Sekundární metabolity ovlivňující kvalitu potravin

Mgr. Andrea Trnková, Ph.D.

Doctoral thesis

Secondary metabolites influence on the food quality

Abstract:

Sekundární rostlinné metabolity jako jsou isoflavony podléhají v prostředí bachorové tekutiny metabolismu, který je ovlivňován mnohými faktory. Významným metabolitem je equol, který vyniká svými estrogenními a antioxidačními účinky. Cílem této práce bylo popsat metabolismus isoflavonů v prostředí dvou typů bachorové tekutiny v závislosti na podávaném krmivu (objemné a jadrné) a době inkubace vzorků. Během krátkodobých in vitro experimentů byly stanoveny koncentrace isoflavonů a metabolitu equolu po přídavku určitého množství sójového nebo jetelového extraktu, krmivo tedy bylo obohaceno o isoflavony nacházející se v sóji (Glycine sp.) tj. daidzein, genistein a glycitein, resp. v jeteli (Trifolium sp.) tj. daidzein, genistein, formononetin a biochanin A. Na základě in vitro experimentů se sójovým a jetelovým extraktem bylo sledováno odbourávání isoflavonů v prostředí jadrného a objemného typu bachorové tekutiny v tubách se zpětným (Bunsenovým) uzávěrem pro udržení anaerobního prostředí. Inkubace triplik vzorků s přídavkem 5, 25, 50 a 75 mg extraktu trvala 0, 3, 6, 12 a 24 hodin při 39°C. Po inkubaci byly sledovány hladiny isoflavonů a equolu. Produkce metabolitu equolu začala po 3 až 6 hodinách inkubace. Nejvyšších hodnot equolu bylo dosaženo přibližně po 12 hodinách inkubace. Stěžejním výsledkem těchto experimentů bylo zjištění, že lepší podmínky pro metabolismus sójových i jetelových isoflavonů s následnou produkcí equolu byly v prostředí objemného typu bachorové tekutiny. Maximální produkce equolu bylo dosaženo po 24 hodinách při přídavku 25 mg sójového extraktu v prostředí objemné bachorové tekutiny, a to 11,11 µg∙ml-1. Maximální produkce equolu při přídavku 50 mg jetelového extraktu v prostředí objemné bachorové tekutiny bylo dosaženo rovněž po 24 hodinách (14,24 µg∙ml-1). Výsledky také ukázaly, že vyšší přídavky extraktu mají možné inhibiční účinky na ruminální mikroflóru ovlivňující produkci equolu. Na základě in vitro experimentů byly zjištěny informace pomáhající odhalit podrobnosti metabolismu rostlinných isoflavonů v prostředí bachorové tekutiny. Byly vyhodnoceny některé podmínky, které do metabolismu výrazně zasahují, jako jsou typ krmiva, přítomnost isoflavonů nebo redoxní potenciál. Tyto informace mohou být dále využity při vývoji a zkoumání funkčních potravin obohacených o equol přirozenou cestou.

Abstract:

Secondary plant metabolites like isoflavones degrade in ruminal fluid. The metabolism of dietary isoflavones is influenced by many factors. Equol is a very important metabolite with an unique estrogenic and antioxidant activity. The aim of this study was to describe the metabolism of isoflavones in two types of rumen fluid influenced by the diet (hay and concentrate-rich) during the incubation time. During short-time in vitro experiments we monitored the levels of isoflavones and the metabolite equol after an addition of appropriate amount of soy or clover extract. The feed was enriched by isoflavones occurring in soya (Glycine sp.), i.e daidzein, genistein, glycitein, or in clover (Trifolium sp.), i.e daidzein, genistein, formononetin and biochanin A. We monitored the degradation of isoflavones added in the form of soy or clover extract into a hay or concentrate-rich type of rumen fluid. These in vitro experiments were incubated in tubes with rubber stoppers with a Bunsen gas release valve that were kept an anaerobic environment. Samples enriched with extract at levels 5, 25, 50 and 75 mg were incubated in triplicates at 39°C for 0, 3, 6, 12 and 24 hours. After incubation, concentrations of isoflavones and equol were determined in the samples. Production of the metabolite equol started after 3 to 6 hours of incubation. Equol reached the highest rate of concentration after approximately 12 hours of incubation. Fundamental result of these experiments was the discovery that the hay diet provided better conditions for soy and clover metabolism with following production of equol. In the case of soybean experiments the highest concentrations of equol were reached after 24 hours of incubation with addition of 25 mg of soybean extract, namely 11,11 µg∙mL-1 for hay diet. Analogously, the highest concentrations of equol were reached after 24 hours of incubation with addition of 50 mg of clover extract, namely 14,24 µg∙mL-1 for hay diet. However, results showed inhibitory effects after adding of higher amounts of extract on ruminal microflora, affecting the production of equol. In this study based on in vitro experiments, we gained information about plant isoflavones helping to clarify their metabolism in the rumen fluid. We evaluated several conditions influencing the metabolism, like the type of diet, the presence of isoflavones or the redox potential. The information could be uselful in the development and research of functional food naturally enriched by equol.

Keywords

Isoflavony, bachorová tekutina, metabolismus, equol, sójový a jetelový extrakt, isoflavones, rumen fluid, metabolism, soy and clover extract

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 9. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 21. 10. 2022
• Supervisor: prof. Mgr. Tomáš Kašparovský, Ph.D.
• Reader: doc. Mgr. Jan Muselík, Ph.D., prof. Mgr. Marek Petřivalský, Dr.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biochemistry / Biochemistry