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Determinación de herbicidas derivados de la urea en aguas y vegetales
No full textRESUMEN
La Legislación de la Unión Europea establece límites muy rigurosos para la presencia de residuos de herbicidas derivados de la urea en aguas y en alimentos. Muchos de estos herbicidas son termolábiles y se descomponen durante el análisis por cromatografía de gases (CG), si bien se pueden determinar de manera indirecta a partir de los productos de degradación.
El presente trabajo se propone como objetivos; estudiar el comportamiento de herbicidas derivados de la urea en CG con columnas capilares, evaluar su cuantificación en base a sus productos de degradación térmica, poner a punto un nuevo método de análisis en aguas y vegetales basado en la MEFS y la determinación por CG y aplicarlo al análisis de muestras reales.
Para la consecución de los objetivos, se realizó un estudio bibliográfico de las propiedades físico-químicas y de las técnicas de extracción y de determinación, un estudio de los factores que influyen en el análisis por CG y en la MEFS desde matrices acuosas, se calcularon experimentalmente las constantes de distribución aparentes fibra/agua que rigen la MEFS y se aplicó la MEFS al análisis de residuos en aguas naturales y en muestras de vegetales.
De los ensayos realizados se obtuvieron las siguientes conclusiones: Los herbicidas derivados de la urea se pueden determinar por CG con detectores de nitrógeno-fósforo, captura electrónica y espectrometría de masas a partir de sus productos de degradación térmica, formados en el inyector con buena sensibilidad y reproducibilidad.
La temperatura del inyector es el factor más importante de todos los que influyen en la degradación térmica. La inyección a 300ºC facilita la degradación completa y reproducible de los herbicidas estudiados antes de su interacción con la fase estacionaria de la columna, por lo que es la temperatura elegida para llevar a cabo el resto de los análisis. El disolvente empleado en la inyección de fenilureas es muy importante, así se forman los ésteres carbámicos análogos con metanol y etanol y los isocianatos análogos con acetonitrilo, diclorometano y acetato de etilo mientras que metabenzotiazuron forma un benzotiazol, clorsulfuron una triazina y una fenilsulfonamida con independencia del disolvente empleado.
La extracción en fase sólida con discos de octilsílice y posterior análisis de los extractos por cromatografía de gases permite la detección de los herbicidas seleccionados en aguas a concentraciones inferiores a 01 mg/L con recuperaciones speriores al 87%.
La fibra de poliacrilato muestra mejor eficacia que las de polidimetilsiloxano para la extracción de los herbicidas permitiendo con un tiempo de extracción razonable (60min) alcanzar límites de detección inferiores a 01 mg/L.
La MEFS con fibra de poliacrilato seguidas de CG permiten el análisis de los herbicidas seleccionados en aguas a concentraciones inferiores a 01 mg/L. En la MEFS, el aumento de la fuerza iónica y la dilución de la muestra disminuyen las interferencias de los ácidos húmicos en aguas y la de las partículas sólidas de origen vegetal en hortalizas, proporcionando límites de detección inferiores a los Límites Máximos de Residuos legislados para cebollas, patatas y zanahorias.
La MEFS acoplada con la cromatografía de gases permite el análisis de ureas herbicidas en muestras de hortalizas a concentraciones muy por debajo de las exigidas en los Límites Máximos de Residuos Legislados. Una doble extracción realizada a pH 4 y a pH 11, es suficiente para conocer por separado los residuos que proceden de fenilureas herbicidas y los residuos de anilinas que son sus metabolitos
La MEFS acoplada con CG no emplea disolventes y permite realizar la extracción desde muestras acuosas y la determinación de manera automática. Su aplicación en alimentos con alto contenido en agua, abre muchas posibilidades de futuro en el campo del análisis de residuos de plaguicidas en alimentos.
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SUMARY
Substituted ureas are an important group of pesticides that are used as herbicides (phenylureas and sulfonylureas) and insecticides (benzoylureas). Phenylurea herbicides (PUHs) are largely used in field applications for pre- and post-emergence weed control in a variety of crops. The main groups of phenylurea herbicides are the N-phenyl-N,N-dialkylureas, N-phenyl-N-methoxyureas and compounds containing a heterocyclic group. More recently a group of sulfonylurea herbicides (SUHs) has been developed.
Multiresidue and single residue methods generally consist of the same basic steps, but multiresidue methods allow the determination of a large number of pesticides in a single analysis, reducing thus time and cost of analysis. The Maximum Admissible Concentration (MAC) of pesticides in drinking water, defined by European Community Directive as 0.1 mg L-1 for individual pesticides and 0.5 mg L-1 for the sum of pesticides posed certain demands to the analytical methods for pesticide residue determination.
Gas chromatographic conditions for determining eight phenylurea æchlortoluron, diuron, fluometuron, isoproturon, linuron, metabenzthiazuron, metobromuron and monuronæ and one sulfonylurea æchlorsulfuronæ herbicides were assessed. Degradation products of herbicides formed in the injector were used for identification. Most phenylureas formed their respective carbamic acid methyl esters, metabenzthiazuron formed an aminobenzothiazol and chlorsulfuron formed an aminotriazine plus a phenylsulfonamide.
On-column injections of standards at different temperatures (from -30ºC to 400ºC) using columns with four stationary phases (BPX70, BPX35, BP10 and BPX5) were evaluated to identify the best chromatographic behaviour. The best suited column was BP10-30m. The effect of other factors such as injection mode, injector design, sample volume and the solvent used were also investigated. Instrument detection limits (IDLs) ranged from 0.05 ng for chlorsulfuron to 3 ng for monuron with the NPD and, from 0.01 ng for chlorsulfuron to 5 ng for metabenzthiazuron with the ECD. The RSDs (n=4) were lower than 4% at the 12-25 ng level.
The method was applied to analyse surface waters extracted with C18 Empore disks with recoveries higher than 85%. Down to 0.1 mg·L-1 of each herbicide could be determined. Chlortoluron was found (11.4 mg·L-1) in a water sample and its presence was confirmed by gas chromatography-mass spectrometry.
Degradation products of chlorsulfuron, chlortoluron, diuron, fluometuron, isoproturon, linuron, metabenzthiazuron, metobromuron, and monuron formed in the gas chromatographic injector were used for identification of their respective herbicide. The spectra of the derived compounds were obtained with a quadrupole mass spectrometric detector working in scan mode (20-450 amu). The solvent used for phenylurea herbicide injection (ethanol, methanol, dichloromethane, and acetonitrile) had influence on the generated compounds. When methanol and ethanol were used as solvents, the major products formed from phenylureas were carbamic acid esters. When acetonitrile or dichloromethane were used, the main derivatives were phenylisocyanates. However, chlorsulfuron and metabenzthiazuron generated a triazine plus a phenylsulfonamide and a benzothiazolamine respectively regardless of the assayed solvent. Linuron and diuron showed the same behaviour and gave degradation products with the same mass spectra. The thermal reactions occurred instantaneously in the injector block favoured by the high selected temperature (300ºC).
The derived compounds from urea herbicides can be determined using a BP10-30m column and a Selected Ion Registering (SIR) program based on two to three m/z ions as a way to sensitively detect the presence of urea herbicides in environmental extracts. With standards in methanol the instrumental detection limits ranged from 0.1 pg for chlorsulfuron (detected as 2-chlorobenzensulfonamide) to 1 pg for monuron and metobromuron (both detected as their analogous carbamic acid methyl esters). The RSD were below 9 % at the 5 ng·L-1 level. The response was linear (r > 0.9986) within the 5 ng·L-1 to 25 mg·L-1 range. The unequivocal identification of some phenylurea herbicides was not always possible because some herbicides having analogous structures such as diuron and linuron gave the same derivative.
Under the proposed conditions matrix effects were low enough to permit calibration with samples proceeding from ecological (non-pesticide treated) crops. Twelve commercial samples of each carrots, onions and potatoes were analyzed and only three samples of potatoes contained residues of linuron at levels below MRL
Mind the gap regarding the knowledge of infant exposure to mycotoxins, acrylamide, bisphenols and heavy metals through human milk
No full textBreastfeeding offers infants nutritional, immunological, neurological and emotional benefits, although some toxic compounds can also be detected in human milk and transported along this food chain, such as mycotoxins, bisphenols, heavy metals, and acrylamide. This narrative review collects data from around the world regarding the occurrence of these contaminants in human milk with a view to evaluate infant exposure to these compounds and the potential associated health risks. The factors driving the presence of these toxins in human milk are explored, as are some strategies and measures to minimize their transfer to infants. The incidence and the levels of toxic compounds reported in bibliography vary, ranging from trace levels to considerably high concentrations. The data obtained suggest that breastfed infants better tolerate exposure to toxic compounds than infants fed with milk formulas, even though in some cases the estimated daily intake may exceed the established reference values. Certain measures should be adopted to minimize the exposure of mothers and breastfed infants to toxic compounds, such as monitoring of good practices throughout the food chain and dietary control, avoiding commodities more susceptible to contamination.This preparation of this review was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation project (PID2020-115871RB-I00) and by the Generalitat Valenciana (Spain: projects GV/2020/020 and AICO/2021/037). N.P. was supported by the post-PhD program of the University of Valencia for the requalification of the Spanish University System from the Ministry of Universities of the Government of Spain, modality “Margarita Salas” (MS21-045)”, financed by the European Union, Next Generation EU. M.S–R was supported by the post-PhD program from the Universidad de Castilla-La Mancha and by the Ministry of Universities of the Spanish Government, modality “Margarita Salas - Complementaria” (2023-POST-21234), financed by the European Union, Next Generation EU. Finally, M.C.C. acknowledges the support of The Ramón Areces Foundation (ref. CIVP19A5918) and also, the award of the Spanish government MCIN/AEI to the IATA-CSIC as Center of Excellence Accreditation Severo Ochoa (CEX2021-001189-S/MCIN/AEI/10.13039/501100011033). M.C.C. also acknowledges the support of an H2020-ERC Starting Grant 639226 and that of the Spanish Ministry of Science and Innovation (MCIN) research grant (ref. PID2022-139475OB-I00).Peer reviewe
Micotoxinas en plantas medicinales y zumos. Estrategias para su mitigación
No full textEn la presente Tesis Doctoral se ha realizado una revisión bibliográfica para evaluar la presencia de micotoxinas emergentes de Fusarium en plantas medicinales en la materia en crudo, así como en forma de infusiones y cápsulas, así mismo se ha explorado sus posibles efectos beneficiosos y perjudiciales. Por otro lado, se ha llevado a cabo una revisión acerca del posible efecto de los tratamientos no térmicos HPP y PEF en la reducción de los contenidos de micotoxinas.
Así mismo, se han desarrollado y validado diferentes procedimientos analíticos para la determinación de micotoxinas en productos frescos, plantas medicinales y tés (en crudo o listos para su consumo) y zumos. La metodología empleada se ha basado en la determinación por cromatografía líquida y cromatografía de gases acopladas a espectrometría de masas en tándem. Por lo que respecta a la extracción de micotoxinas, se ha empleado el método QuEChERS para el análisis de matrices sólidas (plantas medicinales en diferentes formas) y el método DLLME para el análisis de muestras líquidas (infusiones de plantas medicinales y tés y zumos). La determinación analítica empleada ha sido validada en cuanto a exactitud, precisión, linealidad y límites de detección y cuantificación de acuerdo con la normativa europea.
Los resultados obtenidos tras analizar las plantas medicinales y los tés, revelan mayores contenidos de micotoxinas en crudo y en las cápsulas que en las infusiones resultantes, con contenidos que en ocasiones puntuales han sobrepasado los 1000 µg/kg y con incidencias inferiores al 34%. En las infusiones listas para el consumo los contenidos en general no han sobrepasado 100 µg/L con incidencias inferiores al 20%. En los zumos, AOH y PAT, han sido las micotoxinas detectadas con mayores incidencias, del 29 y 18%, respectivamente y mayores contenidos, con concentraciones medias de las muestras positivas de 207 y 28.18 µg/L, respectivamente.
La evaluación de la exposición a micotoxinas considerando los resultados obtenidos y los datos de consumo, revela un riesgo bajo a través del consumo de infusiones de plantas medicinales y tés, con porcentajes de IDT inferiores al 4% incluso considerando a los grandes consumidores (3 tazas/día). En cuanto a la evaluación del riego a través del consumo de cápsulas se observa un riesgo bajo en general, aunque en algunos suplementos como boldo, cardo mariano y cola de caballo se alcanzan porcentajes considerables de las IDT de hasta un 22.2%. Respecto a la evaluación del riesgo a través del consumo de zumos se alcanza un porcentaje considerable de la IDT para OTA (35.29%) y PAT (13.80%) (escenario upper bound) en niños considerando una ingesta de 200 mL diarios.
El procesamiento de los alimentos produce una reducción en los contenidos de micotoxinas y a una degradación parcial de éstas. Durante la preparación de las infusiones de plantas medicinales con tratamiento térmico se ha observado una reducción media de micotoxinas (AFs, ZEA, ENNs y BEA) del 74% al 100%, observándose una baja tendencia de las micotoxinas a migrar desde la materia prima a las infusiones resultantes. Respecto a los tratamientos no térmicos de procesado de los alimentos, como PEF y HPP, se han obtenido porcentajes de reducción que oscilan entre un 43 a 53% para micotoxinas emergentes de Fusarium en zumos y entre un 56 a 70% en smoothies tras el procesado mediante PEF. Para las AFs se han obtenido porcentajes de reducción en un rango más amplio, desde un 16 a 84% tras el tratamiento por PEF. Tras la aplicación del tratamiento HPP se han observado menores porcentajes de reducción (8-29%).
Tras el tratamiento por PEF se han identificado varios productos de degradación mediante el análisis por LC-ESI-qTOF-MS. La obtención de productos de degradación de las micotoxinas tratadas, que se han originado por la pérdida de fragmentos aminoacídicos estructurales como HyLv, Val, Ile o Phe para ENNs y BEA confirma la reducción del efecto del tratamiento por PEF. Para la AFB2, se ha identificado un producto de degradación resultado de la adición de grupos OH - y H + a los dobles enlaces y de la pérdida del grupo metileno (-CH2). Se ha determinado la toxicidad in silico de los productos de degradación mediante el servidor Pro Tox-II, obteniéndose menor toxicidad que los compuestos originales, a excepción de los productos de degradación obtenidos para la ENNB.
Los datos de la evaluación de la estabilidad de ENNB en el tracto gastrointestinal humano durante la digestión in vitro muestra su baja estabilidad en este medio y una degradación significativa del compuesto original. Así mismo, se han identificado 5 productos de degradación de ENNB mediante UHPLC-HRMS, que pueden atribuirse a la oxidación y apertura del anillo depsipéptido.In this Doctoral Thesis, a bibliographic review has been carried out to evaluate the presence of Fusarium emerging mycotoxins in medicinal plants as raw materials, infusions and tablets. Their possible beneficial and harmful effects have also been explored. On the other hand, a review has been carried out about the possible effect of non-thermal treatments HPP and PEF on mycotoxin contents reduction.
Likewise, different analytical procedures have been developed and validated for the determination of mycotoxins in fresh products, medicinal plants and teas (in the form of raw material or ready to eat) and juices. The methodology used has been based on the determination by liquid chromatography and gas chromatography coupled to tandem mass spectrometry. Regarding the extraction of mycotoxins, QuEChERS method has been used for the analysis of solid matrices (medicinal plants in several forms) and DLLME method for the analysis of liquid matrices (medicinal plants, tea beverages and juices). The analytical determination used has been validated in terms of accuracy, precision, linearity and limits of detection and quantification in accordance with European regulations.
The results obtained after analyzing medicinal plants and teas, revealed higher mycotoxin contents in the raw material and tablets than in the resulting beverages, with contents that occasionally have exceeded 1000 µg/kg, with incidences lower than 34%. In ready-to-drink beverages, in general the contents have not exceeded 100 µg/L with incidences lower than 20%. In juices, AOH and PAT, are the mycotoxins detected with the highest incidences, 29 and 18%, respectively, and contents, with mean concentrations of positive samples of 207 and 28.18 µg/L, respectively.
The evaluation of mycotoxin exposure considering the results obtained and the consumption data revealed a low risk through the consumption of medicinal plant and tea beverages, with TDI percentages lower than 4%, even considering high consumers (3 cups/day). Regarding the evaluation of the mycotoxin exposure through the consumption of tablets, low risk is observed in general, although in some supplements such as boldo, milk thistle and horsetail, considerable percentages of TDI (up to 22.2%) are reached. Regarding risk assessment through the consumption of juices, a considerable percentage of the TDI is reached for OTA (35.29%) and PAT (13.80%) (upper bound scenario) in children considering an intake of 200 mL daily.
Food processing lead to a reduction in mycotoxin contents and partial degradation. During the heat treatment of medicinal plant beverages preparation, an average reduction of mycotoxins (AFs, ZEA, ENNs and BEA) is obtained from 74% to 100%, observing a low tendency of mycotoxins to migrate from raw materials to the resulting infusions. Regarding non-thermal treatments of food processing (PEF and HPP), reduction percentages ranging from 43 to 53% are obtained for emerging Fusarium mycotoxins in juices and between 56 to 70% in smoothies after PEF processing. For AFs, reduction percentages are obtained in a wider range, (from 16 to 84%). After the application of the HPP treatment, lower reduction percentages are observed for both emerging mycotoxins and AFs (8-29%).
After PEF treatment, several degradation products have been identified by LC-ESI-qTOF-MS analysis. The degradation products obtained for the treated mycotoxins, which have been originated from the loss of structural amino acid fragments such as HyLv, Val, Ile or Phe for ENNs and BEA confirms the reduction effect of the treatment by PEF. For AFB2, a degradation product resulting from the addition of OH - and H + groups to the double bonds and the loss of a methylene group (-CH2) has been identified. In silico toxicity of the degradation products has been assessed by the Pro Tox-II server. Toxicity has decreased except for the degradation products obtained for the ENNB.
Evaluation of ENNB in the human gastrointestinal tract during in vitro digestion shows few stability in this medium and a significant degradation of the original compound. Likewise, 5 ENNB degradation products have been identified by UHPLC-HRMS, which can be attributed to oxidation and opening of the depsipeptide ring
Development and implementation of an "escape room" gamification methodology as an innovative teaching tool for students of the degree in Gastronomic Sciences
No full text[EN] Various international organisations have emphasized the importance of establishing both health-based as well as adequate sanitary food guidelines to avoid possible food contamination and potential danger due to improper handling of food. Thus, students of gastronomic sciences must be able to detect hazards (chemical and biological) in the consideration and preparation of menus. The growing interest of students in this field of study also requires a more dynamic and practical method of teaching which can be carried out in seminars. Multidisciplinary case studies oriented towards hazard detection and nutritional objectives are proposed. Due to the current Covid-19 health crisis, hosting and participication in these seminars has been adversely affected. The creation of a virtual reality learning resource in which to interact while reducing risk could be a very interesting alternative. The aim of this resource was to create a task using a gamification approach ("escape room") in a virtual laboratory, in which to pass related tests of both a nutritional and food safety background, and thus save their patient from a specific ailment. As indicated by the high percentage of correct answers in the activity this "escape room" resource was shown to positively reinforce students´ knowledge.[ES] Los diferentes organismos internacionales hacen hincapié en la necesidad de establecer
pautas dietéticas saludables y seguras, evitando posibles intoxicaciones por manipulación
incorrecta en restauración o alimentos preparados para reducir el posible peligro. Así el
estudiante de ciencias gastronómicas debe ser capaz de detectar peligros (químicos y
biológicos) en la elaboración de menús. El creciente interés de los estudiantes en este campo
de estudio, requiere también de una docencia más dinámica y práctica que puede llevarse a
cabo en los seminarios. Se proponen casos de estudio multidisciplinar orientados a la
detección de peligros y al cumplimiento de objetivos nutricionales. Debido a la situación
actual de pandemia, la asistencia a estos seminarios ha sido difícil. La creación de un
recurso didáctico de realidad virtual en el que interactuar pero sin poner en riesgo su salud
sería una alternativa muy interesante. El objetivo de este recurso fue crear una tarea
utilizando un enfoque de gamificación ("escape room") en un laboratorio virtual, en el que
pasar pruebas relacionadas, tanto nutricionales como de seguridad alimentaria, y así salvar
a su paciente de una dolencia específica. El “escape room” reforzó positivamente los
conocimientos del estudiante ante el gran porcentaje de aciertos en la actividad.Este trabajo ha contado con el apoyo del Vicerectorat d’Ocupació i Programes Formatius de la Universitat de València – a través del proyecto concedido en el marco de las “Ajudes per al Desenvolupament de Projectes d’Innovació Educativa per al curs 2021-2022” con nombre “Sherlock-Salud: Utilización de metodología de escape room para casos de estudio de Nutrición y Seguridad Alimentaria” (NOU-PID, UV-SFPIE_PID-1640423) así como el proyecto AQUABIOPRO-FIT “Aquaculture and agriculture biomass
side stream proteins and bioactives for feed, fitness and health promoting nutritional supplements” (Grant Agreement no. 790956) financiado por la Comisión Europea a través del programa H2020-BBI-JU.Barba Orellana, F.; Martí Quijal, F.; Pallarés Barrachina, N.; Juan García, C.; Berrada Ramdani, H. (2022). Desarrollo e implementación de una metodología de gamificación "escape room" como herramienta docente innovadora para los estudiantes del grado en Ciencias Gastronómicas. En In-Red 2022 - VIII Congreso Nacional de Innovación Educativa y Docencia en Red. Editorial Universitat Politècnica de València. 231-238. https://doi.org/10.4995/INRED2022.2022.15853OCS23123
Estudio analítico y de exposición a micotoxinas de Fusarium
No full textMycotoxins are secondary metabolites produced by fungal species which can usually be found in foodstuffs. Regulation (EC) 1881/2006, partially amended by other Regulations, sets maximum contents of some mycotoxins in different foodstuffs allowing to evaluate risks and take actions to protect public health. Contaminated crops such as cereals and cereal-based products are the main source of mycotoxins and they represent one of the most consumed commodity. Therefore, in this PhD Thesis rapid and selective analytical procedures based on gas chromatography tandem mass spectrometry (GC-MS/MS), with triple quadrupole mass analyzer (QqQ), were developed in order to determine Fusarium mycotoxins in several food matrices, mainly in those widely consumed. Proposed methodologies were validated according to the European guidelines recommendations and satisfactory results were obtained. Occurrence of mycotoxins was found in an important percentage of samples. Wheat-based products showed the highest incidence of mycotoxins (67.6%); nonetheless, the mycotoxin levels found were lower than the maximum permitted contents. Co-occurrence of mycotoxins was also found in 10.8% of analyzed food matrices (n = 418), being deoxynivalenol and HT-2 toxin the most frequent combination found. An exposure assessment was carried out by combining food consumption data and the results of mycotoxin contamination here obtained. In general terms, mycotoxin daily intakes were lower than tolerable daily intakes and thus, the exposure to these food contaminants would not imply a
risk for the average consumer. However, special attention should be paid to susceptible population groups such as children since they show a higher exposure due to their wide cereal consumption and their lower body weight.
On the other hand, an analytical method for determining mycotoxins and metabolites in human urine was developed and validated. Moreover, an enzymatic hydrolysis by β-glucuronidase was applied to liberate mycotoxins from Phase II metabolism products. The cleavage of DON glucuronide by β-glucuronidase hydrolysis allowed the total DON quantitation. Results showed occurrence of mycotoxins in 69% of analyzed samples (n = 55) being deoxynivalenol the most frequent toxin. Conjugation rate here experimentally obtained was greater than 70%.
The exposure to mycotoxins was also assessed throughout the obtained concentration from the analyzed urine samples. It was obtained a deoxynivalenol intake above 50% of the provisional tolerable daily intake in over 50% of the individuals. One tenth of exposed subjects exceeded the safety levels. So, exposure data obtained by urine analysis were higher than those calculated by food analysis. Finally, taken into account the correlation between intake and excretion of mycotoxins, and in order to reduce the uncertainty associated to the assessment through the analysis of food, mycotoxin biomarkers in urine are suggested to carry out exposure studies.Las micotoxinas son metabolitos secundarios de determinadas especies fúngicas que se encuentran habitualmente en los alimentos. El Reglamento No. 1881/2006 de la Comisión Europea, parcialmente modificado por posteriores Reglamentos, establece los contenidos máximos de micotoxinas para diferentes productos alimenticios. La introducción de estas normas pone de manifiesto el interés por el conocimiento de valores relativos a la concentración de estos tóxicos para poder evaluar riesgos y adoptar las medidas necesarias para proteger la salud de los consumidores. Los productos agrícolas contaminados, especialmente cereales y sus derivados, son la principal fuente de micotoxinas en la dieta de la población mundial. Es por ello que en la presente Tesis Doctoral se han desarrollado procedimientos analíticos rápidos, precisos y selectivos basados en la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas en tándem (GC-MS/MS) con analizador de triple cuadrupolo para detectar y cuantificar micotoxinas de Fusarium en distintas matrices alimentarias, principalmente en las de elevado consumo. Las metodologías propuestas se validaron de acuerdo con las recomendaciones recogidas en las guías europeas obteniendo resultados satisfactorios. Se detectó la presencia de micotoxinas en un porcentaje importante de las muestras analizadas siendo los productos a base de trigo los que presentaron una mayor incidencia (67,6%); no obstante, las concentraciones halladas fueron inferiores a los contenidos máximos permitidos. También se detectó la presencia simultánea de micotoxinas en el 10,8% de las matrices alimentarias analizadas (n = 418) siendo la combinación más frecuente deoxinivalenol y la toxina HT-2. Con los resultados obtenidos se llevó a cabo una evaluación de la exposición combinando los datos de contaminación y los datos de consumo. En general se obtuvieron ingestas diarias de micotoxinas inferiores a las ingestas tolerables, y por tanto la exposición a estos contaminantes alimentarios no supondría un riesgo importante para el consumidor medio. Especial atención hay que prestar a grupos de población de menor edad ya que para los niños se obtuvieron datos de exposición a micotoxinas significativamente mayores, como consecuencia de un mayor consumo de cereales y menor peso corporal.
Por otra parte, se desarrolló y validó un método de análisis para la determinación de micotoxinas y metabolitos en orina humana. Para ello, se aplicó una hidrólisis enzimática con β-glucuronidasa para separar los conjugados de azúcares y micotoxinas, productos formados como consecuencia de la fase II del metabolismo (principal vía de detoxificación de micotoxinas como el deoxinivalenol) y así identificar y confirmar la presencia de estos contaminantes alimentarios en orina. Los resultados mostraron presencia de micotoxinas en el 69% de las muestras analizadas (n = 55) siendo el deoxinivalenol la toxina más frecuente. La tasa de conjugación de esta micotoxina obtenida experimentalmente fue superior al 70%.
Además se evaluó la exposición a las micotoxinas a partir de las concentraciones obtenidas de las muestras de orina de donde se dedujo una ingesta de deoxinivalenol superior al 50% de la ingesta diaria tolerable provisional e incluso casi una décima parte de los sujetos expuestos sobrepasó la ingesta tolerable. Se obtuvieron así valores de exposición mayores a los calculados a partir del análisis individual de las matrices alimentarias. Finalmente, teniendo en cuenta la correlación entre los niveles de ingesta y excreción de micotoxinas y a fin de reducir la incertidumbre asociada a la evaluación a través del análisis de alimentos, se propone llevar a cabo estudios de exposición a micotoxinas utilizando biomarcadores de exposición en orina
Evaluación de la exposición de la población valenciana a micotoxinas a través de un estudio de dieta total
No full textDiet is the main source of mycotoxins for man. Mycotoxigenic fungi can contaminate plant products in field, during storage or in processing. Although mycotoxins are mostly thermostable, evaluating their presence in the different components of our diet including ready-to-eat vegetable or animal dishes, as well as in dairy products, juices and alcoholic beverages is a necessary step for a better assessment of the risks associated with mycotoxin presence and to take measures to protect the health of consumers.
In the first place, a bibliographic review was carried out in this thesis including eighteen total diet studies carried out in Canada, China, France, Ireland, Lebanon, New Zealand, Spain, the Netherlands, Viet Nam, and Spain, showing the growing interest in exposure assessment to mycotoxins through diet.
Likewise, different analytical procedures based on gas chromatography and liquid both coupled to tandem mass spectrometry were developed and validated. Different extraction techniques have been used; QuEChERS method that gave very good results for cereals, vegetables, fruits, nuts, legumes, meat, fish and milk, while the liquid-liquid extraction was used for coffee and the liquid-liquid dispersive microextraction for beer, wine, juices and teas. The proposed methodologies have been validated according to European regulations with satisfactory results in terms of linearity, accuracy, precision and limits of detection and quantification.
The results showed that 49% of the 328 menu dishes ready for consumption contained at least one mycotoxin. The mycotoxins most frequently detected were deoxynivalenol, neosolaniol, HT-2 toxin and alternariol. 53% of 110 alcoholic beverages have shown simultaneous presence of more than one mycotoxin reaching up to ten, mainly of trichothecenes, aflatoxins, zearalenone, patulin and Alternaria toxins with sums of concentrations ranging between 5.50 μg / L and 180.15 μg / L.
The concentrations of the mycotoxins detected in the food are below the maximum limits established except for a sample of wine that exceeded the levels established for OTA (2 μg / L).
An evaluation of the exposure was carried out taking into account the results obtained and the consumption data, and a special mention was made to the consumption according to the recommendations of the Mediterranean diet.
The technique of multivariate statistical analysis of the principal components analysis (PCA) was used to interpret the results in terms of the contribution of the analyzed foods to the ingestion of mycotoxins studied. The results showed a greater contribution of legumes to the intake of HT-2 and βZAL, of meat to the intake of OTA, of beer to the intake of AOH, βZAL and DON, of fruit juices to the intake of PAT as well as of dried fruits to the intake of NIV.
In addition, the characterization of the risk has been made by comparing the estimated daily intake with toxicological parameters of tolerable daily intake, obtaining a low risk for most of the food ready for consumption. However, the detection of mycotoxins, although at low levels, highlights the need to include mycotoxin monitoring in total diet studies.
Diet is the main source of mycotoxins for man. Mycotoxigenic fungi can contaminate plant products in field, during storage or in processing. Although mycotoxins are mostly thermostable, evaluating their presence in the different components of our diet including ready-to-eat vegetable or animal dishes, as well as in dairy products, juices and alcoholic beverages is a necessary step for a better assessment of the risks associated with mycotoxin presence and to take measures to protect the health of consumers.
In the first place, a bibliographic review was carried out in this thesis including eighteen total diet studies carried out in Canada, China, France, Ireland, Lebanon, New Zealand, Spain, the Netherlands, Viet Nam, and Spain, showing the growing interest in exposure assessment to mycotoxins through diet.
Likewise, different analytical procedures based on gas chromatography and liquid both coupled to tandem mass spectrometry were developed and validated. Different extraction techniques have been used; QuEChERS method that gave very good results for cereals, vegetables, fruits, nuts, legumes, meat, fish and milk, while the liquid-liquid extraction was used for coffee and the liquid-liquid dispersive microextraction for beer, wine, juices and teas. The proposed methodologies have been validated according to European regulations with satisfactory results in terms of linearity, accuracy, precision and limits of detection and quantification.
The results showed that 49% of the 328 menu dishes ready for consumption contained at least one mycotoxin. The mycotoxins most frequently detected were deoxynivalenol, neosolaniol, HT-2 toxin and alternariol. 53% of 110 alcoholic beverages have shown simultaneous presence of more than one mycotoxin reaching up to ten, mainly of trichothecenes, aflatoxins, zearalenone, patulin and Alternaria toxins with sums of concentrations ranging between 5.50 μg / L and 180.15 μg / L.
The concentrations of the mycotoxins detected in the food are below the maximum limits established except for a sample of wine that exceeded the levels established for OTA (2 μg / L).
An evaluation of the exposure was carried out taking into account the results obtained and the consumption data, and a special mention was made to the consumption according to the recommendations of the Mediterranean diet.
The technique of multivariate statistical analysis of the principal components analysis (PCA) was used to interpret the results in terms of the contribution of the analyzed foods to the ingestion of mycotoxins studied. The results showed a greater contribution of legumes to the intake of HT-2 and βZAL, of meat to the intake of OTA, of beer to the intake of AOH, βZAL and DON, of fruit juices to the intake of PAT as well as of dried fruits to the intake of NIV.
In addition, the characterization of the risk has been made by comparing the estimated daily intake with toxicological parameters of tolerable daily intake, obtaining a low risk for most of the food ready for consumption. However, the detection of mycotoxins, although at low levels, highlights the need to include mycotoxin monitoring in total diet studies.La dieta es la principal fuente de micotoxinas para el hombre. Los hongos micotoxigénicos pueden contaminar los productos vegetales en el campo, durante el almacenamiento o en el procesado. Aunque las micotoxinas son en su mayoría termostables, evaluar su presencia en los diferentes componentes de nuestra dieta incluyendo platos listos para su consumo de composición vegetal y animal, así como en productos lácteos, zumos y bebidas alcohólicas es un paso necesario para evaluar mejor los riesgos asociados a su presencia y adoptar medidas para proteger la salud de los consumidores.
En primer lugar, se realizó en esta tesis una revisión bibliográfica que incluyó dieciocho estudios de dieta total realizados en Canadá, China, Francia, Irlanda, Líbano, Nueva Zelanda, España, Paises Bajos, Viet Nam, y España, mostrando el creciente interés por la exposición a las micotoxinas a través de la dieta.
Así mismo, se desarrollaron y validaron diferentes procedimientos analíticos basados en la cromatografía de gases y liquida ambas acopladas a espectrometría de masas en tándem. Se han utilizado diferentes técnicas de extracción; como método QuEChERS que dio muy buenos resultados para cereales, vegetales, frutas, frutos secos, legumbres, carne, pescado y leche, mientras que para el café se usó la extracción liquida-liquida y para cerveza, vino, zumos y tés se seleccionó la microextracción liquida-liquida dispersiva. Las metodologías propuestas han sido validada de acuerdo a la normativa europea con resultados satisfactorios en cuanto a linealidad, exactitud, precisión y límites de detección y cuantificación.
Los resultados mostraron que el 49% de las 328 platos de menús listos para su consumo contenían al menos una micotoxina. Las micotoxinas más frecuentemente detectadas fueron deoxinivalenol, neosolaniol, toxina HT-2 y alternariol. EL 53% de las 110 bebidas alcohólicas han mostrado presencia simultánea de más de una micotoxina llegando hasta diez, principalmente de tricotecenos, aflatoxinas, zearalenona, patulina y toxinas Alternarias con sumas de concentraciones que oscilan entre 5.50 µg/L y 180.15 µg/L.
Las concentraciones de las micotoxinas detectadas en los alimentos se encuentran por debajo de los límites máximos establecidos a excepción de una muestra de vino que excedía los niveles establecidos para OTA (2 µg/L).
Se llevó a cabo una evaluación de la exposición teniendo en cuenta los resultados obtenidos y los datos de consumo, y se hizo una mención especial al consumo según las recomendaciones de la dieta mediterránea.
Se utilizó la técnica de análisis estadístico multivariado del análisis de componentes principales (PCA), para interpretar los resultados en términos de contribución de los alimentos analizados a la ingesta de micotoxinas estudiadas. Los resultados mostraron una mayor contribución de legumbres a la ingesta de HT-2 y βZAL , de carne a la ingesta de OTA, de cerveza a la ingesta de AOH, βZAL y DON, de zumos de frutas a la ingesta de PAT así como de frutos secos a la ingesta de NIV.
Además, se ha realizado la caracterización del riesgo mediante comparación de la ingesta diaria estimada con parámetros toxicológicos de ingesta diaria tolerable obteniendo un riego bajo para la mayoría de los alimentos listos para su consumo. Sin embargo, la presencia frecuente de micotoxinas aunque a bajos niveles, pone de manifiesto la necesidad de incluir la monitorización de micotoxinas en estudios de dieta total
Estudio sobre las normas de calidad y seguridad de la industria: avances y desafíos
No full textFood safety is one of the main concerns of the food industry.
Globalization has given rise to new problems, which will increase in the
coming years, due to international markets and the great variability in the
legislation of the countries.
Therefore, the development of commerce requires that companies and
organizations establish management systems that facilitate the processes of
buying and selling products or services.
The quality standards of the most important standardization bodies,
ISO (International Standardization Organization), IFS (International Food
Standard), BRC (British Retail Consortium) are reviewed, taking into account
their origin, development, objectives, fields of application, as the benefits
obtained.
A review of the basic concepts of Food Defense is carried out to
delimit food vulnerability at the level of the manufacturer, suppliers and
customers of the food industry, as well as the foundations of a sensitive
surveillance system and communication training programs.
Food safety studies are analysed, with the development of ISO 22000
implemented in the food companies, making it clear that the ISO 22000
standard has proved to be a useful tool for the management of food safety, as
demonstrated by the growth of its application around the world, proving to be
an effective strategy to improve management efficiencies and maintain
competitiveness in food services such as catering, hotels, restaurants, bars and
hospitals. The control of mycotoxin contamination of food and feed in the
context of Hazard Analysis and Critical Control Point (HACCP), is explored
in economic sectors such as feed, cereals, coffee, dried fruits, grapes, milk,
nuts and wine. Several food products and feed industries are mainly interested
in controlling mycotoxins such as cereals, grapes, coffee, nuts, milks and
winemakers. Aflatoxins and ochratoxins are the most determined mycotoxins
to control the quality of products through rapid tests and liquid
chromatography methods. The best way to protect consumers against the
toxic effects of mycotoxins in food products is to apply the HACCP system
for production and storage.
In the future, the application of quality standards will continue to
assume a leading international role in ensuring consumer health and food
benefits.La seguridad alimentaria es una de las principales preocupaciones de
la industria alimentaria. La globalización ha dado lugar a nuevos problemas,
que aumentarán en los próximos años, debido a los mercados internacionales
y a la gran variabilidad en la legislación de los países.
Por ello el desarrollo del comercio requiere que las empresas y
organizaciones establezcan sistemas de gestión que faciliten los procesos de
compra y venta de productos o servicios.
Se revisan las normas de calidad de los organismos de normalización
más importantes, ISO (International Standarization Organization), IFS
(International Food Standard), BRC (British Retail Consortium), teniendo en
cuenta su origen, desarrollo, objetivos, ámbitos de aplicación, así como los
beneficios obtenidos.
Se realiza una revisión de los conceptos básicos de defensa
alimentaria para delimitar la vulnerabilidad alimentaria a nivel del fabricante,
los proveedores y los clientes de la industria alimentaria, así como las bases
de un sistema de vigilancia sensible y programas de capacitación en
comunicación.
Se analizan estudios de inocuidad de los alimentos, con el desarrollo
de la ISO 22000 implementada en las empresas de alimentos, poniéndose de
manifiesto que la norma ISO 22000 ha mostrado ser una herramienta útil para
la gestión de la inocuidad de los alimentos, como lo demuestra el crecimiento
de su aplicación en todo el mundo, demostrando ser una estrategia eficaz para mejorar la eficiencia de gestión y mantener la competitividad en los servicios
de alimentos como catering, hoteles, restaurantes, bares y hospitales.
Se explora el control de la contaminación por micotoxinas de
alimentos y piensos en el contexto del Análisis de Peligros y Puntos Críticos
de Control (APPCC) en sectores económicos como piensos, cereales, café,
frutos secos, uvas, leche, nueces y vino. Varios productos alimenticios e
industrias de piensos están interesados principalmente en controlar
micotoxinas como cereales, uvas, café, nueces, leches y fabricantes de vino.
Las aflatoxinas y las ocratoxinas son las micotoxinas más determinadas para
controlar la calidad de los productos mediante pruebas rápidas y métodos de
cromatografía líquida. La mejor manera de proteger a los consumidores
contra los efectos tóxicos de las micotoxinas de los productos alimenticios es
aplicar el sistema APPCC para su producción y almacenamiento.
En el futuro, la aplicación de estándares de calidad continuará
asumiendo un papel internacional de primer orden para garantizar la salud
del consumidor y los beneficios de los alimentos
Toxic effects of mycotoxins, acrylamide and its combinations on human neuroblastoma SH-SY5Y cells
No full textAcrylamide (AA), fumitremorgin C (FTC), penitrem A (PEN A), and 3-acetyldeoxynivalenol (3-ADON) are food and environmental contaminants of increasing concern due to their potential toxic effects. AA, classified as a possible human carcinogen (Group 2A, IARC), forms during high-temperature cooking of starchy foods and is metabolized into glycidamide, which can damage DNA. FTC and PEN A are mycotoxins produced by fungi; FTC is cytotoxic and underexplored in neuronal models, while PEN A disrupts potassium channels and GABAergic signaling, showing neurotoxic and likely genotoxic properties. 3-ADON, an acetylated derivative of deoxynivalenol (DON), belongs to the type B trichothecene group, though its toxicological profile remains poorly characterized. Since real-world exposures often involve mixtures, it is critical to investigate their combined effects.
This study aimed to evaluate the toxicological impact of AA, PEN A, FTC, and 3-ADON, both individually and in mixtures, using the human neuroblastoma SH-SY5Y cell line. An integrative approach assessed cytotoxicity, oxidative stress, and genotoxicity.
The first section examined cytotoxic interactions and cell cycle disturbances following exposure to AA, FTC, and PEN A, individually and in combinations. Isobologram analysis revealed antagonism as the predominant interaction type in binary and tertiary mixtures. PEN A showed the strongest effect on the cell cycle, significantly reducing the proportion of cells in the G0/G1 phase, suggesting impaired progression and potential cytostatic effects.
The second part focused on oxidative stress. Cytotoxicity, reactive oxygen species (ROS), lipid peroxidation (LPO), and the glutathione redox ratio (GSH/GSSG) were evaluated. All compounds increased ROS levels, especially in mixtures involving PEN A. LPO was also more severe in combinations, indicating enhanced membrane damage. Additionally, the GSH/GSSG ratio significantly decreased after mixture exposure, reflecting depleted antioxidant defenses. These findings highlight oxidative stress as a key mechanism.
The third part assessed genotoxicity using the micronucleus (MN) assay and Ames test. The MN assay showed a significant rise in chromosomal damage across all treatments, with dose-dependent effects for AA and 3-ADON. Combined exposures, particularly AA + 3-ADON and PEN A + 3-ADON, further increased MN frequency, suggesting additive or synergistic effects. However, the Ames test showed no mutagenic activity, consistent with existing literature. These results suggest that while these compounds may not cause gene mutations, they contribute to chromosomal instability.
Overall, this study demonstrates that AA and selected mycotoxins pose complex cellular threats through cytotoxic, oxidative, and genotoxic mechanisms. The results emphasize the importance of considering mixture toxicity in food safety assessments and support further research to clarify the molecular pathways behind their combined effects.Generalitat ValencianaMinisterio de ciencia e innovación3 - Salut i Benestar17 - Aliança per a Aconseguir els Objetiu
Application of innovative technologies for the mitigation of mycotoxins and Maillard Reaction products in foods
No full textEsta Tesis Doctoral explora tres tecnologías innovadoras —la alta presión hidrostática (APH), los ultrasonidos (USN) y los campos eléctricos pulsados (CEP)— para reducir las micotoxinas y los productos de la Reacción de Maillard (RM) como la acrilamida (AA) y el 5-hidroximetilfurfural (HMF), compuestos tóxicos presentes en los alimentos. La APH aplica una alta presión uniforme para alterar la estructura y mejorar la extracción; los USN utilizan la cavitación para romper tejidos y potenciar la difusión; los CEP usan pulsos eléctricos para perforar membranas y romper enlaces moleculares. Las micotoxinas, metabolitos fúngicos tóxicos presentes en cereales, frutos secos, frutas y lácteos, son resistentes a la descontaminación convencional debido a su estabilidad térmica. Los zumos de fruta son especialmente propensos a las aflatoxinas (AFs), la ocratoxina A (OTA) y las eniatinas (ENNs). Por lo tanto, las tecnologías noveles ofrecen alternativas eficaces que preservan la calidad. También se evaluaron los USN y los CEP, junto con el escaldado, para la reducción de AA. Se probaron la APH (600 MPa, 5 min, 12 °C), los USN (20 kHz, 100 W, 30 min) y los CEP (3 kV/cm, 500 kJ/kg) en zumos de fruta y formulaciones de zumo y leche para la reducción de micotoxinas. Se validó un método ecológico para la detección de AA en snacks de maíz y palomitas de maíz mediante extracción acuosa, limpieza dispersiva y HPLC-MS/MS, mostrando una recuperación del 84–105 %, una precisión <16,1 % y límites de cuantificación de 17 μg/kg (maíz) y 60 μg/kg (palomitas). El método también se aplicó al HMF en galletas saladas. La mitigación de la AA se estudió en palomitas de maíz, patatas y boniatos utilizando CEP, USN y escaldado. Las palomitas, señaladas por las autoridades europeas en 2019, mostraron niveles medios de AA de 277 ± 119 μg/kg, con picos de hasta 627 μg/kg. Las evaluaciones de riesgo mostraron motivos de preocupación, especialmente para los niños. La combinación de CEP, USN y escaldado redujo la AA en las palomitas hasta en un 80 %. En los tubérculos, los CEP y el escaldado redujeron la AA en un 20–40 %. La APH redujo las ENNs en todas las formulaciones de zumo (hasta un 75 %); la combinación de CEP y USN redujo las AFs, la OTA y las ENNs en un 15–50 %. En conclusión, la APH, los USN y los CEP redujeron las micotoxinas y los productos de la RM hasta en un 80 % sin comprometer la calidad nutricional. Estos métodos sostenibles mejoran la seguridad alimentaria, reducen los riesgos toxicológicos y respaldan los ODS 2 (Hambre Cero), 3 (Salud y Bienestar) y 12 (Producción y Consumo Responsables).This Doctoral Thesis explores three innovative technologies—high hydrostatic pressure (HPP), ultrasound (USN), and pulsed electric fields (PEF)—to reduce mycotoxins and Maillard Reaction (MR) products like acrylamide (AA) and 5-hydroxymethylfurfural (HMF), toxic food compounds. HPP applies uniform high pressure to alter structure and improve extraction; USN uses cavitation to break tissues and boost diffusion; PEF uses electric pulses to perforate membranes and disrupt molecular bonds. Mycotoxins, toxic fungal metabolites in cereals, nuts, fruits, and dairy, are resistant to conventional decontamination due to thermal stability. Fruit juice is especially prone to aflatoxins (AFs), ochratoxin A (OTA), and enniatins (ENNs). Thus, novel technologies offer effective, quality-preserving alternatives. USN and PEF, with blanching, were also evaluated for AA reduction. HPP (600 MPa, 5 min, 12 °C), USN (20 kHz, 100 W, 30 min), and PEF (3 kV/cm, 500 kJ/kg) were tested on fruit juice and juice–milk formulations for mycotoxin reduction. A literature review defined sustainable AA detection methods. A green method was validated for AA in corn snacks and popcorn via water-based extraction, dispersive clean-up, and HPLC-MS/MS, showing 84–105% recovery, <16.1% precision, and quantification limits of 17 μg/kg (corn) and 60 μg/kg (popcorn). The method was also applied to HMF in crackers. AA mitigation was studied in popcorn, potatoes (Agria, Mozart), and sweet potatoes (O’Henry) using PEF (2–3 kV/cm, 100–300 kJ/kg), USN (20 kHz, 10–20 min), and blanching (5–20 min). These are AA-prone when cooked. Popcorn, flagged by European authorities in 2019, showed average AA levels of 277 ± 119 μg/kg (n=91), up to 627 μg/kg; microwaving gave the highest levels. Risk assessments showed concerns, especially for children and frequent consumers. Combined PEF, USN, and blanching reduced AA in popcorn by up to 80% under intense treatments. In tubers, PEF and blanching cut AA by 20–40%, with no significant difference between them. HPP reduced ENNs in all juice formulations (up to 75%); combined PEF and USN reduced AFs, OTA, and ENNs by 15–50%. Treatment order had no significant impact. HMF in crackers ranged from 158 to 9050 μg/kg, averaging 2792 μg/kg. HPP, USN, and PEF reduced mycotoxins and MR products by up to 80% without compromising nutritional quality. These sustainable methods enhance food safety, reduce toxicological risks, and support SDGs 2 (Zero Hunger), 3 (Good Health), and 12 (Responsible Consumption and Production).Universitat de ValènciaGeneralitat valenciana2 - Fam zero3 - Salut i Benestar15 - Vida d'Ecosistemes Terrestres12 - Producció i Consum Responsables9 - Indústria, Innovació i Infraestructura13 - Acció per al Clim
Valorización de subproductos de pescado mediante la extracción de compuestos asistida por microondas y líquidos presurizados. Propiedades nutricionales y bioactivas
No full textEn la presente Tesis Doctoral se han utilizado la extracción mediante líquidos presurizados (PLE) para la obtención de extractos proteicos con potencial antioxidante y la extracción asistida por microondas (MAE) para la recuperación de aceite con propiedades nutricionales y biológicas, a partir de subproductos de lubina, dorada y salmón de cultivo. La optimización de las condiciones de extracción se realizó mediante la metodología de superficie de respuesta. El estudio de la distribución de pesos moleculares de la fracción proteica de los extractos mediante electroforesis SDS-PAGE reveló que los extractos óptimos contenían más fragmentos proteicos de menor peso molecular que los extractos obtenidos por agitación convencional. Los extractos óptimos de vísceras de salmón presentaron los mejores valores de recuperación de proteínas (92%) y de capacidad antioxidante TEAC y ORAC (3700 y 7800 equivalentes de Trolox µM, respectivamente). La espectrometría de masas (nanoESI qTOF) y posterior análisis bioinformático mostraron que GPP y GAA fueron las secuencias de aminoácidos con potencial antioxidante más repetidas en las cadenas peptídicas identificadas en los extractos de vísceras de salmón obtenidos por PLE. El mejor rendimiento de aceite se observó en las vísceras de salmón (92% del contenido total de lípidos). Los principales ácidos grasos de los aceites, analizados por cromatografía de gases con detector de ionización de llama (GC-FID), fueron ácido oleico (36-38 %), ácido linoleico (14-18 %), ácido palmítico (10-15 %), ácido docosahexaenoico (DHA, 7-13%) y ácido eicosapentaenoico (EPA, 4-6%). Los aceites de cabezas de lubina y dorada presentaron niveles más altos de DHA que los aceites de subproductos de salmón, exhibiendo también una mayor actividad antibacteriana. Los ensayos celulares utilizando macrófagos de ratón (RAW 264.7) mostraron efecto antiinflamatorio de todos los aceites a concentraciones inferiores a 65 µg/mL, así como una reducción de la reacción de oxidación celular superior al 75% por parte de los aceites de vísceras de salmón. Los ensayos de citotoxicidad celular mostraron que la línea celular de cáncer de mama (MCF-7) fue la más susceptible al efecto de los aceites de cabezas de lubina y dorada (GI50 = 38-93 µg/mL), mientras que la línea celular de cáncer de pulmón (NCI- H460) fue más sensible a la acción de los aceites de esqueletos de salmón (GI50 = 76-142 µg/mL). Por otra parte, se investigó la presencia de metales pesados y micotoxinas en los subproductos de pescado. Las concentraciones de arsénico, mercurio, cadmio y plomo analizadas mediante espectrometría de plasma acoplada inductivamente a detector de masas (ICP-MS) se encontraron por debajo de los límites establecidos por las autoridades europeas para productos pesqueros comercializados, excepto para el cadmio (0,068 µg/g) en las vísceras de dorada. Además, mediante cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas de alta resolución TOF (LC-ESI-qTOF-MS), se identificó la micotoxina deoxivalenol (DON) en niveles traza (<0,5 ppb) en las vísceras de lubina. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, los subproductos de pescado de cultivo contienen compuestos nutricionales y/o bioactivos que los convierten en una materia prima valiosa para su valorización bajo un enfoque de economía circular.In this Doctoral Thesis, pressurized liquid extraction (PLE) to obtain aqueous protein extracts with antioxidant potential and microwave-assisted extraction (MAE) to recover oil with nutritional and biological properties from farmed sea bass, sea bream, and salmon side streams have been used. The optimization of the extraction conditions was carried out using the response surface methodology. The study of the molecular weight distribution of the extracts' protein fraction by SDS-PAGE electrophoresis revealed that the optimal extracts contained more protein fragments of lower molecular weight than the extracts obtained by conventional agitation. The optimal extracts of salmon viscera showed the best both protein recovery (92%) and antioxidant capacity TEAC and ORAC values (3700 and 7800 equivalents of Trolox µM, respectively). Using mass spectrometry (nanoESI qTOF) and subsequent bioinformatic analysis, GPP and GAA were the most repeated amino acid sequences with antioxidant potential encrypted in the peptide chains identified in salmon viscera extracts (PLE). The best oil yield was observed in salmon viscera (92% of total lipid content). The main fatty acids of the oils, analyzed by gas chromatography with a flame ionization detector (GC-FID), were oleic acid (36-38%), linoleic acid (14-18%), palmitic acid (10-15 %), docosahexaenoic acid (DHA, 7-13%), and eicosapentaenoic acid (EPA, 4-6%). Oils from sea bass and sea bream heads presented higher levels of DHA than oils from salmon side streams, also showing greater antibacterial activity. Cellular assays using mouse macrophages (RAW 264.7) showed an anti-inflammatory effect of all oils at concentrations below 65 µg/mL, as well as a reduction of the cellular oxidation reaction greater than 75% by salmon viscera oils. Cellular cytotoxicity assays showed that the breast cancer cell line (MCF-7) was the most susceptible to the effect of the sea bass and sea bream heads oils (GI50 = 38-93 µg/mL) while the lung cancer cell line (NCI-H460) was more sensitive to the action of salmon backbones oils (GI50 = 76-142 µg/mL). On the other hand, the presence of heavy metals and mycotoxins in fish side streams was investigated. The concentrations of arsenic, mercury, cadmium, and lead analized by inductively coupled plasma spectrometry mass detector (ICP-MS) were found below the limits established by the European authorities for commercialized fish products, except for cadmium (0.068 µg/g) in sea bream viscera. Through liquid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry TOF (LC-ESI-qTOF-MS), the mycotoxin deoxyvalenol (DON) was identified at trace levels (<0.5 ppb) in sea bass viscera. Considering the results obtained, farmed fish side streams contain nutritional and/or bioactive compounds that make them a valuable raw material for their valorization under a circular economy approach
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