For production of double moulded chesses are used lactic acid bacteria, which can be present in a form of non-starter lactic acid bacteria or as starter or adjunct culture. Genera Lactobacillus spp. and Enterococcus spp. are prevalent microorganisms present in these cultures. Of course, these microorganisms are for us interesting because of their possibility of coagulation, proteolytic possibility, probiotic function and antibiotic resistance, but especially because of their decarboxylation abilities. Bacteria contain decarboxylation enzymes, which are able to decarboxylized free amino acid, which rising at proteolysis during process of manufacturing and cheese ripening. Biogenic amines are the result of proteolytic activity. Biogenic amines occur practically in all foodstuffs as a common product of metabolic processes. BA are mainly presented in fermented food (cheeses), where rice just microbial action. Typical representatives of biogenic amines, which occurs in double moulded cheeses (Sedlčanský Vltavín, Bresse bleu) and in blue cheeses (Bleu des Causses, Bleu d'Auvergne) are cadaverine, putrescine, tyramine a 2 fenylethylamine and in much smaller amount histamine, spermidine and spermine too. On assessment concentration of BA is used high pressure liquid chromatography with reverse phase (RP HPLC) with utilizing simple direct derivatization with dansyl chloride and detection by UV VIS detector.

Nowadays, probiotic lactic acid bacteria (LAB) and bifidobacteria are plentifully exploited in food processing industry. LAB and bifidobacteria are important part of microflora of gastro intestinal tract (GIT). Probiotics (most often just lactobacilli and bifidobakteria) can be supplied to the GIT of the organism like food complements. Species identification is therefore very important. New methods of identification of LAB and bifidobacteria are based on analysis of DNA. Mostly exploited method is polymerase chain reaction (PCR). In my diploma work, genus and species specific PCRs were used for identification of different species of bacteria of genus Lactobacillus and Bifidobacterium in complex matrices of six food supplements (Zenflo, Linex Forte, Probian, Nutra Bona, GS lactobacillus Forte, Pangamin Bifi plus). Total DNA was isolated from crude lysates of cells present in tablets by magnetic particles coated by carboxyl groups . The preparation of cell lysates was optimalised. Different amounts of lysozyme (3 mg/ml, 10 mg/ml), time of incubation at laboratory temperature (1,5 hour, 3 hour) and time of incubation with SDS and proteinase K at 55 °C (1 hour, 3 hour, over all night) were tested. Isolated DNA was quantified and checked in PCR. Primers specific for genus Lactobacillus and Bifidobacterium and for species Lb. acidophilus, Lb. casei, Lb. rhamnosus and Lb. plantarum and B. animalis, B. bifidum, B. infantis, B. longum were used, respectively. All identified bacteria were in accord with the data declared by producer in 3 food supplements (Zenflo, Linex Forte and Pangamin Bifi Plus). The genus indentification was in accord with declaration of producer in other food products only (Probian, Nutra Bona, GS Laktobacily Forte).

Probiotic lactic acid bacteria and bifidobacteria are natural part of microflora of gastrointestinal tract. In the present, day they are grossly exploited in food processing industry. The aim of the work was molecular identification of bacteria of genus Lactobacillus and Bifidobacterium in complex matrices of two food additives. Total DNA was isolated from crude cell lysates by magnetic particles P(HEMA-co-GMA). Isolated DNA was amplified in genus-specific and species-specific PCRs. Amplicons were detected by agarose gel electrophoresis. Results were compared with declared specification given by producers in three different batches.

Lactic acid bacteria are natural part of the human gastrointestinal tract. They are often used in food supplements and for the production of fermented dairy products. This thesis focuses on the identification of selected species of lactic acid bacteria and bifidobacteria in cheese and dairy products. Bacterial DNA was isolated by magnetic particles P(HEMA-co-GMA) from crude cell lysates from 9 products. Isolated DNA was amplified in genus-specific and species-specific polymerase chain reactions (PCR). The obtained amplicons were detected by agarose gel electrophoresis. The results of PCR were compared with those provided by the manufacturers and there has been declared a match.

Nanotechnology is currently one of the fastest growing scientific disciplines. An interesting area of research is the biosynthesis of metal nanoparticles using microorganisms including lactic acid bacteria. In the first part this diploma thesis focuses on verification of identity of bacterial species Lactobacillus casei and Lactobacillus paracasei by genus- and species-specific PCR. In the next part of experimental work the capability of six Lactobacillus strains to produce silver nanoparticles is tested. Synthesis of nanoparticles was confirmed for all the strains depending on the amount of added AgNO3 and on time of cultivation. Differences between the strains were detected.

Teoretická část předložené dizertační práce popisuje princip radikálového roubování a faktory ovlivňující reakční průběh. Radikálové roubování poly(mléčné kyseliny) (PLA) reaktivní modifikací je vhodnou technikou přípravy biodegradabilních polymerních materiálů s rozličnými vlastnostmi. Současný stav problematiky modifikace poly(mléčné kyseliny) radikálovým roubováním v tavenině je obsahem literární rešerše včetně možných aplikací. Experimentální část se zabývá modifikací PLA anhydridem kyseliny itakonové (IAH) radikálovým roubováním v tavenině. Reakce byla iniciována 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexanem (L101). V první části je průběh radikálového roubování pozorován “in situ” pomocí diferenciální kompenzační kalorimetrie (DSC) a termogravimetrické analýzy (TGA). Exotermní pík na DSC záznamu odpovídá průběhu radikálové reakce, na jehož základě lze definovat aktivační energii reakce. Průběh TGA křivky “in situ” radikálové reakce umožňil detekovat vedlejší produkty vznikající v průběhu radikálové modifikace. Ve druhé části byla PLA funkcionalizována reakcí v diskontinuálním laboratorním mixéru za reakčních podmínek navržených dle poločasu rozpadu zvoleného iniciátoru a zpracovatelských podmínek PLA. Reakční teplota 190 °C byla stanovena výpočtem z Arrheniovy rovnice pro reakční čas 6 min. Uvedené reakční parametry byly zvoleny s ohledem na kinetiku rozkladu L101 a potlačení degradace PLA. Infračervená spektroskopie (FTIR) potvrdila navázání IAH na PLA řetězec na základě výskytu –CH2 vibrací s absorpčními pásy při vlnočtu 2860 a 2920 cm-1. Vzrůstající intensita absorpčního pásu 1750 cm-1 potvrdila přítomnost minoritních C=O vibrací anhydridového kruhu překrytých dominantními C=O vibracemi PLA řetězce. Nukleární magnetická rezonance (1H-NMR) nepotvrdila roubování oligomerního IAH na PLA. Koncentrace reaktantů ve zvoleném rozsahu (0.5–10 hm % IAH, 0.1–2 hm % L101) byla použita pro posouzení jejího vlivu na obsah naroubovaného IAH a míru vedlejších reakcí, např. -štěpení, větvení a síťování. Při vysoké koncentraci IAH a L101 byla potvrzena homopolymerace IAH i přes její zanedbávání v tématicky podobných studiích. Tvrzení o IAH homopolymeraci bylo podpořena výsledky kolorimetrické analýzy, charakterizací vzorků připravených polymerací IAH za podmínek radikálového roubování a termickou stabilitou frakcí extrahovaných z PLA-g-IAH. Radikálovou modifikací PLA došlo ke zvýšení flexibility polymerních řetězců díky objemné struktuře IAH navázané na PLA řetězci, což se projevilo poklesem teploty skelného přechodu (Tg). Zvýšený obsah amorfní fáze, hydrofilní chování, rozvětvená struktura a štěpení řetězců má pozitivní vliv na zvýšenou biodegradabilitu PLA-g-IAH v porovnání s nemodifikovanou PLA. Neradikálová degradace, probíhající v průběhu zpracování PLA, byla prokázána změnou tokových vlastností taveniny. Tento nežádoucí jev byl potlačen přídavkem tzv. “prodlužovače řetězců” obsahujícího reaktivní epoxy skupiny. Reakce mezi epoxy skupinami a karboxylovými skupinami byla potvrzena pomocí FTIR a změnou reologických vlastností PLA-g-IAH.

Les bactériophages sont de puissants prédateurs bactériens. Leur développement est généralement redouté dans les industries agro-alimentaires mettant en oeuvre des fermentations, car les phages sont responsables d’accidents de fabrication affectant la qualité finale du produit. Leur impact lors de la vinification est moins bien défini. Le procédé comporte une étape de fermentation malolactique (FML), qui est assurée par la bactérie lactique Oenococcus oeni. La maîtrise de la FML est un moyen efficace pour protéger la qualité et la typicité des vins, vecteurs de commercialisation. Jusqu’à présent, cette étape fondamentale du processus de vinification n’est pas toujours maîtrisée. L’explication majeure réside dans l’insuffisance de la biomasse bactérienne endogène, liée aux conditions physico-chimiques difficiles du milieu. Des solutions visant à conduire rapidement la FML sont disponibles, comme l’inoculation de souches commerciales de O. oeni. Ces stratégies n’offrent toutefois pas une totale garantie de succès, et des retards ou non déclenchements de FML sont toujours observés. Ces situations inexpliquées amènent à s’interroger sur l’impact d’autres paramètres sur la fermentescibilité malolactique. L’objectif de cette thèse était d’évaluer la présence et la diversité des bactériophages antagonistes de la bactérie lactique O. oeni présents dans l’écosystème. La diversité des prophages présents dans le pangénome de O. oeni a été explorée. La lysogénie est fréquente dans l’espèce. Quatre groupes de prophages ont été identifiés sur la base de la séquence de l’intégrase, et du site de recombinaison site-spécifique utilisé. La pertinence de la classification établie a été vérifiée sur un panel de 40 phages isolés de moûts et de vins. Nos travaux suggèrent que la lysogénie est un moyen pour O. oeni de résister aux stress et aux phages, grâce à la présence de mécanismes de résistance sur les génomes prophagiques. La stabilité de la lysogénie lors de l’inoculation de souches lysogènes dans le vin et la possible libération de dérivés lytiques sont deux paramètres à prendre en compte lors des FML spontanées, et lors de l’inoculation de levains malolactiques. Ils sont susceptibles de moduler quantitativement et qualitativement la population. / Bacteriophages are responsible for the predation of bacteria. They pose an ever-present threat to the food industries because they invade and destroy the starter and affect production. Their destructive potential is currently difficult to establish during spontaneous production of wine. Malolactic fermentation (MLF) represents a main stage in the winemaking process, and is essentially driven by the lactic acid bacterium (LAB) Oenococcus oeni. A rapid and efficient FML is essential to optimize wine quality and typicity, as sales rely on top-quality products. Up to now, this essential step is not controlled, and this results from the limited growth of MLF bacteria in wine, due to stressing conditions. Inoculation of commercial bacterial starter cultures is a strategy to improve MLF control, and will allow a rapid and complete fermentation. However, despite these evolutions, sluggish or complete failures of MLF are still reported by wine farmers, either during spontaneous or directed fermentations. Such cases suggest that additional factors need to be identified. The outline of this thesis was to demonstrate the occurrence of phages infecting O. oeni in the ecosystem and provide essential information regarding phage diversity. We analyzed prophage diversity through comparative genomics and demonstrated that lysogeny is widespread. Four prophage groups were identified according to the integrase gene sequence and attachment site used for site specific recombination. The relevance of the classification scheme was verified through the analysis of a panel of 40 phages isolated from wine and must. We suggest that lysogeny helps O. oeni to cope with stress and phage attack, through the presence of specific anti-phage mechanisms harbored by the prophages. The stability of lysogens during inoculation in wine, and the possible release of lytic particules have to be considered during spontaneous or directed MLF. They are expected to shape the population.

The need for replacing petroleum-based polymers has been increasing and bio-based polymers prove to be a suitable solution. The aim of this thesis was to synthesize bio-based resins with different chemical architectures to evaluate the effect of the structure on the properties and on their response to ageing and biodegradation. For this, three different bio-based thermoset resins have been synthesised by reacting one of three distinct core-molecules with lactic acid. The options of core-molecules chosen for this work were ethylene glycol, glycerol and pentaerythritol. Lactic acid was first reacted with a core-molecule by direct condensation, the resulting branched molecule was then end-functionalized with methacrylic anhydride. The amount of moles of lactic acid varied according to which core-molecule it was reacted with, but the chain length (n) was always maintained as three. Part of the samples were characterised by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) and tensile test. DSC and TGA were used for determining the thermal behaviour. FT-IR was used to verify the first and second stage of the reaction and to ascertain the occurrence of the crosslinking reaction. Tensile test was done for investigation of mechanical properties. The ageing and biodegradation tests are useful to ascertain the material possible applications. Therefore, the samples that went through the process of ageing or biodegradation were also characterised in the end of the procedures to further check the effect of those processes on the specimens. The test results indicated that the PENTA/LA cured resin was the most stable thermally. The cured resin’s mechanical properties were similar to each other, so there was no comparison to make in this area. The samples proved to be affected by the biodegradation and the ageing processes, both in visual and structural aspects.

Bakterielle Exopolysaccharide (EPS) tragen bei in situ-Bildung durch die Immobilisierung von Wasser maßgeblich zur Erhöhung der Viskosität fermentierter Milchprodukte bei. Die Wirkung ist grundsätzlich mit der kommerzieller Hydrokolloide auf pflanzlicher oder Algenbasis vergleichbar, wird jedoch auf Grund der komplexen Wechselwirkungen mit der Lebensmittelmatrix noch immer kontrovers diskutiert. Ziel der Arbeit war es, nach Kultivierung ausgewählter Milchsäurebakterien EPS in entsprechenden Mengen zu isolieren, um die makromolekularen Eigenschaften zu analysieren und in Beziehung zur chemischen Struktur und Funktionalität zu setzen. Zunächst konnte die in situ-EPS-Bildung durch Batch-Kultivierungen von Milchsäurebakterien im Bioreaktor derart gesteigert werden, dass eine anschließende Isolierung verschiedener EPS-Fraktionen mit einer Reinheit von bis zu 89% (Hetero-EPS) bzw. 99% (Dextrane) möglich wurde. Dies ermöglichte die erstmalige Beschreibung oder Bestätigung der chemischen Strukturen aller ausgewählten EPS. Der Verzweigungsgrad der Dextrane war über Temperatur und pH während der mikrobiellen Synthese steuerbar. Die Einzelschritte der Isolierung wurden außerdem so angepasst, dass makromolekulare Eigenschaften der EPS wie Molekülmasse oder intrinsische Viskosität durch die Isolierung nicht beeinflusst wurden. Die umfassende Untersuchung der makromolekularen Eigenschaften der EPS in wässriger Lösung bildete die Basis für die Erklärung ihrer phänomenologischen Eigenschaften und Funktionalität in fermentierten Produkten. Es zeigte sich, dass fadenziehende EPS höhere intrinsische Viskositäten als nichtfadenziehende EPS aufwiesen. Die intrinsische Viskosität war weiterhin vom Isolierungsverfahren und damit von der Isolatreinheit unabhängig. Durch die damit verbundenen Zeit- und Kosteneinsparungen während der Isolierung eröffnet dies die Möglichkeit, mikrobielle EPS ökonomisch sinnvoll einzusetzen. Durch Scherbehandlung wässriger EPS-Lösungen wurde, unabhängig vom Schersystem, ein linearer Zusammenhang zwischen Viskosität und Molekülmasse nachgewiesen und so das Potential zur gezielten Modifizierung von EPS aufgezeigt. Kinetische Untersuchungen mit ultraschallbehandelten EPS-Lösungen ermöglichten eine Bewertung der Scherempfindlichkeit, die im Einklang mit Untersuchungen zur thermischen und chemischen Belastung von EPS stand. Zur Beurteilung der Funktionalität wurden EPS-Isolate zu rekonstituierter Magermilch vor chemischer Säuerung mit Glucono-δ-lacton zugesetzt. Die resultierende Festigkeit der Modellmilchgele korrelierte mit der absoluten EPS-Konzentration und war somit unabhängig von der Isolatreinheit. Gescherte EPS besaßen eine geringere Molekülmasse und intrinsische Viskosität, was zu geringeren Gelfestigkeiten führte. Die in der Literatur bisher wenig untersuchten kapsulären, zellgebundenen EPS konnten mittels Rasterelektronenmikroskopie visualisiert und ihr Effekt auf die Eigenschaften der Zelloberfläche analysiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse zeigten, dass kapsuläre EPS die Hydrophobizität der Zelloberfläche verringern sowie die Wasserbindung und Gelfestigkeit bei Zusatz zu Modellmilchgelen im Vergleich zu Zellen ohne kapsuläre EPS erhöhen.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第19046号 / 農博第2124号 / 新制||農||1032(附属図書館) / 学位論文||H27||N4928(農学部図書室) / 31997 / 京都大学大学院農学研究科応用生命科学専攻 / (主査)教授 小川 順, 教授 加納 健司, 教授 植田 充美 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM