Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Jak w 9 minut oznaczyć 38 związków chemicznych?
Jak w 9 minut oznaczyć 38 związków chemicznych?
Naukowcy z Uniwersytetu Rolniczego w Wiedniu opracowali najszybszą jak dotąd metodę jednoczesnego oznaczania aminokwasów i amin biogennych w jednym cyklu badań. W tym celu zastosowali technikę analizy chromatograficznej, pozwalającą na wykrycie śladowych ilości związków chemicznych w bardzo krótkim czasie. Sukcesem jest czas rozdziału związków, który wynosi zaledwie 9 minut oraz ilość identyfikowanych substancji, bo aż 38 molekuł. Doświadczenie to zostało przeprowadzone na kilku typach serów dojrzewających. Celem chemików i biotechnologów jest skrócenie czasu analizy materiału biologicznego, dzięki czemu w krótszym czasie są oni w stanie przeanalizować większą ilość badanych próbek. Tego rodzaju badania, są bardzo istotne w aspekcie wdrożeniowym dla przemysłu spożywczego i farmaceutycznego.

W dzisiejszych czasach chromatografia cieczowa (LC – liquid chromatography), jest najpowszechniejszą techniką analizy jakościowej i ilościowej związków chemicznych zawartych w napojach oraz żywności. Optymalizacja i zwiększanie wydajności metod LC niesie za sobą modyfikacje aparatury . „Sercem” każdej aparatury chromatograficznej jest kolumna na której zachodzi rozdziała analizowanych substancji. To w głównej mierze od jej parametrów tj. długości oraz średnicy ziaren złoża, zależny jest czas analizy. W typowym analitycznym aparacie HPLC, kolumny mają przeciętnie długość od 3 do 25 cm oraz od 3 do 5 µm średnicy por. Do chromatografów UHPLC (ultra-high pressure (lub performance) LC) stosuje się krótsze kolumny, zazwyczaj nie więcej niż 10 cm o zmniejszonym uziarnieniu złoża poniżej 3 µm. Dzięki temu wzrasta stopień upakowania złoża, czego efektem jest zwiększenie sprawności kolumny. Rozdział mieszaniny na tego typu aparaturze  prowadzi się przy zwiększonym liniowym przepływie fazy ruchomej oraz ciśnieniu dochodzącym nawet do 1200 atm.

Laboratorium Chemii Żywności wiedeńskiego Uniwersytetu dysponuje analizatorem ACQUITY UPLC® Tunable UV firmy Waters, który pozwala na skanowanie podwójnej długości fali UV/Vis oraz zastosowanie małych rozmiarów kolumn o średnicy ziaren rzędu 1,7 µm. Dzięki tak dobranej aparaturze Fiechter i współpracownicy, mogli oznaczyć jakościowo i ilościowo 23 aminokwasy i 15 amin biogennych.  Limit wykrywalność w zależności od związku wynosił od 0,05 do 0,29 mg na 100 gram próbki, co pozwalało na precyzyjne oznaczenie aminokwasów i amin jako, że najniższe wartości stężeń osiągały zakres 0,16-0,97 mg na 100 gram próbki. Metoda ta ukierunkowana była na oznaczanie niebezpiecznych dla człowieka amin, które powstają w trakcie procesów maturacji oraz fermentacji produktów spożywczych. Badaniom poddano sery dojrzewające, w których    identyfikowano następujące aminokwasy: kwas asparaginowy, serynę, asparaginę, glicynę, kwas glutaminowy, glutaminę, histydynę, treoninę, argininę, alaninę, prolinę, kwas gamma aminomasłowy, cystynę, tyrozynę, walinę, metioninę, ornitynę, lizynę, izoleucynę, leucynę, fenyloalaninę, tryptofan oraz aminy: etanoloaminę, histaminę, agmatynę, dimetyloaminę, etyloaminę, oktopaminę, pirolidynę, tyraminę, putrescynę, kadawerynę, spermidynę, 3-metylobutyloaminę, 3-fenyloetyloaminę, tryptaminę, sperminę.

Aminy biogenne i aminokwasy w produktach spożywczych.

Aminy biogenne, są naturalnymi składnikami surowców roślinnych i zwierzęcych, które obecne w żywności w niskim stężeniu nie stanowią zagrożenia dla zdrowia człowieka.
Podwyższona ilość tych molekuł w produktach spożywczych jest wynikiem aktywności enzymów endogennych zawartych w surowcach użytych do ich produkcji.

Związki te są niezbędne do wzrostu i utrzymania żywotności komórek oraz prawidłowego przebiegu niektórych procesów metabolicznych, biorą udział w syntezie białek, hormonów, alkaloidów i kwasów nukleinowych, wpływają na replikację DNA i przepuszczalność błon komórkowych. Niestety, badania dowiodły, że niektóre aminy mogą być prekursorami kancerogennych N-nitrozwiązków, przez co wykazują działania toksyczne na organizm. Pobierane w niewielkich ilościach z pożywieniem, są metabolizowane w przewodzie pokarmowym do mniej aktywnych produktów. Proces detoksykacji tych związków może być zaburzony u osób uczulonych lub przyjmujących leki będące inhibitorami enzymów powodujących rozkład amin, a są to: monoaminooksydaza, diaminooksydaza oraz poliaminooksydaza. Spowolnienie i zahamowanie procesów usuwania amin z organizmu może prowadzić do zatruć, zwłaszcza gdy przyjmiemy ich w większej ilości z pożywieniem. 

Innymi czynnikami warunkującymi powstawanie amin w żywności jest obecność prekursorów, którymi są wolne aminokwasy oraz mikroorganizmów zdolnych do biosyntezy enzymów odpowiedzialnych za ich dekarboksylację. Wolne aminokwasy są naturalnymi składnikami żywności lub uwalniane są w wyniku reakcji proteolizy. Wysoka zawartość białka przy obecności w żywności szczepów bakterii o znacznej aktywności enzymów proteolitycznych również sprzyja powstawaniu amin biogennych.

Żywność, która spełnia warunki dla produkcji amin biogennych to produkty długodojrzewające oraz poddane fermentacji, a będą to odpowiedniego rodzaju sery, mięsa, ale również kiszonki, jogurty, wina czy piwa.

Z powyższego wynika, że monitorowanie zawartości aminokwasów i amin biogennych w artykułach spożywczych jest istotne ze względu na zdrowie konsumentów.  Świeżość  oraz jakość oferowanej w sklepach żywności często budzi wiele obaw. Szybsza i dokładniejsza technologia oznaczania związków chemicznych  zapobiegnie dopuszczeniu do sprzedaży produktów o niebezpiecznej ich zawartości.

 

Ilona Bachanek

Źródła

Źródła:
G. Fiechter, G. Sivec, H.K. Mayer. Application of UHPLC for simultaneous of free amino acids and biogenic amines in ripened acid-curd cheeses. Journal of Chromatography B. 2013

J. Stadnik. Aminy biogenne w wyrobach mięsnych surowo dojrzewających. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 2013

KOMENTARZE
Newsletter