinomiyosin oluşur. Aktinomiyosin oluşumuyla kasta sert ve uzamayan bir yapı gelişir. Canlı kasta ise dinlenme halinde aktinomiyosin tekrar aktin ve miyosine dönüşür. Postmortem fazda ette rastlanan protein aktinomiyosin karakterindedir. Troponin ve tropomiyosin Tropomiyosinin izoelektrik noktası ph 5.1 dir. Miyofibriler proteinlerin % 8-10 ununu oluşturur. Prolin oranı az olduğundan lifli bir yapı gösterir. Molekül ağırlığı 70 kdalton dur. Troponin globuler yapıdadır. Yüksek oranda prolin içerir. Miyofibriler proteinlerin % 8-10 ununu oluşturur. Diğer miyofibriller proteinler konnektin, miyomesin, -aktinin, desmin, vimentin ve synemin dir. Sarkoplazma proteinleri Kas dokudaki toplam proteinin % 29 unu oluşturan sarkoplazma proteinleri miyoglobin ve birçok enzimden oluşan 50 kadar bileşen içerirler. Miyoglobin Kas dokunun kurumaddesi ortalama % 1 oranında kırmızı-mor renkli bir pigment olan miyoglobin içerir. Bu oran kırmızı ve beyaz ette oldukça farklılık gösterir. Miyoglobin 168
kdal molekül ağırlığında peptit zincirlerinden oluşmuştur. Pigmentte bulunan heme, hemoglobindeki gibi Fe++ protoporfirin şeklindedir. Miyoglobin oksijenle reversibl bağlanma yeteneğinde olduğundan oksijen taşınması görevini yapar. Oksijen bağlama yönünden kıyaslandığında miyoglobin hemoglobinden daha üstündür. Bağdoku proteinleri Kollagen Memeli hayvanların toplam proteinlerinin % 20-25 i kollagendir. Bağdokunun ana proteini olan kollagen çiğ etin sertliğini vermesine karşın, sıcaklık işleminden sonra etin yumuşamasında etkin rol oynar. Kollagen suda uzun süre veya asitte kısa süre kaynatmakla jelatine dönüşür ve kolay sindirilebilir hale gelir. Pepsin tarafından yavaş parçalanır. Kollagen yapı olarak glikoprotein olup glikoz ve galaktoz içerir. Bileşimindeki aminoasitlerin 1/3 ü glisin, 1/3 ü hidroksiprolin ve prolindir. Kollagende bulunan hidroksiprolin miktarı toplam kollagene göre % 13-14 olup bu oran sabittir. Bu nedenle, et ve et ürünlerinde bağ doku miktarının belirlenmesinde hidroksiprolin analizinden yararlanılır. Elastin Kollagene göre bağdokuda daha az bulunan proteindir. Kimyasal etkilere ve ısıya karşı çok dayanıklı olan elastin esneme yeteneğine sahip elastik liflerden oluşmuştur. Ligamentlerin ve damar duvarlarının yapısına girer. Kas dokudaki oranı azdır. Alanin, valin, leucin ve isoleucinden zengindir. Suda erimez, ısıtılmakla jelatine dönüşmez. Pepsin ve tripsin enzimlerinden çok az etkilenir. Pankreastan salgılanan serin protease elastase enzimleri ile hidrolize olur. Bağdoku proteinleri arasında keratin ve retikülin de sayılabilir. BALIK PROTEİNLERİ Balık proteinleri suda kolay eriyen sarkoplazma proteinleri, az eriyebilen miyofibriller ve erimeyen bağdoku proteinleri olmak üzere 3 gruba ayrılır. Balık iskelet kası bağdoku tabakaları arasında kısa fibrillerden oluşmuştur. Balık kasındaki bağdoku miktarı memeli dokusuna kıyasla daha azdır. Balık kas dokusunda da memeli kas dokusundaki gibi miyosin, aktin, aktomyosin, tropomiyosin gibi benzer proteinleri bulunur. Kas enzimlerinin çoğunu içeren eriyebilir proteinlerin miktarı toplam
proteinin % 22 si kadardır. Balık kasındaki bağdoku miktarı memeli kasına göre daha az ve farklı özelliktedir. Bu da balık etinin kırmızı ete kıyasla daha yumuşak olmasına neden olur. YUMURTA PROTEİNLERİ Yüksek biyolojik değerliğe sahip yumurta proteinleri yumurta sarısı ve yumurta beyazı olarak iki gruba ayrılır. Yumurta beyazı Tablo 6 da da görüldüğü gibi farklı proteinler içerir. Bu proteinlerden bazıları farklı özelliklere sahiptir. Örneğin; lizozim antibiyotik, ovomukoid tripsin inhibitörü, ovomusin hemaglutinasyonu inhibe edici, avidin biotini, konalbumin ise demiri bağlayan etki gösterir. Proteinlerin bu etkileri yumurtayı bakteriyel invazyondan korur. Yumurtanın toplamında % 10-11, kuru maddede ise % 83 oranında protein vardır. En çok bulunan protein bir fosfoprotein olan ovalbumindir. İki glukozamin bileşiği ve dört mannoz grubu olmak üzere polisakkarid olarak çok az karbonhidrat içerir. Molekül ağırlığı 45 000 olan ovalbumin sıcaklıkla denatüre olur. Konalbuminin molekül ağırlığı 70 000 dir. Demiri bağlar ve antimikrobiyel özelliğe sahiptir. Mikroorganizmalar için hayati öneme sahip olan demirin kullanılması böylece önlenmiş olur. Proteinlerin demiri bağlama özelliği sıcaklık ile denatürasyon işlemi sonucu kaybolur. Demir ferrik form halinde bağlanır. Demiri bağlayan gruplar olan amino, karboksil, guanidin ve amidler bloke olduğunda demir bağlama özelliği de kaybolur. Bir tripsin inhibitörü olan ovamukoid mannoz ve glukozamin içeren, 27 000-29 000 molekül ağırlığında bir glikoproteindir. Bu protein sıcaklıkla denatürasyona yüksek direnç gösterir. Globulin sınıfından olan lizozim bakteri hücrelerini lize etme özelliğine sahiptir. G1, G2 ve G3 olmak üzere 3 fraksiyonu vardır. Molekül ağırlığı 14 000-17 000 arasındadır. Yüksek miktarda histidin, arjinin ve lizin içeren temel proteindir. Diğer proteinleri denatüre eden sıcak, soğuk vb etkilere karşı dayanıklıdır. Papain ve tripsin gibi enzimlerle proteolizise de oldukça dayanıklıdır. Ovamusin yumurta beyazı su ile sulandırıldığında presipitasyon gösteren çözünmeyen proteindir. Hakkında ayrıntılı bilgi yoktur, molekül ağırlığı çok yüksek olup 7 600 000 dir, bir mukoproteindir ve virusların eritrositleri aglutinasyonunu yani hemaglutinasyonu inhibe etme özelliğindedir. Avidin biotini bağlayan ve vücudun yararlanamamasına neden olan proteindir. Bu özelliği sıcaklıkla denatürasyon sonucu kaybolur.
Yumurta sarısında bulunan proteinler lipoprotein formunda bulunurlar. Lipoproteinler yüksek kaliteli emülgatördürler. Bu özelliği nedeniyle yumurta sarısı birçok gıdanın bileşimine katılır. Yumurta sarısında bulunan iki lipoproteinden lipovitellin % 17-18, lipovitellenin ise % 36-41 oranında lipid içerir. Bu bileşiklerin lipidleri ayrıldıktan sonra kalan protein kısmına vitellin ve vitellenin ismi verilir. Lipoprotein halinde % 1 fosfor içerirken, lipidlerinden ayrıldıktan sonra fosfor oranı % 0.29 a düşer Tablo 6- Yumurta akı proteinleri Protein Toplam Denatürasyon Molekül İzoelektrik Özellik proteine oranı (%) sıcaklığı ( C) ağırlığı (kdal) noktası (ph) Ovalbumin 54 84.5 44.5 4.5 Konalbumin 12 61.5 76 6.1 Metal iyonlarını (Ovotransferrin) bağlar. Ovomukoid 11 70 28 4.1 Proteinaz inhibitörü Ovomusin 3.5 5.5-8.3x10 6 4.5-5.0 Viral hemaglutinasyonu inhibe eder. Lizozim (Ovoglobulin G1) 3.4 75 14.3 10.7 N- asetilmuramidaz Ovoglobulin G2 4 92.5 30-45 5.5 Köpük oluşturma Ovoglobulin G3 4 5.8 Köpük oluşturma Flavoprotein 0.8 32 4.0 Riboflavini bağlar. Ovoglikoprotein 1.0 24 3.9 Ovomakroglobulin 0.5 760-900 4.5 Ovoinhibitör 0.1 49 5.1 Proteinaz inhibitörü Avidin 0.05 68.3 9.5 Biotini bağlar
BİYOJEN AMİNLER Biyojen aminler (BA), amino asitlerin dekarboksilasyonu veya aldehit ve ketonların aminasyon ve transaminasyonu ile oluşan organik bazlı düşük moleküllü azotlu birleşiklerdir. Canlıların normal metabolizmalarında yeralan biyojen aminler, kimyasal yapılarına göre alifatik (putresin, kadaverin, spermin, spermidin), aromatik (tiramin, feniletilamin), ve heterosiklik (histamin, triptamin) olarak değerlendirilirler. Biyojen aminlerin fonksiyonları Biyojen aminler, azot kaynaklarıdır ve hormonların, alkaloidlerin, nükleik asitlerin ve proteinlerin prekürsörü olarak görev yaparlar. Aynı zamanda organizmada vücut sıcaklığının düzenlenmesinde ve gıda ile alım miktarına bağlı olarak kan basıncının artmasında veya azalmasında etkili olurlar. Bitkilerde, bir diamin olan putresin ve poliamin olan spermidin ve spermin hücre bölünmesi, çiçeklenme, meyve gelişimi, stres durumlarında yanıt ve olgunlaşma gibi fizyolojik olaylarda görev almaktadır. Poliaminler, büyümede, yenilenmede ve vücuttaki bütün organların metabolizmalarında ve bağırsağın immun sistemi ile normal fonksiyonunun yüksek metabolik aktiviteyle sürüdürülmesinde rol oynarlar. Poliaminlerin büyüme evresindeki dokulardaki miktarları hücre metabolizması ve büyümedeki rollerinden dolayı fazladır. Putresin, spremidin ve sperminin tümör gelişimindeki önemi ve aynı şekilde poliaminlerin biyosentezinin engellenmesinin tümör mekanizması üzerindeki etkilerinin tümörlü hastaların tedavisindeki önemi yüksektir. Biyojen aminler karsinojenik etkili N-nitrozo bileşiklerinin oluşumunda potansiyel prekürsör olarak değerlendirilir. Nitro gruplarının eklenme reaksiyonu ile primer aminler kısa ömürlü alkil grupları oluşturarak gıda içerisinde bulunan diğer bileşikler ile toksik etkisi olmayan (çoğunlukla alkol) bileşikler oluşturur. Sekunder aminler (agmatin, spermin, spermidin vb.) nitrit ile reaksiyona girerek nitrozaminleri oluşturabilmektedir. Tersiyer aminler ise labil N-nitrozo ürünlerini oluşturabilir. Domuz pastırması gibi yağlı gıdalarda, yüksek sıcaklık ve su varlığı ile putresin veya spermidinden karsinojenik N-nitrozopirolidin oluşabilmektedir. Putresin, kadaverin, spermidin gibi bazı biyojen aminler serbest radikal tutucu olarak görev alabilmektedir. Tiraminin miktarı ile artan önemli bir antioksidan aktivitesi vardır. Bu
şekilde, inhibisyon etkisi serbest amino ve hidroksi grubuna göre değişmektedir. Spermin amino grubunun hidrojen verici özelliği ile tokoferoksil radikallerini tokoferole çevirmektedir. Spermin radikali yağları veya peroksit yapılarını yağ kompleksleri oluşturacak şekilde bağlamaktadır. Bazı biyojen aminler gıdaya aroma ve tat vermektedir. Biyojenik Aminlerin Önemi Özellikle gıdalarda varolan histaminin halk sağlığı açısından histamin zehirlenmesi olayı ve histaminin yıkımlanması şekillendirilmesi olaylarında bakterilerin oynadığı rol bakımından önemli bir yeri vardır. Ürün kalitesini, özellikle gıda maddesinin koku ve tadını bozmaktadır. Tiramin ve B-feniletilamin gibi biyojenik aminler migrene neden olmaktadır. Ayrıca aminler, gıdalarda enzimatik olmayan esmerleşmede dolaylı olarak rol oynamaktadır. Bazı biyojenik aminler sinir sistemi ve hormonlarda yer alarak fizyolojik fonksiyon gösterirler. Putresin, kadaverin gibi bazı biyojen aminler histaminin yıkımlanmasını engellerler. Bazı aminler ise nitrit ile tepkimeye girerek heterosiklik karsinojenik forma dönüşebilirler. BİYOJEN AMİNLERİN OLUŞUMU Biyojen aminlerin oluşum mekanizması iki başlık altında incelenebilir; 1- Genel Kimyasal reaksiyon: Proteinlerle yapılan çalışmaların geliştirilmesi ile biyojen aminlerin, proteinlerin parçalanması sonucunda oluştukları fikri açıklık kazanmıştır. Temel olarak biyojen aminler 3 şekilde oluşurlar: a. Azottan serbest metabolizma ürünlerinin aminleşmesi b. Amino asitlerin sekunder değişimi c. Azot içeren bileşiklerin hidrolize olmaları 2- Mikrobiyel Dekarboksilasyon: Fizyolojik olarak dekarboksilasyon intermedier metabolizma işlemleri sırasında intravital olarak meydana gelmektedir. Ancak gıdalarda mikrobiyel parçalanma sonucu oluşan dekarboksilasyona daha sık rastlanmaktadır. Amino asitlerin dekarboksilasyonunda bakteri türlerinin yetenekleri oldukça farklıdır. Hangi bakterilerin hangi aminoasidi dekarboksile ettikleri Tablo-7 de gösterilmiştir. Bakterilerin dekarboksilaz aktivitesinin etki alanı yoğunluğu oldukça farklılık gösterir. Bunlar içersinde gıda teknolojisi açısından önemli olan amino asitlerin dekarboksilasyonu sonucu şekillenen sekunder değişikliklerdir. Bu olay mikrobiyel
dekarboksilaz enzimi aracılığıyla meydana gelmektedir. Dekarboksilaz enzimleri genelde ya spesifik olarak belirli bir amine ya da bir seri halindeki aminoasitlere etki eder. Biyojen Amin Oluşum Koşulları Gıdalarda bulunan veya gıdalara bulaşan mikroorganizmalar, amino asitleri dekarboksile edebilirler ve biyojenik aminler şekillendirebilirler. Bakterilerin etkisiyle amin oluşumu sıcaklıktan etkilenmektedir. Dekarboksilaz oluşturan bakterilerin gelişim sıcaklığı 20 C ile 37 C arasındadır. Sıcaklık azaldıkça bu bakterilerin gelişimleri durmaktadır. Bacillus, Citrobacter, Clostridium, Klebsiella, Escherichia, Proteus, Pseudomonas, Shigella, Photobacterium ve laktik asit bakterileri Lactobacillus, Pediococcus ve Streptococcus gibi türler bir veya daha fazla aminoasidin dekarboksilasyonunu sağlayan bakteri türleri arasında yer almaktadır (Tablo 7). Tablo 7- Aminoasitleri dekarboksile eden bakteriler Aminoasit Histidin Tirozin Fenialanin Diğer aminoasitler Bakteri Lactobacillus buchneri, breve,fermenti C.perfringens E.aerogenes P.morgani P.reptilivora Ristella Salmonella Shigella Lactobacillus spp. Clostridium aerofoliatum, sporogenes E. coli P.mirabilis P.reptilivora E. faecalis, faecium, durans P.reptilivora E. f aecalis Lactobacillus spp.
Gıdalarda biyojen aminler çoğunlukla amino asitlerin prekürsör olarak kullanılması sırasındaki dekarboksilasyonu ile oluşmaktadır. Bakterilerin oluşturduğu dekarboksilazlar şu koşullar altında biyojen amin oluşumuna sebep olmaktadır; - Ortamda serbest aminoasitlerin bulunması (her zaman amin oluşumuna sebep olmamaktadır), - Dekarboksilaz-pozitif bakterilerin bulunması, - Bakterinin gelişimine uygun ortam bulunması sonucu bakterilerin dekarboksilaz sentezlemesi ve dekarboksilaz aktivitesi. Gıdalarda serbest amino asitlerin bulunması ve bu amino asitlerin miktarları etkilidir. Daha öncede belirttiğimiz gibi biyojenik aminler çoğunlukla aminoasitlerin dekarboksilasyonu sonucu şekillenirler. Mesela serbest histidinden zengin gıdalar histamini yüksek miktarlarda içerebilirler. Ton balığı, uskumru, gibi balıklar kas dokularında fazla miktarda histidin bulundururlar. Bu nedenle histidin dekarboksilaz bakterileri için iyi substrat oluştururlar. Histidin dekarboksilaz enzimi histidini histamine çevirir ve balıklarda histamin birikmesine neden olur. Bu gıdaların tüketilmesi üzerine, kısa bir inkubasyon periyodundan sonra histamin zehirlenmesi semptomları görülür. Histamin düzeyi yüksek gıdalarda her zaman organoleptik bozukluk görülmez. Serbest aminoasitler direkt olarak gıda içerisinde bulunabilir veya proteoliz sırasında oluşabilmektedir. Yüksek proteolitik aktiviteye sahip mikroorganizma türleri gıdalarda serbest aminoasit oluşumuna sebep olmaları nedeniyle biyojen aminlerin oluşum riskini yükseltmektedir. Protein içerisinde bulunan aminoasitin alfa-karboksil grubunun uzaklaşması sonucunda biyojen amin oluşmaktadır. H R C COOH NH2 Aminoasit Dekarboksilasyon R CH2 NH2 + CO2 Biyojen amin
Oluşan birçok biyojen amin isimlendirilirken oluştukları amino asitlerin isimlerinden orijin alınmaktadır. Aminoasitler ve dekarboksilasyon sonucu oluşan biyojen aminler aşağıda listelenmiştir. Histidin----- histamin Tirozin------- tiramin Hidroksitriptofan ------- serotonin Triptofan -------triptamin Lizin ------- kadaverin Ornitin------- putresin Arjinin ------spermin Arjinin ----- spermidin COOH NH2(CH2)4CH NH2(CH2)5NH2+CO2 Lizin NH2 Kadaverin COOH NH2(CH2)3CH NH2(CH2)4NH2+CO2 Ornitin NH2 Putresin Aminoasit dekarboksilaz akitivitesi asidik ortamda daha yüksektir. Optimum ph aralığı 4.0 ile 5.5 arasında yer almaktadır. Bu şekilde olan ortamlarda bakteriler bu enzimi daha çok üreterek asitliğe karşı bir korunma mekanizması oluşturmaktadır. Kurutulmuş et ürünlerinde glukono-delta-lakton un varlığı biyojen amin oluşumuna sebep olabilmektedir. Et ürünlerinde glukono-delta-lakton ph düşüşüne sebep olmaktadır. Bu ph düşüşü ise bakterilerin dekarboksilaz aktivitesini arttırmaktadır. Bu koşullarda bakteriler korunma mekanizmalarından dolayı daha fazla dekarboksilaz oluşturmaktadır. Histamin, tiramin ve putresin oluşumu artmaktadır. Ortamda fermente edilebilir D-Glikoz gibi şekerlerin varlığı bakteri gelişimini ve aminoasit dekarboksilasyon aktivitesini arttırmaktadır. D-Glikoz miktarının optimum değeri % 0.5-2.0 olarak saptanmıştır. Ortamda % 3 oranında bulunduğunda enzim oluşumunu inhibe edici etkisi bulunmaktadır. Oksijen varlığının biyojen aminlerin biyosentezi üzerine oldukça büyük etkileri vardır. Enterobacter cloacea, anaerobik koşullarda aerobik koşullarda oluşturduğu putresinin yarısı
kadar putresin oluşturabilmektedir. Yine Klebsiella pneumoniae anaerobik koşullarda daha az kadaverin oluştururken daha fazla putresin oluşturabilmektedir. Ortamın redoks potansiyeli biyojen amin oluşumunda etkilidir. Düşük redoks potansiyeli olan ortamlarda histamin oluşumu artarken histidin dekarboksilaz aktivitesi oksijen varlığında azalmakta veya yok olmaktadır. Ortamda sodyum klorür bulunması tirozin dekarboksilazın aktivitesini arttırırken histidin dekarboksilaz aktivitesini inhibe etmektedir. Ortam içerisinde % 3.5 oranında sodyum klorür bulunması Lactobacillus buchneri nin histamin oluşumunu azaltırken, tuz oranı % 5 olduğunda tamamen durdurmaktadır. Sodyum nitrit tirozin dekarboksilaz aktivitesini arttırmaktadır. Histamin miktarındaki artış histidin oluşumunu baskılamaktadır. Photobacterium histaminum C-8 türünün histidin dekarboksilasyon aktivitesi histamin varlığı ile baskılanmaktadır. Yine Photobacterium phosphoreum N-14 ün histidin dekarboksilasyon aktivitesi histamin, agmatine ve putresin varlığı ile baskılanmaktadır. Aminooksidaz aktivitesi olan uygun starter kültürlerin seçimi biyojen amin oluşumunu azaltmaktadır. Micrococcus varians kurutulmuş et ürünlerindeki tiramin miktarını azaltmaktadır. Brevibacterium lineans, peynirde pıhtı oluşumu sırasında tiramin ve histamin miktarını azaltmaktadır. Lahana turşusunun fermentasyonu amacıyla Lactobacillus plantarum kullanılması ilk aşamada Leuconostoc mesenteroides in ve üçüncü aşamada Pediococcus cerevisiae üremesini baskılayarak etkisini göstermektedir. Bu bakteriler lahana turşusunun fermentasyonu sırasında putresin ve tiramin oluşumundan sorumludur BİYOJEN AMİNLERDE TOKSİSİTE Biyojen aminler, gıdalarda bulunduklarında toksikolojik risk oluşturan ve sağlık problemlerine neden olabilen organik bileşiklerdir. Parenteral alınma durumunda biyojen aminler yüksek toksisite gösterirler. Ancak oral alımda az toksiktirler, çünkü sağlıklı bir organizmada biyojen aminin uzaklaştırılmasından sorumlu olan aminooksidazlar öncelikle bağırsaklarda bulunurlar. Fakat karaciğer, böbrek, akciğerlerde oluşturulurlar. Aminler bu enzimlerle dezamine edilirler. Dezaminasyon sonucu aldehit ve karbon asitlerine dönüştürülürler. Yüksek dozda alındığında zehir uzaklaştırma mekanizması yeterli olmaz ve aminler rezorbe edilir. Bir zehirlenme oluşması için gerekli miktarlar oldukça farklıdır. İnsanda 8-40 mg arasında oral alınan histamin hafif bir zehirlenme, 70-100 mg arası orta derece, 1500-4000mg arası ise şiddetli zehirlenme yapar.
Pekçok araştırıcı, biyojen aminlerin zehirlenme vakalarındaki etkilerini, histamin oluşturması üzerine olan tesirleri ile açıklamışlardır. Histamin zehirlenmesi ile ilgili pek çok çalışma yapıldığı halde diğer aminlerle yapılan çalışmalar yetersizdir.en sık rastlanan biyojen amin zehirlenmesi histaminden kaynaklanmaktadır. Histaminin 5-10 mg düzeyinde hassas kişiler tarafından alınması etkili olurken, 10 mg tolere edilebilir limit, 100 mg toksik ve 1000 mg ise aşırı toksik olarak değelerdirilmektedir. Histamin aynı zamanda scombroid balıkların (ton, sardunya ve uskumru gibi) tüketilmesi sonucunda oluşan zehirlenmelerin sebebi olarak görülmektedir. Diğer bir zehirlenme şekli ise yüksek miktarda tiramin içeren peynirden kaynaklanan tiramin zehirlenmesidir. HİSTAMİN ZEHİRLENMESİ, ZEHİRLENME MEKANİZMASI VE ETKİ EDEN FAKTÖRLER Histamin biyolojik aktif kimyasal bir maddedir ve vücutta pek çok tepkimede kullanılmaktadır. Histamin, dokularda mast hücreleri ve bazofillerde bulunmaktadır. Yüksek miktarda salınımları sonucunda alerjik reaksiyonlar başta olmak üzere çeşitli biyolojik etkileri vardır. Histamin etkisini hücre membranında bulunan reseptörlere bağlanarak göstermektedir. Bu reseptörler solunum, kardiovasküler, sindirim ve kan/immun sistem ve deri üzerinde bulunmaktadır. H1, H2 ve H3 olmak üzere 3 tip reseptör bulunmaktadır. En çok görülen semptomlar kardiovasküler sistemin etkilenmesiyle ortaya çıkmaktadır. Histamin periferal damarları genişleterek düşük tansiyon, kızarma ve baş ağrısına sebep olmaktadır. Histamine bağlı olarak oluşan bağırsak düz kaslarının kontraksiyonları (H1 reseptörlerine bağlı olarak) karın krampları, ishal ve kusmaya sebep olmaktadır. Mide asiti sekresyonu yine parietal hücrelerde bulunan H2 reseptörleri tarafından kontrol edilmektedir. Ürtikeryal semptomlardaki ağrı ve kaşıntı duyu nöronları ve motor nöronlardaki H1 reseptörlerinin uyarılması ile ilgilidir. Histamin zehirlenmesi antihistaminik ilaçlar kullanılmasıyla engellenebilmektedir. Yıllardır, alerjik reaksiyonları gidermek amacıyla H1-reseptör antagonistleri kullanılırken, gastrik ülser tedavisi için H2-reseptör antagonistleri kullanılmaktadır. Bunların yanında H3- reseptörleri 1983 yılında keşfedilmiştir ve merkezi sinir sistemi hastalıklarında bu reseptörler için ilaçlar kullanılmaktadır. H3 reseptörleri hafıza ve öğrenmeyi etkilemektedir, bu mekanizma ile H3-antagonistleri Alzheimer hastalığının tedavisinde kullanılabilir.
İnsanlar, histidini L-histidin amonyum liyaz yol ile ürokanik asite metabolize etmektedir. Ürokanik asit glutamat ve alfa-ketoglutarata dönüşerek sitrik asit siklusuna girebilmekte veya histidin dekarboksilaz etkisiyle histamine dönüşebilmektedir. Histamin genellikle enzimatik iki yolla metabolize olmaktadır. Bu yollardan birinde histamin, histamin N-metiltransferaz (HMT) ile metile edilerek N-metilhistamin, sonra monoamino oksidaz ile okside edilerek metilimidazol asetik asite dönüştürülür. Diğer yolla histamin, diaminooksidaz (DAO) ile imidazol asetaldehit ve sonra da asetik asit ribosite dönüştürülür. Oral olarak histaminin sulu çözeltisinin verildiği çalışmalarda, insanlarda toksik etki görülmemesi HMT ve DAO nun etkisinden dolayıdır. Bağırsak sisteminde bulunan bu enzimlerin metabolize olmamış histaminin sirkülasyona geçişini engellediği söylenmektedir. Bununla beraber, bu enzimlerin etkileri bir yada daha fazla maddelerce bastırılarak histaminin yıkımlanması durdurulmaktadır. Eski peynirlerin ve bozulmuş balıkların saf histamin solusyonlarından daha toksik olmalarının nedeni bu maddelerin görülmesi ile açıklanabilir. Bu maddeler ya gıda kaynaklı kokuşma aminleri yada farmakolojik ajanlar diye sınıflandırılabilirler. N-Metilasyon, histaminin beyindeki nörotransmiter etkisinin son bulmasındaki en önemli mekanizmadır. Aynı zamanda histaminin bronşiyel epitellerdeki metabolik yoludur. Histamin, aynı zamanda bağırsakta bakteriyel enzimler ile inaktif formu olan asetilhistamine dönüştürülebilmektedir. Böbreklerin kandaki histamini uzaklaştırabilecek bir kapasitesi vardır. Sağlıklı bireylere damar içi histamin verildiğinde histaminin büyük bir kısmı böbreklerde metilasyon yoluyla metillenerek ve kalan kısmı ise değişim görmeden idrarla atılmaktadır. Direk kalbi uyarabilir, ekstravaskuler olarak düz kasların kontraksiyonuna veya gevşemesine sebep olabilir. Uyarıların her biri sensorik ve motor nöronlarda meydana gelir. Mide asidi sekresyonunu da kontrol eder. Histamin zehirlenmelerinde semptomların çok çeşitlilik göstermesi bu nedenledir. Karakteristik semptomlar deride kızarıklık, ürtiker, ödem ve lokal yangılardır. Sindirim sisteminde abdominal kramplar, ishal, kusma, mide bulantısı ile karekterizedir. Diğer semptomlar düşük tansiyon, başağrısı, çarpıntı, uyuşukluk ve boğazda yanma hissidir. Histamin hücresel membranlar üzerindeki reseptörlerle etkileşerek toksik etki oluşturur. İnsan ve diğer hayvanlarda bilinen iki tip histamin reseptörü (H1 ve H2) vardır. Ayrıca son zamanlarda H3 reseptörünün varlığından da söz edilmektedir. Histamin
zehirlenmelerinde hemen hemen bütün semptomlar kardiovasküler sistemde görülür. Bu sistem her iki histamin reseptörünü de içerir. Histamin, H1 reseptörlerine etki ederek bağırsak düz kaslarındaki kontraksiyonlara ve bunun sonucunda kusma, ishal ve abdominal krampların oluşumuna neden olur. Mide asidi sekresyonu histaminin buradaki hücrelere etkimesi sonucu oluşmaktadır. Ürtiker olayında gözlenen ağrı ve kaşıntı, H2 reseptörleri aracılığı ile motor ve duyusal sinirlerin uyarılması bağlı olabilir. Kokuşma aminleri: Peynirdeki kokuşma aminlerinin biyojenik aminlerin parçalanma ürünleri olduğu bildirilmektedir. Bazı aminler, özellikle putresin ve kadaverin histamini yıkımlayan enzimlerin her ikisini de inhibe etmektedirler. Enterobacteriaceae familyasına ait pekçok mikroorganizma putresin ve kadaverin üretme yeteneğindedir. Pek çok bakteri türü ya ornitin dekarboksilaz yada lizin dekarboksilaz enzimine sahiptir. Bu enzimlerden lizin dekarboksilaz, kadaverin üretimi, ornitin dekarboksilaz putresin üretimi için zorunludur. Diğer biyojenik aminlerden feniletilamin ve tiriptamin, tiramin içeren maddeler gibi görev yapabilirler. Triptamin DAO ı inhibe ederken, tiramin MAO ın feniletilamin ise DAO ve HMT inhibitörüdür. Bu üç aminden sadece tiramin toksikolojik olarak peynirde seviyesinin artmasından dolayı önemlidir. Farmakolojik ajanlar: Belli bazı ilaçlar histamin zehirlenmesi olaylarında katkıda bulunan faktörler ile karıştırılmaktadır. Antihistaminikler, antimalarialler ve diğer bazı ilaçlar histamini metabolize eden enzimleri inhibe ederler. Antitüberkülozis gibi isoniazid içeren ilaçlar sık sık suçlanmaktadır. Peynir ve isoniazidin birlikte bulunduğu pek çok histamin zehirlenmesi ve yüksek tansiyon krizi olayı gözlemlenmiştir. BİYOJEN AMİNLERİN DETOKSİFİKASYONU Normal diyet ile alınan biyojen aminlerin detoksifikasyonu amacıyla memelilerin bağırsak kanalında çeşitli sistemler bulunmaktadır. Normal koşullar altında gıdalardan alınarak emilen eksojen aminler hızlıca aminooksidaz etkisiyle veya birleşme reaksiyonları ile uzaklaştırılmaktadır. Fakat, alerjik bireylerde veya monoaminooksidaz inhibitörleri bulunan veya yüksek miktarda biyojen amin alınması sonucunda detoksifikasyonun engellendiği durumlarda biyojen aminler vücutta birikmektedir. Monoaminooksidaz (MAO) ve diaminooksidaz (DAO) enzimleri detoksifikasyonda önemli rol oynamaktadır (Şekil 16). Fakat, yüksek miktarda biyojen amin alınmasıyla bu detoksifikasyon sistemleri biyojen aminleri yıkımlayamaz hale gelebilmektedir.
Sindirilen Biyojen Aminler Normal miktarda alınan Detoksifikasyon Aşırı miktarda alınan Toksikolojik Etki Bağırsak lumeni Kan dolaşımı Şekil 16- Biyojen aminlerin detoksifikasyonu Gastrointestinal sistem problemleri olan insanlar (gastritis, Crohn hastalığı, mide ve kolon ülserleri) bağırsaklarındaki oksidaz aktivitesi sağlıklı bireylerden az olduğu için risk altındadır. Kadınlarda, B-tip MAO aktivitesinde premenstüral bir azalma söz konusudur ve bu durum problemlere sebep olabilmektedir. MAO ve DAO aktivitesini etkileyen antihistaminik, antimalaria ilaçları, psikofarmasötikleri tedavi amacıyla kullanan hastalarda biyojen amin metabolizması değişmektedir. Putresin ve kadaverin gibi bazı biyojen aminler histaminin detoksifikasyon enzimlerini engellemekte ve bu şekilde histaminin toksik etkisini arttırmaktadır. Bu aminler bağırsak kanalında MAO ve DAO ile reaksiyona girerek histaminin kandaki seviyesini arttırmaktadırlar. Aminoguanidin, anserin, karnozin, agmatin ve tiramin DAO üzerine ve feniletilamin, triptamin, oktopamin N-metiltransferaz üzerine inhibe edici etkiye sahiptir. Bağırsak kanalındaki yaralanmalar da yine biyojen aminlerin detoksifikasyonunu etkilemektedir. BİYOJEN AMİNLERİN GIDALARDA BULUNUŞU Protein veya serbest aminoasit içeren her türlü gıda içerisinde mikrobiyel veya biyokimyasal yollar ile biyojen amin oluşabilmektedir. Biyojen aminler fermente ürünler içerisinde (peynirde 5-4500 mg kg -1, şarap 5-130 mg dm -3, bira 2.8-13 mg dm -3, lahana
turşusu 110-300 mg kg -1 ) ve uygun koşullarda saklanmayan gıdalarda (balık 2400-5000 mg kg -1, sığır karaciğerinde 340 mg kg -1, hazırlanmış ette 10-700 mg kg -1 ) bulunabilmektedir. Fermente olmayan gıdalarda bu maddeler indikatör ve bozulma belirteci olarak görülebilmektedir. Bozulmuş gıdalar biyojen aminler açısından zengindir ve çoğunlukla yüksek miktarda kadaverin ve putresin içermektedir. Deniz ürünlerinde biyojenik aminler Taze balık etleri, yaklaşık % 80 su içermeleri ve nispeten yüksek miktardaki serbest aminoasitleri ile bakterilerin üreyip gelişmesi için kusursuz bir besi yeri oluşturmaktadırlar. Balık kaslarında proteolitik enzim aktivitesine bakteriyel enzimlerin katılması ile bozulma hızlanır. Balık kaslarındaki biyokimyasal zararlı değişiklikler komplekstir. Balık zehirlenmelerinde biyojenik aminler önemli bir yer tutmaktadır. Özellikle ton balığı, içerdiği yüksek histidin miktarı nedeniyle pekçok histamin zehirlenmesinin nedenini oluşturur. Balık zehirlenmelerinin en tanınmışı scombroid zehirlenmesi olarak bilinmektedir. Scombroid balıkların dokularında yüksek miktarda mikroorganizmalar tarafından histamine çevrilen serbest histidin bulunmaktadır. Ton balığı ve Scombroidae ve Clupeidae familyasında yer alan diğer balık türlerinde düzgün koşullarda saklanamamaya bağlı olarak yüksek miktarda histamin bulunmaktadır. Konserve ürünlerde histamin miktarı moleküllerin termalstabilitesini göstermektedir. Organoleptik açıdan kokular bozulmanın göstergesi olarak kullanılabilir fakat çeşitli işlemlerle giderilebilmektedir. Scombroid ve diğer balıklarda histamin bu açıdan bozulmanın indikatörü olarak kullanılabilmektedir. Balık ürünlerinde yüksek miktarda histamin bulunması mikroorganizma sayısı hakkında bilgi vermektedir. Proteus morganii, Hafnia alvei, Aeromonas hydrophila, Vibrio alginolyticus, Pseudomonas spp., Klebsiella spp. gibi birçok mikroorganizma histamin oluşumunda etkilidir. Bu bakteriler balıklar yüksek sıcaklıklarda tutulduklarında çok kısa bir süre içerisinde yüksek miktarlarda histamin oluşturmaktadır. Düşük sıcaklıkta muhafaza balıkçılık endüstrisinde bakteriyel histamin oluşumunu kontrol etmek amacıyla kullanılmaktadır. Biyojen amin İndeksi (BAI) çiğ ve işlem görmüş deniz ürünlerinin kalitesinin belirlenmesinde kullanılmaktadır: BAI=(mg kg -1 histamin + mg kg -1 putresin + mg kg -1 kadaverin)/1 + mg kg -1 spermin + mg kg -1 spermidin. BAI değeri 10 u geçtiğinde kalitedeki kaybı göstermektedir.
Peynirde biyojenik aminler Balıktan sonra en çok histamin zehirlenmesine neden olan gıdadır. İlk rapor edilen vaka 1967 de Hollanda da gouda peynirlerinden kaynaklanmıştır. Amerika da bütün zehirlenme olayları 100 mg/100 g miktarında histamin içeren İsviçre peynirlerinden kaynaklanmıştır. Süt içerisinde biyojen amin düzeyi 1 mg dm -3 civarında yani düşük olmasına karşın, peynirdeki biyojen amin miktarı 1 g kg -1 düzeyindedir. Peynirin içerisinde proteinler, enzimler, kofaktörler, su, tuz ve bakteri bulundurması serbest amino asitlerden biyojen amin oluşumu için uygun bir ortam oluşturmaktadır. Yüksek miktarlarda biyojen amin içeren peynirler hijyenik kalitede, kullanılan sütte veya peynir yapımında bir problem olduğunu gösterebilmektedir. Peynirlerde mikroorganizmanın histamin üretme kabiliyetine, peynirlerin olgunlaşma sırasındaki ısı derecesi, ph, tuz konsantrasyonunun etki ettiği görülmüştür. Yüksek olgunlaştırma ısı derecelerinde ve ph da histamin miktarlarının fazla olduğu rapor edilmiştir. Et ve et ürünlerinde biyojenik aminler Balık ve peynir gibi gıda maddeleri ile karşılaştırıldığında, et ve ürünlerinde biyojenik aminlerle ilgili çalışmalara çok az rastlanılmaktadır. Son yıllarda et ve ürünlerinde biyojenik aminlerin, kalite kontrol indikatörü olarak kullanılması önerilmiştir. Yeni kesilmiş taze etlerde pratik olarak biyojen amin mevcut değildir. Aminlerin miktarı depolama sırasında bakterilerin protein ve protein benzeri maddeleri yıkımlaması ile artış gösterir. Et ürünlerinde rastlanan biyojenik aminler putresin, kadaverin, tiramin,histamin, spermin, spermidin olarak açıklanmıştır. Spermin ve spermidin taze biyolojik materyalde de bulunabilir. Taze ve işlenmiş domuz eti yüksek miktarda adrenalin, spermidin ve spermin düşük miktarda ise noradrenalin, putresin, histamin, kadaverin ve tiramin içermektedir. Yüksek miktarda kadaverin içeren sığır etinde Enterobacteriaceae familyasındaki bakterilerle kontaminasyonun fazla olduğu düşünülebilir. Et ürünlerinde yüksek miktarda tiramin oluşumu (100 mg kg -1 ) laktik asit bakterilerinin kontaminasyonu ile ilişkilidir. Fermente et ürünlerinde biyojen aminlerin varlığı çiğ materyalin kontaminasyonu veya fermentasyon işlemi ile ilgili olabilir. Örneğin, Carnobacterium divergens vakum paketli etlerde tiramin oluşumundan sorumlu iken putresin ve kadaverin oluşumundan Enterobacteriaceae veya Pseudomonas sp. sorumludur.
Diğer gıdalar: Şarap içerisinde bulunan biyojen aminlerin üç farklı orijini vardır. Malolaktik fermentasyon oluşturan maya veya bakterilerin aktivitesi sonucunda biyojen aminler oluşmaktadır. Şarap içerisinde bulunan predominant biyojen amin histamin, tiramin, putresin, izofenilamin ve beta-feniletilamindir. Avrupanın farklı yerlerinde bulunan şaraplarda maksimum olarak 16.6 mg dm -3 histamin, 20.2 mg dm -3 tiramin ve 76 mg dm -3 putresin bulunmaktadır. Fransız şarapları için histamin düzeyi 3.63 mg dm -3, İtalyan şarapları için 2.19 mg dm -3 iken İspanyol şarapları için 5.02 mg dm -3 düzeyindedir. Rapor edilen bilgilere göre taze veya paketlenmiş yüksek sayıda mikroorganizma içeren yapraklı bitkilerde biyojen amin miktarının yüksek olduğu bildirilmiştir. Dominant mikroorganizma grupları, Pseudomonadaceae ve Enterobacteriaceae, taze salatalarda 10 5 kob/g ve 10 7 kob/g olarak bulunduğu ve paketlenmiş salata karışımlarında 10 8 kob/g a kadar yükselebildiği görülmüştür. Lahana turşusunun mikroorganizma aktivitesi düşünüldüğünde biyojen amin oluşumu açısından üç aşama ön plandadır: 1. Leuconostoc mesenteroides, 250 mg kg -1 düzeyinde putresin oluşumu 2. Lactobacillus sp., 200 mg kg -1 düzeyinde histamin oluşumu 3. Pediococcus cerevisiae, 200 mg kg -1 düzeyinde histamin oluşumu Biyojen aminler özellikle putresin lahana turşusu suyunda birikmektedir. Kadaverin, histamin, putresin, spremidin ve tiramin laktik asit fermentasyonu ile muhafaza edilen sebzelerde (havuç ve kırmızı pancar) 1 ile 15 mg kg -1 düzeyinde bulunmaktadır. YASAL LİMİTLER Tükiye de histamin miktarı için Türk Gıda Kodeksi nde yeralan yasal limit balıklarda 100 mg/kg, şaraplarda 10 mg/kg olarak sınırlanmıştır. Avrupa Birliği nde histamin seviyesi ilgili oluşturulan regülasyonda (91/493) Scrombridae ve Clupeidae familyasındaki çiğ balıklarda 100 mg kg -1 ve tuzlanmış balıkta ise 200 mg kg -1 olacak şekilde belirtilmiştir. Biyojen amin sınır değerleri histamin için FDA tarafından ton balığında 50 mg/100 g, tiramin 100-800 mg/kg olarak önerilmektedir. Hollanda süt ürünleri enstitüsünün ve Çek Cumhuriyetinin et ürünlerindeki önerilen histamin üst sınırı 100 ile 200 mg kg -1 olarak belirlenmiştir.
Slovakya Cumhuriyeti nin gıda kodeksinde belirlenen maksimum biyojen aminler için tolere edilebilir limit; histamin (bira içerisinde 20 mg kg -1 ve balık ve balık ürünlerinde 200 mg kg -1 ) ve tiramin (200 mg kg -1 ) olarak belirlenmiştir. Biyojenik aminler sonucu oluşan zehirlenmelerin kontrolü a) Düşük sıcaklıkta depolama: Histamin zehirlenmesi bazı tedbirlerle önlenebilir. Depolama sıcaklığı korumada önemli bir faktördür. b) Hijyen uygulamaları: Sütte zaten mevcut olan laktik asit bakterilerinden dolayı 1 yıllık olgunlaşma sonucu peynirlerde histamin miktarı artar. Bu durumu üretim sırasındaki kontaminasyon fazla etkilemez.