Determination of Biogenic Amines in Fruit, Vegetables, and Chocolate Using Ion Chromatography with Suppressed Conductivity and Integrated Pulsed Amperometric Detections

Význam tématu

Biogenní aminy jsou sloučeniny vznikající dekarboxylací aminokyselin, které ovlivňují lidské zdraví i kvalitu potravin. Při nízkých dávkách jsou neškodné, ale při vyšších koncentracích mohou způsobit otravy, migrény či kardiovaskulární poruchy. Hodnocení obsahu biogenních aminů v potravinách je proto zásadní pro zajištění bezpečnosti a kvality potravinářských výrobků.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit metodu pro přímé stanovení deseti biogenních aminů ve vzorcích ovoce, zeleniny a čokolády bez derivatizace. Metoda kombinuje iontovou chromatografii na koloně IonPac CS18 s eluentem generovaným elektrolyticky z metansulfonové kyseliny, potlačenou vodivostní detekcí, integrovanou pulzní amperometrií (IPAD) a UV detekcí pro potvrzení tyraminu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci a detekci byly využity následující přístroje a chemikálie:

• Dionex ICS-3000 s modu­ly DP čerpadlo, DC detektor/klimatizace, EG generátor elu­entu EGC II MSA.
• Kolona IonPac CS18 (2×250 mm) se strážní IonPac CG18 (2×50 mm).
• Suppresor CSRS ULTRA II a IPAD systém s konvenční Au elektrodou.
• ADC UV-Vis detektor (276 nm) pro doplňkovou analýzu tyraminu.
• Eluent: gradient metansulfonové kyseliny (3–45 mM) elektrolyticky generovaný z DI vody.
• Postcolumn reagencie: 100 mM NaOH pro IPAD.
• Vybrané standardy: dopamine, tyramine, putrescine, cadaverine, histamine, serotonin, agmatine, phenylethylamine, spermidine, spermine.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila lineární kvantifikaci deseti biogenních aminů s limity detekce v řádu jednotek µg/L (IPAD) a desítek µg/L (potlačená vodivost, UV pro tyramin). V čokoládě (70 % kakaa) byly detekovány putrescin, histamin, serotonin, spermidin a spermine v souhrnném množství ~37 mg/kg. V zimní špenátu převažovaly histamin a spermidin (61,0 a 48,5 mg/kg), které však po třítýdenním uchování při 4 °C zcela degradovaly. V kiwi byly zjištěny hlavně serotonin (9,2 mg/kg) a putrescin, přičemž po dvoutýdenním skladování se snížil putrescin o 82 % a zvýšil spermidin.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nepotřebuje chemickou derivatizaci, což výrazně zkracuje dobu analýzy a minimalizuje chybovost. Elektrolyticky generovaný eluent zjednodušuje přípravu a zamezuje variabilitě. Kombinace detekcí (potlačená vodivost, IPAD, UV) zajišťuje vysokou citlivost i selektivitu pro různé skupiny aminů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Elektronicky řízené generování elu­entu se prosazuje v dalších aplikacích iontové chromatografie. Rozvoj integrovaných detekčních konfigurací včetně hmotnostní spektrometrie a dalších elektrochemických technik může dále rozšířit rozsah kvantifikovaných slou­čenin a zlepšit selektivitu v komplexních matricích potravin.

Závěr

Použití kolony IonPac CS18 s elektrolytickým generátorem metansulfonové kyseliny v kombinaci s potlačenou vodivostí, IPAD a UV detekcí představuje rychlou a spolehlivou metodu pro přímé stanovení biogenních aminů v široké škále potravin. Metoda poskytuje nízké limity detekce, dobrou linearitu i reprodukovatelnost a přispívá k efektivnímu řízení kvality a bezpečnosti potravin.

Reference

1. Halász, A.; Baráth, Á.; Simon-Sarkadi, L.; Holzapfel, W. Biogenic Amines and their Production by Microorganisms in Food. Trends Food Sci. Technol. 1994, 5, 42-49.
2. Shalaby, A. R. Significance of Biogenic Amines to Food Safety and Human Health. Food Res. Int. 1996, 29, 675-690.
3. Chiacchierini, E.; Restuccia, D.; Vinci, G. Evaluation of Two Different Extraction Methods for Chromatographic Determination of Bioactive Amines in Tomato Products. Talanta 2005, 69, 548-555.
4. Santos, M. H. S. Biogenic Amines: their Importance in Foods. Int. J. Food Microbiol. 1996, 29, 213-231.
5. Moret, S.; Smela, D.; Populin, T.; Conte, L. S. A Survey on Free Biogenic Amine Content of Fresh and Preserved Vegetables. Food Chem. 2005, 89, 355-361.
6. Moret, L. S.; Conte, S. High Performance Liquid Chromatographic Evaluation of Biogenic Amines in Foods: An Analysis of Different Methods of Sample Preparation in Relation to Food Characteristics. J. Chromatogr., A 1996, 729, 363-369.
7. Moret, S.; Bortolomeazzi, R.; Lercker, G. Improvement of Extraction Procedure for Biogenic Amines in Foods and their High-Performance Liquid Chromatographic Determination. J. Chromatogr., A 1992, 591, 175-180.
8. Kalac, P.; Švecová, S.; Pelikánová, T. Levels of Biogenic Amines in Typical Vegetable Products. Food Chem. 2002, 77, 349-351.
9. Tsai, Y. H.; Kung, H. F.; Lin, Q. L.; Hwang, J. H.; Cheng, S. H.; Wei, C. I.; Hwang, D. F. Occurrence of Histamine and Histamine-Forming Bacteria in Kimchi Products in Taiwan. Food Chem. 2005, 90, 635-641.
10. Tsai, Y. H.; Kung, H. F.; Lee, T. M.; Chen, H. C.; Chou, S. S.; Wei, C. I.; Hwang, D. F. Determination of Histamine in Canned Mackerel Implicated in a Food Borne Poisoning. Food Contr. 2005, 16, 579-585.
11. Su, S. C.; Chou, S. S.; Chang, P. C.; Hwang, D. F. Determination of Biogenic Amines in Fish Implicated in Food Poisoning by Micellar Electrokinetic Capillary Chromatography. J. Chromatogr., B: Biomed. 2000, 749, 163-169.
12. Suzuki, S.; Kobayashi, K.; Noda, J.; Suzuki, T.; Takama, K. Simultaneous Determination of Biogenic Amines by Reversed-Phase High-Performance Liquid Chromatography. J. Chromatogr., A 1990, 508, 225-228.
13. Bouchereau, A.; Guénot, P.; Larher, F. Analysis of Amines in Plant Materials. J. Chromatogr., B: Biomed. 2000, 747, 49-67.
14. Pastore, P.; Favaro, G.; Badocco, D.; Tapparo, A.; Cavalli, S.; Saccani, G. Determination of Biogenic Amines in Chocolate by Ion Chromatographic Separation and Pulsed Integrated Amperometric Detection with Implemented Wave-Form at Au Disposable Electrode. J. Chromatogr., A 2005, 1098, 111-115.
15. Baker, G. B.; Wong, J. T.; Coutts, R. T.; Pasutto, F. M. Simultaneous Extraction and Quantitation of Several Bioactive Amines in Cheese and Chocolate. J. Chromatogr., A 1987, 392, 317-331.
16. Smith, T. A. Amines in Food. Food Chem. 1980, 6, 169-200.
17. Sun, X.; Yang, X.; Wang, E. Determination of Biogenic Amines by Capillary Electrophoresis with Pulsed Amperometric Detection. J. Chromatogr., A 2003, 1005, 189-195.