1608 1ª JORNADA SECTORIAL: 16/03/11. Producción de Alimentos y Tecnología Alimentaria. Ad Futurum: DEL XXI: PROYECTANDO

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1 Ad Futurum: EL XVII AL XXI: DEL XXI: PROYECTANDO NUESTRA TRADICIÓN HACIA EL FUTURO 168 1ª JORNADA SECTORIAL: 16/3/11 21

2 Coordinador / investigador responsable: Alfredo Sanz Medel Número de miembros: 3 Grupo de Investigación de Espectrometría Analítica Dirección postal : Dpto. de Química Física y Analítica. C/Julián Clavería 8, 336, Oviedo, España Tel: asm@uniovi.es Líneas de investigación relacionadas con: Investigadora responsable: María Luisa Fernández Sánchez Desarrollo de estrategias analíticas basadas en la espectrometría de masas (elemental y molecular) para la determinación total y especiación de elementos traza esenciales y tóxicos en alimentos y suplementos nutricionales. Desarrollo de un método por ICP-MS para la determinación total de (Ca, Mg, Fe, Cu, Zn,, Mn, Co, Cr, I, Al, Cd y Pb) en leche humana y fórmula. Estudio de la composición elemental de la leche humana a lo largo del periodo de lactancia (calostro, 4, 15 y 3 día) de madres prematuras y parto a término. Análisis de especiación de elementos traza esenciales (Fe, Cu, Zn,, I) y tóxicos (Pb and Cd) para evaluar su valor nutricional Especiación de selenio en alimentos y suplementos nutricionales Evaluación de la suplementación con iodo durante la lactancia : estudio en madres y recién nacidos Empleo de isotopos estables para evaluar la biodisponibilidad de Fe y desde la leche fórmula y estudiar su metabolismo. CAMPUS OF INTERNATIONAL EXCELLENCE UNIVERSITY OF OVIEDO

3 Coordinador / investigador responsable: María Luisa Fernández Sánchez Alfredo Sanz Medel Número de miembros: 8 Grupo de Espectrometría Analítica: Investigación relacionada con1ª Jornada ctorial: Producción de Alimentos y Dirección postal : Dpto. de Química Física y Analítica C/Julián Clavería 8, 336, Oviedo, España Tel: / marisafs@uniovi.es, asm@uniovi.es Proyectos de investigación financiados : Especiación elemental de trazas y ultratrazas en seres vivos: nuevos avances y sus implicaciones en proteómica MCT--BQU (23-26) Marcadores isotópicos y especiación de elementos esenciales en leches fórmulas y su importancia en la nutrición FICYT PC-4-35 (24-26) Investigación de la Biodisponibilidad y Metabolismo de :Fe, Cu, Zn y en Leche humana y Leches fórmula por Espectrometría de Masas FICYT PC-6-7 (26-28) Química Analítica Bioinorgánica y sus aplicaciones vía reconocimiento específico y medidas instrumentales de moléculas, elementos e isotopos. CTQ26-239/BQU(26-211) Desarrollo de nuevas herramientas analíticas y estrategias proteómicas basadas en el empleo de la nanotecnología y la espectrometría de plasma con detección por masas (MICINN-1-CTQ ) ( ) Desarrollo de métodos basados en el empleo de isótopos estables de hierro e ICP-MS y su aplicación en estudio de la biodisponibilidad del hierro en leches fórmula. PC-1-46 ( ) CAMPUS OF INTERNATIONAL EXCELLENCE UNIVERSITY OF OVIEDO

4 Coordinador / investigador responsable: María Luisa Fernández Sánchez Número de miembros: 8 Grupo de Espectrometría Analítica: 1ª Jornada ctorial: Producción de Alimentos y Dirección postal : Dpto. de Química Física y Analítica C/Julián Clavería 8, 336, Oviedo, España Tel: marisafs@uniovi.es Competencias y capacidades tecnológicas más relevantes: Desarrollo de metodologías híbridas basadas en acoplamiento de técnicas de Espectrometría de Masas con técnicas de separación (HPLC) para la especiación metálica (metaloproteínas) Empleo de isotopos estables en combinación con herramientas matemáticas IPD en estudios nutricionales HPLC Injector Torch HPLC-column INFORMACIÓN MOLECULAR MALDI-TOF y ESI-Q-TOF Identificación y caracterización estructural ICP-MS INFORMACIÓN ELEMENTAL lectiva (ICP-MS) nsibilidad y selectividad Capacidad Multielemental Información cuantitativa (análisis por dilución isotópica)

5 Analítica:1ª Jornada ctorial: Especiación de elementos esenciales y tóxicos en suero de leche Biodisponibilidad (toxicidad) de los elementos traza esenciales en alimentos depende de la forma fisicoquímica milk 3 g 9 min 4ºC casein fat whey Bomba HPLC SEC A B Bucle de muestra (5 µl) ICP-MS Perfil elemental

6 Analítica:1ª Jornada ctorial: SEC-ICP-MS Milk Whey Elemental Profiles 1 Human Milk 23 Iron Formula Milk 9 Intensity (counts) > kda Time (s) < Iron pattern changes: - Ig A colostrum and transitional - Ig E Ig G mature - Ig M colostrum LMW th day 14th day 6th day Colostrum Intensity (counts) kda 1516 Tim e (s) <1 341 Major amount of Fe eluted LMW Small fraction was bound to HMW 3779 F 5 F4 F 3 F 2 F1

7 Analítica:1ª Jornada ctorial: 98 F1 F2 F3 F4 F5 HPLC-Vis-UV Column: Superdex 2 HR 1/3 Mobile phase: Tris.1M, HCl, ph=7.4 Flow: min -1 SEC.5 ml Injection Volume: 1 µl Intensity Retention time (min) % Intensity Spectrum MALDI-TOF MS (Fraction F 5 ) [M + H] [M + 2H]2+ 75 MW = ± 6 Da MW th = 147 Da α-lactalbumin [2M + H] Masa (m/z) Counts Desalting + Preconcentration.5 µl Fraction 5 + F5 Centricon YM-1 (1 g, 1 min, 4ºC).5 µl Matrix (5mg Sa/mL; 3:7 ACN/H 2 O/.1%TFA)

8 Analítica:1ª Jornada ctorial: Empleo de isótopos estables para el estudio de la biodisponibilidad de los suplementos de y Fe en leche fórmula suplementada con selenito ( 77 O 3 2- ) Tracee Endogenous nat Tracer 1 In vivo labeling Exogenous Enriched 77 Sample Tracer 2: IDA Enriched Abundance of each isotope (As) 77 nat Total quantification 77 nat 3 different isotope patterns ICP-(ORC)MS 6 isotopes: 74, 76, 77, 78, 8 and 82 endógeno ( nat ) exógeno ( 77 ) IPD

9 Analítica:1ª Jornada ctorial: Empleo de isotopos estables para el estudio de la biodisponibilidad del en leche fórmula Total nat and/or 77 was determine in: serum, urine, faeces 1 Apparent Absorption 9 intake excreted in faeces 8 7 Total 77 O3 2- Apparent Absorption 98.4 ±.2 % % Absorption Apparent Retention intake excreted in urine excreted in faeces Retention Total 77 O3 2- Apparent Retention 66.3 ±.2 % days

10 Analítica:1ª Jornada ctorial: Estudios del metabolismo del en ratas Molar fraction of natural /total and tracer / total in urine 1 natural/ total Molar fra action Cross- over tracer/ total Days rum The molar fraction of natural decreased slowly with the days of supplementation. The molar fraction of enriched selenium increased especially during the first days of supplementation. After days of receiving 77 supplementation there is a cross-over point the molar fraction of enriched 77 becomes a bit higher than that of natural selenium. At the end of supplementation the molar fraction in urine approaches those ratios measured in serum

11 Analítica:1ª Jornada ctorial: Endogenous and exogenous quantitative speciation by IPD-HPLC-ICP-MS Tracee Tracer 1 In vivo labeling Endogenous nat Exogenous Enriched 77 Sample 77 nat Quantitative speciation HPLC pumps Chromatography column ICP-(ORC)MS Enriched 74 Tracer 2: post-column-ida isotopes: 74, 76, 77, 78, 8 y 82 cromatograma lenoespecies endógeno ( nat ) lenoespecies exógeno ( 77 ) IPD

12 Analítica:1ª Jornada ctorial: (µg n at )/min 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1,5 Natural Inorganic lenium GalNAc Day Supplemented group Natural Mainly associated to selenite lenosugar increases Inorganic remains constant 5 4,5 4 3,5,,4,7 1, 1,3 1,6 2, 2,3 2,6 2,9 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,9 5,2 5,5 5,8 6,1 time (min) Exogenous 77 6,5 6,8 7,1 7,4 7,8 8,1 8,4 8, GalNAc Relative Abundance HO-CH 2 OH H OH H H O H Mw= H NHCOCH 3 CH 3 296,7 299,7 297,7 (µg 77 )/min 3 2, m/z 1,5 1,5,,4,8 1,1 1,5 1,8 2,2 2,6 2,9 3,3 3,7 4, 4,4 4,7 5,1 5,5 5,8 time (min) 6,2 6,5 6,9 7,3 7,6 8, 8,4 8, Day Exogenous 77 Mainly associated to GalNAc lenosugar increases Inorganic negligible