Metabolismus kyseliny ferulové v in vitro modelu tlustého střeva

Bc. Hana Bařtipánová

Master's thesis

Metabolism of ferulic acid in an in vitro colon model

Abstract:

Kyselina ferulová je hojná nízkomolekulární fenolová kyselina, odvozená od kyseliny hydroxyskořicové. Jedná se o kyselinu s nízkou toxicitou, která se snadno absorbuje a metabolizuje v lidském těle. Vyskytuje se v buněčných stěnách rostlin, zejména v celozrnných obilovinách. Má mnoho pozitivních vlastností působících na organismus a širokou škálu biologicky aktivních vlastností, ale je známá zejména díky antioxidační aktivitě. Vzhledem k jejím vlastnostem a nízké toxicitě je široce využívaná v potravinářském a kosmetickém průmyslu. Praktická část diplomové práce byla zaměřena na katabolismus kyseliny ferulové působením mikrobioty tlustého střeva obsažené ve vzorcích stolice. Kyselina ferulová byla fermentována v in vitro fekálním fermentačním systému s využitím vzorků čerstvé stolice od 20 různých dárců jako inokulum. Byly sledovány změny ve spektrech a vznik metabolitů v časech fermentace 0, 2, 4, 8 a 24 hodin. Vzorky byly podrobeny NMR analýze, spektra analyzována v programu MestReNova a Chenomx 8.5 a následně byly výsledky statisticky vyhodnoceny. Cílem praktické části bylo stanovit hlavní katabolity kyseliny ferulové v modelu tlustého střeva. Kyselina ferulová byla během naší studie metabolicky transformována mikrobiotou tlustého střeva. Ukázaly se významné rozdíly v mikrobiální trasnformaci kyseliny ferulové a jejích metabolitů. Vzniklými metabolity byly kyselina hydroferulová, 3-fenylpropionová, 3-(3-hydroxyfenyl)propionová, 3,4-dihydroxyhydroskořicová, 3,4-dihydroxyfenyloctová a kyselina 3-hydroxyfenyloctová. Byly zjištěny silné interindividuální rozdíly v rychlosti přeměny a intenzitě metabolismu mezi vzorky stolice získaných od jednotlivých dárců.

Abstract:

Ferulic acid is an abundant low molecular wight phenolic acid derived from hydroxycinnamic acid. It is an acid with low toxicity that is easil absorbed and metabolized in the human body. It occurs in the cell walls of plants, especially in the whole grain cereals. It has many positive attributes acting on the organism and a wide range of biologically active attributes, but it is known maily for its antioxidant aktivity. Due to its properties and low toxicity, it is widely used in the food and cosmetic industries. The practical part of this thesis was focused on the catabolism of ferulic acid caused by the colon microbiota contained in stool samples. Ferulic acid was fermented in an in vitro fecal fermentation system using fresh stool samples from 20 different donors as inoculum. Changes in spectra and the formantion of metabolites at fermentation times of 0, 2, 4, 8 and 24 hours were monitored. The samples were subjected to NMR analysis, the spectra were analyzed in the MestReNova and Chenomx 8.5 programs, and then the results were statistically evaluated. The aim of the practical part was determine the main catabolites of ferulic acid in the colon model. Ferulic acid was metabolically transformed by a colon microbiota during our study. Significant differences in the microbial transformation of ferulic acid and its metabolites were shown. The resulting metabolites were hydroferulic acid, 3-phenylpropionic acid, 3-(3- hydroxyphenyl)propionic acid, 3,4-dihydroxyhydrocinnamic acid, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid and 3-hydroxyphenylacetic acid. Strong interindividual differences in conversion rate and metabolic rate were found between stool samples obtained from individual donors.

Keywords

fenolové sloučeniny, kyselina ferulová, metabolismus, mikrobiota, trávicí trakt

Keywords

ferulic acid, phenolic compounds, metabolism, microbiota, digestive system

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 4. 2021

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Veronika Jarošová
• Reader: Luboš Paznocht, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition