Selenium and selenium species extraction and determination in Brazil nut

[Resumen:] Hoy en día, la importancia del selenio en la salud humana y la nutrición está ampliamente reconocida; esto es debido a que ciertas especies de selenio (selenoproteínas) participan en importantes procesos fisiológicos. Las nueces de Brasil son uno de los alimentos que contienen los niveles más altos de selenio (30 μg g-1). La ingesta diaria de una sola nuez puede ser suficiente para compensar las necesidades de un adulto (55 μg día-1). El selenio presente en las nueces de Brasil se encuentra formando parte de diferentes aminoácidos como la selenometionina y la selenocisteína. La selenometionina, especie altamente biodisponible, representa el 75-96% de la concentración de selenio total. En este trabajo se estudia la viabilidad de la hidrólisis enzimática combinada con la extracción con líquidos presurizados (HE-PLE) para la extracción de selenio y sus especies en nueces de Brasil. El contenido de selenio total se determina por plasma de acoplamiento inductivo-espectrometría de masas (ICP-MS) y las especies de selenio por cromatografía de intercambio iónico-espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (HPLC-ICP-MS). La importancia estadística de las variables implicadas en el procedimiento de extracción por HE-PLE (temperatura, tiempo estático, presión, masa de la proteasa y DTT (activador enzimático), pH y concentración de TRIS) se evaluó simultáneamente mediante la aplicación de un diseño experimental Plackett-Burman (2 ^ 8 * 3/64). La temperatura de extracción resultó estadísticamente significativa y fue optimizada mediante una aproximación univariante. Las características analíticas del método de extracción y cuantificación (rectas de calibrado y adición, límites de detección y cuantificación, repetibilidad y exactitud) fueron estudiadas. Finalmente, el método se aplicó a otros alimentos ricos en oligoelementos (baya Inca del Perú, fruto del açai y palmitos).[Resumo:] Hoxe en día, a importancia do selenio na saúde humana e na nutrición é amplamente recoñecida; isto débese a que certas especies de selenio (selenoproteínas) participan en importantes procesos fisiolóxicos. As noces do Brasil son un dos alimentos que conteñen maiores niveis de selenio (30 μg g-1). A inxestión diaria dunha única noz pode ser suficiente para compensar as necesidades dun adulto (55 μg día-1). O selenio nas noces de Brasil atópase en diferentes aminoácidos como selenometionina e selenocisteína. A selenometionina, é unha especie altamente biodisponível, representando un 75-96% da concentración total de selenio. Neste traballo estúdase a viabilidade da hidrólise enzimática combinada coa extracción con líquidos presurizados (HE-PLE) para a extracción de selenio e das súas especies en noces do Brasil. O contido de selenio total determínase por espectrometría de masas con plasma de acoplamento indutivo (ICP-MS) e as especies de selenio por cromatografía de intercambio iónico-espectrometría de masas con plasma de acoplamento inductivo (HPLC-ICP-MS). A importancia estatística das variables implicadas no proceso de extracción HE-PLE (temperatura, tempo estático, presión, masa de proteasa e DTT (activador de encima), pH e concentración de TRIS) foi avaliada simultáneamente pola aplicación dun deseño experimental Plackett-Burman (2 ^ 8 * 3/64). A temperatura de extracción foi estatisticamente significativa e optimizouse mediante unha aproximación univariante. As características analíticas do método de extracción e cuantificación (rectas de calibrado e adición, límites de detección e cuantificación, repetibilidade e exactitude) foron estudadas. Finalmente, o método aplicouse a outros alimentos ricos en oligoelementos (baga Inca do Perú, froito do açaí e palmito).[Abstract:] Nowadays, the importance of selenium in human health and nutrition is widely recognized; this is because certain species of selenium (selenoproteins) involved in important physiological processes. Brazil nuts levels of selenium are high (30 μg g-1). Daily intake of a single nut is enough to fullfil the needs of an adult (55 μg day-1). Selenium in Brazil nuts is part of different amino acids as selenomethionine and selenocysteine. Selenomethionine, high bioavailable species, represent 75-96% of the total selenium concentration. In this paper the feasibility of the enzymatic hydrolysis combined with the pressurized liquid extraction (HE-PLE) for the extraction of selenium and its species in Brazil nuts is studied. Selenium content is determined by inductively coupled plasma - mass spectrometry (ICP-MS) and of selenium species is determined by ion exchange chromatography- inductively coupled plasma -mass spectrometry (HPLC-ICP-MS). The statistical significance of variables involved in HE-PLE process (temperature, static time, pressure, protease and DTT (enzyme activator) mass, pH and concentration of TRIS) was evaluated simultaneously by applying a Plackett-Burman design (2 ^ 8 * 3/64). The extraction temperature was statistically significant and it was optimized by univariate approach. The analytical characteristics of the method of extraction and quantification (calibration line and addition, limits of detection and quantification, repeatability and accuracy) were studied. Finally, the method was applied to other foods rich in trace elements (Peru Inca berry, açai fruit and palmito).Traballo fin de mestrado (UDC.CIE). Investigación química y química industrial. Curso 2015/201

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Analysis in Tea Infusions and Tea Beverages Using Membrane Assisted Solvent Extraction

Financiado para publicación en acceso aberto: Universidade da Coruña/CISUG[Abstract] Membrane Assisted Solvent Extraction (MASE) was applied as an extraction and enrichment technique of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from tea infusions and fruit/herbal-tea beverages. PAHs have been separated and detected by high performance liquid chromatography coupled to a fluorescence detector (HPLC-FLD). Variables affecting MASE comprising extraction temperature and time, stirring rate, acceptor solvent (hexane) volume, organic modifier in the donor phase (methanol) volume, aqueous donor phase pH and ionic strength were simultaneously studied by applying a Plackett–Burman design (PBD) as screening method. Results showed statistical significance for acceptor solvent volume, extraction time and stirring rate, which were optimised by an orthogonal 23 + star central composite design (CCD). Quantitative recoveries for all PAHs (within 78–116%) were obtained by using the optimized extraction conditions: 350 µL of hexane, extraction time of 70 min and stirring rate of 175 rpm. Extraction temperature, ionic strength and donor phase pH were statistically non-significant, which simplify the procedure. The MASE method has been found sensitive (LOQs < 43 ng L−1) and precise (RSDs of < 13%). Finally, the method has been applied to assess PAHs levels in several tea infusions and fruit/herbal-tea beverages in the presence of surrogate standards. The total mean Σ16PAHs in tea infusions were from 1.2 ng L−1 (white tea) to 151.7 ng L−1 (black tea), while total mean Σ16PAHs was lower than 11.5 ng L−1 regarding tea fruit/herbal beverages. Furthermore, benzo(a)pyrene (BaP) concentrations were from < 1.5 ng L−1 (white tea) to 4.6 ng L−1 (green tea). Nevertheless, BaP concentrations obtained as well as the summation of BaA, Chry, BbF and BaP concentrations (4.6 ng L−1 for tea beverages to 7.5 ng L−1 for green tea infusions) did not exceeded the maximum levels according with European Union (EU) standards. Finally, BaP carcinogenic equivalent concentration (BaPeq) and BaP mutagenic equivalent concentration (BaPMeq) were estimated, ranging from 0.01 ng L−1 to 19.8 ng L−1 and 0.23 ng L−1 to 6.9 ng L−1, respectively.This work was supported by Xunta de Galicia (Programa de Consolidación y Estructuración de Unidades de Investigación Competitivas ref: ED431C 2017/28-2017-2020) and FEDER-MINECO (UNLC15-DE-3097, financed together (80/20%) with Xunta de Galicia. Joel Sánchez-Piñero acknowledges the Xunta de Galicia and the European Union (European Social Fund - ESF) for a predoctoral grant (ED481A-2018/164)Xunta de Galicia; ED431C 2017/28-2017-2020Xunta de Galicia; ED481A-2018/16