Master's Thesis

Study of the coupling of the DGT preconcentration technique and capillary zone electrophoresis for the purpose of biogenic amine analysis in food.

Final Thesis 3.3 MB

Author of thesis: Bc. Hana Kopková

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Miloš Dvořák, Ph.D.

Reviewer: Ing. Veronika Řezáčová, Ph.D.

Abstract:

Biogenic amines are naturally occurring nitrogenous compounds. However, they can exhibit toxic effects and contribute to symptoms of histamine intolerance. This study examines the coupling of the DGT (Diffusive Gradient in Thin Film) technique and capillary zone electrophoresis with conductivity detection for the analysis of food as a simple method. The use of the DGT technique was studied to determine the possibility of purifying the sample from matrix components (e.g., salts) prior to subsequent analysis of biogenic amines using capillary zone electrophoresis. This study focused on fish and oyster sauces. The cation-exchange sorbent Dowex® 50W-X8 was selected as a suitable condition for sample purification. The sorbent was in an agarose gel carrier. Preconcentration was tested using both DGT units and adsorption gel without a diffusion gel. Validation experiments were conducted to characterize the selected system, including the influence of pH, sorption capacity, diffusion coefficient, and diffusion boundary layer. The biogenic amine concentrations in fish sauces were compared with an independent method using a commercial amino acid analyzer. The results indicate that the sorption experiments need to be optimized. Additional fish sauce and oyster sauce were purified using only sorption gel without diffusion gel. The results suggest that diffusion gel is not necessary for fish and oyster sauces. Other foods were not tested, but there are foods where diffusion gel could be more effectively utilized, such as milk.

Keywords:

Biogenic amines, DGT, capillary zone electrophoresis, fish sauce

Date of defence

28.05.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

1. Studentka seznámila členy komise s náplní a cílem diplomové práce. 2. Byly přečteny posudky na diplomovou práci. 3. Studentka akceptovala všechny připomínky oponentky a na všechny otázky odpověděla v plné šíři. Diskuse: prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. Jakým způsobem by bylo možné se zaměřit pouze na jednou skupinu látek? Jaký by byl postup přípravy vzorků? Co Vás vedlo k analýze biogenních aminů? Můžete to sloužit jako model? doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. Na jaké další aplikace lze použít Vámi použitou techniku? Je to možné použít ke stanovení nutričních látek? prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. Zmiňujete obrázek s elektroforetogramem, můžete ho objasnit? Je možné určit, které látky zastupují další píky? Jaké byla délka a šířka kapiláry? Bylo možné ji používat opakovaně? Studentka odpověděla na všechny doplňující otázky členů komise, které byly v průběhu diskuse k dané problematice vzneseny. Diplomantka prokázala velmi dobré odborné znalosti i schopnost samostatné prezentace dosažených výsledků.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Chemistry of Natural Products (NPCP_CHPL)

Composition of Committee

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (předseda)
prof. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Eva Vítová, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Iva Burešová, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Miloš Dvořák, Ph.D.

Studentka se ve své diplomové práci zabývala netradičním propojením tří analytických oblastí, které byly původně využívány samostatně a pro odlišné účely. Konkrétně šlo o využití techniky difuzního gradientu v tenké vrstvě (DGT), kapilární elektroforézy (CE) a stanovení biogenních aminů v potravinářských matricích. Cílem práce bylo ověřit možnost propojení těchto metod a otestovat dílčí části analytického protokolu zahrnujícího předúpravu a přečištění potravinářských vzorků (rybí omáčky) pomocí DGT pro následné stanovení biogenních aminů metodou CE.

Vzhledem ke komplexnosti problematiky nebylo v časovém rámci diplomové práce možné vytvořit plně robustní a validovanou analytickou metodiku. To však nebylo hlavním cílem zadání. Úkolem bylo především ověřit funkčnost jednotlivých částí navrženého postupu, jejich kompatibilitu a možnosti jejich vzájemného propojení. Tento cíl se podařilo naplnit a studentka zadání práce splnila.

Při práci s literaturou, zpracování dat i orientaci v pro ni nové problematice studentka aktivně využívala konzultací, snažila se pochopit širší souvislosti a postupně si osvojila komplexní pohled na řešenou problematiku. Současně se podílela na návrhu experimentálních postupů. V průběhu práce se projevily určité rezervy zejména v oblasti praktického zpracování dat a interpretace výsledků, což bylo do značné míry dáno menší předchozí zkušeností s obdobným typem experimentální práce.

Náročnější byla rovněž závěrečná fáze projektu, zejména práce pod časovým tlakem, vyhodnocování nejednoznačných či negativních výsledků a jejich interpretace. I tato zkušenost je však běžnou součástí experimentálně zaměřených diplomových prací a studentka se s ní postupně dokázala vyrovnat. V průběhu řešení práce si také osvojila potřebu efektivnějšího časového plánování a lepší prioritizace klíčových experimentálních parametrů.

Přes uvedené dílčí nedostatky studentka nakonec úspěšně zpracovala a interpretovala získané výsledky a vytvořila ucelený základ pro možné pokračování této studie. Práce ověřila, že propojení použitých metod je realizovatelné a může představovat perspektivní směr pro další rozvoj analytického systému.

Pozitivně hodnotím zejména schopnost studentky analyticky vyhledávat a propojovat informace, strukturovaně přemýšlet nad řešenou problematikou a využívat moderní nástroje pro zpracování dat, včetně programování v jazyce Python. Studentka rovněž prokázala manuální zručnost při experimentální práci a schopnost překonat obtíže spojené s řešením komplexního výzkumného úkolu i se sepsáním diplomové práce jako celku.

Na základě průběhu řešení práce, úrovně interpretace výsledků a celkového zpracování hodnotím diplomovou práci známkou B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Studium literatury a její zpracování B
Využití poznatků z literatury A
Kvalita zpracování výsledků B
Interpretace výsledků, jejich diskuse B
Závěry práce a jejich formulace B
Využívání konzultací při řešení práce A
Celkový přístup k řešení úkolů B

Grade proposed by supervisor: B

Předkládaná diplomová práce s názvem „Studium spojení prekoncentrační techniky DGT a kapilární zónové elektroforézy pro účely analýzy biogenních aminů v potravinách“ je prací zaměřenou na netradiční spojení techniky DGT s kapilární zónovou elektroforézou v oblasti sledování kvality a bezpečnosti potravin.
Diplomová práce je klasicky členěna a je zpracována na celkem 60 stranách. Teoretická část obsahuje informace týkající se biogenních aminů a fermentovaných potravin (zejména rybích omáček) a popisuje principy techniky DGT i kapilární zónové elektroforézy.
V následující části je kromě klasického popisu kroků experimentální části uvedeno i několik ilustračních fotografií. Část „Výsledky a diskuze“ shrnuje výsledky optimalizace metody kapilární elektroforézy pro stanovení biogenních aminů. Dále přináší výsledky související s přečištěním a zakoncentrováním aminů. Vše je doplněno komentářem a potvrzeno elektroforegramy. Zajímavý je závěr, kdy se v rámci testovaných přístupů jako nejvhodnější jeví použití pouze sorpčního gelu využívaného v technice DGT pro eliminaci matričních vlivů .
Závěr diplomové práce přináší shrnutí teoretické i praktické části. Následuje kapitola „Seznam použitých zdrojů“ se 79 odkazy.
Celkový dojem z této diplomové práce snižuje úroveň jazykového zpracování. V textu se vyskytuje řada vět bez přísudku či vyjádření neodpovídající správné české formulaci výrazů. Nestandardní je rovněž číslování kapitol.
Nicméně, zadání a cíle této diplomové práce byly splněny. Díky rozsáhlé experimentální práci zahrnující řadu dílčích testů a jejich vyhodnocení považuji celou diplomovou práci za přínosnou a doporučuji ji k obhajobě. I přes určité výhrady ji hodnotím stupněm A – výborně.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků zadání A
Logické členění práce A
Kvalita zpracování výsledků A
Interpretace výsledků, jejich diskuse A
Využití literatury a její citace A
Úroveň jazykového zpracování C
Formální úroveň práce – celkový dojem B
Závěry práce a jejich formulace A
Topics for thesis defence:
  1. V práci jste využívala pro detekci aminů vodivostní detektor. Je také pro tento typ detekce nutno připravit na kapiláře „okýnko“?
  2. Jak by se podle Vás změnila vhodnost použití DGT jednotky u potravin s jiným typem matrice, například u mléka nebo sýrů?
  3. Spojení techniky DGT a metody CE je zcela jistě unikátní. Jaké další látky v potravinách by bylo možné touto kombinací sledovat?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová