Enzymatické a antimikrobiální vlastnosti kozího mléka

Bc. Aneta Špínová

Master's thesis

Enzymatic and antimicrobial properties of goat's milk

Abstract:

Během posledního desetiletí se zvýšila celosvětová poptávka po kozím mléce více než dvakrát a předpokládá se, že do roku 2030 dojde ke zvýšení o dalších 53 %. Kozí mléko, ať už přímo či ve formě mléčných produktů, představuje vysoce nutričně hodnotnou potravinu. Lze ho považovat za zdroj makro i mikronutrientů, ale také řady účinných látek, které hrají významnou roli jak ve výživě, tak ve zdraví spotřebitelů. Kromě základních mléčných komponent disponuje kozí mléko obsahem proteolytických enzymů, které jsou významné při určování jakosti mléka a mléčných produktů. Endogenní enzymy jsou nativní enzymy mléka, jež pocházejí ze somatických buněk, krevní plazmy či povrchových vrstev tukových kuliček. Exogenní enzymy jsou produkovány mikroorganismy, které se dostávají do mléka za nevhodných hygienických podmínek. Řada nativních enzymů se podílí na přirozeném antimikrobiálním systému mléka. Současně však mohou mít tyto látky významný vliv na kvalitu a senzorické vlastnosti mléka a mléčných produktů během skladování. Termostabilní proteolytické enzymy produkované psychrotrofními bakteriemi a stejně tak tepelně odolné nativní proteázy, mají největší vliv na znehodnocení mléčných výrobků z důvodu degradace proteinů, jejíž následkem dochází ke snížení výtěžnosti produktů. Kozí mléko obsahuje významné látky s antimikrobiálním účinkem jako je laktoferin a lysozym. Koncentrace těchto látek v kozím mléce se zvyšuje při mastitidě a souvisí s počtem somatických buněk. Somatické buňky, stejně jako mikrobiální profil syrového mléka, jsou považovány za indikátory kvality hygieny mléka a mohou poskytnout informace o zdravotním stavu mléčné žlázy. Kvalita i kvantita nadojeného mléka může být ovlivněna řadou faktorů jako je stádium laktace, způsob dojení a chovu, výživa či plemeno zvířete. Mezi významné patogenní mikroorganismy kozího mléka patří Staphylococcus aureus, Staphylococcus intermedius či Streptococcus agalactiae. Cílem práce bylo stanovit antimikrobiální látky – laktoferin, lysozym a celkovou proteolytickou aktivitu v kozím mléce. Pro určení laktoferinu a lysozymu byla zvolena metoda vysokoúčinné kapalinové chromatografie s FLD detekcí. Pro stanovení proteolytických enzymů byla zvolena spektrofotometrická metoda. V praktické části bylo analyzováno 58 individuálních vzorků kozího mléka z ekologické biofarmy v ČR. Byly prokázány statisticky významné rozdíly mezi celkovým počtem mikroorganismů nad i pod 100 x 103 KTJ/ml a počtem somatických buněk 300 x 103/ml vůči laktoferinu a lysozymu. Nebyla nalezena korelace mezi vzrůstající koncentrací obou antimikrobiálních látek ve vztahu k počtu somatických buněk, u lysozymu ani ve vztahu k celkovému počtu mikroorganismů či mastitidním bakteriím. Proteolytická aktivita mléka neměla vliv na obsah a zastoupení přítomných bílkovin, korelovala však s obsahem laktoferinu. Nebyla zaznamenána závislost mezi celkovou proteolytickou aktivitou a zvýšeným počtem somatických buněk.

Abstract:

Global demand for goat's milk has increased more than twice over the last decade and it is supposed to increase by further 53 % by 2030. Goat's milk, either directly or in the form of dairy products, is a highly nutritious food. It can be considered as a source of macro and micronutrients, but also of a number of active substances that play an important role in both nutrition and consumer health. Beside basic dairy components, goat's milk contains proteolytic enzymes which are important in determining the quality of milk and dairy products. Endogenous enzymes are the native enzymes of milk that come from somatic cells, blood plasma or from the surface layers of fat globules. Exogenous enzymes are produced by microorganisms that enter the milk under unsuitable hygienic conditions. Many native enzymes participate in the natural antimicrobial system of milk. However, they can have a significant effect on the quality and sensory characteristics of milk and milk products during storage. Thermostable proteolytic enzymes produced by psychrotrophic bacteria as well as heat resistant native proteases, have the biggest influence on the deterioration of dairy products due to protein degradation which results in reduce product yield. Goat's milk contains important antimicrobial substances such as lactoferrin and lysozyme. The concentration of these substances in goat milk increases in mastitis and it is related to somatic cell count. Somatic cells, as well as the microbial profile of raw milk, are considered as indicators of milk hygiene quality and can provide information about the health status of the mammary gland. The quality and quantity of the milk can be influenced by a number of factors such as the stage of lactation, the method of milking and breeding, nutrition or the breed of the animal. Important pathogenic microorganisms in goat milk include Staphylococcus aureus, Staphylococcus intermedius and Streptococcus agalactiae. The aim of the study was to determine antimicrobial substances – lactoferrin, lysozyme and total proteolytic activity in goat milk. The method of high-performance liquid chromatography with FLD detection was chosen for the determination of lactoferrin and lysozyme. The spectrophotometric method was chosen for the determination of proteases. In the practical part, 58 individual goat milk samples from an organic biofarm in the Czech Republic were analysed. There were statistically significant differences between the total number of microorganisms above and below 100 x 103 CFU/ml and somatic cell count of 300 x 103/ml towards lactoferrin and lysozyme. No correlation was found between the increasing concentration of both antimicrobial substances in relation to somatic cell count, for lysozyme even in relation to total microorganism count or mastitic bacteria. The proteolytic activity of milk did not affect the content and abundance of proteins present, however it correlated with the content of lactoferrin. There was no correlation between total protease activity and increased somatic cell count.

Keywords

laktoferin, lysozym, proteáza

Keywords

lysozyme, lactoferrin, protease

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Tereza Michlová, Ph.D.
• Reader: Veronika Legarová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition