CC BY
7
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
УДК 634.85:57.088:577.212.3
DOI: 10.24411/2072-9650-2020-10028
Молекулярно-генетический метод анализа -путь повышения качества вина
В.К. Семипятный, канд. техн. наук; Р.Р. Вафин, д-р биол. наук, профессор РАН; И.Ю. Михайлова ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, Москва Е. Г. Лазарева*
ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, Москва
Дата поступления в редакцию 16.07.2020 ' lkg1996@mail.ru
Дата принятия в печать 18.09.2020 © Семипятный В.К, Вафин Р.Р., Михайлова И.Ю, Лазарева Е.Г, 2020
Одной из актуальных проблем алкогольной промышленности становится обеспечение продовольственной безопасности качества реализуемой продукции, в том числе и винодельческой. Характерный признак современного рынка алкогольной продукции - тенденция фальсификации известных марок вин отечественного и импортного производства, изготавливаемого из определенного сорта винограда. При этом классические методологические базы оценки качества алкогольной продукции в большинстве случаев не располагают потенциалом распознавания множества современных «технологических решений». Решением этой проблемы может стать ДНК-аутентификация вин - технологический процесс проверки их подлинности генои-дентификацией основного растительного ингредиента - технических сортов винограда, посредством молекулярно-генетического анализа остаточных количеств нуклеиновых кислот Vitis vinifera L, экстрагируемых из клеточного дебриса реализуемой готовой продукции. В статье представлен обзор ДНК-маркерных методов для аутентификации вин. Представленный в статье материал указывает на актуальность создания утвержденной комплексной схемы идентификации вин с их дополнением новыми методиками ДНК-аутентификации, что повысит достоверность оценки подлинности и места происхождения винодельческой продукции.
Ключевые слова
вино; виноград; ДНК; идентификация; качество; маркер; ПЦР. Цитирование
Семипятный В.К., Вафин Р.Р., Михайлова И.Ю, Лазарева Е.Г. (2020) Молекулярно-генетический метод анализа - путь повышения качества вина // Пиво и напитки. 2020. № 3. С. 37-39.
V.K. Semipyatniy, Candidate of Technical Science; R.R. Vafin, Doctor of Biological Science, Professor RAS; I. Yu. Mikhaylova All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry -Branch of V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Moscow E. G. Lazareva*
V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Moscow
Received: July 16,2020 * lkg1996@mail.ru
Accepted: September 18,2020 © Semipyatniy V.K, Vafin R.R, Mikhaylova I. Yu, Lazareva E.G, 2020
One of the urgent problems of the alcohol industry is to ensure food safety of the quality of products sold, including wine. A characteristic feature of the modern market for alcoholic beverages is the tendency to falsify well-known brands of domestic and imported wines made from a particular grape variety. At the same time, the classical methodological bases for assessing the quality of alcoholic beverages in most cases do not have the potential to recognize many modern «technological solutions». A solution to this problem can be the DNA authentication of wines - the technological process of verifying their authenticity by genetically identifying the main plant ingredient - technical grape varieties, by means of molecular genetic analysis of the residual amounts of Vitis vinifera L. nucleic acids extracted from the cell debris of the finished product being sold. he article provides an overview of DNA marker methods for wine authentication. The material presented in the article indicates the relevance of creating an approved integrated wine identification scheme with their addition with new DNA authentication methods, which will increase the reliability of assessing the authenticity and place of origin of wine products.
Key words
wine; grape; DNA; identification; quality; marker; PCR. Citation
Semipyatniy V.K., Vafin R.R, Mikhaylova I. Yu., Lazareva E.G. (2020) Molecular Genetic Analysis Method - a Way to Improve the Quality of Wine // Beer and Beverages = Pivo i Napitki. 2020. No. 3. P. 37-39.
Реферат
Method -:v of Wine
Absract
ISSN 2072=9650
3 • 2020 ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
37
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА"
Одной из актуальных проблем современного развития России становится обеспечение продовольственной безопасности качества пищевык продуктов, что определило необходимость принятия государственной программы (Стратегии) по повышению качества пищевыгх продуктов до 2030 г. [1]. Реализация Стратегии 2030 предполагает широкое внедрение мониторинга качества [2, 3] и разработки новых методов контроля [4, 5].
Различные формы фальсификации вина используют в течение многих веков [6], каждый раз применяя новые методы, чтобы обойти существующие методики идентификации. В последние годы наблюдается тенденция фальсификации известных марок вин отечественного и импортного производства, изготавливаемых из определенного сорта винограда. Фальсификация вин, производимы« из определенного сорта винограда, путем использования винограда иного сорта — наиболее сложным прием для вышвления методами физико-химического анализа.
Таким образом, ключевая задача в борьбе с данной фальсификацией заключается в расширении области оценочных критериев более современной методологической базой, в частности технологиями ДНК-аутентификации.
ДНК-аутентификация вин — технологический процесс проверки их подлинности геноидентификацией основного растительного ингредиента — технических сортов винограда, посредством молекулярно-генетического анализа остаточных количеств ну-клеиновык кислот vinifera Ь, экстрагируемых из клеточного дебриса реализуемой готовой продукции.
Методы ДНК-аутентификации виноградного сырья и винодельческой продукции основаны на применении спектра генетических маркеров ядерной, митохондриальной и хлоропласт-ной ДНК.
Один из способов идентификации сортов винограда в вине базируется на применении микросателлитных локусов ядерной ДНК (SSR) [7]. Для этого используют базу маркеров для паспортизации сортов и гибридов винограда. SSR-маркеры подходят только для определения ограниченного ассортимента вин, так как ПЦР по анализируемым локусам vinifera Ь в готовом продукте имеет низкий уровень воспроизводимости [8].
Известно использование микроса-теллитной ДНК и в качестве источника STS (Sequence Tagged Site — сайты, помеченные сиквенсом) — непротя-женныгх уникальныгх последовательностей, амплифицированные профили которыгх служат молекулярно-генетическими маркерами [9]. Так, S. Nakamura et al. (2007) сконструировали экспериментальные наборы STS-праймеров к определенным SSR-локусам митохондриальной и хлоро-пластной ДНК [10], апробировав их в ПЦР при сортовой геноидентификации Vitis vinifera L. и ДНК-аутентификации производимых из них вин.
Для ДНК-аутентификации вин, кроме микросателлитнык локусов, применяют SNP-маркеры [11]. Они обладают высоким идентификационным потенциалом благодаря возможности определения отдельных генотипов винограда как в моносортовых, так и в купажнык винах. Главное преимущество заключается в возможности идентификации при анализе фраг-ментированной нуклеиновой кислоты низкого качества.
В работе Catalano представлены наборы праймеров и зондов для ге-ноиндентификации винограда сорта Sangiovese и последующей ДНК-аутентификации производимого из него вина. Исследование проводили при проведении ПЦР в реальном времени (Real-time PCR) с флуоресцентно-гибридизационной детекцией. Ге-ноидентификация сорта Sangiovese и ДНК-аутентификация производимого из него вина, основанная на оценке однонуклеотидного полиморфизма, устанавливается по наличию алле-ля C в гомозиготном состоянии (генотип СС) во всех трех аналитических позициях SNP.
Другая разновидность применения SNP-маркеров — это использование знаний об однонуклеотидном полиморфизме в ряде генов Vitis vinifera L., интегрированных в метод анализа кривых плавления с высокой разрешающей способностью (HRM-анализ) на ПЦР-платформах в режиме реального времени [12].
HRM-анализ представляет собой эффективную технологию генотипи-рования с совмещенными этапами ПЦР и детекции высокой степени специфичности и чувствительности, обладающую возможностью дифференциации нескольких генотипов в одном анализе, и пригодную в том числе для ДНК-аутентификации вин.
В 2018 г. отечественными авторами [13] было предложено использование праймеров для ПЦР с последующим ЖМ-анализом и (или) секвенированием при геноиденти-фикации сортов винограда и ДНК-аутентификации производимых из них вин. Анализ исследований показал, что SNP-идентификация отдельно взятого локуса гена не позволяет однозначно устанавливать происхождение исследуемого виноматериала, следовательно, она не может быть универсальной. Вследствие чего, авторами предложено понятие и введен термин «идентификационное расстояние» для определения эффективности идентификационных методов. Кроме того, в 2020 г. зарегистрирована «Программа для определения идентификационного расстояния сортовой принадлежности в методиках генной аутентификации виноматериала» [14].
Из представленный материалов следует, что актуально создание комплексной методики ДНК-аутентификации виноматериала, позволяющей робастной процедурой анализа в контексте идентификационного расстояния (а именно, наличием у методики минимального порогового значения ИР для всех пар сортов, приемлемого для целей стандартизации) идентифицировать и дифференцировать различные сорта винограда как в моносортовых, так и в ассамбляжных коммерческих винах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каллек, К. Вино. Иллюстрированная энциклопедия / К. Каллек; пер. с англ. — М.: Лабиринт Пресс, 2004 г. — 320 с.
2. Оганесянц, Л.А. Мониторинг качества пищевых продуктов-базовый элемент стратегии / Л. А. Оганесянц, С. А. Хуршудян, А. Г. Галстян // Контроль качества продукции. — 2018. — № 4. — С. 56-59.
3. Хуршудян, С.А. Мониторинг качества винодельческой продукции / С. А. Хуршудян, А. Г. Галстян // Контроль качества продукции. — 2017. — № 8. — С. 12-13.
4. Хуршудян, С.А. Определение фальсификации вина органолептическим методом / С.А. Хуршудян, Л. Н. Харламова // Контроль качества продукции. — 2017. — № 7. — С. 12-14.
5. Оганесянц, Л.А. Изотопная масс-спектро-метрия в определении качества вина / Л. А. Оганесянц, Е. И. Кузьмина, С. А. Хуршудян // Контроль качества продукции. — 2017. — № 7. — С. 15-17.
6. Зайчик Б. Ц. Фальсификация пищевых продуктов в России история и современ-
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
3•2020
ISSN 2072=9650
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
ность / Б. Ц. Зайчик, С. А. Хуршудян // Пищевая промышленность. — 2009. — № 8. — С. 22-25.
7. Catalano, V. Experimental Review of DNA-Based Methods for Wine Traceability and Development of a Single-Nucleotide Polymorphism (SNP) Genotyping Assay for Quantitative Varietal Authentication / V. Catalano, P. Moreno-Sanz, S. Lorenzi, [et al.] // J. Agric. Food Chem. — 2016. — Vol. 64, № 37. — P. 6969-6984. — DOI: 10.1021/ acs.jafc.6b02560.
8. Baleiras-Couto, M. M. Detection and identification of grape varieties in must and wine using nuclear and chloroplast microsatellite markers / M. M. Baleiras-Couto, J. E. Eiras-Dias // Anal. Chim. Acta. — 2006. — Vol. 563, № 1-2. — P. 283-291. — DOI: 10.1016/ j.aca.2005.09.076.
9. Thomas, M.R. Microsatellite repeats in grapevine reveal DNA polymorphisms when analysed as sequence-tagged sites (STSs) / M. R. Thomas, N. S. Scott // Theor. Appl. Genet. — 1993. — Vol. 86, № 8. — P. 985-990. — DOI: 10.1007/BF00211051.
10. Chung, S.-M. The development and evaluation of consensus chloroplast primer pairs that possess highly variable sequence regions in a diverse array of plant taxa / S.-M. Chung, J. E. Staub // Theor. Appl. Genet. — 2003. — Vol. 107, № 4. — P. 757-767. — DOI: 10.1007/ s00122-003-1311-3.
11. Nakamura, S. Novel preparation method of template DNAs from wine for PCR to differentiate grape (Vitis vinifera L.) cultivar / S. Nakamura, K. Haraguchi, N. Mitani, [et al.] // Agric. Food Chem. — 2007. — Vol. 55, № 25. — P. 10388-10395. — DOI: 10.1021/jf072407u.
12. Pereira, L. An enhanced method for vitis vinifera L. DNA extraction from wines / L. Pereira, H. Guedes-Pinto, P. Martins-Lopes // Am. J. Enol. Vitic. — 2011. — Vol. 62, № 4. — P. 547-552. — DOI: 10.5344/ajev.2011.10022.
13. Oganesyants, L.A. Prospects for DNA authentication in wine production monitoring / L. A. Oganesyants, R. R. Vafin, A. G. Gal-styan, [et al.] // Foods and Raw Materials. — 2018. — Vol. 6, № 2. — P. 438-448. — DOI: 10.21603/2308-4057-2018-2-438448.
14. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2020612766 РФ. Программа для определения идентификационного расстояния сортовой принадлежности в методиках генной аутентификации вино-материала / Л. А. Оганесянц, В. К. Семипятный, Р. Р. Вафин, А. Е. Рябова, Е. Г. Лазарева, А. Г. Галстян; заявитель и правообладатель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр пищевых систем им. В. М. Горбатова» РАН. - № 2019666777; заявл. 18.12.2019; опубл. 03.03.2020. - 1 с.
REFERENCES
1. Kalek K. Vino. Illyustrirovannaya encik-lopediya [Wine. Illustrated Encyclopedia]. Moscow: Labirint Press Publ.; 2004. 320 p. (In Russ.)
2. OganesyancLA, Hurshudyan SA, Galstyan AG. Monitoring kachestva pishchevyh produk-tov-bazovyj ehlement strategii [Food quality monitoring as the basic strategic element]. Kontrol' kachestva produkcii [Product quality control]. 2018;4:56-59. (In Russ.)
3. Hurshudyan SA, Galstyan AG. Monitoring kachestva vinodel'cheskoj produkcii [Monitoring the quality of wine products]. Kontrol' kachestva produkcii [Product quality control]. 2017;8:12-13. (In Russ.)
4. Khurshudyan SA, Kharlamova LN. Opredele-niye fal'sifikatsii vina organolepticheskim metodom [Determination of wine falsification by organoleptic method]. Kontrol' kachestva produkcii [Product quality control]. 2017;7:12-14. (In Russ.)
5. Oganesyants LA, Kuzmina EI, Khurshudyan SA. Izotopnaya mass-spektrometriya v opredele-nii kachestva vina [Isotopic mass spectrom-etry in determining the quality of wine]. Kontrol' kachestva produkcii [Product quality control]. 2017;7:15-17. (In Russ.)
6. Zaychik BT, Khurshudyan SA. Fal'sifikatsiya pishchevykh produktov v Rossii: istoriya i sovremennost' [Food fraud in Russia: history and modernity]. Pishchevaya promyshlennost' [Food industry]. 2009;8:22-25. (In Russ.)
7. Catalano V, Moreno-Sanz P, Lorenzi S, Gran-do MS. Experimental Review of DNA-Based
Methods for Wine Traceability and Development of a Single-Nucleotide Polymorphism (SNP) Genotyping Assay for Quantitative Varietal Authentication. J Agric Food Chem. 2016;64 (37):6969-6984. DOI: 10.1021/ acs.jafc.6b02560.
8. Baleiras-Couto MM, Eiras-Dias JE. Detection and identification of grape varieties in must and wine using nuclear and chloro-plast microsatellite markers. Anal. Chim. Acta. 2006;563 (1-2):283-291. DOI: 10.1016/ j.aca.2005.09.076.
9. Thomas MR, ScottNS. Microsatellite repeats in grapevine reveal DNA polymorphisms when analysed as sequence-tagged sites (STSs). Theor. Appl. Genet. 1993;86 (8):985-990. DOI: 10.1007/BF00211051.
10. Chung S-M, Staub JE. The development and evaluation of consensus chloroplast primer pairs that possess highly variable sequence regions in a diverse array of plant taxa. Theor. Appl. Genet. 2003;107 (4):757-767. DOI: 10.1007/s00122-003-1311-3.
11. Nakamura S, Haraguchi K, Mitani N, Oht-subo K. Novel preparation method of template DNAs from wine for PCR to differentiate grape (Vitis vinifera L.) cultivar. Agric. Food Chem. 2007;55 (25):10388-10395. DOI: 10.1021/ jf072407u.
12. Pereira L, Guedes-Pinto H, Martins-Lopes P. An enhanced method for vitis vinifera L. DNA extraction from wines. Am. J. Enol. Vitic. 2011 ;62 (4):547-552. DOI: 10.5344/ajev.2011.10022.
13. Oganesyants LA, Vafin RR, Galstyan AG, Semipyatniy VK, Khurshudyan SA, Ryabova E. Prospects for DNA authentication in wine production monitoring. Foods and Raw Materials. 2018;6 (2):438-448. DOI: 10.21603/2308-40572018-2-438448.
14. Oganesyants LA, Semipyatnyy VK, Vafin RR, Ryabova AE, Lazareva EG, Galstyan AG. Programma dlya opredeleniya identifikatsion-nogo rasstoyaniya sortovoy prinadlezhnosti v metodikakh gennoy autentifikatsii vino-materiala [Program for determining the identification distance of varietal affiliation in the methods of gene authentication of wine material]. Certificate of registration of the computer program RU 2020612766.2020.<S
Авторы
Семипятный Владислав Константинович, канд. техн. наук; Вафин Рамиль Ришадович, д-р биол. наук, профессор РАН; Михайлова Ирина Юрьевна
Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности -филиал ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, 119021, Россия, г. Москва, ул. Россолимо, д. 7, semipyatniy@gmail.com, vafin-ramil@mail.ru, vogts-villa@mail.ru Лазарева Екатерина Германовна ФНЦ пищевых систем им. В. М. Горбатова РАН, 109316, Россия, город Москва, ул. Талалихина, 26, lkg1996@mail.ru
Authors
Vladislav K. Semipyatniy, Candidate of Technical Science; Ramil R. Vafin, Doctor of Biological Science, Professor RAS; Irina Yu. Mikhaylova
All-Russian Scientific Research Institute of Brewing, Beverage and Wine Industry - Branch of Gorbatov Research Center for Food Systems of RAS, 7 Rossolimo Str., Moscow, 119021, Russia, semipyatniy@gmail.com, vafin-ramil@mail.ru, vogts-villa@mail.ru Ekaterina G. Lazareva
V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, 26 Talalikhina Str., Moscow, 109316, Russia, lkg1996@mail.ru
ISSN 2072=9650
3•2020
ПИВО и НАПИТКИ / BEER and BEVERAGES
