Studium degradace biogenních aminů v potravinách v závislosti na vybraných technologických parametrech

Mgr. Lucie Klementová

Doctoral thesis

Study of biogenic amines degradation in foodstuffs depending on selected technological parameters

Abstract:

Předložená disertační práce se zabývá studiem degradace biogenních aminů v potravinách v závislosti na vybraných technologických parametrech. Hlavním cílem práce bylo zjistit a zmapovat, jak kombinace různých technologických parametrů ovlivňují schopnost kmene Lacticaseibacillus casei CCDM 198 degradovat biogenní aminy jak za in vitro podmínek, tak v reálné potravině - v mléce. Pro tyto účely bylo sledováno 5 biogenních aminů, které se nejčastěji vyskytují v potravinách, a to konkrétně histamin, fenylethylamin, tyramin, putrescin a kadaverin. Jejich množství, respektive úbytek, bylo následně ve vzorcích kultivovaných s Lacticaseibacillus casei CCDM 198 za různých podmínek analyzováno pomocí HPLC/DAD po předchozí derivatizaci dansylchloridem. Dále bylo cílem práce dokázat přítomnost a aktivitu enzymu multicopperoxidázy u studovaného kmene a popsat případné změny v enzymatické aktivitě v závislosti na době kultivace. Získané výsledky potvrzují schopnost kmene Lacticaseibacillus casei CCDM 198 odbourávat všechny studované biogenní aminy in vitro i v mléce. Zároveň byla zjištěna rozdílná schopnost bakterie Lacticaseibacillus casei CCDM 198 degradovat jednotlivé aminy při stejných technologických podmínkách v obou matricích (v médiu i v mléce). Maximální redukce jednotlivých biogenních aminů za studovaných kombinací podmínek ve srovnání s počáteční koncentrací na začátku kultivace (v čase 0) byla: úbytek histaminu o více než 70 % v bujónu a o 39 % v mléce, tyraminu o 69 % v bujónu a o 19 % v mléce, putrescinu o 67 % in vitro a o 48 % v mléce, kadaverinu o 73 % v bujónu a o 40 % v mléce, fenylethylaminu o 55 % in vitro a 32 % v mléce. U studovaného kmene byla také prokázána přítomnost enzymu multicopperoxidázy (MCO). Ke stanovení byly použity dvě metody (spektrofotometrické stanovení aktivity a detekce aktivity v nativním gelu) a dva substráty. Získané výsledky dokazují přítomnost a aktivitu MCO, subtypu lakázy, u Lacticaseibacillus casei CCDM 198. Kromě toho byla také zjištěna změna aktivity v závislosti na době kultivace. Nejvyšší enzymatická aktivita byla zjištěna po 48 hodinách kultivace, kdy byl zaznamenán nárůst aktivity o více než polovinu ve srovnání s počátečním časem.

Abstract:

This dissertation is focused on the study of the degradation of biogenic amines in food depending on selected technological parameters. The main aim of the current work is to find out how the combination of technological parameters affects the ability of the strain Lacticaseibacillus casei CCDM 198 to reduce biogenic amines in vitro and in a real food system - skimmed milk. For these purposes 5 biogenic amines that are most often found in food were chosen, namely histamine, phenylethylamine, tyramine, putrescine and cadaverine. The decrease of individual BAs over time was determined by HPLC/DAD after derivatization with dansylchloride. Furthermore, another aim of the work was to prove the presence of the multicopper oxidase enzyme in the studied strain and to describe possible changes in the enzymatic activity depending on the time of cultivation. The obtained results confirm the ability of the strain Lacticaseibacillus casei CCDM 198 to degrade all studied biogenic amines in the culture medium and in milk. Moreover, a different ability of the strain Lacticaseibacillus casei CCDM 198 to degrade individual biogenic amines was found under the same technological conditions in both matrices. The maximum reduction of individual biogenic amines under the studied combinations compared to the initial concentration at time 0 was: histamine decrease by more than 70% in medium and by 39% in milk, tyramine by 69% in medium and by 19% in milk, putrescine by 67% in medium and by 48% in milk, cadaverine by 73% in medium and by 40% in milk, phenylethylamine by 55% in medium and 32% in milk. The presence of the multicopper oxidase enzyme (MCO) in the studied strain was also demonstrated. Two methods and two substrates were used to determine this enzyme activity. The obtained results prove the presence and activity of MCO, a laccase subtype, in Lacticaseibacillus casei CCDM 198. In addition, a change in activity depending on the time of cultivation was also detected. The highest enzymatic activity was found after 48 hours of cultivation, when an increase in activity by more than half compared to the initial time was recorded.

Keywords

degradace biogenních aminů, bakterie mléčného kvašení, Lacticaseibacillus casei, HPLC

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 11. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 16. 1. 2024
• Supervisor: prof. RNDr. Leona Buňková, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemie a technologie potravin / Food Technology