научная статья по теме ОБРАЗОВАНИЕ БИОГЕННЫХ АМИНОВ В ВИНОДЕЛЬЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ Химия

Текст научной статьи на тему «ОБРАЗОВАНИЕ БИОГЕННЫХ АМИНОВ В ВИНОДЕЛЬЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ»

ПРИКЛАДНАЯ БИОХИМИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ, 2015, том 51, № 1, с. 93-98

УДК 663.25;663.253

ОБРАЗОВАНИЕ БИОГЕННЫХ АМИНОВ В ВИНОДЕЛЬЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ © 2015 г. Е. В. Кушнерева

Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства, Краснодар, 350901 e-mail: kubansad@kubannet.ru Поступила в редакцию 23.04.2014 г.

Изучен состав биогенных аминов в винодельческой продукции из различных сортов винограда. Показано, что в виноматериале протекают процессы декарбоксилирования аминокислот при спиртовом брожении и биологическом кислотопонижении в присутствии ферментов дрожжей и молочнокислых бактерий. Установлено, что на интенсивность процесса декарбоксилирования влияют значения рН среды, содержание фенольных соединений, винной и яблочной кислот, а также продолжительность контакта виноматериала с осадком дрожжей и интенсивность процесса их автолиза.

DOI: 10.7868/S0555109915010080

Качество и безопасность продуктов питания оказывают огромное влияние на здоровье человека. Виноград и продукты его переработки содержат широкий спектр веществ, составляющих целостную систему, а также такие живые микроорганизмы, как дрожжи и бактерии. Эта система является гетерогенной, ее физико-химические свойства в ходе процесса жизнедеятельности микроорганизмов существенно изменяются.

Основной задачей при управлении системой живых микроорганизмов является сохранение ее энергетической основы при изменяющихся условиях внешней среды. Все функции клеток дрожжей и бактерий, начиная от способа получения энергии до синтеза новых структур или расщепления существующих, поддерживаются за счет биохимических процессов. Их приспособление к окружающей среде обеспечивается, в том числе и путем мутаций отдельных генов, что приводит к изменению состава белков и ферментов [1].

В результате жизнедеятельности биосистемы образуются такие токсичные вещества, как биогенные амины и кротоновый альдегид [2]. Биогенные амины представляют собой азотсодержащие органические соединения с алифатической (путресцин, кадаверин, спермин и спермидин), ароматической (тирамин и фенилэтиламин) или гетероциклической (гистамин и триптамин) структурой [3]. Одни из них обладают высокой биологической активностью (гистамин, серото-нин, допамин и тирамин), другие (путресцин и кадаверин) усиливают токсическое действие ги-стамина на организм человека [4—6].

Цель работы — установление закономерности образования и трансформации биогенных ами-

нов в продуктах переработки винограда и их взаимодействие с компонентами среды.

МЕТОДИКА

Объектами исследований служили виноград, сусло и столовые виноматериалы на основе винограда белых и красных технических сортов, произрастающих на территории Краснодарского края. Виноматериалы получали в цеху микровиноделия Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства (Россия) по методу, описанному в работе [7].

Для культивирования и дифференцирования штаммов диких дрожжей использовали среды с этилацетатом [8], а штаммов диких молочнокислых бактерий — стерильную питательную среду МаЫ^аг (ВБУ-Л§аг) ("ВоеЫег", Германия).

В качестве коммерческих штаммов дрожжей и молочнокислых бактерий использовали Басскаго-шусвз свгву1$1ав штамм Zymaflore Х5 ("Лаффорт эно-лоджи", Франция) и Овпососсш овм штамм Макси-флор ("Институт энологии Шампани", Франция).

Модельная среда для роста дрожжей Б. свгвутав Zymafloгe Х5 готовилась по методике [8] с внесением 0.1% предшественников аминов (орнитина, лизина, гистидина, фенилаланина, тирозина и триптофана). Значение рН оценивали по методу [9].

Содержание органических кислот и свободных аминокислот определяли методом капиллярного электрофореза на приборе Капель 103Р ("Люмэкс", Россия) и регистрировали при 270 и 254 нм соответственно [http://www.lumex.ra/ аррИсайоп/13ВЯ03.07-1.рё]:].

94 КУШНЕРЕВА

Таблица 1. Состав свободных аминокислот в сусле из винограда красных и белых сортов

Сорт

Концентрация, мг/мл

Арг Тир Фен Гис Лей Мет Вал Про Тре Три Сер Ала Гли Сумма

Каберне 196.5 7.7 3.1 8 7.8 44.2 23.1 973 71 71.2 34.4 64 3.9 1507

Мерло 80.5 6.2 0 0 4.2 52.4 4.1 878 28 4 26.6 42.3 0 1126.3

Саперави 157 9.5 0 3.1 6.5 32.5 8.1 722.8 30 10.6 15.7 3.2 1 1000

Шардоне 136 0 0 12 16.8 72.9 26 578 56.3 25 18 9.7 0 551

Алиготе 56 12 9 23 12 67 34 670 45 23 10 5 0 966

Совиньон 36 45 12.9 35.4 56 92 70 1110 220 16.3 135 51 6.8 1883

Каберне Совиньон 157 9.5 0 3.1 6.5 33 8.1 423 30 10.6 15.7 3.2 1 700

Каберне Фран 161 9 0 0 5.7 35.5 14.4 486 36.9 13.1 15 3.1 0 780

Каберне АЗОС 188 7 4 3 7 77 29 387 49 21 33 9 0 813

Пино блан 76 0 12 45 18 14 10.5 505 48 20 65 76 7 897

Виорика 87 5.6 0 39.3 10.9 0 4.4 906 23 7.8 14.8 59.6 2 1158.4

Рислинг 52 6.2 3.4 11 15 7 19 600 5 2 2.3 97 12 831

Содержание фенольных соединений в столовых виноматериалах определяли колориметрическим методом на спектрофотометре "UNICO" модель 1201 ("Юнико-СиС", Россия) [9].

Определение содержания биогенных аминов в сусле и вине осуществляли по методу [10].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Биогенные амины образуются в результате де-карбоксилирования свободных аминокислот под действием ферментов микробного происхождения [3]. Образование и накопление в продукции виноделия биогенных аминов может происходить на различных этапах технологического процесса. Обязательными условиями для этого являются присутствие в среде свободных аминокислот и дрожжей, или молочнокислых бактерий, обладающих декарбоксилазной активностью, а также соблюдение оптимальных условий их роста и развития.

Ранее было показано [11], что наибольшее содержание биогенных аминов характерно для столовых вин, при производстве которых часто применяют биологическое кислотопонижение с помощью штаммов молочнокислых бактерий, обладающих декарбоксилазной активностью. Установлено, что игристые вина, полученные в процессе классической шампанизации в бутылке, содержат в 1.5—2 раза больше биогенных аминов, по сравнению со столовыми винами [11]. Это объясняется тем, что в процессе шампанизации (вторичного брожения) происходит длительный контакт виноматериала с дрожжами, который способствует накоплению

значительного количества аминокислот. Было показано также, что содержание биогенных аминов в ликерных винах в несколько раз ниже, чем в столовых винах, произведенных из этих же сортов винограда [11]. Это связано с тем, что при производстве ликерного вина рост и развитие дрожжей, способных участвовать в образовании биогенных аминов, останавливается через 2 сут. В то время как при производстве столовых вин спиртовое брожение, которое усиливается биологическим кислотопонижением штаммами молочнокислых бактерий, продолжается в течение 5—7 сут.

С целью изучения влияния различных видов яблочно-молочного брожения на интенсивность процесса декарбоксилирования аминокислот в виноматериале из белых и красных сортов винограда было определено содержание в них биогенных аминов и аминокислот, которые могут являться их предшественниками (табл. 1 и 2). Оказалось, что качественный и количественный состав аминокислот в виноградном сусле, получаемом при переработке красных и белых сортов винограда, весьма разнообразен. Колебания в содержании аминокислот можно объяснить различными климатическими условиями произрастания винограда, а также его сортом и способом переработки на сусло.

В виноматериале из исследуемых сортов винограда количество аргинина, метионина, треонина, пролина, аланина, серина и триптофана значительно превышало содержание других аминокислот (табл. 1). Показано, что содержание предшественников аминов варьировало в зависимости от сорта винограда. Так, наибольшее содержание тирозина (45 мг/мл), из которого образуется тирамин, обна-

ОБРАЗОВАНИЕ БИОГЕННЫХ АМИНОВ В ВИНОДЕЛЬЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

95

Таблица 2. Содержание биогенных аминов в сусле из различных сортов винограда

Сорт винограда

Концентрация, мг/мл

Пут Кад Гис ФЭА

Каберне 2.8 0.2 0.2 0.5

Мерло 4.5 0.8 0.02 0.4

Саперави 5.2 0.1 0.8 0.1

Шардоне 3.0 1.8 0.2 0.3

Алиготе 6.5 1.1 0.3 0.3

Совиньон 6.7 1.9 0.5 0.1

Каберне Совиньон 5.5 2 0.02 0.2

Каберне Фран 5.9 1.6 0.3 0.1

Каберне АЗОС 2.1 0.1 0.3 0.3

Пино блан 1.5 0.3 0.8 0.2

Виорика 6.1 2.1 0.9 0.1

Рислинг 1.5 2.4 1 0.6

руживали в сусле из винограда сорта Совиньон. В сусле из винограда сортов Шардоне и Пино блан отсутствовал тирозин. В сусле из остальных исследуемых сортов винограда его содержание изменялось от 5.6 до 12 мг/мл. Наряду с тирозином, в сусле винограда исследуемых сортов содержались фенилаланин, гистидин и триптофан, но отсутствовали такие аминокислоты, как лизин и орнитин, являющиеся предшественниками кадаверина и путресцина соответственно.

Необходимо также отметить, что в сусле из винограда сорта Совиньон по сравнению с другими исследуемыми сортами винограда было отмечено максимальное количество фенилаланина, треонина и гистидина (12.9, 220 и 35.4 мг/мл соотвественно). Наибольшее содержание триптофана было обнаружено в сусле из винограда Каберне (71 мг/мл), а сус-

ле остальных исследуемых сортов его концентрация изменялась от 2 до 25 мг/мл.

Как показано в табл. 2, содержание биогенных аминов в виноградном сусле, зависело от сорта винограда. Так, в сусле всех изученных сортов винограда присутствовали путресцин (Пут), кадаверин (Кад), гистамин (Гис) и фенилэтиламин (ФЭА), и отсутствовали тирамин и триптамин. Максимальное содержание аминов было характерно для сусла из винограда сортов Совиньон (9.2 мг/мл), Алиготе (8.2 мг/мл) и Виорика (9.2 мг/мл). В сусле винограда сортов Каберне, Каберне АЗОС и Пино блан было обнаружено минимальное их количество (3.7, 2.8 и 2.8 мг/мл соответственно).

Таким образом, виноградное сусло содержало богатый набор аминокислот, которые при благоприятных условиях могли декарбоксилироваться до биогенных аминов. Полученные данные указывали на то, что в виноградном сусле исследуемых сортов винограда отсутствовали такие амины, как триптамин и тирамин. В сусле было обнаружено в среднем 5.8 мг/мл биогенных аминов, основным компонентом которых являлся путресцин. При этом содержание аминов зависело ка

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком