Pressurized Extraction as an Opportunity to Recover Antioxidants from Orange Peels: Heat treatment and Nanoemulsion Design for Modulating Oxidative Stress

Orange peel by-products generated in the food industry are an important source of value added compounds that can be potentially reused. In the current research, the effect of oven-drying (50–70 ◦C) and freeze-drying on the bioactive compounds and antioxidant potential from Navelina, Salustriana, and Sanguina peel waste was investigated using pressurized extraction (ASE). Sixty volatile components were identified by ASE-GC-MS. The levels of terpene derivatives (sesquitenenes, alcohols, aldehydes, hydrocarbons, and esters) remained practically unaffected among fresh and freeze-dried orange peels, whereas drying at 70 ◦C caused significative decreases in Navelina, Salustri ana, and Sanguina peels. Hesperidin and narirutin were the main flavonoids quantified by HPLC-MS. Freeze-dried Sanguina peels showed the highest levels of total-polyphenols (113.3 mg GAE·g −1 ), total flavonoids (39.0 mg QE·g −1 ), outstanding values of hesperedin (187.6 µg·g −1 ), phenol acids (16.54 mg·g −1 DW), and the greatest antioxidant values (DPPH•, FRAP, and ABTS•+ assays) in comparison with oven-dried samples and the other varieties. Nanotechnology approaches allowed the formulation of antioxidant-loaded nanoemulsions, stabilized with lecithin, starting from orange peel extracts. Those provided 70–80% of protection against oxidative UV-radiation, also decreasing the ROS levels into the Caco-2 cells. Overall, pressurized extracts from freeze-drying orange peel can be considered a good source of natural antioxidants that could be exploited in food applications for the development of new products of commercial interest

Abordaje multidisciplinar de la vitamina e en modelos murinos de envejecimiento

El envejecimiento es un proceso multifactorial caracterizado por el deterioro progresivo de las capacidades estructurales y funcionales del organismo. Debido al aumento de la esperanza de vida de la población, ha crecido el interés por desarrollar estrategias encaminadas a contrarrestar o paliar el daño que tiene lugar a nivel molecular durante el envejecimiento. El cerebro es uno de los órganos más afectados por este proceso, su alta tasa metabólica y altos requerimientos energéticos, así como una capacidad de regeneración limitada, lo hacen especialmente sensible a lesiones que se agravan con el tiempo. El abordaje nutricional de los problemas de salud es una de las estrategias más usadas hoy día. En este sentido, las vitaminas son compuestos esenciales para los seres vivos y, por tanto, unos niveles adecuados en la dieta son necesarios para el correcto funcionamiento del organismo. Las vitaminas E y C (VitE y VitC) son las más representativas entre las vitaminas liposolubles e hidrosolubles, respectivamente. Ambas desempeñan numerosas funciones en el organismo que son imprescindibles para los seres vivos, como su efecto neuroprotector, y en este sentido la asociación entre envejecimiento y el papel antioxidante que desempeñan estas vitaminas es sobradamente conocida. En la presente Tesis Doctoral se analiza en distintos modelos murinos de envejecimiento la distribución de los transportadores de estas vitaminas, además de varios aspectos relacionados con la determinación de alfa-tocoferol (alfaT), su administración mediante nanoemulsiones y su distribución en tejidos murinos. El papel de la VitE como agente neuroprotector contra los efectos del envejecimiento cerebral es ampliamente conocido, sin embargo, su distribución específica dentro de las diferentes áreas cerebrales y poblaciones neuronales es aún una incógnita. Así pues, en este trabajo se abordó en primer lugar el análisis de la localización de los transportadores de VitE y VitC (alfaTTP y SVCT2, respectivamente) a diferentes edades en el cerebro de ratón. Para ello se usaron animales que presentaban diferente genotipo para la expresión de la polimerasa my (cuya ausencia genera un modelo de envejecimiento retardado). La distribución de ambos transportadores presentó un patrón similar en muchas regiones del cerebro, aunque en algunas áreas el patrón de distribución resultaba complementario. Tanto alfaTTP como SVCT2 se encontraron principalmente en neuronas, mientras que en la glía de Bergmann sólo detectamos inmunorreacción para alfaTTP. El alfaT es el compuesto más bioactivo de la VitE, así pues, en la segunda parte de esta Tesis Doctoral se llevó a cabo el desarrollo de una metodología analítica basada en LC-ESI-MS/MS que fue optimizada y validada con el objetivo de realizar mediciones rápidas, precisas, exactas y sencillas en diferentes tipos de muestras. Este método nos permitió determinar, por un lado, la eficacia de encapsulación en diferentes tipos de nanoemulsiones que contenían alfaT y, por otro, cuantificar el alfaT presente en muestras biológicas de distintos modelos animales. Las nanoemulsiones protegen a las moléculas activas que contienen del entorno fisiológico y facilitan su paso a través de membranas, especialmente en la vía oral. Por ello, una vez seleccionadas las nanoemulsiones de alfaT que presentaban mejores resultados in vitro se realizaron administraciones orales puntuales en ratones C57BL/6J (ratones sin patología ni modificación genética) para conocer la disponibilidad del alfaT en sangre y su distribución en tejidos. Los resultados indicaron que la nanoemulsión elevaba la concentración de alfaT en suero, plasma e hígado, pero no se encontraron diferencias en la concentración de alfaT en cerebro. Se realizaron administraciones de las mismas nanoemulsiones en ratones SAMP8 (un modelo de envejecimiento acelerado) y su control, SAMR1, para comprobar si los resultados obtenidos con la cepa C57BL/6J eran reproducibles en este modelo de envejecimiento acelerado. Los resultados mostraron que, tras la administración puntual, los niveles de alfaT en los ratones SAM eran mayores que los encontrados en el C57BL/6J en todas las muestras, salvo en el cerebro, donde la concentración de alfaT seguía sin presentar cambios significativos. En general, estos estudios indican que, si bien la formulación y administración de alfaT mediante nanoemulsiones eleva los niveles de alfaT en sangre, la reposición o incremento de alfaT a nivel cerebral parece realizarse más lentamente. De modo que, quizás sea necesaria una administración prolongada en el tiempo para que los niveles de alfaT puedan incrementarse también a nivel cerebral y así poder entender mejor los mecanismos neuroprotectores que ejerce el alfaT en las poblaciones específicas de neuronas en la cuales se encuentra su transportador, el alfaTTP

Determination of atrazine and propazine metabolites deemed endocrine disruptors in human seminal plasma by LC–ESI-MS/MS

[Background] The increasing prevalence of male infertility and the declining trend in sperm quality has been associated to compounds known as “endocrine-disruptors”. The proven endocrine-disrupting effects of atrazine and propazine herbicides led us to conduct long-term research based on highly accurate specific analytical methods with a view to confirming the suspected association. Among the proposed developments was a sensitive analytical method for the simultaneous determination of three metabolites of atrazine and propazine.[Results] In this work, the method was for first time used for the chromatographic separation and determination of deethyl- and deisopropyl-atrazine (DEA and DIA, respectively) and propazine-2-hydroxy (PP-2OH) in human seminal plasma by LC–ESI-MS/MS using deuterated atrazine (d5-AT) as internal standard (IS). Chromatographic and mass spectrometric conditions such as the mobile phase composition and flow-rate, injected volume, dry gas source temperature and flow-rate, nebulizer pressure and capillary voltage were all carefully optimized. Analytes were identified and quantified by using the multiple reaction monitoring (MRM) mode as applied to positive ions ([M + H]+). Transitions at three different m/z values for each analyte were selected from precursor ions, and the 212.1 → [128]+, 188.1 → [146]+ and 174.1 → [68.1]+ transitions for PP-2OH, DEA and DIA, respectively, were found to be quantitative. The proposed method was validated in terms of precision (repeatability and reproducibility), linear range (10–240 ng mL–1), limit of detection (150–210 pg mL–1), and quantification (500–700 pg mL–1), recovery, accuracy and matrix effects on extracts from variably treated seminal plasma samples. The overall analytical method was successfully applied to human seminal plasma samples from volunteers. PP-2OH was found at concentrations from 1.10 to 11.3 ng mL–1 in four of the six samples, and so was DIA at 9.60 ng mL–1 in one.[Conclusions] These results are suggestive of bioaccumulation of the target analytes in humans. Untargeted analytes including suspected parent molecules (atrazine and propazine) and other ions [viz., deethyldeisopropyl-atrazine (DD) and diamino-s-chlorotriazine (DACT)] were also detected under the working conditions used. These results may open up new prospects for as yet very incipient research into the bioaccumulation of endocrine disruptors in seminal plasma.The authors thank the financial support given by the 01110AB025 I + D + i research project given by the Diputación de Albacete and was also funded by the financial support given by the University of Castilla–La Mancha, Spain. Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.Peer reviewe