Биогенные амины и гистамин

УДК 664.951.014:577.112
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОГЕННЫХ АМИНОВ В ВОДНЫХ БИОРЕСУРСАХ
И ПРОДУКЦИЯ ИЗ НИХ
А.А. Морозов‫٭‬, Н.Л.Чернышева‫٭‬, Л.П. Бахолдина‫٭‬, В.В. Шендерюк‫٭‬
‫٭‬Федеральное государственное унитарное предприятие «Научноисследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (АтлантНИРО)»
Государственного комитета РФ по рыболовству, Россия, г. Калининград,
ул. Дм. Донского, 5
Рассматриваются вопросы нормирования таких природных токсикантов, как биогенные
амины, а также методики определения и результаты исследования водных биоресурсов и продукция из них, проведенные авторами (сотрудниками ФГУП «АтлантНИРО»).
природные токсиканты, биогенные амины, гистамин, кадаверин, путресцин, высокоэффективная
жидкостная хроматография
Известно, что многие химические соединения, попадающие в продукты
питания при высоких количествах, оказывают неблагоприятное влияние на организм человека. К таким соединениям можно отнести, с одной стороны, природные токсиканты, т.е. натуральные, присущие данному виду продукта, образующиеся в ходе различных процессов биологически активные вещества, которые могут
при определенных условиях потребления вызвать токсический эффект; а с другой
- токсичные вещества, поступающие в пищу из окружающей среды вследствие
нарушения технологии выращивания, производства или хранения продуктов или
других причин, включая загрязнение среды промышленными отходами.
Среди природных токсикантов можно выделить такую группу веществ, как
биогенные амины. Эта группа соединений образуется в процессе ферментации
(например, созревании сыра, хранения и производства продукции из мяса и рыбы,
сбраживания вина, производства пива). К ним относятся гистамин, тирамин, кадаверин, путресцин, серотонин и др. Следует отметить, что из всех известных биогенных аминов наиболее изучены такие, как серотонин, тирамин и гистамин, обладающие сосудосуживающим эффектом [1]. Так, серотонин содержится преимущественно в овощах и фруктах, а именно в томатах - 12, в сливе до 10 мг/кг, а в шоколаде - до 27 мг/кг; тирамин чаще всего обнаруживается в продуктах, подвергшихся ферментации (в сыре содержание тирамина может достигать 1100 мг/кг), а
также в некоторой рыбе (например, в маринованной сельди до 3000 мг/кг), в сырах
также образуется путресцин и кадаверин. Содержание первого в некоторых видах
сыров достигает 680 мг/кг, а второго- 370 мг/кг, в консервированной сельди уровень его содержания достигает 120 мг/к, в консервированном тунце - 100 мг/кг.
При этом известно, что содержание путресцина и кадаверина (а также спермидина)
увеличивается при хранении рыбной продукции. При этом основную угрозу в си-
стеме безопасности пищевых продуктов представляет собой гистамин, образующийся в некоторых видах рыб post mortem в результате действия бактерий.
Гистамин, или β-имидазолил-4(5)-этиламин, образуется в результате декарбоксилирования аминокислоты гистидина по следуюшей реакции:
В организме гистамин содержится в больших количествах в неактивной,
связанной форме в различных органах и тканях животных и человека (лёгкие, печень, кожа), а также в тромбоцитах и лейкоцитах. Освобождается при анафилактическом шоке, воспалительных и аллергических реакциях и вызывает расширение капилляров и повышение их проницаемости, сужение крупных сосудов, сокращение гладкой мускулатуры, резко повышает секрецию соляной кислоты в
желудке. Высвобождение гистамина из связанного состояния при аллергических
реакциях приводит к покраснению кожи, зуду, жжению, образованию волдырей.
Одновременно повышенное поступление гистамина в организм с продуктами питания может вызвать так называемую «гистаминовую» мигрень (синдром
Хортона), головную боль (невралгия Харриса, характеризующаяся болью в области глаз, лба, височной части головы, слезотечением, воспалением слизистой носа) и другие симптомы, включая тошноту, понос, испарину, повышенное выделение желудочного сока, учащение сердцебиения и снижение диастолического
(нижнего) кровяного давления. Одним из источников поступления гистамина в
организм человека являются водные биоресурсы.
В организмах рыб повышенное содержание гистамина связано, как уже
указывалось, с бактериальной деятельностью. Так, бактерии enterobacteriaceae, в
частности колиформы, обладают высокой декарбоксилизующей активностью,
причем даже при стерилизации рыбы наработка гистамина не прекращается за
счет деятельности активных ферментов. Большинство гистаминобразующих бактерий требуют для своего роста температуру выше +15°С. Наиболее активно способствуют накоплению гистамина при повышенной температуре (оптимально
+30°С) такие бактерии, как Morganella morganii, Klebsiella pneumonidae и Hafnia
alvei [2]. При температуре от 0 до + 5°С гистамин также образуется, но в меньших
количествах и другими бактериями(Vibrio spp., Photobacterium spp.)[3]. Эти виды
микроорганизмов распространены в морской среде, а также могут попасть в рыбные продукты в процессе переработки, хранения или реализации. Продуктами
риска является в первую очередь рыба, богатая гистидином, в частности, скумбрия, ставрида, сайра, макрель, тунец, сельдь, шпрот, лосось, так как их потребление может привести к поступлению значительного количества гистамина в организм и вызвать различные отравления, включая тошноту, понос, испарину, повышенное выделение желудочного сока, учащение сердцебиения и снижение диастолического (нижнего) кровяного давления.
Учитывая такое действие продукции с высоким содержанием гистамина на
организм человека, многие страны ввели ограничения по его содержанию. Так, предельно допустимая концентрация гистамина в Российской Федерации в рыбе и рыбопродукции из сельди, тунца, скумбриевых и лососевых согласно СанПиН
2.3.2.1078-01 составляет 100 мг/кг (превышение данной нормы в одной проанализи-
рованной пробе приводит к забраковке всей партии продукции). В США и Канаде
допускается в сырье содержание гистамина до 50 мг/кг (производители рыбных консервов контролируют сырье по норме 5-15 мг/кг гистамина), в Австралии - до 100
мг/кг, в Швеции - до 100 мг/кг в свежей рыбе и не более 200 мг/кг в соленой рыбе [46]. Согласно Регламенту ЕС 2073/2005 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 в тузлуке (анализу подвергаются девять точечных проб.
Допускается превышение норм в двух из девяти проб).
Поскольку процесс нормирования тесно связан с разработкой и внедрением в практику лабораторных исследований методов контроля содержания в продукции таких соединений, то данная работа и посвящена обзору действующих методик по определению гистамина и биогенных аминов и проведению исследований по изучению содержания ряда биогенных аминов на образцах сырья и продукции их определения.
Среди существующих методических подходов к определению гистамина и
биогенных аминов можно назвать:
- полимерный, разработанный специалистами из университета Южной
Каролины и основанный на использовании полимера, меняющего цвет в
присутствии биогенных аминов [7];
- радиоизотопный, флюорометрический, иммуноферментный, колориметрический, газовой и масс-спектрометрии.
В настоящее время наиболее широко используемым методом является
метод высокоэффективной жидкостной хроматографии, что соответствует требованиям регламента комиссии ЕС 2073/2005. Метод основан на экстракции
биогенных аминов вместе с аминокислотами, растворами органических кислот
из субстрата, с последующим применением полученного экстракта для хроматографического определения. Поскольку детектирование биогенных аминов как
таковых затруднено, в данном методе используется пред- или постколоночная
дериватизация – получение производных анализируемого вещества, обладающих
иными аналитическими свойствами (например, иным УФ-спектром, флуоресценцией, термической стабильностью, летучестью и пр.).
В частности, в лаборатории Испытательного Центра ФГУП АтлантНИРО
иcпользуется методика определения массовых долей гистамина, кадаверина,
путресцина, тирамина, спермина и спермидина с применением высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Нами были проведены работы по выбору наиболее оптимальных условий выделения биогенных аминов из рыбного сырья и рыбопродукции и условий их разделения. Были установлены параметры сходимости и воспроизводимости и разработан
проект ГОСТ Р 53149-2008 «Продукты пищевые. Рыба, морские беспозвоночные и
продукты их переработки. Количественное определение содержания биогенных аминов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии» [8].
Сущность метода заключается в экстракции разбавленным раствором трихлоруксусной кислоты (ТХУ) биогенных аминов из гомогенизированной пробы,
очистке экстракта на ионообменной смоле Amberlite-CG50, предколоночной дериватизации аминов для получения интенсивно флуресцирующих производных (получение производных аминов с 5-диметиламино-нафталинсульфонил хлоридом
(дансил-хлоридом или ДНС-хлоридом)) с последующим количественным определением выделенных аминов высокоэффективной жидкостной хроматографией.
Предел обнаружения массовых долей аминов в анализируемых продуктах
0,1 мг/кг.
С использованием данного метода были проведены исследования сырья и
рыбопродукции. Результаты приведены в табл. 1 и 2.
Таблица 1. Содержание биогенных аминов в сырье, мг/кг
Наименование амина
Кадаверин
Гистамин
Путресцин
Спермидин
Спермин
Тирамин
Кадаверин
Гистамин
Путресцин
Спермидин
Спермин
Тирамин
Содержание биогенных аминов, мг/кг
Филе сельди
Тунец мороженый
минус 18оС
минус 10оС
минус 18оС
минус 10оС
Нулевая точка
19,5
27,4
16,6
21,8
16,9
31,2
19,1
25,2
8,1
14,3
1,1
4,1
8,2
19,3
28,4
0,5
5,4
10,4
16,7
62,5
76,1
19,9
23,8
Конечная точка хранения
21,3
33,6
25,4
31,7
38,8
98,4
41,3
61,3
4,1
6,8
3,5
6,2
5,3
13,1
33,2
27,8
0,7
2,3
13,8
9,6
89,5
133,3
28,4
52,3
Как следует из представленных в табл. 1 данных, в процессе хранения сырья происходит изменение как качественного, так и количественного составов
биогенных аминов. При этом на состав аминов оказывает влияние вид сырья и
режимы хранения. Так, при хранении филе сельди наибольший прирост отмечается для гистамина и тирамина.
В табл. 2 представлены результаты по содержанию биогенных аминов в
рыбопродукции.
Таблица 2. Содержание биогенных аминов в рыбопродукции, мг/кг
Наименование
амина
Кадаверин
Гистамин
Путресцин
Спермидин
Спермин
Тирамин
Тирамин
Кадаверин
Гистамин
Путресцин
Спермидин
Спермин
Тирамин
Содержание биогенных аминов, мг/кг
Сельдь в горчичном
Тунец
Сельдь традиционная
соусе
консервированный
минус 5оС
0оС
минус 5оС
0оС
15оС
25оС
0 месяцев хранения
26,1
26,1
24,3
24,3
21,4
21,4
24,2
24,2
31,8
31,8
52,6
52,6
9,9
9,9
10,2
10,2
2,8
2,8
6,7
6,7
5,5
5,5
23,4
23,4
2,2
2,2
1,0
1,0
15,6
15,6
101,5
101,5
73,4
73,4
27,9
27,9
167,7
196,7
167,7
187,3
21,7
25,7
5 месяцев хранения
29,8
35,4
37,2
36,9
21,2
23,1
60,2
78,3
80,1
89,9
53,6
52,7
12,6
11,3
10,5
10,8
3,8
4,3
8,5
9,8
5,4
12,3
13,9
15,6
3,5
2,1
3,9
6,0
11,9
13,9
158,9
184,3
121,1
123,4
23,9
26,9
Как и следовало ожидать изготовление продукции (пресервов и консервов)
приводит к изменению состава аминов. Так, при приготовлении пресервов происходит увеличение в содержании всех аминов и особенно гистамина и тирамина.
Изготовление консервов из тунца приводит к увеличению содержания всех идентифицированных аминов.
ВЫВОДЫ
1. Проведен анализ подходов к нормированию и отбору образцов в РФ и
странах ЕС.
2. Уточнены параметры выделения и разделения биогенных аминов и разработан ГОСТ Р 53149-2008 «Продукты пищевые. Рыба, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Количественное определение содержания биогенных аминов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии».
3. Изучено содержание биогенных аминов в сырье и продукции и показано, что на состав аминов в рыбном сырье оказывает влияние вид сырья и режимы
хранения. В процессе хранения пресервов на скорость изменения содержания
аминов оказывают влияние и температура хранения, и вид заливки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скурихин И.М. Все о пище с точки зрения химика / И.М. Скурихин,
А.П. Нечаев. – М.: Высш. школа, 1991.-287 с.
2. Olley, J and Baranowski, J, Temperature effects on histamine formation, pp.
14-17 In Histamine formation in marine products: Production by bacteria, mesurement
and prediction of formation. FAO Fisheries Tachical Paper N 252. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 1985.
3. Ben-Gigirey В., et al., Changes in biogenic amines and microbiological analysis in albacore (Thunnus alalunga) muscle during frozen storage/ Journal of Food protection 61(5):608-15, 1998.
4. Fish and Fishery Products Hazard and Controls Guide. US Food and Drug
Administration. DHHS/PHS/FDA, Washington, D.C., 1998.
5. ANZFA (1998a) Standard Dl - Fish, in Australian Food Standards Code (Issue 41, 18 November 1998). Australian and New Zealand Food Authority, Canberra.
6. Statens livsmedelsverks kungorelse om andring kungorelsen (SLV FS 1993:36)
med foreskrifter och allmanna rad om vissa frammande amnen i livsmedel SLV FS 1994:17
(H 60), Bilaga 2, Gransvarden for aflatoxiner, histamin, tenn och tetrakloretylen i livsmedel,
med undantag for dricksvatten - Livsmedelsverkets repro, Uppsala, 1994.
7. Marc S. Maynor, et al., A Food Freshness Sensor Using the Multistate Response from Analyte-Induced Aggregation of a Cross-Reactive Poly (thiophene)/Organic Letters. - 2007, Vol. 9, No. 17, P. 3217-3220.
8. ГОСТ Р 53149-2008. Продукты пищевые. Рыба, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Количественное определение содержания биогенных аминов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
DETERMINATION OF BIOGENIC AMINES IN WATER BIORESOURSES AND SEAFOOD
A.A Morozov, N.L. Chernyshova, L.P. Bakholdina, V.V. Shenderyuk
In this article considers the biogenic amines, health impact and methods of its determination. Also shown the results of determination of biogenic amines in raw fish and fish products using the method
from State Standard developed by research workers from the laboratory of TC “AtlantNIRO”.