Classification the geographical origin of corn distillers dried grains with solubles by near infrared reflectance spectroscopy combined with chemometrics: A feasibility study

In this study, 137 corn distillers dried grains with solubles (DDGS) samples from a range of different geographical origins (Jilin Province of China, Heilongjiang Province of China, USA and Europe) were collected and analysed. Different near infrared spectrometers combined with different chemometric packages were used in two independent laboratories to investigate the feasibility of classifying geographical origin of DDGS. Base on the same dataset, one laboratory developed a partial least square discriminant analysis model and another laboratory developed an orthogonal partial least square discriminant analysis model. Results showed that both models could perfectly classify DDGS samples from different geographical origins. These promising results encourage the development of larger scale efforts to produce datasets which can be used to differentiate the geographical origin of DDGS and such efforts are required to provide higher level food security measures on a global scale.

Characterisation of polyacetylenes in carrot extracts using electrospray ionisation quadrupole time of flight mass spectrometry.

Rai, D., Koidis, A., Rawson, A., McLouglin, P., Brunton, N. (2010). Characterisation of polyacetylenes in carrot extracts using electrospray ionisation quadrupole time of flight mass spectrometry. Delegate CD-Rom PS2.8, EFFoST Annual Meeting, Dublin, Ireland, 10 -12/11/2010 (Poster).

Development and Validation of a Novel Lateral Flow Immunoassay (LFIA) for the Rapid Screening of Paralytic Shellfish Toxins (PSTs) from Shellfish Extracts

A single-step lateral flow immunoassay (LFIA) was developed and validated for the rapid screening of paralytic shellfish toxins (PSTs) from a variety of shellfish species, at concentrations relevant to regulatory limits of 800 μg STX-diHCl equivalents/kg shellfish meat. A simple aqueous extraction protocol was performed within several minutes from sample homogenate. The qualitative result was generated after a 5 min run time using a portable reader which removed subjectivity from data interpretation. The test was designed to generate noncompliant results with samples containing approximately 800 μg of STX-diHCl/kg. The cross-reactivities in relation to STX, expressed as mean ± SD, were as follows: NEO: 128.9% ± 29%; GTX1&4: 5.7% ± 1.5%; GTX2&3: 23.4% ± 10.4%; dcSTX: 55.6% ± 10.9%; dcNEO: 28.0% ± 8.9%; dcGTX2&3: 8.3% ± 2.7%; C1&C2: 3.1% ± 1.2%; GTX5: 23.3% ± 14.4% (n = 5 LFIA lots). There were no indications of matrix effects from the different samples evaluated (mussels, scallops, oysters, clams, cockles) nor interference from other shellfish toxins (domoic acid, okadaic acid group). Naturally contaminated sample evaluations showed no false negative results were generated from a variety of different samples and profiles (n = 23), in comparison to reference methods (MBA method 959.08, LC-FD method 2005.06). External laboratory evaluations of naturally contaminated samples (n = 39) indicated good correlation with reference methods (MBA, LC-FD). This is the first LFIA which has been shown, through rigorous validation, to have the ability to detect most major PSTs in a reliable manner and will be a huge benefit to both industry and regulators, who need to perform rapid and reliable testing to ensure shellfish are safe to eat.

Identification of arsenic species in sheep-wool extracts by different chromatographic methods

Sheep on the island of North Ronaldsay (Orkney, UK) feed mostly on seaweed, which contains high concentrations of dimethylated arsenoribosides. Wool of these sheep contains dimethylated, monomethylated and inorganic arsenic, in addition to unidentified arsenic species in unbound and complexed form. Chromatographic techniques using different separation mechanisms and detectors enabled us to identify five arsenic species in water extracts of wool. The wool contained 5.2 ± 2.3 μg arsenic per gram wool. About 80% of the arsenic in wool was extracted by boiling the wool with water. The main species is dimethylarsenic, which accounted for about 75 to 85%, monomethylated arsenic at about 5% and the rest is inorganic arsenic. Depending on the separation method and condition, the chromatographic recovery of arsenic species was between 45% for the anion exchange column, 68% for the size exclusion chromatography (SEC) and 82% for the cation exchange column. The SEC revealed the occurrence of two unknown arsenic compounds, of which one was probably a high molecular mass species. Since chromatographic recovery can be improved by either treating the extract with CuCl/HCl (CAT: 90%) or longer storage of the sample (CAT: 105%), in particular for methylated arsenic species, it can be assumed that labile arsenic -protein-like coordination species occur in the extract, which cannot be speciated with conventional chromatographic methods. It is clear from our study of sheep wool that there can be different kinds of 'hidden' arsenic in biological matrices, depending on the extraction, separation and detection methods used. Hidden species can be defined as species that are not recordable by the detection system, not extractable or do not elute from chromatographic columns. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.

Development and Validation of a Lateral Flow Immunoassay for the Rapid Screening of Okadaic Acid and All Dinophysis Toxins from Shellfish Extracts

A single-step lateral flow immunoassay was developed and validated to detect okadaic acid (OA) and dinophysis toxins (DTXs), which cause diarrhetic shellfish poisoning. The performance characteristics of the test were investigated, in comparison to reference methods (liquid chromatography tandem mass spectrometry and/or bioassay), using both spiked and naturally contaminated shellfish. A portable reader was used to generate a qualitative result, indicating the absence or presence of OA-group toxins, at concentrations relevant to the maximum permitted level (MPL). Sample homogenates could be screened in 20 min (including extraction and assay time) for the presence of free toxins (OA, DTX1, DTX2). DTX3 detection could be included with the addition of a hydrolysis procedure. No matrix effects were observed from the species evaluated (mussels, scallops, oysters, and clams). Results from naturally contaminated samples (n = 72) indicated no false compliant results and no false noncompliant results at <50% MPL. Thus, the development of a new low-cost but highly effective tool for monitoring a range of important phycotoxins has been demonstrated.

Substance P production by human dental pulp fibroblasts

The inflammatory response to pulpal injury or infection has major clinical significance. Neurogenic inflammation describes the local release of neuropeptides, notably substance P (SP), from afferent neurones, and may play a role in the pathogenesis of pulpal disease. The fibroblast is the most numerous cell type in the dental pulp and recent work has suggested that it is involved in the inflammatory response. Objectives: The aims of the study were to determine whether pulp fibroblasts could produce SP, and to investigate the expression of the SP receptor, NK-1, by these cells. Methods: Primary pulp fibroblast cell populations were isolated by enzymatic digestion from non-carious teeth extracted for orthodontic reasons. Whole pulp tissue was obtained from freshly extracted sound (n=35) and carious (n=39) teeth. Expression of SP and NK-1 mRNA was determined by RT-PCR. The effects of interleukin-1β (IL-1β) and transforming growth factor-β1 (TGF-β1) on SP and NK-1 expression were also determined. The presence of NK-1 on fibroblast cell membranes was established by western blotting. The effects of the cytokines on each parameter were analysed by ANOVA. Radioimmunoassay (RIA) was carried out to quantify SP expression by pulp fibroblasts and in whole pulp tissue. Results: SP was expressed by pulpal fibroblasts both at the mRNA level and the protein level. In addition, NK-1 was detected in fibroblast cultures at the mRNA level and appeared as a double band on western blots of membrane extracts. IL-1β and TGF-β1 significantly stimulated the expression of SP and NK-1. SP levels were significantly greater (p<0.05) in carious compared to sound teeth. Conclusion: Pulp fibroblasts are capable of synthesising and secreting SP, as well as expressing the SP receptor, NK-1. These findings suggest that pulp fibroblasts play a role in neurogenic inflammation in pulpal disease. (Supported by the European Society of Endodontology.)

Estudo de extractos de Genista tenera actividade antioxidante e inibição de enzimas do metabolismo da glucose

Objectivo: Estudar a actividade antidiabética e antioxidante de extractos de Genista tenera. Materiais e métodos: Investigou-se a actividade antioxidante pelo método das espécies reactivas ao ácido tiobarbitúrico e o método do MTT (3-(4,5- dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil brometo de tetrazolio). Procurou-se clarificar o mecanismo de acção antidiabética pelo estudo da actividade inibitória nas enzimas α-glucosidase, glucose-6-fosfatase e glicogénio fosforilase. Resultados: No ensaio de MTT os extractos em éter, butanol e acetato de etilo possuem boa actividade antioxidante (87,80 %, 67,82 % e 67,70 % de viabilidade celular respectivamente). Na α-glucosidase os extractos em butanol e acetato de etilo apresentaram inibição (0,97% e 2,36% de actividade enzimática). Os extractos em acetato de etilo, butanol e éter são inibidores da glucose-6- fosfatase (48,33%, 80,25% e 64,42% de actividade enzimática). Conclusões: Os extractos de Genista tenera em acetato de etilo, butanol e éter poderão ser no futuro incluídos em nutracêuticos para prevenir ou tratar a diabetes tipo 2.

Extracção supercrítica de óleo de grainha de uva combinada com pré-tratamentos enzimáticos

Neste trabalho estudou-se a extracção supercrítica do óleo de grainha de uva, usando dióxido de carbono, e combinou-se este processo com um prétratamento enzimático da semente para aumentar o rendimento global da extracção. A qualidade dos extractos obtidos foi avaliada pelo seu conteúdo em triacilglicerídeos, perfil de ácidos gordos e capacidade antioxidante. Realizaram-se também alguns estudos exploratórios sobre a aplicação de um pré-tratamento de alta pressão (HPP) à grainha da uva. Adicionalmente, efectuou-se o estudo da extracção, fraccionamento e caracterização estrutural das procianidinas da grainha da uva, bem como a avaliação da sua capacidade antioxidante. A extracção de procianidinas da grainha da uva foi efectuada sequencialmente com metanol e acetona/água, tendo sido posteriormente fraccionadas por adição sucessiva de misturas metanol/clorofórmio progressivamente mais concentradas em clorofórmio. A caracterização das procianidinas foi feita por HPLC-UV e LC–MS, antes e depois de sujeitar as amostras a uma tiólise, e também por ESI-MS e ESI-MS/MS. Este estudo permitiu reportar, pela primeira vez, a ocorrência de procianidinas do tipo-A galoiladas na grainha da uva. Os resultados de HPLC-UV permitiram determinar o grau médio de polimerização das procianidinas e a sua composição monomérica em (+)- catequina, (-)-epicatequina e (-)-epicatequina-O-galato. Mostrou-se que a (+)- catequina é o flavan-3-ol terminal mais abundante e a (-)-epicatequina predomina largamente como unidade de extensão. No caso de procianidinas do tipo A, a ligação interflavânica C2-C7 encontra-se essencialmente nas unidades terminais. O grau médio de polimerização das diversas fracções varia entre 1.0 e 10.8. A sua capacidade antioxidante, medida pelo método espectrofotométrico de DPPH•, mostrou-se ser equivalente à de uma amostra comercial de (+)-catequina usada como referência. A partir dos graus médios de polimerização experimentais e das análises de FTIR das fracções correspondentes foi possível obter um modelo preditivo O-PLS com apenas uma variável latente. O pré-tratamento enzimático justificou-se pelo conhecimento existente acerca do uso de enzimas específicas que destroem parcialmente as paredes celulares. Atendendo à composição das paredes celulares da grainha da uva preparou-se uma suspensão contendo protease, xilanase, pectinase e celulase. Para determinar as condições experimentais do pré-tratamento que maximizam o rendimento da extracção, estudou-se o efeito do tempo de reacção, temperatura, pH, diâmetro médio das partículas de grainha moída e a concentração das enzimas. Os incrementos do rendimento da extracção de óleo observados atingiram 163.2%. O estudo da extracção supercrítica (SFE) do óleo da grainha de uva tratada e não-tratada permitiu obter as curvas de extracção correspondentes, bem com analisar a influência das condições operatórias sobre o seu andamento. Montou-se uma instalação laboratorial onde se realizaram experiências com dióxido de carbono a 160, 180, 200 e 220 bar e temperaturas de 313.15 e 323.15 K. Os rendimentos obtidos por SFE foram semelhantes aos de Soxhlet com n-hexano. As curvas de extracção medidas compreendem um primeiro período de extracção, onde se remove cerca de 92-97% do óleo disponível, e um segundo período, essencialmente difusional, com pouco impacto no rendimento final. Os vários extractos recolhidos e o óleo global obtido foram caracterizados para avaliar a sua qualidade e relacioná-la com as condições operatórias de SFE. Determinaram-se o conteúdo total em triacilglicerídeos, o seu perfil de ácidos gordos e a capacidade antioxidante (AOC). Os resultados mostraram que a AOC aumenta com a elevação da pressão e, acentuadamente, com o acréscimo da temperatura. Ao longo da curva de extracção, a AOC é mais pronunciada nos extractos iniciais, nomeadamente nos primeiros 30 a 40% da extracção. A modelação efectuada considerou que o óleo extractável se reparte entre células rompidas, predominantes na periferia da semente, e células intactas, mais interiores. Admitiu-se que o transporte de massa ocorre em série, i.e. das células intactas para as rompidas e destas para o solvente; mostrou-se que a dispersão axial era desprezável. Os balanços materiais à fase fluida e aos volumes de células rompidas e intactas, combinados com os fluxos interno, externo e a relação de equilíbrio foram resolvidos numericamente pelo método das linhas combinado com diferenças finitas atrasadas. O modelo reproduziu bem as curvas experimentais e permitiu simular curvas de eluição e os três perfis de concentração no leito.

Study of oxidation and non-enzymatic glycosylation posttranslational modifications using a proteomic approach

A glicosilação não-enzimática e o stress oxidativo representam dois processos importantes visto desempenharem um papel importante no que respeita às complicações de vários processos patofisiológicos. No presente, a associação entre a glicosilação não-enzimática e a oxidação de proteínas é reconhecida como sendo um dos principais responsáveis pela acumulação de proteínas não-funcionais que, por sua vez, promove uma contínua sensibilização para um aumento do stress oxidativo ao nível celular. Embora esteja disponível bastante informação no que respeita aos dois processos e suas consequências ao nível estrutural e funcional, permanecem questões por esclarecer acerca do que se desenvolve ao nível molecular. Com o objectivo de contribuir para uma melhor compreensão da relação entre a glicosilação não-enzimática e a oxidação, proteínas modelo (albumina, insulina e histonas H2B e H1) foram submetidas a sistemas in vitro de glicosilação não-enzimática e oxidação em condições controladas e durante um período de tempo específico. A identificação dos locais de glicosilação e oxidação foi realizada através de uma abordagem proteómica, na qual após digestão enzimática se procedeu à análise por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massa tandem (MALDI-TOF/TOF). Esta abordagem permitiu a obtenção de elevadas taxas de cobertura das sequências proteicas, permitindo a identificação dos locais preferenciais de glicosilação e oxidação nas diferentes proteínas estudadas. Como esperado, os resíduos de lisina foram os preferencialmente glicosilados. No que respeita à oxidação, além das modificações envolvendo hidroxilações e adições de oxigénio, foram identificadas deamidações, carbamilações e conversões oxidativas específicas de vários aminoácidos. No geral, os resíduos mais afectados pela oxidação foram os resíduos de cisteína, metionina, triptofano, tirosina, prolina, lisina e fenilalanina. Ao longo do período de tempo estudado, os resultados indicaram que a oxidação teve início em zonas expostas da proteína e/ou localizadas na vizinhança de resíduos de cisteína e metionina, ao invés de exibir um comportamente aleatório, ocorrendo de uma forma nãolinear por sua vez dependente da estabilidade conformacional da proteína. O estudo ao longo do tempo mostrou igualmente que, no caso das proteínas préglicosiladas, a oxidação das mesmas ocorreu de forma mais rápida e acentuada, sugerindo que as alterações estruturais induzidas pela glicosilação promovem um estado pro-oxidativo. No caso das proteínas pré-glicosiladas e oxidadas, foi identificado um maior número de modificações oxidativas assim como de resíduos modificados na vizinhança de resíduos glicosilados. Com esta abordagem é realizada uma importante contribuição na investigação das consequências do dano ‘glico-oxidativo’ em proteínas ao nível molecular através da combinação da espectrometria de massa e da bioinformática.

Potential health benefits of Artemisia gorgonum extracts

Relevância etnofarmacológica: Artemisia gorgonum (Asteraceae), conhecida como “losna ou lorna”, é usada em Cabo Verde na medicina tradicional para o tratamento de inflamações, febre e gastroenterites. Estudos recentes sugerem que artimetina, isolada a partir de Artemisa gorgonum, poderia ser usada para o tratamento da malária devido à sua atividade antiplasmodial. Objetivo do estudo: Avaliação in vitro da atividade anti-microbiana e sinergética dos extratos hidroetanol (70%) e metanol de A. gorgonum (EHAG e EMAG) em bactérias do trato urinário e uma espécie de fungo. A atividade antioxidante dos extratos de hidroetanol (70%), metanol, clorofórmio e clorofórmio-metanol (1:2), e o efeito protetor de EHAG contra lesões hepáticas em ratos induzidos com CCl4 também foram analisados. Material e métodos: A atividade antimicrobiana dos extratos de A. gorgonum foi testada in vitro contra sete estirpes de microrganismos, incluindo bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e uma espécie de fungo. O método DAA (Decimal assay for additivity) foi determinado para atividade antibacteriana do EHAG contra Pseudomonas aeruginosa. O efeito antioxidante in vitro de vários extratos de A. gorgonum foi analisado pelo método DPPH. A lesão hepática foi induzida por injeção intrapeitoral do CCl4. Seguidamente, os ratos foram administrados oralmente com EHAG, diariamente, por um período de 7 dias. Resultados e Discussão: Foi observada atividade antibacteriana dos extratos de EHAG e EMAG contra todos os microrganismos usados neste estudo. O crescimento das estirpes de Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa foi o mais inibido por ambos os extratos, apresentando valores significativos, enquanto o crescimento das estirpes S. aureus e Klebsiella spp. foi o menos afetado. Candida albicans foi inibida fortemente pelo EMAG. As combinações de extrato hidroetanólico com antibióticos demonstraram atividade antibacteriana sinergética contra todos os patogénicos testados. Em contrapartida, a combinação de extrato metanólico com antibióticos permitiu observar efeitos antagónicos contra todas as bactérias, exceto Klebsiella spp. que apresentou atividade sinérgica. O EHAG e EMAG mostraram efeito significativo na eliminação do radical DPPH. A atividade hepatoprotetora foi observada em ratos previamente administrados com CCl4. Estes estudos evidenciam os potenciais benefícios de A. gorgonum.

Evaluation of enzymatic and metabolic parameters of quality in sole eggs (Solea Senegalensis, Kaup, 1858)=Avaliação dos parâmetros enzimáticos e metabólicos de qualidade em ovos de linguado (Solea senegalensis, Kaup, 1858)

Dissertação de mest., Biologia Marinha, Faculdade de Ciências do Mar e Ambiente, Univ. do Algarve, 2008

Evaluation of the in vitro biological activities of extracts from carob tree and mediterranean oaks

Dissertação mest., Engenharia Biológica, Universidade do Algarve, 2009

Searching biocompounds in marine natural extracts with potential use in tumor prevention and treatment

Cancer is a multistage process characterized by three stages: initiation, promotion and progression; and is one of the major killers worldwide. Oxidative stress acts as initiator in tumorigenesis; chronic inflammation promotes cancer; and apoptosis inactivation is an issue in cancer progression. In this study, it was investigated the antioxidant, antiinflammatory and antitumor properties of hexane, ether, chloroform, methanol and water extracts of five species of halophytes: A. macrostachyum, P. coronopus, J. acutus, C. edulis and A. halimus. Antioxidant activity was assessed by DPPH• and ABTS•+ methods, and the total phenolics content (TPC) was evaluated by the Folin-Ciocalteau method. The anti-inflammatory activity of the extracts was determined by the Griess method, and by evaluating the inhibition of NO production in LPS-stimulated RAW- 264.7 macrophages. The cytotoxic activity of the extracts against HepG2 and THP1 cell lines was estimated by the MTT assay, and the results obtained were further compared with the S17 non-tumor cell line. The induction of apoptosis of J. acutus ether extract was assessed by DAPI staining. The highest antioxidant activities was observed in C. edulis methanol and the J. acutus ether extracts against the DPPH• radical; and J. acutus ether and A. halimus ether extracts against the ABTS•+ radical. The methanol extracts of C. edulis and P. coronopus, and the ether extract of J. acutus revealed a high TPC. Generally the antioxidant activity had no correlation with the TPC. The A. halimus chloroform and P. coronopus hexane extracts demonstrated ability to reduce NO production in macrophages (> 50%), revealing their anti-inflammatory capacity. The ether extract of J. acutus showed high cytotoxicity against HepG2 cancer cells, with reduced cellular viability even at the lowest concentrations. This outcome was significantly lower than the obtained with the non-tumor cells (S17). This result was complemented by the induction of apoptosis.