Comparison of gas chromatographic and gravimetric methods for quantization of total fat and fatty acids in foodstuffs

Different methods to determine total fat (TF) and fatty acids (FA), including trans fatty acids (TFA), in diverse foodstuffs were evaluated, incorporating gravimetric methods and gas chromatography with flame ionization detector (GC/FID), in accordance with a modified AOAC 996.06 method. Concentrations of TF and FA obtained through these different procedures diverged (p< 0.05) and TFA concentrations varied beyond 20 % of the reference values. The modified AOAC 996.06 method satisfied both accuracy and precision, was fast and employed small amounts of low toxicity solvents. Therefore, the results showed that this methodology is viable to be adopted in Brazil for nutritional labeling purposes.

Deoxygenation of fatty acids for production of fuels and chemicals

The decreasing fossil fuel resources combined with an increasing world energy demand has raised an interest in renewable energy sources. The alternatives can be solar, wind and geothermal energies, but only biomass can be a substitute for the carbon–based feedstock, which is suitable for the production of transportation fuels and chemicals. However, a high oxygen content of the biomass creates challenges for the future chemical industry, forcing the development of new processes which allow a complete or selective oxygen removal without any significant carbon loss. Therefore, understanding and optimization of biomass deoxygenation processes are crucial for the future bio–based chemical industry. In this work, deoxygenation of fatty acids and their derivatives was studied over Pd/C and TiO2 supported noble metal catalysts (Pt, Pt–Re, Re and Ru) to obtain future fuel components. The 5 % Pd/C catalyst was investigated in semibatch and fixed bed reactors at 300 °C and 1.7–2 MPa of inert and hydrogen–containing atmospheres. Based on extensive kinetic studies, plausible reaction mechanisms and pathways were proposed. The influence of the unsaturation in the deoxygenation of model compounds and industrial feedstock – tall oil fatty acids – over a Pd/C catalyst was demonstrated. The optimization of the reaction conditions suppressed the formation of by–products, hence high yields and selectivities towards linear hydrocarbons and catalyst stability were achieved. Experiments in a fixed bed reactor filled with a 2 % Pd/C catalyst were performed with stearic acid as a model compound at different hydrogen–containing gas atmospheres to understand the catalyst stability under various conditions. Moreover, prolonged experiments were carried out with concentrated model compounds to reveal the catalyst deactivation. New materials were proposed for the selective deoxygenation process at lower temperatures (~200 °C) with a tunable selectivity to hydrodeoxygenation by using 4 % Pt/TiO2 or decarboxylation/decarbonylation over 4 % Ru/TiO2 catalysts. A new method for selective hydrogenation of fatty acids to fatty alcohols was demonstrated with a 4 % Re/TiO2 catalyst. A reaction pathway and mechanism for TiO2 supported metal catalysts was proposed and an optimization of the process conditions led to an increase in the formation of the desired products.

Effect of unsaturated fatty acids on myocardial performance, metabolism and morphology

Diets rich in saturated fatty acids are one of the most important causes of atherosclerosis in men, and have been replaced with diets rich in unsaturated fatty acids (UFA) for the prevention of this disorder. However, the effect of UFA on myocardial performance, metabolism and morphology has not been completely characterized. The objective of the present investigation was to evaluate the effects of a UFA-rich diet on cardiac muscle function, oxidative stress, and morphology. Sixty-day-old male Wistar rats were fed a control (N = 8) or a UFA-rich diet (N = 8) for 60 days. Myocardial performance was studied in isolated papillary muscle by isometric and isotonic contractions under basal conditions after calcium chloride (5.2 mM) and ß-adrenergic stimulation with 1.0 µM isoproterenol. Fragments of the left ventricle free wall were used to study oxidative stress and were analyzed by light microscopy, and the myocardial ultrastructure was examined in left ventricle papillary muscle. After 60 days the UFA-rich diet did not change myocardial function. However, it caused high lipid hydroperoxide (176 ± 5 vs 158 ± 5, P < 0.0005) and low catalase (7 ± 1 vs 9 ± 1, P < 0.005) and superoxide-dismutase (18 ± 2 vs 27 ± 5, P < 0.005) levels, and discrete morphological changes in UFA-rich diet hearts such as lipid deposits and mitochondrial membrane alterations compared to control rats. These data show that a UFA-rich diet caused myocardial oxidative stress and mild structural alterations, but did not change mechanical function.

Nitro-fatty acids: novel anti-inflammatory lipid mediators

Nitro-fatty acids are formed and detected in human plasma, cell membranes, and tissue, modulating metabolic as well as inflammatory signaling pathways. Here we discuss the mechanisms of nitro-fatty acid formation as well as their key chemical and biochemical properties. The electrophilic properties of nitro-fatty acids to activate anti-inflammatory signaling pathways are discussed in detail. A critical issue is the influence of nitroarachidonic acid on prostaglandin endoperoxide H synthases, redirecting arachidonic acid metabolism and signaling. We also analyze in vivo data supporting nitro-fatty acids as promising pharmacological tools to prevent inflammatory diseases.

HIGH PRESSURE VAPOR-LIQUID EQUILIBRIA OF PALM FATTY ACIDS DISTILLATES-CARBON DIOXIDE SYSTEM

Vapor-Liquid equilibria of palm fatty acids distillates/carbon dioxide system has been investigated experimentally at temperatures of 333, 353, and 373 K and pressures of 20, 23, 26, and 29 MPa using the static method. Experimental data for the quasi-binary system palm fatty acids distillates/carbon dioxide has been correlated with Redlich-Kwong-Aspen equation of state. Modeling shows good agreement with experimental data. Selectivity obtained indicates that supercritical carbon dioxide is a reasonable solvent for separating saturated (palmitic acid) and unsaturated (oleic+linoleic acids) fatty acids from palm fatty acids distillates in a continuous multistage countercurrent column.

SEPARATION OF SATURED AND UNSATURATED FATTY ACIDS FROM PALM FATTY ACIDS DISTILLATES IN CONTINUOUS MULTISTAGE COUNTERCURRENT COLUMNS WITH SUPERCRITICAL CARBON DIOXIDE AS SOLVENT: A PROCESS DESIGN METHODOLOGY

In this work the separation of multicomponent mixtures in counter-current columns with supercritical carbon dioxide has been investigated using a process design methodology. First the separation task must be defined, then phase equilibria experiments are carried out, and the data obtained are correlated with thermodynamic models or empirical functions. Mutual solubilities, Ki-values, and separation factors aij are determined. Based on this data possible operating conditions for further extraction experiments can be determined. Separation analysis using graphical methods are performed to optimize the process parameters. Hydrodynamic experiments are carried out to determine the flow capacity diagram. Extraction experiments in laboratory scale are planned and carried out in order to determine HETP values, to validate the simulation results, and to provide new materials for additional phase equilibria experiments, needed to determine the dependence of separation factors on concetration. Numerical simulation of the separation process and auxiliary systems is carried out to optimize the number of stages, solvent-to-feed ratio, product purity, yield, and energy consumption. Scale-up and cost analysis close the process design. The separation of palmitic acid and (oleic+linoleic) acids from PFAD-Palm Fatty Acids Distillates was used as a case study.

Fatty acids, cholesterol, oxidative rancidity, and color of irradiated shrimp

The effect of gamma irradiation (0, 2, 4, and 6 kGy doses) applied to frozen and packed headed shrimp on the fatty acid profile, cholesterol content, and lipid and color stability was evaluated. Myristic acid was higher in shrimp irradiated with 4 and 6 kGy and palmitic acid was higher in samples irradiated with 2 and 6 kGy compared to non-irradiated samples. Stearic and behenic acids were lower in shrimp irradiated with 6 kGy compared to non-irradiated shrimp. With regard to non-irradiated shrimp, palmitoleic, oleic, and linoleic acids and total monounsaturated fatty acids were higher in shrimp irradiated with 6 kGy. Saturated fatty acid and cholesterol contents in irradiated samples were not different from those in non-irradiated shrimp. Lipid oxidation was higher in samples irradiated with 2, 4, and 6 kGy. Redness and yellowness of cooked shrimp were higher in samples irradiated with 6 kGy than in those in non-irradiated samples. The application of irradiation in doses up to 6 kGy on frozen and packed headed shrimp does not affect negatively the fatty acid profile, cholesterol content, and lipid and color stability.

Sensory evaluation and nutritional value of cakes prepared with whole flaxseed flour

The objective of this study was to evaluate the nutritional value, the oxidative stabilitiy, and consumer acceptance of cakes containing four different concentrations of flaxseed flour (5, 15, 30 and 45%) as partial replacement for wheat flour. The oxidative stability of polyunsaturated fatty acids was evaluated through the lipid peroxidation test (TBARS) in the flour and cakes. Linolenic acid was determined by gas chromatography as well as contents of protein, lipid, ash, and dietary fiber. Consumer acceptance was assessed using a structured hedonic scale of nine points. The oxidative stability of lipid flaxseeds was not affected by the heat treatment during flour processing and cake baking. Cakes made with 5, 15, and 30% of flaxseed flour, the most accepted by consumers, had dietary fiber levels ranging from 3.5 to 6.2 g and linolenic acid ranging from 445 to 2,500 mg.100 g-1 of the product. The cakes received claims of good and excellent source of dietary fiber and linolenic acid, respectively, both are bioactive compounds. The use of up to 30% of flaxseed flour in the preparation of cakes is a useful strategy to optimize the consumption of food rich in functional ingredients.

Evaluation of quality of butter from different provenance

Butter samples were evaluated for free fatty acids, peroxide value, cholesterol, and fatty acid composition focusing on the trans isomer and conjugated linoleic acid (CLA). Sixty six samples were analyzed. Thirty six were collected in Brazil, eighteen in France, and twelve in Argentina. Samples were evaluated by free fatty acids, peroxide value, total lipid, cholesterol and fatty acid composition. The free fatty acid content varied from 0.16 to 0.46 g.100 g-1 and the peroxides value levels from 0.35 to 1.80 meq.kg-1. The cholesterol content varied from 192.8 to 226.3 g.100 g-1 and the total lipid content varied from 81.8 to 86.8 g.100 g-1. The levels of saturated, monounsaturated, and polyunsaturated fatty acids varied from 43.86 to 52.74, from 21.65 to 23.34, and from 2.11 to 2.89 g.100 g-1, respectively. The conjugated linoleic acid (CLA) content varied from 0.56 to 0.86 g.100 g-1 and the levels of total trans isomer varied from 2.18 to 3.81 g.100 g-1.

Prevalent fatty acids in cashew nuts obtained from conventional and organic cultivation in different stages of processing

Brazil is one of the three largest producers of fruits in the world, and among those fruit trees, the cashew tree stands out due to the high nutritional and commercial value of its products. During its fruit processing, there are losses in some compounds and few studies address this issue. Over the last decade the conventional system of food production has been substituted for the organic cultivation system, which is a promising alternative source of income given the global demand for healthy food. Therefore, this research aimed to characterize and quantify the prevalent fatty acids found in cashew nuts obtained from conventional and organic cultivation during various stages of processing. The prevalent fatty acids found were palmitic, linoleic, oleic, and stearic acid. The average of these fatty acids were 6.93 ± 0.55; 16.99 ± 0.61; 67.62 ± 1.00 and 8.42 ± 0.55 g/100 g, respectively. There was no reduction in the palmitic, oleic and stearic fatty acid contents during processing. Very little difference was observed between the nuts obtained from conventional and organic cultivation, indicating that the method of cultivation used has little or no influence on the content of cashew nut fatty acids.

Mechanisms of lipid malabsorption in Cystic Fibrosis: the impact of essential fatty acids deficiency

Affiliation: CHU-Sainte-Justine, Université de Montréal

Maternal nutrition and the risk of preeclampsia

La prééclampsie est responsable du quart des mortalités maternelles et est la deuxième cause de décès maternels associés à la grossesse au Canada et dans le monde. L’identification d’une stratégie efficace pour la prévention de la prééclampsie est une priorité et un défi primordial dans les milieux de recherche en obstétrique. Le rôle des éléments nutritifs dans le développement de la prééclampsie a récemment reçu davantage d’attention. Plusieurs études cliniques et épidémiologiques ont été menées pour déterminer les facteurs de risque alimentaires potentiels et examiner les effets d’une supplémentation nutritive dans le développement de troubles hypertensifs de la grossesse. Pour déterminer les effets de suppléments antioxydants pris pendant la grossesse sur le risque d’hypertension gestationnelle (HG) et de prééclampsie, un essai multicentrique contrôlé à double insu a été mené au Canada et au Mexique (An International Trial of Antioxidants in the Prevention of Preeclampsia – INTAPP). Les femmes, stratifiées par risque, étaient assignées au traitement expérimental quotidien (1 gramme de vitamine C et 400 UI de vitamine E) ou au placebo. En raison des effets secondaires potentiels, le recrutement pour l’essai a été arrêté avant que l’échantillon complet ait été constitué. Au total, 2640 femmes éligibles ont accepté d’être recrutées, dont 2363 (89.5%) furent incluses dans les analyses finales. Nous n’avons retrouvé aucune évidence qu’une supplémentation prénatale de vitamines C et E réduisait le risque d’HG et de ses effets secondaires (RR 0,99; IC 95% 0,78-1,26), HG (RR 1,04; IC 95% 0,89-1,22) et prééclampsie (RR 1,04; IC 95% 0,75-1,44). Toutefois, une analyse secondaire a révélé que les vitamines C et E augmentaient le risque de « perte fœtale ou de décès périnatal » (une mesure non spécifiée au préalable) ainsi qu’une rupture prématurée des membranes avant terme. Nous avons mené une étude de cohorte prospective chez les femmes enceintes recrutées dans l’INTAPP afin d’évaluer les relations entre le régime alimentaire maternel en début et fin de grossesse et le risque de prééclampsie et d’HG. Un questionnaire de fréquence alimentaire validé était administré deux fois pendant la grossesse (12-18 semaines, 32-34 semaines). Les analyses furent faites séparément pour les 1537 Canadiennes et les 799 Mexicaines en raison de l’hétérogénéité des régimes alimentaires des deux pays. Parmi les canadiennes, après ajustement pour l’indice de masse corporelle (IMC) précédant la grossesse, le groupe de traitement, le niveau de risque (élevé versus faible) et les autres facteurs de base, nous avons constaté une association significative entre un faible apport alimentaire (quartile inférieur) de potassium (OR 1,79; IC 95% 1,03-3,11) et de zinc (OR 1,90; IC 95% 1,07-3,39) et un risque augmenté de prééclampsie. Toujours chez les Canadiennes, le quartile inférieur de consommation d’acides gras polyinsaturés était associé à un risque augmenté d’HG (OR 1,49; IC 95% 1,09-2,02). Aucun des nutriments analysés n’affectait les risques d’HG ou de prééclampsie chez les Mexicaines. Nous avons entrepris une étude cas-témoins à l’intérieur de la cohorte de l’INTAPP pour établir le lien entre la concentration sérique de vitamines antioxydantes et le risque de prééclampsie. Un total de 115 cas de prééclampsie et 229 témoins ont été inclus. Les concentrations de vitamine E ont été mesurées de façon longitudinale à 12-18 semaines (avant la prise de suppléments), à 24-26 semaines et à 32-34 semaines de grossesse en utilisant la chromatographie liquide de haute performance. Lorsqu’examinée en tant que variable continue et après ajustement multivarié, une concentration de base élevée de gamma-tocophérol était associée à un risque augmenté de prééclampsie (quartile supérieur vs quartile inférieur à 24-26 semaines : OR 2,99, IC 95% 1,13-7,89; à 32-34 semaines : OR 4,37, IC 95% 1,35-14,15). Nous n’avons pas trouvé de lien entre les concentrations de alpha-tocophérol et le risque de prééclampsie. En résumé, nous n’avons pas trouvé d’effets de la supplémentation en vitamines C et E sur le risque de prééclampsie dans l’INTAPP. Nous avons toutefois trouvé, dans la cohorte canadienne, qu’une faible prise de potassium et de zinc, tel qu’estimée par les questionnaires de fréquence alimentaire, était associée à un risque augmenté de prééclampsie. Aussi, une plus grande concentration sérique de gamma-tocophérol pendant la grossesse était associée à un risque augmenté de prééclampsie.

Effect of fatty acids on hyphal growth in the pathogenic yeast Candida albicans

Candida albicans est une levure pathogène qui, à l’état commensal, colonise les muqueuses de la cavité orale et du tractus gastro-intestinal. De nature opportuniste, C. albicans cause de nombreuses infections, allant des candidoses superficielles (muguet buccal, vulvo-vaginite) aux candidoses systémiques sévères. C. albicans a la capacité de se développer sous diverses morphologies, telles que les formes levures, pseudohyphes et hyphes. Des stimuli environnementaux mimant les conditions retrouvées chez l’hôte (température de 37°C, pH neutre, présence de sérum) induisent la transition levure-à-hyphe (i.e. morphogenèse ou filamentation). Cette transition morphologique contribue à la pathogénicité de C. albicans, du fait que des souches présentant un défaut de filamentation sont avirulentes. Non seulement la morphogenèse est un facteur de virulence, mais elle constituerait aussi une cible pour le développement d’antifongiques. En effet, il a déjà été démontré que l’inhibition de la transition levure-à-hyphe atténuait la virulence de C. albicans lors d’infections systémiques. Par ailleurs, des études ont démontré que de nombreuses molécules pouvaient moduler la morphogenèse. Parmi ces molécules, certains acides gras, dont l’acide linoléique conjugué (CLA), inhibent la formation d’hyphes. Ainsi, le CLA posséderait des propriétés thérapeutiques, du fait qu’il interfère avec un déterminant de pathogénicité de C. albicans. Par contre, avant d’évaluer son potentiel thérapeutique dans un contexte clinique, il est essentiel d’étudier son mode d’action. Ce projet vise à caractériser l’activité anti-filamentation des acides gras et du CLA et à déterminer le mécanisme par lequel ces molécules inhibent la morphogenèse chez C. albicans. Des analyses transcriptomiques globales ont été effectuées afin d’obtenir le profil transcriptionnel de la réponse de C. albicans au CLA. L’acide gras a entraîné une baisse des niveaux d’expression de gènes encodant des protéines hyphes-spécifiques et des régulateurs de morphogenèse, dont RAS1. Ce gène code pour la GTPase Ras1p, une protéine membranaire de signalisation qui joue un rôle important dans la transition levure-à-hyphe. Des analyses de PCR quantitatif ont confirmé que le CLA inhibait l’induction de RAS1. De plus, le CLA a non seulement causé une baisse des niveaux cellulaires de Ras1p, mais a aussi entraîné sa délocalisation de la membrane plasmique. En affectant les niveaux et la localisation cellulaire de Ras1p, le CLA nuit à l’activation de la voie de signalisation Ras1p-dépendante, inhibant ainsi la morphogenèse. Il est possible que le CLA altère la structure de la membrane plasmique et affecte indirectement la localisation membranaire de Ras1p. Ces travaux ont permis de mettre en évidence le mode d’action du CLA. Le potentiel thérapeutique du CLA pourrait maintenant être évalué dans un contexte d’infection, permettant ainsi de vérifier qu’une telle approche constitue véritablement une stratégie pour le traitement des candidoses.

Nutrition parentérale du nouveau-né : modulation du stress oxydant et conséquences hépatiques

Introduction : Les enfants prématurés ont la particularité de naître alors que leur développement est souvent incomplet et nécessite la mise en œuvre de soins intensifs visant à poursuivre leur croissance en dehors de l’environnement utérin. Souvent cependant, le stade développemental de l’enfant ne lui permet pas d’assimiler une alimentation entérale du fait de l’immaturité de son système digestif. Le recours à une voie centrale délivrant les nutriments assurant le développement devient alors une nécessité. Ce type de nutrition, appelée nutrition parentérale (NP, ou total parenteral nutrition TPN), permet l’administration de molécules simples, directement dans le sang du prématuré. Il n’est toutefois pas exempt de risques puisqu’exposée à la lumière, la NP peut s’oxyder et générer des molécules oxydantes telles que des hydroperoxydes lipidiques susceptibles de se fragmenter par la suite en hydroxy-alkénals. Ceci devient problématique au vu de l’immaturité des systèmes de défenses antioxydants du nouveau-né prématuré. L’utilisation prolongée de la NP est d’ailleurs à l’origine de maladie hépatiques dans lesquelles le stress oxydant et la nécro-inflammation sont des composantes majeures. Nous avons émis l’hypothèse que l’infusion chez les enfants prématurés, d’aldéhydes d’origine lipidique est en relation avec le développement du stress oxydant et de l’inflammation hépatique. Objectif : Notre étude a consisté à évaluer la relation entre les quantités d’hydroxy-alkénals dans la NP et les effets hépatiques engendrés sur les marqueurs de stress oxydant et les voies de signalisation responsables d’une induction de processus inflammatoire. Dans ce but, nous avons cherché à mesurer la peroxydation lipidique dans l’émulsion lipidique de la NP et la conséquence de l’infusion en continue d’hydroxy-alkénals sur les marqueurs de stress oxydant, sur la voie de signalisation médiée par le Nuclear Factor κB et sur le déclenchement du processus inflammatoire hépatique. A la suite de ce travail, nous avons également travaillé sur des alternatives à la photoprotection, qui est la seule méthode réellement optimale pour réduire la peroxydation des lipides de la NP, mais cliniquement difficilement praticable. Résultats : Nos résultats ont mis en évidence la génération de 4-hydroxynonenal in vitro dans la NP, ce phénomène est augmenté par une exposition lumineuse. Dans ce cadre, nous avons montré l’inefficacité de l’ajout de multivitamines dans l’émulsion lipidique comme alternative à la photoprotection. Dans la validation biologique qui a suivi sur un modèle animal, nos résultats ont permis de démontrer que l’augmentation des adduits glutathion-hydroxynonenal était imputable à l’augmentation de 4-hydroxynonenal (4-HNE) dans la NP, et non à une peroxydation endogène. Nos données indiquent que la probable augmentation hépatique des niveaux de 4-HNE a conduit à une activation du NFκB responsable de l’activation de la transcription des gènes pro-inflammatoires du Tumour Necrosis Factor-α (TNF-α) et de l’interleukine-1 (IL-1). Nous avons alors évalué la capacité d’une émulsion lipidique enrichie en acides gras polyinsaturés (AGPI) n-3 à baisser les concentrations de 4-HNE dans la NP, mais également à moduler le stress oxydant et les marqueurs pro-inflammatoires. Enfin, nous avons démontré, en collaboration avec l’équipe du Dr Friel, que certains peptides isolés du lait humain (par un processus mimant la digestion) permettent également une modulation du stress oxydant et du processus inflammatoire. Conclusion : Le stress oxydant exogène issu de la NP a conduit par activation de facteurs de transcription intra-hépatiques au déclenchement d’un processus inflammatoire potentiellement responsable du développement de maladies hépatiques reliées à la NP telle que la cholestase. Dans ce sens, les AGPI n-3 et les peptides antioxydants peuvent se poser en tant qu’alternatives crédibles à la photoprotection.

Fatty acids as Biomarkers in the Mangrove sediments of Cochin

The biogeochemistry of mangroves are the least understood ecological properties because of their sediment complexicity due to the tidal influx of allochthonous organic matter and the autochthonous inputs.In order to understand the relative importance of biogeochemical processes,it is necessary not only to characterise and qualify the organic matter but also to identify its major sources .The present study is a preliminary investigation to identify the sources of organic matter in three mangrove systems of Cochin Estuary using fatty acid biomarkers,δ13 C of total organic matter,elemental composition and biochemical composition.