Antimikrobní účinky netradičních monoacylglycerolů

Mgr. Iva HAUERLANDOVÁ

Doctoral thesis

Antimicrobial activity of non-traditional monoacylglycerols

Abstract:

Limiting or preventing the growth of undesirable microbial flora in food products is one of the main goals of food microbiology. A number of preservation methods are designed to extend the shelf-life of foods by reducing the microbial growth and new antimicrobials are still examined. Monoacylglycerols are naturally occurring compounds with inhibitory activity against various microorganisms and they seem to be an attractive choice since they could serve as antimicrobials and they could even improve functional properties of foods. The presented thesis focuses on antimicrobial activity of monoacylglycerols against food-borne microorganisms. Seven monoacylglycerols differing in the structure of acid bound have been prepared for testing their potential antimicrobial effect in vitro. These include monoacylglycerols of fatty acids with even or odd number of carbon atoms, monoacylglycerols of unsaturated fatty acids and monoacylglycerols of non-traditional acids. Results of antimicrobial assays showed a dependence of antimicrobial activity on the nature of acid esterified to glycerol backbone. Food-borne pathogenic and spoilage microorganisms tested in vitro were sensitive especially to monoacylglycerols containing fatty acids with 10, 11 and 12 carbon atoms. Except for a decrease in population density caused by monoacylgycerols, lag-time extension and decline in specific growth rate occurred. Based on in vitro results, monoacylglycerols with the widest antimicrobial spectrum were evaluated for their action in processed cheese samples. Highly undesirable microbial contaminants of processed cheese are rod-shaped endospore-forming bacteria of the genera Bacillus and Clostridium. Survival of these microorganisms was examined in model processed cheese samples supplemented with monoacylglycerols. In processed cheese samples, monoacylglycerols of undecanoic, undecenoic and adamantane 1 carboxylic acid supressed or prevented the growth of spore-forming bacteria for 140 days of storage. The most efficient monoacylglycerol in processed cheese samples was monoacylglycerol of adamantane-1-carboxylic acid which caused a notable reduction in microbial counts of Bacillus cereus, Bacillus subtilis and Clostridium butyricum.

Abstract:

Zabezpečení kvality a zdravotní nezávadnosti potravin je hlavním cílem potravinářské mikrobiologie. Jedním z možných přístupů je snaha potlačit růst a množení nežádoucích mikroorganizmů přímo v potravinách. Přídavkem antimikrobik lze účinně blokovat či zpomalit růst kontaminující mikroflóry a prodloužit tak údržnost potravinového výrobku. Za tímto účelem jsou neustále hledány nové látky, které by mohly působit inhibičně na mikroorganizmy. Monoacylglyceroly jsou látky běžně se vyskytující v živočišných produktech s inhibičním účinkem vůči širokému spektru mikroorganizmů. Tyto látky by navíc díky svým emulgačním vlastnostem mohly i zlepšovat některé vlastnosti potravin. Předkládaná dizertační práce je zaměřena na studium antimikrobní aktivity monoacylglycerolů vůči mikroorganizmům, které mohou kontaminovat potraviny. Pro testování inhibičních účinků in vitro bylo připraveno sedm monoacylglycerolů lišících se povahou kyseliny vázané na glycerol. Zvoleny byly monoacylglyceroly mastných kyselin se sudým i lichým počtem uhlíků, monoacylglyceroly nenasycených mastných kyselin a monoacylglyceroly připravené z netradičních kyselin. Na základě výsledků studia antimikrobní aktivity monoacylglycerolů v podmínkách in vitro lze konstatovat, že inhibiční účinek těchto látek závisí na charakteru esterifikované kyseliny. Testované mikroorganizmy byly citlivé zejména k působení monoacylglycerolů kyselin s 10, 11 a 12 uhlíky v řetězci. Kromě snížení hustoty mikrobiální populace vedla aplikace monoacylglycerolů také k prodloužení lag-fáze a snížení specifické růstové rychlosti studovaných kmenů. Podle experimentálních výsledků získaných in vitro byly vybrány čtyři monoacylglyceroly, jejichž vliv na růst mikroorganizmů byl sledován ve vzorcích tavených sýrů. Vzhledem k tomu, že sporulující bakterie patří mezi nejzávažnější kontaminanty tavených sýrů, byly modelové vzorky sýrů zaočkovány právě sporulujícími bakteriemi rodu Bacillus a Clostridium. Růst těchto bakterií v tavených sýrech s přídavkem monoacylglycerolů byl sledován po dobu 140 dnů. Přídavek monoacylglycerolu kyseliny undekanové, undecenové a adamantan-1-karboxylové vedl k redukci či úplné inhibici růstu sporulujících bakterií v tavených sýrech. Nejlepších výsledků bylo však dosaženo s netradičním monoacylglycerolem adamantan 1 karboxylové kyseliny, jehož přítomnost v tavených sýrech bránila růstu bakterií Bacillus cereus, Bacillus subtilis a Clostridium butyricum.

Keywords

monoacylglycerol, antimikrobní aktivita, sporulující bakterie, tavené sýry, mikrobiologie tavených sýrů

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 14. 5. 2012

Accessible from:: 14. 5. 2012

Thesis defence

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Food Chemistry and Technology / Food Technology