Selective separation and sensitive quantification of histamine: Novel Approaches

Milica Gagić

Doctoral thesis

Selektivní separace a senzitivní kvantifikace histaminu: nové přístupy

Abstract:

Histamin, produkován pomocí bakterií při dekarboxylaci histidinu v potravě, způsobuje při použití ve velkém množství různé zdravotní problémy. Proto přesná detekce histaminu má praktický význam. Ultrasenzitivni postup detekce histaminu v bílém vínu pomocí magnetických částic modifikovaných oxidem titaničitým v kombinaci s fluorescenční sondou je popsaná. Magnetické sondy byly použity k zachycení histaminu na základě afinity imidazolu k titanu. Po eluci histaminu z povrchu částic byla provedena kvantifikace na základě změny fluorescence CdSe QDs. Lineární kalibrační křivka se pohybovala mezí 0.07 a 4.5 mM s limitem detekce 1.6 µM. Účinek senzoru byl vyhodnocen, ale nebyl pozorován žádný fluorescenční pík pro interferující sloučeniny při velmi vysokých koncentracích 4.5 mM, což ukazuje na vysokou selektivní detekci histaminu. Účinnost metody byla ověřena měřením vzorků bílého vína se známou koncentrací histaminu. Získané výsledky byly porovnány měřením vzorků pomocí iontoměničné chromatografie. Současná práce ukazuje výhody multidisciplinárních strategií v histaminové detekci. Oba kroky, magnetická separace a fluorescenční detekce, jsou rychlou alternativou oproti časově náročným klasickým separačním a detekčním testům.

Abstract:

Histamine, produced by bacteria through decarboxylation of histidine in certain food, is known to cause diverse health issues when ingested in high quantities. Therefore, accurate histamine detection is of practical importance. Herein, an ultrasensitive procedure to detect histamine in white wine using titanium dioxide-modified magnetic particles in combination with a fluorescent probe is described. Magnetic probes were used to capture histamine, based on affinity of imidazole toward titanium. After the elution of histamine, from the surface of particles, quantification based on the fluorescence change of CdSe QDs is performed. The linear calibration curve ranged between 0.07 and 4.5 mM with a limit of detection of 1.6 μM. The specificity of the sensor was evaluated, and no fluorescence peak was observed for interfering compounds, at very high concentrations of 4.5 mM, indicating highly selective detection of histamine. The method performance was validated by measuring white wine samples with known concentration of histamine. Obtained results were compared with the measurements using an ion exchange chromatography. The current work demonstrates the advantages of multi-disciplinary strategies in histamine sensing. Both steps, magnetic separation and fluorescence detection, are rapid alternatives to the time-consuming classical separation and detection assays.

Keywords

kvantové tečky, bezpečnost, histamin

Keywords

safety, histamine, quantum dots

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: prof. RNDr. Vojtěch Adam, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Doctoral programme / field:
Chemistry / Agricultural Chemistry