Použití metody MALDI-TOF k detekci falšování kozího a ovčího mléka mlékem kravským

Bc. Kristýna Řehořová

Master's thesis

The use of the MALDI-TOF method for the detection of goat and sheep milk adulteration by cow milk

Abstract:

Falšování potravin je v dnešní době velmi aktuálním problémem, který se bohužel týká i mléka a mléčných výrobků. V praxi je dnes falšování mléka značně rozšířeno, nejčastěji se jedná o přídavek vody, syrovátky a rostlinných proteinů, často jsou také mísena mléka jiných živočišných druhů, kdy je do mléka malých přežvýkavců, obzvláště do mléka koz a ovcí, přidáváno levnější mléko kravské. Kromě ekonomických a etických otázek s sebou takovéto falšování může přinášet i zdravotní a technologické komplikace. Mléko kravské, kozí a ovčí se svým složením a procentuálním zastoupením základních složek liší, mléka kozí a ovčí v mnohém převyšují mléko kravské. Proto jsou tato mléka, i s ohledem na zdravotní výhody, často upřednostňována spotřebitely před mlékem kravským. V současnosti pro kontrolu kvality a ověřování druhové autenticity mléka existuje celá škála metod, od metod spektroskopických, chromatografických, imunochemických až po metody založené na analýze DNA. Liší se cenou, složitostí nebo časovou efektivitou. Poměrně nově je pro odhalování druhové autentičnosti rozvíjena metoda MALDI-TOF, která si od dnes běžně používaných metod zakládá na jednoduchosti a časové nenáročnosti.Cílem práce bylo tuto metodu otestovat, proměřit několik sad nafalšovaných vzorků mléka odebraných z různých farem v České republice a ověřit, zda je metoda MALDI-TOF vhodnou metodou pro detekci falšování kozího a ovčího mléka mlékem kravským. Celkem bylo analyzováno 144 vzorků kozího a 144 vzorků ovčího mléka porušených přídavkem 10 %, 5 %, 1 % a 0,5 % mléka kravského. Rozsah detekce byl nastaven od 500 do 4000 Da. Výsledky prokázaly odlišnost iontových profilů jednotlivých mlék, byly nalezeny charakteristické biomarkery, představující peptidy, pro všechny tři typy mléka. Pro průkaz falšování se jako důležité ukázaly čtyři biomarkery kravského mléka – markery o m/z 2458,19, m/z 2614,14 a m/z 2761,51 pro ovčí mléko, markery o m/z 2458,19 a m/z 3475,34 pro mléko kozí. Díky těmto markerům se podařilo detekovat přídavek 10 % mléka kravského jak u mléka ovčího, tak u mléka kozího, za využití markeru o m/z 3475,34 byl v kozím mléce detekován i přídavek 5 %. Nižší koncentrace se prozatím odhalit nepodařilo. I přesto je ale zjevné, že má námi vyvíjená metoda veliký potenciál jakožto vhodná metoda pro průkaz druhové autentičnosti, mohla by sloužit i pro rychlé a rutinní analýzy v praxi.

Abstract:

Nowadays, food adulteration is a current and important issue, which is also related to dairy field. Milk adulteration is widespread in the food industry, the most common illegal practices are milk dilution by water, the addition of whey and vegetable proteins. Milk of different animal species is often mixed as well, where cheaper cow’s milk is added to the higher value types of milk, especially goat’s and sheep’s. Apart from the economic and ethical issues, that kind of adulteration can result in health problems and technological complication. Cow, goat and sheep milk differ in their composition, their nutritious values are different as well. Therefore, even for health benefits, goat and sheep milk are preferred to cow milk by consumers. To assess the authenticity of dairy products and milk and to defend consumer’s health, many analytical methods such as spectroscopy, chromatography, immunoenzymatic assays, as well as methods based on the DNA study have been used in the last years. These methods vary in their complexity, cost and time efficiency. Today, the MALDI-TOF method is being developed for the detection of species authenticity. This method has become an important tool in food analysis and takes an advantage on simplicity and time efficiency if compared with methods commonly used today. The aim of this thesis was to test this method, to measure several sets of adulterated milk samples taken from different farms in the Czech Republic and to verify whether the MALDI-TOF method is able to detect goat and sheep milk adulteration with cow milk. Overall, 144 samples of goat milk and 144 samples of sheep milk adulterated by the addition of 10 %, 5 %, 1 % and 0,5 % cow milk were analyzed. For the analysis, the explored mass range was 500‒4000 Da. The results proved differences in ion profiles of each individual milks. Characteristic biomarkes, that represent peptides, were found in all three types of milk. Four biomarkers of cow milk showed to be important – peaks at m/z 2458,19, m/z 2614,14 and m/z 2761,51 as markers for the detection of adulterated sheep milk, peaks at m/z 2458,19 and m/z 3475,34 as markers for the detection of adulterated goat milk. Thanks to these biomarkers, the addition of 10 % cow milk was detected in both types of milk. By using the marker at m/z 3475,34, the addition of 5 % was detected in goat milk. Lower additions have not yet been detected. Nevertheless, it is obvious that the method we have been testing has great potential to be a suitable method for proving species authenticity, it could also be used for quick and routine analysis.

Keywords

falšování, MALDI-TOF, mléko kravské, mléko kozí, mléko ovčí

Keywords

adulteration, MALDI-TOF, cow milk, goat milk, sheep milk

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Veronika Legarová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Farm Products Quality and Processing / Farm Products Quality and Processing