Методика и метрологические характеристики измерений массовой доли глутамата натрия в биологических матрицах

За прошедшее столетие образ жизни и пищевые привычки человека кардинально изменились: жители развитых стран стали прибегать к быстрому питанию, а также ввели в обиход беспорядочные и частые перекусы. Производство диетических блюд и увеличение ассортимента продуктов питания, в т. ч. вырабатываемого из низкокачественных ингредиентов, приводит к тому, что производителю приходится использовать большое количество функциональных ингредиентов, например таких, которые улучшают вкус. Одной из широко применяемых добавок является глутамат натрия. L-глутамат натрия (Е621) представляет собой натриевую соль глутаминовой кислоты, присутствующую во всех белковых продуктах и используется во всем мире в качестве усилителя вкуса пищи. В законодательстве Российской Федерации установлен уровень внесения глутамата натрия, или добавки Е621, в пищевой продукт. Ввиду того, что основной вес в молекуле глутамата натрия составляет глутаминовая кислота, которая естественным образом присутствует практически во всех продуктах, вес молекулы добавки Е621 определяли по содержанию аналогичной аминокислоты в пересчете на глутамат натрия. В связи с вышесказанным возникла потребность в разработке метода количественного определения массовой доли внесенного глутамата натрия при производстве пищевых продуктов питания. В рамках рассматриваемой работы предложен новый метод идентификации добавленного глутамата натрия, который не связан с природным содержанием глутаминовой кислоты. Авторами разработана методика определения массовой доли глутамата натрия в пищевых продуктах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с предколоночной дериватизацией. Представлена метрологическая оценка разработанной методологии, установлены показатели точности и воспроизводимости в двух диапазонах концентраций. Для диапазона от 0,1 до 1% показатель воспроизводимости установлен на уровне 17%, а показатель точности — на уровне 30%. В диапазоне же 1–10% воспроизводимость равняется 6%, точность — 10% соответственно. Также в процессе разработки методики были рассчитаны нижние пределы обнаружения количественного (Limit of Detection — LOD) и качественного (Limit of Quantification — LOQ) определения метода. LOQ составил 0,01%, а LOD = 0,1%. Методика прошла метрологическую аттестацию и внесена в Реестр методик измерений РФ. Она может применяться аккредитованными лабораториями для оценки и контроля качества пищевых продуктов.

1. Brosnan, J. T., Brosnan, M. E. (2013). Glutamate: a truly functional amino acid. Amino Acids, 45(3), 413-418. https://doi.org/10.1007/s00726-012-1280-4

2. Ataseven, N., Yüzbaşıoğlu, D., Keskin, A. T., Ünal, F. (2016). Genotoxicity of monosodium glutamate. Food and Chemical Toxicology, 91, 8-18. https://doi.org/10.1016/j.fct.2016.02.021

3. Adeyemo, O. A., Farinmade, A. E. (2013). Genotoxic and cytotoxic effects of food flavor enhancer, monosodium glutamate (MSG) using Allium cepa assay. African Journal of Biotechnology, 12(13), 1459-1466. https://doi.org/10.5897/AJB12.2927

4. Li, F.-Y., Yang, W.-H., Chang, C.-I., Lee, S.-J., Hung, C.-C., Chen, Y.-J. et al. (2013). Concurrent accumulation of myricetin and gallic acid putatively responsible for the umami taste of a specialized old oolong tea. Journal of Food and Nutrition Research, 1(6), 164-173. https://doi.org/10.12691/jfnr-1-6-8

5. Zolotarev, V. A. (2014). Dietary free amino acids and the gastric phase of digestion. Current Pharmaceutical Design, 20(16), 1-7. https://doi.org/10.2174/13816128113199990581

6. Henry-Unaeze, H. (2022). Monosodium glutamate in foods and its biological importance. Chapter in a book: Ensuring Global Food Safety. Academic Press, 2022. 17, 341-357. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816011-4.00022-7

7. Кулинский, В. И. (2001). Нейротрансмиттеры и головной мозг. Соросовский образовательный журнал, 7(6), 11-16.

8. Ma, M., Quan, Y., Li, Y., He, X., Xiao, J., Zhan, M. et al. (2018). Bidirectional modulation of insulin action by reactive oxygen species in 3T3- L1 adipocytes. Molecular Medicine Reports, 18(1), 807-814. https://doi.org/10.3892/mmr.2018.9016

9. Yan, M., Zhu, W., Zheng, X., Li, Y., Tang, L., Lu, B. et al. (2016). Effect of glutamate on lysosomal membrane permeabilization in primary cultured cortical neurons. Molecular Medicine Reports, 13(3), 2499-2505. https://doi.org/10.3892/mmr.2016.4819

10. Zhang, J., Pavlova, N. N., Thompson, C. B., (2017). Cancer cell metabolism: the essential role of the nonessential amino acid, glutamine. EMBO Journal, 36(10), 1302-1315. https://doi.org/10.15252/embj.201696151

11. Sulkowski, G., Dąbrowska-Bouta, B., Salińska, E., Struzyńska, L. (2014). Modulation of glutamate transport and receptor binding by glutamate receptor antagonists in EAE rat brain. PLoS One, 9(11) Article e113954. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0113954

12. Lu, M.-J., Chiu, T.-C., Chang, P.-L., Ho, H.-T., Chang, H.-T. (2005). Determination of glycine, glutamine, glutamate, and γ-aminobutyric acid in cerebrospinal fluids by capillary electrophoresis with light-emitting diode-induced fluorescence detection. Analytica Chimica Acta, 538(1-2), 143-150. http://doi.org/10.1016/j.aca.2005.02.041

13. Sano, C. (2009). History of glutamate production.American Journal of Clinical Nutrition, 90(3), 728S-732S. https://doi.org/10.3945/ajcn.2009.27462F

14. Butnariu, M., Sarac, I. (2019). What is sodium glutamate and what effects it has on health. Journal of Applied Biotechnology & Bioengineering, 6(5), 223-226. https://doi.org/10.15406/jabb.2019.06.00195

15. Aramesh M., Ajoudanifar H. (2017). Alkaline protease producing Bacillus isolation and identification from Iran. Banat’s Journal of Biotechnology, 8(16), 140-147. https://doi.org/10.7904/2068-4738-viii(16)-140

16. Sato, Y., Nakanishi, T., Takeda, M., Oishi, K., Hirooka, H., Kumagai, H. (2019). Effects of supplementary mother liquor, by-product of monosodium glutamate, on in vitro ruminal fermentation characteristics. Animal Science Journal, 90(1), 90-97. https://doi.org/10.1111/asj.13132

17. Obayashi, Y., Nagamura, Y. (2016). Does monosodium glutamate really cause headache? A systematic review of human studies. Journal of Headache and Pain, 17(1), Article 54. https://doi.org/10.1186/s10194-016-0639-4

18. Banerjee, A., Mukherjee, S., Maji, B.K. (2021). Worldwide flavor enhancer monosodium glutamate combined with high lipid diet provokes metabolic alterations and systemic anomalies: An overview. Toxicology Reports, 8, 938-961. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2021.04.009

19. Zhao, Y., Li, J.-Y., Yin, L., Feng, L., Liu, Y., Jiang, W.-D. et al. (2019). Effects of dietary glutamate supplementation on flesh quality, antioxidant defense and gene expression related to lipid metabolism and myogenic regulation in Jian carp (Cyprinus carpio var. Jian). Aquaculture, 502, 212- 222. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2018.12.050

20. Baad-Hansen, L., Cairns, B. E., Ernberg, M., Svensson, P. (2010). Effect of systemic monosodium glutamate (MSG) on headache and pericranial muscle sensitivity. Cephalalgia, 30(1), 68-76. https://doi.org/10.1111/j.1468-2982.2009.01881.x

21. Niaz, K., Zaplatic, E., Spoor, J. (2018). Extensive use of monosodium glutamate: A threat to public health? EXCL Journal, 17, 273-278. https://doi.org/10.17179/excli2018-1092

22. Veni, N., Karthika, D., Surya Devi, M., Rubini M. F., Vishalini, M., Pradeepa, Y. J. (2010). Analysis of Monosodium l-Glutamate in Food Products by HighPerformance Thin Layer Chromatography. Journal of Young Pharmacists, 2(3), 297-300. https://doi.org/10.4103/0975-1483.66795

23. Soldatkina, O. V., Soldatkin, O. O., Kasap, B. O., Kucherenko, D. Y., Kucherenko, I. S., Kurc, B. A. et al. (2017). A novel amperometric glutamate biosensor based on glutamate oxidase adsorbed on silicalite. Nanoscale Research Letters, 12(1), Article 260. https://doi.org/10.1186/s11671-017-2026-8

24. Бельтюкова, С. В., Малинка, Е. В. (2016). Определение глутамата натрия методом тонкослойной хроматографии с люминесцентным детектированием. Вестник Одесского национального университета. Химия, 21(1(57)), 50-58. https://doi.org/10.18524/2304-0947.2016.1(57).67511

25. Руденко, А. О., Карцова, Л. А., Снарский, С. И. (2010). Определение важнейших аминокислот в сложных объектах биологического происхождения методом обращённо-фазовой ВЭЖХ с получением фенилтиогидантоинов аминокислот. Сорбционные и хроматографические процессы, 10(2), 223-230.