Биогенные амины в винодельческой продукции

Биогенные амины в винодельческой продукции: методы идентификации и нормы содержания

Е. В. Кушнерева, канд. техн. наук
Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства
Ключевые слова: вино, биогенные амины, методы определения, нормы содержания
Key words: wine, biogenic amines, methods, definitions, standards for levels of

Обеспечение безопасности пищевой продукции, в том числе винодельческой, — одна из важнейших и актуальных стратегических задач России в связи с вступлением в ВТО (распоряжение Правительства Российской Федерации от 13 декабря 2011 г. № 2231-р «О подписании Протокола о присоединении Российской Федерации к Всемирной торговой организации»). Непременное условие вступления России в ВТО — гармонизация показателей винодельческой продукции с международными требованиями. В странах ЕС запрещено производить вина из гибридных сортов винограда, из винограда, пораженного болезнями и вредителями, с наличием на поверхности гроздей гнили из-за возможности образования и накопления в вине мальвидин-3,5-дигликозида, охратоксина А и патулина, оказывающих токсичное действие на организм человека. Кроме того, в винах, произведенных в странах ЕС, контролируют содержание биогенных аминов, также относящихся к токсичным веществам.

Биогенные амины — это группа азотсодержащих органических соединений с алифатической (путресцин, кадаверин, спермин, спермидин), ароматической (тирамин, фенилэтиламин) или гетероциклической (гистамин, триптамин) структурой. Некоторые из них обладают большой биологической активностью (гистамин, серотонин, допамин, тирамин), другие (путресцин и кадаверин) усиливают токсичное действие гистамина на организм человека. В винодельческой продукции биогенные амины образуются в результате декарбоксилирования свободных аминокислот под действием фермента декарбоксилазы биосистемы дрожжей и/или молочнокислых бактерий.
В 1997 г. эксперты МОВВ разработали и приняли Резолюцию OENO 4/97 OENO/SECAL/96/24 «Биогенные амины», в которой рекомендовали провести исследования в области разработки методов определения содержания биогенных аминов и установить предельно допустимые концентрации их содержания. До 2009 г. они провели исследования, позволившие разработать метод определения биогенных аминов в вине и сусле с использованием ВЭЖХ. Этот метод, опубликованный в виде Резолюции МОВВ 346/2009 «Анализ биогенных аминов в сусле и вине методом ВЭЖХ», позволяет определить в вине и сусле содержание аминов этаноламин (до 20 мг/дм³), гистамин (до 15), метиламин (до 10), серотонин (до 20), этиламин (до 20), тирамин (до 20), изопропиламин (до 20), пропиламин (обычно отсутствует), изобутиламин (до 15), бутиламин (до 10), триптамин (до 20), фенилэтиламин (до 20), путресцин или 1,4-diaminobutane (до 40), 2-метилбутиламин (до 20), 3-метилбутиламин (до 20), кадаверин или 1,5-диаминопентан (до 20), гексиламин (до 10 мг/дм³).
Так как данный метод предполагает использование дорогостоящего оборудования, труден и энергозатратен, в 2010 г. МОВВ приняла Резолюцию OIV/OENO 348/2010 «Качественный метод обнаружения биогенных аминов, образованных молочнокислыми бактериями, с помощью тонкослойной хроматографии (ТСХ)». Этот качественный метод позволяет определять способность образовывать биогенные амины бактериями в жидких питательных средах, содержащих соответствующие аминокислоты, выделять и идентифицировать гистамин, тирамин, путресцин, кадаверин и фенилэтиламин с помощью тонкослойной хроматографии.
Поскольку биогенные амины относятся к продуктам жизнедеятельности молочнокислых бактерий и могут образовываться при сбраживании спиртовой бражки, в 2009 г. на территории Российской Федерации вступил в действие ГОСТ Р 52756-2007 «Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Определение массовой концентрации азотистых летучих оснований методом капиллярного электрофореза». Стандарт распространяется на этиловый ректификованный спирт из пищевого сырья и устанавливает метод определения массовой концентрации азотистых летучих оснований (аммиак, путресцин, метиламин, кадаверин, диметиламин, этиламин, этаноламин, пирролидин, пропиламин, изопропаноламин, изобутиламин, изоамиламин, фенилэтиламин) с помощью системы капиллярного электрофореза с кондуктометрическим детектором. Метод основан на разделении ионов азотистых летучих оснований за счет их различной электрофоретической подвижности в процессе миграции по кварцевому капилляру в электролите под воздействием электрического поля с последующей регистрацией кондуктометрическим детектором.
В качестве средства измерения биогенных аминов в спирте используют систему капиллярного электрофореза с диапазоном измерения рабочего напряжения от -30 до 30 кВ включительно, обеспечивающую поддержание рабочей температуры капилляра, оснащенную кварцевым капилляром длиной не более 150 см и внутренним диаметром 50 мкм, кондуктометрическим детектором и электронно-вычислительной машиной со специальным программным обеспечением для обработки фореграмм.
Несмотря на существующий метод определения биогенных аминов в этиловом спирте, оформленный в виде действующего национального стандарта, предельно допустимые концентрации биогенных аминов в спирте этиловом ректификованном из пищевого сырья не установлены и не регламентированы.
При установлении норм содержания биогенных аминов в продуктах питания, в том числе в винодельческой продукции, необходимо в первую очередь определить степень воздействия биогенных аминов на организм человека.
М. Д. Нут [1] отметил, что максимально допустимый уровень гистамина и тирамина в продуктах питания должен быть в диапазоне соответственно 50-100 мг/кг и 100-800 мг/кг; в концентрации более 1000 мг/кг тирамин становится токсичным. Путресцин, спермин, спермидин и кадаверин могут вступать в реакцию с нитритами с образованием канцерогенных нитрозаминов, а также их можно использовать в качестве индикаторов порчи продуктов [2, 3]. Триптамин способствует повышению кровяного давления (особенно при употреблении копченых мясных продуктов).
Биогенные амины тирамин и фенилэтиламин служат инициаторами гипертонического криза у некоторых больных, страдающих постоянными мигренями. Концентрация гистамина в пищевых продуктах свыше 100 мг может спровоцировать отравление различной степени тяжести в зависимости от первоначального состояния здоровья человека.
Определение пороговой концентрации биогенных аминов в пищевых продуктах, оказывающей токсичное действие на организм человека, очень сложно, так как токсичные дозы зависят от детоксикации отдельно взятого индивидуума [4, 5]. Как правило, в процессе приема пищи в кишечнике человека метаболизируется небольшое количество биогенных аминов. На остаточные концентрации, не подвергшиеся метаболизму, система включает защитные механизмы, в которые входят специфические ферменты, такие как диаминоксидазы (DAO). Тем не менее при употреблении в пищу больших концентраций биогенных аминов система не в состоянии справиться и провести детоксикацию в полном объеме. Кроме того, в случае недостаточной активности DAO, вызванной, например, хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, или ингибирования активности DAO из-за побочных эффектов лекарств или алкоголя даже небольшое количество биогенных аминов не метаболизируется [6].

Рис. 1. Предельно допустимые концентрации гистамина в вине и продуктах из рыбы

Ученые [7] изучили токсичное влияние тирамина, спермидина, спермина, путресцина и кадаверина на организм крыс. Исследования проводили в течение 6 недель на группе из 10 мужских и 10 женских особей крыс. Установлено, что тирамин и кадаверин обладают низкой токсичностью и оказывают влияние при концентрации 2000 мг/кг массы тела крыс. Путресцин характеризуется острой токсичностью при концентрации 2000 мг/кг массы тела крыс, спермидин и спермин — 600 мг/кг массы тела крыс.
Учитывая такое действие продукции с высоким содержанием гистамина на организм животных и человека, многие страны ввели ограничения по его содержанию. Так, предельно допустимая концентрация гистамина в Российской Федерации в рыбе и рыбной продукции из сельди, тунца, скумбриевых и лососевых согласно СанПиН 2.3.2.1078-01 составляет 100 мг/кг (превышение данной нормы в одной проанализированной пробе приводит к забраковке всей партии продукции). Содержание в свежей рыбе гистамина до 50 мг/кг допускается в США и Канаде, до 100 мг/кг (в Австралии), до 100 мг/кг (в Швеции), в соленой рыбе — не более 200 мг/кг. Согласно Регламенту ЕС 2073/2005 «О микробиологических показателях для пищевых продуктов» предельный уровень гистамина составляет от 100 до 200 мг/кг для продукции из видов рыб, способных дать высокие концентрации гистамина, и до 400 мг/кг для продукции из этих же видов рыб, подвергнутой ферментативному созреванию. Предельно допустимая концентрация гистамина в рыбных продуктах (тунец, скумбрия, лосось, сельдь — все виды продукции, в том числе, сушеная), поступающих на рынок стран Таможенного союза, регламентирована и составляет не более 100 мг/кг (ТР ТС 021/2011, решение № 880 от 09.12.2011 г.). В продуктах детского питания максимально возможное содержание гистамина в рыбных консервах, кулинарных изделиях и полуфабрикатах из рыбы и нерыбных объектов промысла достигает 100 мг/кг, в рыборастительных консервах — 40 мг/кг. Верхний предел содержания гистамина в пищевом продукте согласно данным [8] составляет 100 мг/кг, а в алкогольном напитке — 2,0 мг/дм³ (рис. 1).
Проведенные исследования винодельческой продукции российского производства на наличие биогенных аминов с помощью метода, основанного на сочетании твердофазной экстракции и капиллярного электрофореза [9, 10], позволили установить интервалы варьирования содержания биогенных аминов в винодельческой продукции различного типа (столовые красные и белые вина; вина, насыщенные углекислотой, рис. 2).

Рис. 2. Интервалы варьирования содержания биогенных аминов в винодельческой продукции

Результаты исследований свидетельствуют о том, что в игристых винах концентрация биогенных аминов в 1,5-2 раза выше, чем в столовых. Этот факт обусловлен длительным контактом виноматериала с дрожжами в процессе шампанизации (вторичное брожение), который способствует накоплению большого количества аминокислот.
К наиболее часто идентифицируемым в вине биогенным аминам относятся гистамин, метиламин, фенил- этиламин, путресцин, кадаверин.
При исследовании влияния технологических приемов производства виноградных вин на накопление и образование биогенных аминов установлено, что обработка мезги красных сортов винограда ферментными препаратами и ее нагревание повышают концентрацию биогенных аминов в виноградных винах. Кроме того, развитие молочнокислых бактерий в вине или сусле увеличивает микробиальную нестабильность вина и содержание биогенных аминов.

Выводы.

Существующие методы определения биогенных аминов, используемые в мировой практике, трудоемки и энергозатратны. Необходимость разработки и принятия в виде национального стандарта нового метода и установление предельно допустимых норм содержания биогенных аминов в винодельческой продукции актуальны и необходимы, поскольку образование и накопление биогенных аминов в винодельческой продукции ведет к нарушению физико-химических свойств продукта и оказывает токсичное действие на организм человека. Для осуществления такого мониторинга необходимо обладать надежными, экспрессными, точными и неэнергоемкими аналитическими методами, что позволит контролировать качество и безопасность сырья и конечного продукта — вина.

Список литературы

1. Nout, M. J. R. Fermented foods and food safety/M. J. R. Nout//Food Research International. № 27.1994. Р. 291-298.
2. Eerola, S. Biogenic amines in dry sausages during shelf-life storage/S. Eerola, A. X. R. Sagues, L. Lilleberg, H. Aalto//Zeitung Lebensmittel for Untersuchung und Forschung A. — № 205. 1997. Р. 351-355.
3. Fernandes, J. O. Combined ion-pair extraction and gas chromatography — mass spectrometry for the simultaneous determination of diamines, polyamines and aromatic amines in Port wine and grape juice/J. O. Fernandes, M. A. Ferreira//Journal of Chromatography A. № 886. 2000. Р. 183-195.
4. Veciana Nogue, M. T. Biogenic amines as hygienic quality indicators of tuna. Relationships with microbial counts, ATP-related compounds, volatile amines and organoleptic changes/M. T. Veciana Nogue, A. Marine Font, M. C. Vidal Carou//Journal of Agricultural and Food Chemistry. 1997. № 45. Р. 2036-2041.
5. Halasz, A. Biogenic-amines and their production by microorganisms in food/A. Halasz, A. Barath, L. Simon-Sarkadi, W. Holzapfel//Trends in Food Science and Technology. — 1994. № 5. P 42-49.
6. Bodmer, S. Biogenic amines in foods: histamine and food processing/S. Bodmer, C. Imark, M. Kneubuohl// Inflammation Research. 1999. № 48. P. 296-300.
7. Tila, H. P. Acute and subacute toxicity of tyramine, spermidine, spermine, putrescine and cadaverine in rats/H. P. Tila, H. E. Falke, M. K. Prinsena, M. I. Willemsa//Food and Chemical Toxicology. Volume 35, Issues 3-4, March — April 1997, P. 337348.
8. Lehtonen, P. Determination of amines and amino acids in wine/P. Lehtonen//A review, Am. J. Enol. Vitic. 1996. №47. P. 127-133.
9. Кушнерева, Е. В. исследование содержания производных аминокислот в винодельческой продукции/е. В. Кушнерева, Т. И. Гугучкина, Н. М. Агеева//настоящие исследования и развитие — 2012. Экология. Химия и химические технологии. Сельское хозяйство. Ветеринария. Т. 18: Мат-лы 8-й межд. научно-практ. конф. 17-25 января 2012 г. София, Болгария. С. 74-78.
10. Кушнерева, Е. В. определение содержания биогенных аминов в виноградных винах/Е. В. Кушнерева, М. Г. Марковский, Т. И. Гугучкина, Н. М. Агеева// известия вузов. Пищевая технология. 2012. № 1 (325). С. 106-108.