Determination of histamine, agmatine, and putrescine in wine by ion chromatography- single quadrupole mass spectroscopy

Význam tématu

Biogenní aminy jako putrescin, histamin a agmatin se ve víně vytvářejí při malolaktické fermentaci a mohou způsobovat zdravotní obtíže od migrén až po kardiovaskulární a respirační reakce. Spolehlivé a citlivé stanovení těchto aminů je klíčové pro kontrolu kvality vína a prevenci nežádoucích účinků u spotřebitelů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo demonstrovat simultánní stanovení tří biogenních aminů v různých typech vína pomocí iontové chromatografie s potlačenou vodivostí a selektivní detekcí přímou elektrosprejovou ionizací v režimu SIM na jednochloplovém hmotnostním spektrometru.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda kombinuje kationtovou chromatografii na sloupci s karboxylovými iontově výměnnými skupinami a gradientem metansulfonové kyseliny s potlačenou vodivostí pro řazení a předčištění, následovanou přímou elektrosprejovou ionizací do jednochloplového MS v režimu monitorování vybraných iontů (SIM).

• Iontová chromatografie: Thermo Scientific Dionex ICS6000 HPIC systém se dvěma pumpami a generátorem eluentu MSA
• Kolona: Dionex IonPac CG19 2×50 mm (ochranná) a CS19 2×250 mm analytická
• Suppressor: Dionex CDRS600 potlačovač 2 mm, konstantní proud 66 mA, externí voda
• Autosampler: Dionex AS-AP s chlazením, injekční objem 2,5 µL push full loop
• Hmotnostní spektrometr: Thermo Scientific ISQ EC jednochloplový MS s HESI-II
• Software: Chromeleon Chromatography Data System verze 7.2.10

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrace pro putrescin, histamin a agmatin byla kvadratická s korelačními koeficienty vyššími než 0,9985. Metodní detekční limity se pohybují mezi 0,11 a 0,14 mg/L. Vzorky tří vín (šumivé, Chardonnay, Cabernet Sauvignon) vykázaly nejvyšší koncentrace v červeném Cabernet Sauvignon (putrescin 6–10,5 mg/L; histamin 3–6 mg/L), bílé vzorky měly hodnoty pod 2 mg/L. Po třídenním vystavení vzorků vzduchu došlo k nárůstu koncentrací až o 50 %.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlé a citlivé stanovení klíčových biogenních aminů v různých vínách bez nutnosti složité derivatizace. Je vhodná pro rutinní kontrolu kvality, výzkum fermentačních procesů i sledování stability během zrání a skladování.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metodiky o další biogenní aminy a matrice potravin
• Využití stabilně značených interních standardů pro přesnější kvantifikaci
• Napojení na vysoké rozlišení MS pro potvrzení struktury analýz
• Automatizovaná on-line příprava vzorků a miniaturizace metodiky
• Standardizace protokolů pro mezinárodní validace a normy

Závěr

Popsaná kombinace iontové chromatografie s potlačenou vodivostí a jednochloplového hmotnostního spektrometru poskytuje robustní, citlivý a selektivní postup pro stanovení putrescinu, histaminu a agmatinu ve vzorcích vína. Metoda je vhodná pro akademický i průmyslový výzkum i rutinní QA/QC analýzy.

Reference

1. Silla-Santos MH. Biogenic Amines: Their Importance in Foods. Int J Food Microbiol. 1996;29(2-3):213-231.
2. Lonvaud-Funel A. Biogenic amines in wines: role of lactic acid bacteria. FEMS Microbiol Lett. 2001;199:9-13.
3. Maintz L, Novak N. Histamine and histamine intolerance. Am J Clin Nutr. 2007;85(5):1185-1196.
4. Landete JM, Ferrer S, Pardo I. Biogenic amine production by lactic acid bacteria, acetic bacteria and yeast isolated from wine. Food Control. 2007;18:1569-1574.
5. Arena ME, Landete JM, Manca de Nadra MC, Pardo I, Ferrer S. Factors affecting the production of putrescine from agmatine by Lactobacillus hilgardii XB isolated from wine. J Appl Microbiol. 2008;105(1):158-165.
6. Cinquina AL, Cali A, Longo F, De Santis L, Severoni A, Abballe F. Determination of biogenic amines in fish tissues by ion-exchange chromatography with conductivity detection. J Chromatogr A. 2004;1032(1-2):73-77.
7. Thermo Fisher Scientific. Analyzing Biogenic Amines by Ion Chromatography. 2007.
8. Thermo Fisher Scientific. Application Note AN182: Determination of Biogenic Amines in Alcoholic Beverages by IC-IPAD. 2007.
9. Thermo Fisher Scientific. Application Note AN183: Determination of Biogenic Amines in Foods Using IC-IPAD. 2007.
10. Thermo Fisher Scientific. Application Update AU162: Biogenic Amines in Fruit, Vegetables and Chocolate. 2007.
11. De Borba BM, Rohrer JS. Determination of biogenic amines in alcoholic beverages by IC with suppressed conductivity and IPAD detection. J Chromatogr A. 2007;1155:22-30.
12. De Borba BM, Rohrer JS. Determination of biogenic amines in cheese. J AOAC Int. 1997;80(5):1006-1012.
13. Thermo Fisher Scientific. ISQ EC Single Quadrupole Mass Spectrometer, product specification.
14. ASTM International. ASTM D1193-99e1 Standard Specification for Reagent Water.
15. ISO. ISO 3696:1987 Water for analytical laboratory use—specification and test methods.
16. Thermo Scientific. Operator’s Manual: Dionex ICS-6000. 2018.
17. Thermo Scientific. Installation Manual: Dionex ICS-6000. 2018.
18. Thermo Scientific. Operating Manual: ISQ EC and ISQ EM MS. 2019.
19. Thermo Scientific. Product Manual: Dionex Eluent Generator Cartridges. 2018.
20. Thermo Scientific. Product Manual: Continuously Regenerated Trap Columns. 2018.
21. Thermo Scientific. Product Manual: Dionex IonPac CS19-4µm Column. 2015.
22. Thermo Scientific. Installation Checklist: DRS 600 and ERS 500 Suppressors. 2018.
23. Thermo Scientific. Product Manual: Dionex DRS 600 Suppressor. 2018.
24. Thermo Fisher Scientific. Application Note AN73339: Determination of Anionic Polar Pesticides by IC-MS. 2018.
25. Thermo Fisher Scientific. AppsLab Library of Analytical Applications. 2021.