Metabolismus fytoestrogenů v trávicím traktu krav

RNDr. Jitka Kašparovská, Ph.D.

Doctoral thesis

Phytoestrogen metabolism in the gastrointestinal tract of cows

Abstract:

V životním prostředí můžeme nalézt několik druhů látek s estrogenní aktivitou. Jednou skupinou jsou rostlinami produkované fytoestrogeny. Celá řada těchto rostlinných látek je součástí naší stravy a díky své estrogenní aktivitě mohou působit na naše zdraví. Práce se zabývá majoritními isoflavony vyskytujícími se v sóji luštinaté (Glycine max) daidzeinem, genisteinem a glyciteinem. Dále se věnuje metabolitu daidzeinu equolu, který vzniká v zažívacím traktu krav. Sója, především ve formě sójového šrotu, je běžnou součástí krmné dávky krav a v jejich zažívacím traktu, na rozdíl od člověka, je equol produkován vždy. Následně se isoflavony i equol dostávají i do mléka a mléčných výrobků. Equol vykazuje oproti sójovým isoflavonům nejvyšší estrogenní a také antioxidační aktivitu. V rámci disertační práce byly zavedeny a validovány metody pro stanovení isoflavonoidních látek včetně equolu v bachorové tekutině, mléku a jogurtech s využitím LC-MS (TOF). Tato metoda byla následně využita ke sledování metabolismu isoflavonů. Přídavek sójového extraktu do krmiva dojnic zvýšil množství isoflavonoidů v bachorové tekutině více než dvakrát, což mimo jiné mělo vliv na produkci těkavých mastných kyselin v rumenu, která se významně snížila (P < 0.05). Prostupnost isoflavonů z krmiva do mléka byla po přídavku extraktu do krmiva mírně vyšší, tj. 0.04 % oproti 0.03 %, avšak tento rozdíl nebyl statisticky významný (P > 0.05). Při sledování vlivu fermentace a zrání na obsah isoflavonů a equolu v jogurtech nebyla zjištěna přeměna daidzeinu na equol účinkem jogurtových kultur, ačkoliv došlo k významnému poklesu hladin daidzeinu (P < 0.05). Po fermentaci mléka byla koncentrace glyciteinu ve vzorcích jogurtů významně vyšší (P ˂ 0.05). Koncentrace equolu a genisteinu byly stejné. Při zrání jogurtů nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v koncentracích isoflavonů a equolu, kromě glyciteinu, jehož koncentrace u jogurtů vyrobených z obohaceného mléka, tj. po přídavku sójového extraktu do krmiva dojnic, během zrání významně klesla (P < 0.05). Předpokládáme, že změny koncentrací isoflavonů během fermentace a zrání mohou být způsobeny interakcemi s bílkovinami nebo jinými látkami obsaženými v jogurtech a že tyto interakce se mohou měnit se změnou pH. Poslední část disertační práce je věnována zavedení a optimalizaci metody kultivace bachorové tekutiny v in vitro podmínkách v bioreaktoru Sartorius Stedim Biotech, Biostat A plus a výsledkům dvou pilotních desetidenních běhů.

Abstract:

Several types of compounds with estrogenic activity can be found in the environment. Many of these compounds, primarily those derived from plants, are part of our diet and, due to their estrogenic activity, can affect our health. The thesis deals with the major isoflavones found in soybean (Glycine max): daidzein, genistein and glycitein. It also deals with the daidzein metabolite equol, which is produced in the gastrointestinal tract of cows. Soy, mainly in the form of soybean meal, is a common part of the feed of cows and unlike in humans, equol is always produced in their gastrointestinal tracts. Subsequently, isoflavones and equol are also transferred into milk and dairy products. Equol has the highest estrogenic and antioxidant activity compared to soy isoflavones. Within the thesis, methods for the determination of isoflavonoids including equol in rumen fluid, milk and yoghurt using LC-MS (TOF) were introduced and validated. This method was subsequently used to monitor isoflavone metabolism. Adding soy extract to feed of dairy cows increased the amount of isoflavonoids in the rumen fluid more than twice, which inter alia affected the production of volatile fatty acids in the rumen, which decreased significantly (P < 0.05). The isoflavone transfer from feed into milk was slightly higher after extract addition to the feed, i.e. 0.04% versus 0.03%, but this difference was not statistically significant (P > 0.05). The effect of fermentation and maturation on isoflavone and equol content in yogurts was monitored. No daidzein was converted to equol by the effect of yogurt cultures, although daidzein levels decreased significantly (P < 0.05). After milk fermentation, the glycitein concentration in yogurt samples was significantly increased (P < 0.05). The equol and genistein concentrations were the same. During yogurt maturation, there were no statistically significant differences in isoflavone and equol concentrations, except for glycitein, whose concentration decreased significantly (P < 0.05) in yoghurt made from enriched milk, i.e. after addition of soy extract to the feed of dairy cows. We assume that changes in isoflavone concentrations during fermentation and ripening may result from interactions with proteins or other substances contained in yoghurt and these interactions may change with pH change. The last part of the dissertation is devoted to the introduction and optimization of rumen fluid cultivation in in vitro conditions using the Sartorius Stedim Biotech, Biostat A plus bioreactor and results of two pilot ten-day runs.

Keywords

fytoestrogeny, isoflavony, equol, bachorová tekutina, mléko, jogurty

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 2. 6. 2017
• Supervisor: doc. Ing. Martin Mandl, CSc.
• Reader: doc. Mgr. Jan Muselík, Ph.D., doc. RNDr. Ludmila Zajoncová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biochemistry (4-years) / Biochemistry