Evolució i estabilitat d’àcids grassos i vitamines antioxidants a la llet materna

Recerca realitzada durant el periode Gener 2006-Abril 2007, a la Facultat de Farmàcia de la Universitat de Barcelona sota la direcció de la Dra. M. Carmen López Sabater. La nutrició durant els primers anys de vida té una enorme importància, amb repercussions en el creixement i desenvolupament del nen i en les possibles malalties futures. Tenint en compte que la llet materna és l’aliment ideal per al nadó durant els primers sis mesos de vida, és important conéixer la composició nutricional de la mateixa i la seva evolució al llarg de la lactància (calostre, llet de transició i madura). La llet conté nutrients majoritaris (proteïnes, carbohidrats i lípids) i nutrients minoritaris, com vitamines i minerals. S'ha desenvolupat i validat un mètode per a la determinació d'àcids grassos (AG) i Àcid Linoleic Conjugat (CLA) en llet materna per Cromatografia de Gasos "fast" (fast-GC), permetent reduir el temps d'anàlisi considerablement en comparació amb els mètodes utilitzats fins el moment. La repetibilitat i reproducibilitat trobades han estat bones, amb coeficients de variació inferiors al 10% en tots els casos. L'aplicació a 6 mostres de llet materna ha demostrat que es tracta d'un mètode senzill, ràpid, eficient i pràctic per a l'anàlisi rutinari d'un elevat nombre de mostres. També s'ha començat a desenvolupar un mètode per a l'anàlisi dels anàlegs de tocoferol de la llet materna, degut a l'interès de la vitamina E com a antioxidant natural. És un mètode per Cromatografia Líquida d'Ultra Resolució (UPLC) amb detecció per Fluorescència (FD) i per Photodiode Array (PDA) que permet treballar amb quantitats de mostra petites mantenint o inclús millorant la sensibilitat i reduint el temps d’anàlisi.

Avaluació de vitamines i antioxidants en aliments vegetals mitjançant tècniques HPLC-DAD i UPLC-MS/MS

El programa experimental s’ha portat a terme dins el marc de les activitats del projecte TRUEFOOD, finançat per la UE per als anys 2007-2010. L’objectiu principal d’aquesta activitat ha estat l’avaluació dels continguts en àcid ascòrbic (vitamina C), polifenols totals, àcids fenòlics i flavonoides en mostres de tomàquet i enciam, produïts sota diferents condicions de camp (producció ecològica i convencional). Per aconseguir els resultats s’han utilitzat mètodes analítics basats en tècniques de cromatografia líquida d’alta eficàcia (HPLC) i d’ultra-alta eficàcia (UHPLC) acoblades a sistemes de detecció de diode array (DAD) i espectrometria de masses (MSn). Per a l’àcid ascòrbic, s’ha desenvolupat un mètode ràpid que ha permès la determinació d’aquest compost en diferents matrius vegetals amb el mínim pretractament de les mostres, utilitzant una fase estacionària HILIC (Fluorinated Stationary Phase). Els mètodes desenvolupats d’anàlisi de compostos fenòlics han permès realitzar les anàlisi de forma ràpida, a fi de processar el màxim nombre de mostres per a obtenir resultats representatius. S’ha realitzat una completa caracterització dels extractes de tomàquet i enciam, ampliant el coneixement descrit en la bibliografia sobre la seva composició fenòlica. En el cas de l’enciam, s’ha identificat quatre compostos fenòlics que mai abans han estat descrits i quantificats en aquesta hortalissa. La definició, amb precisió, dels continguts en vitamina C i compostos fenòlics en les mostres analitzades ha permès comparar els efectes de diferents tècniques de cultiu sobre les característiques nutricionals dels vegetals objecte de l’estudi. Els mètodes d’anàlisi desenvolupats i els resultats derivats del projecte seran publicats properament en revistes científiques de reconegut prestigi.

The implementation of liquid chromatography tandem mass spectrometry for the official control of lipophilic toxins in seafood: Single-laboratory validation under four chromatographic conditions

We performed a comprehensive study to assess the fit for purpose of four chromatographic conditions for the determination of six groups of marine lipophilic toxins (okadaic acid and dinophysistoxins, pectenotoxins, azaspiracids, yessotoxins, gymnodimine and spirolides) by LC-MS/MS to select the most suitable conditions as stated by the European Union Reference Laboratory for Marine Biotoxins (EURLMB). For every case, the elution gradient has been optimized to achieve a total run-time cycle of 12 min. We performed a single-laboratory validation for the analysis of three relevant matrices for the seafood aquaculture industry (mussels, pacific oysters and clams), and for sea urchins for which no data about lipophilic toxins have been reported before. Moreover, we have compared the method performance under alkaline conditions using two quantification strategies: the external standard calibration (EXS) and the matrix-matched standard calibration (MMS). Alkaline conditions were the only scenario that allowed detection windows with polarity switching in a 3200 QTrap mass spectrometer, thus the analysis of all toxins can be accomplished in a single run, increasing sample throughput. The limits of quantification under alkaline conditions met the validation requirements established by the EURLMB for all toxins and matrices, while the remaining conditions failed in some cases. The accuracy of the method and the matrix effects where generally dependent on the mobile phases and the seafood species. The MMS had a moderate positive impact on method accuracy for crude extracts, but it showed poor trueness for seafood species other than mussels when analyzing hydrolyzed extracts. Alkaline conditions with EXS and recovery correction for OA were selected as the most proper conditions in the context of our laboratory. This comparative study can help other laboratories to choose the best conditions for the implementation of LC-MS/MS according to their own necessities.

Dietary n-6- or n-3-rich vegetable fats and antioxidants: effects on fatty acid composition and stability of rabbit plasma, liver and meat

We supplemented diets with a-tocopheryl acetate (100 mg/kg) and replaced beef tallow (BT) in feeds with increasing doses of n-6- or n-3-rich vegetable fat sources (linseed and sunflower oil), and studied the effects on the fatty acid (FA) composition, the a-tocopherol (aT) content and the oxidative stability of rabbit plasma and liver. These effects were compared with those observed in a previous study in rabbit meat. As in meat, the content of saturated, monounsaturated and trans FA in plasma and liver mainly reflected feed FA profile, except stearic acid in liver, which increased as feeds contained higher doses of vegetable fat, which could be related to an inhibition of the activity of the stearoyl-CoA-desaturase. As linseed oil increased in feeds, the n-6/n-3 FA ratio was decreased in plasma and liver as a result of the incorporation of FA from diets and also, due to the different performance and selectivity of desaturase enzymes. However, an increase in the dose of vegetable fat in feeds led to a significant reduction in the aT content of plasma and liver, which was greater when the fat source was linseed oil. Increasing the dose of vegetable fat in feeds also led to an increase in the susceptibility to oxidation (lipid hydroperoxide (LHP) value) of rabbit plasma, liver and meat and on the thiobarbituric acid (TBA) values of meat. Although the dietary supplementation with a-tocopheryl acetate increased the aT content in plasma and liver, it did not modify significantly their TBA or LHP values. In meat however, both TBA and LHP values were reduced by the dietary supplementation with a-tocopheryl acetate. The plasma aT content reflected the aT content in tissues, and correlated negatively with tissue oxidability. From the studied diets, those containing 1.5% linseed oil plus 1.5% BT and 100 mg of a-tocopheryl acetate/kg most improved the FA composition and the oxidative stability of rabbit tissues.

Effectiveness of antioxidants in preventing oxidation of palm oil enriched with heme iron: A model for iron fortification in baked products

Bakery products such as biscuits, cookies, and pastries represent a good medium for iron fortification in food products, since they are consumed by a large proportion of the population at risk of developing iron deficiency anemia, mainly children. The drawback, however, is that iron fortification can promote oxidation. To assess the extent of this, palm oil added with heme iron and different antioxidants was used as a model for evaluating the oxidative stability of some bakery products, such as baked goods containing chocolate. The palm oil samples were heated at 220°C for 10 min to mimic the conditions found during a typical baking processing. The selected antioxidants were a free radical scavenger (tocopherol extract (TE), 0 and 500 mg/kg), an oxygen scavenger (ascorbyl palmitate (AP), 0 and 500 mg/kg), and a chelating agent (citric acid (CA), 0 and 300 mg/kg). These antioxidants were combined using a factorial design and were compared to a control sample, which was not supplemented with antioxidants. Primary (peroxide value and lipid hydroperoxide content) and secondary oxidation parameters (p-anisidine value, p-AnV) were monitored over a period of 200 days in storage at room temperature. The combination of AP and CA was the most effective treatment in delaying the onset of oxidation. TE was not effective in preventing oxidation. The p-AnV did not increase during the storage period, indicating that this oxidation marker was not suitable for monitoring oxidation in this model.

Effectiveness of antioxidants in preventing oxidation of palm oil enriched with heme iron: A model for iron fortification in baked products

Bakery products such as biscuits, cookies, and pastries represent a good medium for iron fortification in food products, since they are consumed by a large proportion of the population at risk of developing iron deficiency anemia, mainly children. The drawback, however, is that iron fortification can promote oxidation. To assess the extent of this, palm oil added with heme iron and different antioxidants was used as a model for evaluating the oxidative stability of some bakery products, such as baked goods containing chocolate. The palm oil samples were heated at 220°C for 10 min to mimic the conditions found during a typical baking processing. The selected antioxidants were a free radical scavenger (tocopherol extract (TE), 0 and 500 mg/kg), an oxygen scavenger (ascorbyl palmitate (AP), 0 and 500 mg/kg), and a chelating agent (citric acid (CA), 0 and 300 mg/kg). These antioxidants were combined using a factorial design and were compared to a control sample, which was not supplemented with antioxidants. Primary (peroxide value and lipid hydroperoxide content) and secondary oxidation parameters (p-anisidine value, p-AnV) were monitored over a period of 200 days in storage at room temperature. The combination of AP and CA was the most effective treatment in delaying the onset of oxidation. TE was not effective in preventing oxidation. The p-AnV did not increase during the storage period, indicating that this oxidation marker was not suitable for monitoring oxidation in this model.

Dietary modulation of plasma antioxidant deficiencies: effect of mediterranean diet

Estudi elaborat a partir d’una estada al National Research Institute for Food and Nutrition, Itàlia, des de novembre del 2006 fins a febrer del 2007. La capacitat antioxidant total (TAC) en plasma pot ser un bon biomarcador del estat antioxidant dels humans. Prenent les mostres de dos projectes diferents de recerca s’ha mesurat la TAC mitjançant el FRAP (ferric reductant antioxidant potencial) i el TRAP (total radical-trapping antioxidant parameter ). D’una banda el PREDIMED, és un estudi prospectiu aleatoritzat i controlat, amb una cohort d’ individus sense patología vascular coneguda, però amb un alt risc de patir-la. En aquest es valora la utilitat d’una intervenció dietética del tipus mediterrània en la prevenció primària de la malaltia cardiovascular. L’altre és el de biodisponibilitat en humans dels metabòlits dels polifenols presents en els solubles de cacau, un estudi crònic (28 dies) on es vol mesurar la influència de la llet en l’absorció dels polifenols del cacau, en voluntaris amb elevat risc de sofrir patologia cardiovascular.

Determinació de diferents compostos bioactius en ingredients naturals per a l'elaboració de bombons funcionals amb beneficis cardiovasculars

Durant les darreres dècades, i degut, principalment, a un canvi en els hàbits alimentaris, hi ha hagut un augment a nivell mundial de malalties cròniques (l’obesitat, malalties cardiovasculars, etc.). En els països mediterranis hi ha menys incidència d’aquestes malalties i sembla ser que això es deu a l’anomenada dieta mediterrània. La dieta mediterrània es caracteritza per una combinació d’oli d’oliva com a grassa principal, verdures, hortalisses i fruites en abundància, lleguminoses, fruits secs, formatges i iogurt, peix, pa, pasta, cereals i els seus derivats i un consum moderat de vi i carns. Aquest model alimentari, ric en tocoferols, fitosterols i fitoestanols que ajuden a reduir el contingut de colesterol en sang, fa que en les poblacions mediterrànies hi hagi menys incidència de malalties cardiovasculars. Aquests compostos inhibeixen el deteriorament oxidatiu dels olis, actuen com agent antipolimerització per olis de fregir. Tenen capacitat de reduir els nivells de colesterol, evitant la incidència de malalties cardiovasculars. Els fitoesterols y fitoestanols es poden trobar en forma lliure o esterificada amb àcids grassos, àcids fenòlics i glucosa. Els objectius d’ aquest treball han estat, primer en el desenvolupament de mètodes d'anàlisi ràpids, fiables i robusts dels tocoferols, fitoesterols i fitoestanols i la seva aplicació en fruits sec, oli de segó, oli de pinyol de raïm i productes que els continguin. El primer mètode va estar basat en la cromatografía líquida (HPLC-DAD) amb extracció en fase sòlida (SPE) com tècnica alternativa a la saponificació para la determinació de fitoesterols lliures. Aquest mètode va estar aplicada a mostres de bombons que contenia fitoesterols. El segon mètode va estar basat en la cromatografia de gasos (GCFID) amb aponificació i SPE per quantificar fitoesterols i fitoestanols lliures, esterificats i totals. En els documents annexos es descriuen a profunditat els mètodes desenvolupats.

Perioperative stress in dogs underwent elective surgery: evaluation of the antioxidant activity

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department of Biological Science a la University of Lincoln, a la Gran Bretanya, entre octubre i desembre del 2006. L'objectiu del present assaig va ser desciure les respostes antioxidants d'estrès en gossos sotmesos a cirurgia electiva, en condicions de pràctica clínica normals, durant les fases de preoperatori i postoperatori.Setze gossos van ser sotmesos a orquiectomia o ovariohisterectomia electives, utilitzant un protocol quirúrgic estàndard. Durant les fases preoperatoria i postoperatoria, cada animal va ser confinat a la Unitat de Cures Intensives, temps durant el qual es va estudiar la seva resposta antioxidant. Els valors obtinguts a diferents temps van ser comparats amb el valor basal, que s'havia obtingut del mateix animal estant aquest en el seu ambient habitual. No es van detectar variacions significants causades per l'estrès perioperatori. Els valors màxims es van observar durant la fase preoperatoria, just després que l'animal fós confinat a la Unitat de Cures Intensives, moment en el que l'estrès percebut era degut a les amenaces psicològiques de una àrea restringida i de la manipulació per persones desonegudes. L'abscència de variacions significants podrien ser degudes al sistema i el temps d'emmagatzement de les mostres. En humana s'han descrit les alteracions en l'activitat dels antioxidants sèrics després d'un mes d'emmagatzematent. Per definir l'estabilitat, després de la recollida de mostres, de l'activitat dels antioxidants en sèrum de gos és necessari realitzar més estudis.

Efectes de l’administració de tpa combinat amb dipyridamole sobre cèl•lules endotelials cerebrals humanes sotmeses a deprivació d’oxigen i glucosa

El DP és un agent usat de forma comú en la prevenció secundària de l’ictus per les seves propietats antiplaquetars. Ha estat proposat com a possible teràpia coadjuvant del tractament trombolític en fase aguda de l’ictus isquèmic amb rtPA neuroprotector per les seves propietats neuroprotectores, antiinflamatòries i antioxidants. En el present treball s’analitza la toxicitat de l’administració d’rtPA en cèl•lules endotelials cerebrals humanes sotmeses a isquèmia, així com els seus efectes sobre l’activació de MMPs. Posteriorment es combina l’administració d’rtPA amb Dipyridamole i s’analitzen els efectes en la toxicitat cel•lular i l’expressió d’MMPs.

Prevalence and persistence of gymnodimines in clams from the Gulf of Gabes (Tunisia) studied by mouse bioassay and LC-MS/MS

In this work we studied the toxicity in clams from the Gulf of Gabes, Tunisia (Southern Mediterranean). Samples from two stations (M2 and S6) were collected monthly from January 2009 to September 2010, and analyzed by the official control method of mousse bioassay (MBA) for lipophilic toxins. All samples were also analyzed with the LC-MS/MS method for the determination of lipophilic toxins, namely: okadaic acid group, pectenotoxins, yessotoxins and azaspiracids, spirolides and gymnodimines (GYMs). The results showed prevalence of GYMs since it was the only toxin group identified in these samples with a maximum of 2,136 μg GYM -A kg-1 (February 2009 at M2). Furthermore, GYMs showed persistence in the area, with only one blank sample below the limit of detection. Interestingly, this blank sample was found in June 2009 after an important toxic episode which supports the recent findings regarding the high detoxification capability of clams, much faster than that reported for oysters. In comparison, good agreement was found among MBA, the LD50 value of 80-100 μg kg-1 reported for GYM- A, and quantitative results provided by LC-MS/MS. On the contrary to that previously reported for Tunisian clams, we unambiguously identified and quantified by LC-MS/MS the isomers GYM- B/C in most samples. Phytoplankton identification and enumeration of Karenia selliformis usually showed higher densities at site M2 than S6 as expected bearing in mind toxin results, although additional results would be required to improve the correlation between K. selliformis densities and quantitative results of toxins. The prevalence and persistence of GYMs in this area at high levels strongly encourages the evaluation of the chronic toxic effects of GYMs. This is especially important taking into account that relatively large quantities of GYMs can be released into the market due to the replacement of the official control method from mouse bioassay to the LC-MS/MS for lipophilic toxins (Regulation (EU) No 15/2011), and the lack of Regulation for this group of toxins.

Estabilització del color de la fracció cel·lular de sang de porc deshidratada per atomització

L’ús de colorants alimentaris pot ser controvertit, ja que la seva presència s’associa amb problemes provocats pel seu consum a llarg termini, o perquè es tem que siguin emprats per dissimular deficiències en la qualitat del producte. Aquesta preocupació és una tendència creixent entre els consumidors i ha portat a moltes empreses del sector alimentari a revisar la formulació dels seus productes i substituir, sempre que sigui econòmica i tecnològicament possible, els colorants artificials per colorants naturals. L’hemoglobina procedent de la sang dels escorxadors industrials podria ser una font important de colorant vermell natural degut a les grans quantitats generades diàriament. A més, s' evitaria que anés a parar a les aigües residuals. El seu ús com a colorant vermell natural queda supeditada al fet de trobar alguna substància o sistema capaç de protegir-la de l’oxidació durant el procés de deshidratació i el posterior període d’emmagatzematge ja que l’hemoglobina és poc estable i es poden produir canvis en el seu color. Inicialment l’hemoglobina presenta un color vermell brillant. La seva desoxigenació comporta un canvi a color porpra. I l’oxidació del ferro confereix a la molècula un indesitjable color marró. En l’estudi que aquí es presenta es pretén estabilitzar el color de l’hemoglobina de sang porcina tant durant la seva deshidratació per atomització com durant l’emmagatzematge a temperatura ambient de la pols obtinguda afegint al concentrat d’hemoglobina, prèviament a la deshidratació, combinacions de diferents substàncies que puguin actuar de manera complementària en l’estabilització del ferro hèmic enfront la seva oxidació. L’objectiu d’aquest treball és determinar si la seva combinació amb agents antioxidants comporta una millora en l’estabilització de la forma reduïda de l’hemoglobina tant durant la deshidratació per atomització com durant l’emmagatzematge de la pols a temperatura ambient

Modelització de la producció de melanina a partir de polifenol oxidasa d'Agaricus bisporus

Les melanines són un grup heterogeni de polímers producte de reaccions enzimàtiques en els teixits vegetals que contenen compostos fenòlics o polifenòlics. Estudis recents han descobert algunes propietats benèfiques de les melanines sobre la salut, tals com antioxidants, antiinflamatòries, immunològiques i propietats anti-tumorals. Així, no només la seva eliminació ha de ser examinada, sinó que també podria considerar-se la seva addició a aliments funcionals de nova creació. D’aquesta manera, es requereix conèixer el mecanisme cinètic de la lanogènesi abans de la seva possible utilització industrial. S’ha desenvolupat un model cinètic per explicar la formació de melanina a partir de L-tirosina utilitzant polifenol oxidasa d’Agaricus bisporus i monitoritzant l'absorbància de la solució. Aquesta expressió permet descriure la formació de melanina en funció del temps de reacció i obtenir alguns paràmetres importants que defineixen el producte, com el coeficient d'extinció. L’absorbància comença a créixer després d'un període de latència en què es produeixen productes intermedis incolors. El coeficient d'extinció dels productes resultants no és un valor constant, perquè depèn de les condicions de cada experiment. La tirosinasa tingué un menor efecte catalitzador sobre la L-tirosina (primera reacció que catalitza), que sobre L-DOPA (segona reacció).

Conjugation of genetically-engineered protein phosphatases to magnetic particles for okadaic acid detection

This work presents the functional characterisation of a protein phosphatase 2A (PP2A) catalytic subunit obtained by genetic engineering and its conjugation to magnetic particles (MPs) via metal coordination chemistry for the subsequent development of assays for diarrheic lipophilic marine toxins. Colorimetric assays with free enzyme have allowed the determination of the best enzyme activity stabiliser, which is glycerol at 10%. They have also demonstrated that the recombinant enzyme can be as sensitive towards okadaic acid (OA) (LOD=2.3μg/L) and dinophysistoxin-1 (DTX-1) (LOD=15.2μg/L) as a commercial PP2A and, moreover, it has a higher operational stability, which makes possible to perform the protein phosphatase inhibition assay (PPIA) with a lower enzyme amount. Once conjugated to MPs, the PP2A catalytic subunit still retains its enzyme activity and it can also be inhibited by OA (LOD=30.1μg/L).

Vitamin E but not 17B-estradiol protect against vascular toxicity induced by B-amyloid wild type and the Dutch amyploid variant

Amyloid β-peptide (Aβ) fibril deposition on cerebral vessels produces cerebral amyloid angiopathy that appears in the majority of Alzheimer's disease patients. An early onset of a cerebral amyloid angiopathy variant called hereditary cerebral hemorrhage with amyloidosis of the Dutch type is caused by a point mutation in Aβ yielding AβGlu22→Gln. The present study addresses the effect of amyloid fibrils from both wild-type and mutated Aβ on vascular cells, as well as the putative protective role of antioxidants on amyloid angiopathy. For this purpose, we studied the cytotoxicity induced by Aβ1–40 Glu22→Gln and Aβ1–40 wild-type fibrils on human venule endothelial cells and rat aorta smooth muscle cells. We observed that AβGlu22→Gln fibrils are more toxic for vascular cells than the wild-type fibrils. We also evaluated the cytotoxicity of Aβ fibrils bound with acetylcholinesterase (AChE), a common component of amyloid deposits. Aβ1–40 wild-type–AChE fibrillar complexes, similar to neuronal cells, resulted in an increased toxicity on vascular cells. Previous reports showing that antioxidants are able to reduce the toxicity of Aβ fibrils on neuronal cells prompted us to test the effect of vitamin E, vitamin C, and 17β-estradiol on vascular damage induced by Aβwild-type and AβGlu22→Gln. Our data indicate that vitamin E attenuated significantly the Aβ-mediated cytotoxicity on vascular cells, although 17β-estradiol and vitamin C failed to inhibit the cytotoxicity induced by Aβ fibrils.