CC BY
139
663.25
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ БИОГЕННЫХ АМИНОВ В ВИНОГРАДНЫХ ВИНАХ
Е.В. КУШНЕРЕВА, М.Г. МАРКОВСКИЙ, Т.И. ГУГУЧКИНА, Н.М. АГЕЕВА
Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства Россельхозакадемии, 350901, г. Краснодар, ул. 40 Лет Победы, 39; факс: (861) 257-57-04, электронная почта: [email protected]
Проведен анализ существующих способов идентификации биогенных аминов - продуктов декарбоксилирования аминокислот - в виноградном сусле и вине методами тонкослойной и жидкостной хроматографии. Предложен эффективный метод определения биогенных аминов в виноградном сусле и вине с помощью капиллярного электрофореза с предварительной твердофазной экстракцией. Получены экспериментальные данные об образовании продуктов декар-боксилирования аминокислот на разных стадиях производства виноградных вин.
Ключевые слова: продукты декарбоксилирования аминокислот, биогенные амины, сусло, вино, методы идентификации, тонкослойная и жидкостная хроматография.
Обеспечение безопасности пищевой продукции -одна из важнейших и актуальных задач, стоящих перед пищевой промышленностью России в связи со вступлением в ВТО. Непременным условием при этом является синхронизация действующих стандартов в области технического регулирования качества и безопасности пищевых продуктов, в том числе винодельческой продукции.
В настоящее время РФ входит в состав Таможенного союза, состоящего из трех государств, на территории которых действуют Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю). Эти требования определяют предельно допустимые нормы содержания в винодельческой продукции таких токсичных веществ, как диоксид серы, тяжелые металлы (свинец, кадмий, ртуть, мышьяк).
Качество и безопасность винодельческой продукции, в первую очередь, зависят от качества перерабатываемого винограда, а также от соблюдения технологических режимов и санитарных норм.
В странах ЕС запрещено производить вина из гибридных сортов винограда, 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, контролируется содержание биогенных аминов (БА), также относящихся к токсичным веществам [1, 2].
Биогенные амины - это группа азотсодержащих органических соединений с алифатической (путресцин, кадаверин, спермин, спермидин), ароматической (ти-рамин, фенилэтиламин) или гетероциклической (гистамин, триптамина) структурой. Некоторые из них обладают большой биологической активностью (гистамин, серотонин, допамин, тирамин), другие (путрес-цин и кадаверин) усиливают токсичное действие гистамина на организм человека. Биогенные амины образуются в результате декарбоксилирования свободных аминокислот под действием ферментных систем микробного происхождения. В винодельческом производ-
стве к обязательным условиям образования и накопления БА относятся:
наличие в среде свободных аминокислот; наличие у дрожжей или молочнокислых бактерий ферментной системы, обладающей декарбоксилазной активностью;
оптимальные условия среды для роста и развития дрожжей и/или молочнокислых бактерий.
Согласно резолюции Международной организации винограда и вина (МОВВ) 4/97, начиная с 1997 г. ведутся исследования, направленные на выяснение причины образования БА в вине, проводится подбор методов идентификации БА. В 2009-2010 гг. МОВВ приняла резолюции 346 и 348, в которых изложены основные принципы и порядок анализа содержания БА в виноградном сусле и вине методами тонкослойной и высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Разработанный и принятый МОВВ метод тонкослойной хроматографии определяет способность производить БА бактериями в жидких питательных средах, содержащих соответствующих предшественников аминокислот. Метод позволяет выделять и идентифицировать гистамин (HIS), тирамин (TYR), путресцин (PUT), кадаверин (CAD) и фенилэтиламин (РЕА).
Сущность метода заключается в том, что амины фракционируют на силикагеле пластины и разделяют в системе хлороформ-триэтиламин. Пятна визуализируются в УФ-спектре с помощью трансиллюминатора.
Идентификация БА методом высокоэффективной жидкостной хроматографии осуществляется на колонке С18 с помощью дериватизации о-фталальдегидом и флюориметрическим детектором.
Недостатками предложенных МОВВ методов являются высокая стоимость и ресурсоемкость.
Проведенные нами исследования позволили разработать метод идентификации БА с применением капиллярного электрофореза с предварительной твердофазной экстракцией аминов [3]. Метод устанавливает процедуру качественного и количественного определения содержания БА в винодельческой продукции посредством капиллярного электрофореза. Преимущества метода заключаются в высокой эффективности раз-
Вино красное - с применением яблочно-молочного брожения Вино белое - с применением яблочно-молочного брожения Вино красное - с применением мацерации Вино белое - с применением мацерации Вино красное - с применением ферментов с пектолитической активностью Вино белое - с применением ферментов с пектолитической активностью
Вино столовое сухое красное - контроль Вино столовое сухое белое - контроль
ЗШЕ
и
( (1 км! ( о
[ ( 1П1П1Ш1К [ о
1 ( —ШШШМ ■■
I ( ((((ШШШ( ( р
( !■ 1 ( (
1 1 | | ' 1
о
5 10 15 20 25 30
□ Гистамин ■ Метиламин ш Фенилэтиламин □ Путресцин ■ Кадаверин
деления компонентов, экспрессности, точности и воспроизводимости.
Диапазон измерений массовых концентраций БА (аммиак, путресцин, метиламин, кадаверин, диметиламин, этиламин, этаноламин, пирролидин, пропиламин, изопропиламин, изобутиламин, изоамиламин, фенилэтиламин) составляет от 0,1 до 200 мг/дм3 включительно.
Метод базируется на разделении БА с помощью твердофазной экстракции на патронах С18 и идентификации в растворе элюента с помощью метода капиллярного электрофореза на высокоточном приборе Капель 105 Р, оборудованном ультрафиолетовым детектором с длинной волны лампы 254 нм, со следующими характеристиками:
кварцевый капилляр длиной 0,5 м до детектора, внутренний диаметр 75 • 10-6 м;
регулируемый источник высокого напряжения положительной полярности 3-25 кВ;
пневматический и электрический ввод пробы; принудительное воздушное охлаждение капилляра. С помощью разработанного метода было исследовано влияние технологических приемов переработки винограда и снижения кислотности вин на образование и накопление в столовых сухих красных и белых винах продуктов декарбоксилирования аминокислот -БА.
Полученные результаты (рисунок) свидетельствуют, что применение ферментной обработки мезги препаратами, обладающими пектолитической активностью [4], увеличивает суммарное содержание БА в вине, однако снижает концентрацию гистамина и кадаверина.
С целью извлечения ароматических и экстрактивных веществ из кожицы виноградной ягоды часто применяют мацерацию мезги. Длительный контакт мезги с виноградным суслом способствует незначительному
увеличеиию суммарного количества БА в вине и росту концентраций таких аминов, как путресцин и кадаверин.
Проведение после спиртового брожения биологического кислотопонижения с помощью коммерческих штаммов молочнокислых бактерий увеличивает риск накопления БА.
ВЫВОДЫ
1. Предложен метод определения БА в виноградном сусле и вине с помощью капиллярного электрофреза, обладающий преимуществами по сравнению с тонкослойной и жидкостной хроматографией.
2. Обработка мезги ферментными препаратами и ее нагревание повышают концентрацию БА в виноградных винах.
3. Развитие молочнокислых бактерий в вине или сусле увеличивает микробиальную нестабильность вина и содержание БА.
ЛИТЕРАТУРА
1. Bover-Cid S., Holzapfel W.H. Improved screening procedure for biogenic amine production by lactic acid bacteria // Int. J. Food Microbiol. - 1999. - 53. - Р. 33-41.
2. Buteau C., Duitschaever C.L., Ashton, G.C. A study of the biogenesis of amines in a Villard Noir wine // Am. J. Enol. Vitic. -1984. - 35. - Р. 228-236.
3. Кушнерева E.B., Агеева H.M. Риски, связанные с развитием молочнокислых бактерий в вине // Сб. науч. тр. X Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых и специалистов «Современные достижения в виноградарстве и виноделии» / НИВиВ «Магарач» (Ялта). - 2011. - Т. XLI. - Ч. 2. - С. 55-57.
4. Адаптация новых штаммов активных сухих винных дрожжей и активаторов брожения производства Института «Лаф-форт энолоджи» к условиям кубанского виноделия / Е.В. Кушнере-ва, Т.И. Гугучкина, И.В. Оселедцева и др. // Виноделие и виноградарство. - 2011. - № 3. - С. 10-12.
Поступила 31.01.12 г.
DEFINITION OF BIO GENE AMINES CONTENT IN GRAPE WINES
E.V. KUSHNEREVA, M.G. MARKOVSKY, T.I. GUGUCHKINA, N.M. AGEEVA
North Caucasian Regional Research Institute of Horticulture and Viticulture of the Russian Academy ofAgricultural Sciences, 39, 40 Let Pobedy st., Krasnodar, 350901; fax: (861) 257-57-04, e-mail: [email protected]
The analysis of existing ways of biogene amines identification - products of amino acids decarboxylation - in a grape mash and wine by methods thin-layer and liquid chromatography is carried out. The effective method of biogene amines definition in grape mash and wine by means of capillary electrophoresis with preliminary solid phase extraction is offered. Experimental data about formation of amino acids decarboxylation products at different stages of manufacture of grape wines are received. Key words: products of amino acids decarboxylation, biogene amines, grape mash, wine, identification methods, thin-layer and liquid chromatography.
663.551.4
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО СПИРТА НА БРАГОРЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ
Т.Г. КОРОТКОВА, Е.Н. КОНСТАНТИНОВ
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; электронная почта: [email protected]
Проведено обследование типовой брагоректификационной установки (БРУ) косвенного действия. Экспериментальные данные сравнены с результатами моделирования при использовании термодинамических базисов моделей UNIQUAC и NRTL. Рекомендовано при моделировании БРУ косвенного действия использовать разные термодинамические базисы: UNIQUAC - для эпюрационной колонны, NRTL - для ректификационной колонны и NRTL (жидкость-жидкость) при расчете экстрактора сивушного масла.
Ключевые слова: брагоректификация, зерновая бражка, пищевой спирт, летучие примеси, модели UNIQUAC и NRTL.
Результаты моделирования работы брагоректификационных установок (БРУ) в среде сложных химико-технологических систем существенно зависят от точности описания паро-жидкостного равновесия. Для описания равновесия в спиртовых смесях широко применяются методы групповых вкладов, в частности иЫТБАС, ЦМОиАС, ККГЬ. Параметры межмолеку-лярного взаимодействия последних двух методов могут быть спрогнозированы на основе данных по параметрам взаимодействия между группами, которые используются в методе иМБАС.
В зависимости от точности описания равновесия в смесях различного компонентного состава для исследования и совершенствования БРУ использовались различные методы описания равновесия. При расчете технологического режима схемы БРУ косвенного действия применялся метод ЦМОиАС [1]. При моделировании и исследовании схем получения биотоплива более точные результаты получены с использованием метода ККТЬ, который лучше описывает расслаивание смесей этиловый спирт-вода-сивушное масло [2, 3]. При исследовании процесса эпюрации и разгонки эфи-ро-альдегидной фракции (ЭАФ) для повышения точности моделирования равновесия в системах ацетальде-гид-вода, метилацетат-этиловый спирт, вода-уксус-ная кислота и ряде других смесей использована разработанная нами двухзонная модель [4]. Сравнение методов ЦМОиАС и ККТЬ было проведено также на базе экспериментальных данных, полученных нами на стендовой ректификационной установке периодиче-
ского действия [5]. Процесс периодической ректификации был выбран в связи с тем, что он обеспечивает получение значительно большего объема информации, благодаря отбору большого количества фракций разного состава и работе колонны при изменяющемся во времени технологическом режиме. Для завершения комплекса исследований и окончательного выбора метода моделирования брагоректификации проведена одновременная и более детальная проверка точности моделирования БРУ косвенного действия при использовании различных моделей описания равновесия в системах пар-жидкость и жидкость-жидкость.
В связи с тем, что разделяемая спиртовая смесь содержит порядка 20 компонентов, т. е. порядка 1500 пар, а для каждой бинарной смеси необходимо определить 4 параметра взаимодействия, то использование двух-зоннной модели для всей схемы требует проведения большого объема работ по идентификации ее параметров.
Когда исследовалось межфазовое равновесие пар-жидкость, жидкость-жидкость и пар-жид-кость-жидкость, идентификация всегда проводилась по одному из методов, затем рекомендовался тот, который обеспечивал наименьшее расхождение между экспериментальными и расчетными данными [3-5]. Результаты, полученные при исследовании фазового равновесия, менее информативны, чем полученные при моделировании технологической схемы.
В этой связи в настоящей работе оценивается точность описания технологического процесса в типовой
