Προσδιορισμός λιπιδίων και μετάλλων σε βρώσιμα υδρόβια

Abstract

Τhe aim of the present doctoral thesis was to compare the bioactive lipid constituents as well as the metals and metalloids of three different shrimp species (Aristaeomorpha foliacea Parapenaeus longirostris and Pandalus borealis). The shrimp present a high nutritional interest, as they contain significant amounts of fuctional lipid substances such as ω-3 fatty acids, carotenoids, phospholipids etc. which are widely used in the production of pharmaceutical and nutritional products refered as “nutraceutical”. The presence and the composition of nutraceuticals depends on the quality and theconsumption of phytoplankton and zooplankton, as well as the area of caught. This work includes four experimental parts. To the first experimental part (chapter 6) the two Mediterranean shrimp species, A. foliacea and P. longirostris were assessed in respect to essential nutrients, fatty acids and carotenoids. Various analytical methods were used such as TLC, GC and HPLC. The results indicated that the ω-3/ω6 polyunsaturated fatty acids ratio in A. foliacea and P. longirostris muscle lipids exhibited considerable values (>2.9), indicating a healthy diet. Regarding carotenoids,astaxanthin was the most prevalent, already correlated with antioxidant support to nervous and musculoskeletal systems, followed by lutein, canthaxanthin, zeaxanthin, α- and β-cryptoxanthin. Phosphatidylcholine and polyunsaturated fatty acids predominated in shrimps’ muscle lipids, while monounsaturated fatty acids in cephalothorax. Palmitic, oleic and the essential eicosapentaenoic (C20:5ω-3) and docosahexaenoic (C22:6ω-3) acids were also present fulfilling the high nutritionalprofile of both shrimps. To the chapter 7, the concentrations of some hazardous elements as well as and the bioactive fatty acid profiles in the muscle and cephalothorax of P. longirostris (Mediterranean shrimp) and of P. borealis (northern shrimp) were comparatively studied. The deterimation of the elements was made by using ICPMS. Total As was detected at high levels in all tissues, mainly in the organic As form (by using HPLC-ICPMS). In the muscle tissues, inorganic As was below the limit of detection, while in the cephalothorax higher levels were found for both species. Noticeably, P. borealis contained much higher (P<0.05) levels of Cd than P. longirostris. Pb, Hg and Cd concentrations were found to be below the EU maximum levels in all tissues, with higher (P<0.05) concentrations in cephalothorax than in muscle. Moreover, all tissues were determined to contain high percentages of polyunsaturated fatty acids. Palmitic (C16:0), oleic (C18:1ω-9), eicosapentaenoic (C20:5ω-3) and docosahexaenoic (C22:6ω-3) acids were the principal fatty acids in all tissues and significant differences were observed between the two species. The highest ω-3/ω-6 ratio and the lowest thrombogenic index were found in P. borealis. To the chapter 8, the main goal was to determin the elements Pb, Hg, Cd, tAs and Se in the tissues of A. foliacea. Moreover, a new group of lipids was studied refered as “arsenolipids”. Finally, to the chapter 9, the essential metals Mg, Fe, Zn, Mn, Cu, Cr and Ni were determined as well as fatty acids of the total, neutral and polar lipids in A. foliacea. Concering the metals, the estimated daily intake per meal size (EDIm) was calculated, showing that in no case the muscle tissues could be considered as a full meal, while the cephalothorax tissues may provide high amounts of essential elements in human. Interesting were the results of Cu, which may create complexes with astaxanthin contributing to the tense red colour. The significant differences observed between the species may be attributed to various factors such as geographical differences, bioavailability of elements and nutrients in seawater, sediments, seasonal effects, breeding conditions, molting, body size and development stage of shrimps. However, the results of the present thesis showed that the abovementioned shrimp species could be considered as suitable for human consumption and production of medicines and food supplements.

Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη των λιπιδικών βιοδραστικών συστατικών όπως και των μετάλλων και μεταλλοειδών, τριών ειδών γαρίδων (Aristaeomorpha foliacea, Parapenaeus longirostris, Pandalus borealis). Οι γαρίδες παρουσιάζουν μεγάλο διατροφικό ενδιαφέρον, διότι αποτελούν σημαντική πηγή λειτουργικών λιπιδικών συστατικών, όπως ω-3 λιπαρών οξέων, καροτενοειδών, φωσφολιπιδίων, κλπ. τα οποία έχουν παράλληλα χρήση στην παραγωγή φαρμακευτικών προϊόντων διατροφής “nutraceutical”. Η παρουσία και σύσταση αυτώντων ουσιών εξαρτάται κυρίως από την ποιότητα και κατανάλωση του φυτοπλαγκτούζωοπλαγκτού και την περιοχή αλίευσης των γαρίδων. Επιπλέον στόχος ήταν η συγκριτική μελέτη των συστατικών αυτών στα συγκεκριμένα είδη γαρίδων. Στη συνέχεια προσδιορίστηκαν και συγκρίθηκαν μέταλλα και μεταλλοειδή στις γαρίδες, ώστε να δοθεί ολοκληρωμένη εικόνα της διατροφικής αξίας των εν λόγω γαρίδων. Η εργασία αποτελείται από τέσσερα πειραματικά μέρη. Στο πρώτο πειραματικό μέρος(κεφάλαιο 6) αξιολογήθηκαν τα βιοδραστικά λιπιδικά συστατικά των μυών και των κεφαλοθωράκων των γαρίδων A. foliacea και P. longirostris. Εφαρμόσθηκαν διαφορετικές αναλυτικές μέθοδοι με κύριες τη χρωματογραφία λεπτής στιβάδας (TLC), την αεριοχρωματογραφία (GC) και την υγροχρωματογραφία (HPLC). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η φωσφατιδυλοχολίνη ήταν το κύριο λιπίδιο σε όλους τους ιστούς. Ως κύρια λιπαρά οξέα βρέθηκαν το παλμιτικό (C16:0), το ελαιϊκό (C18:1 ω-9 cis), το εικοσιπεντενοϊκό (C20:5 ω-3 cis, EPA) και το εικοσιδυοεξενοϊκό (C22:6 ω-3 cisDHA) οξύ, τόσο σε μύες όσο και σε κεφαλοθώρακες. Η αναλογία ω-3/ω-6 λιπαρών οξέων των μύων των Α foliacea και P. longirostris κυμάνθηκε σε τιμές >2.9, καθιστώντας τους μύες κατάλληλους για μια ισορροπημένη διατροφή. Τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFA) ήταν τα κύρια λιπαρά οξέα των μυών και των δύο ειδών, ενώ στους κεφαλοθώρακες επικρατέστερα ήταν τα μονοακόρεστα λιπαρά οξέα (MUFA). Από τα καροτενοειδή, η ασταξανθίνη (αντιοδειξωτικό) βρέθηκε ως το κυριότερο συστατικό σε όλους τους ιστούς, και ακολούθησαν η λουτεΐνη, η κανθαξανθίνη, η ζεαξανθίνη, η α- και β-κρυπτοξανθίνη. Στο δεύτερο πειραματικό μέρος (κεφάλαιο 7), μελετήθηκαν συγκριτικά οι γαρίδες P. longirostris από τη θάλασσα της Κυλλήνη με τις P. borealis από τη θάλασσα Skagerrak (Δανία). Επίσης προσδιορίσθηκαν τα στοιχεία μόλυβδος (Pb), κάδμιο (Cd), ολικό αρσενικό (tΑs) μεφασματομετρία μάζας επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-MS), το οργανικό και ανόργανο αρσενικό με HPLC-ICPMS και ο υδραργύρος (Hg) με φασµατοµετρία ατοµικού φθορισμού ψυχρού ατµού (CVAFS). Στη συνέχεια προσδιορίστηκε και συγκρίθηκε το προφίλ των βιοδραστικών λιπαρών οξέων του ολικού λίπους των μυών και κεφαλοθωράκων των παραπάνω ειδών γαρίδων με GC-FID ανάλυση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το tAs ήταν σε υψηλές συγκεντρώσεις σε όλους τους ιστούς,και κυρίως υπό την οργανική του μορφή. Αισθητά υψηλά επίπεδα Cd, βρέθηκαν στις γαρίδες P. borealis. Τέλος, οι ιστοί και των δύο ειδών περιείχαν σημαντικά ποσοστά των PUFA. Στο κεφάλαιο 8 (τρίτο πειραματικό μέρος), στόχος ήταν να μελετηθούν οι ιστοί των A. foliacea ως προς τη συγκέντρωση των στοιχείων Pb, Hg, Cd, tAs και Se. Έμφαση δόθηκε στην ανάλυση νέων ενώσεων Αs, των αρσενολιπιδίων (arsenolipids) με χρήση HPLC-ICPMS. Για πρώτη φορά δόθηκε το γενικό προφίλ των αρσενολιπίδιων σε γαρίδες, χωρίς όμως να επιτευχθεί η ειδοταυτοποίηση των ενώσεων αυτών. Στο κεφάλαιο 9 (τελευταίο πειραματικό μέρος) προσδιορίστηκαν τα απαραίτητα μέταλλα Mg, Fe, Zn, Mn, Cu, Cr και Νi και τα λιπαρά οξέα των ολικών, ουδετέρων και πολικών λιπιδίων των μυών και κεφαλοθωράκων των γαρίδων A. foliacea. Υπολογίζοντας την ημερήσια πρόσληψη (ΕDI) των μετάλλων ανά 100 g γεύματος, οι τιμές των EDI βρέθηκαν χαμηλές στους μύες, ενώ στους κεφαλοθώρακες ήταν σε ικανοποιητικά επίπεδα. Εξαίρεση και ενδιαφέρον προκάλεσαν οι τιμές υψηλές συγκεντρώσεις του Cu, ο οποίος πιθανόν να σχηματίζει σύμπλοκα με την ασταξανθίνηπροσδίδοντας έντονο κόκκινο χρώμα στις A. foliacea. Εν κατακλείδι, οι διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ των ειδών των γαρίδων οφείλονται σε ποικίλους παράγοντες, όπως στις διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές, τη βιοδιαθεσιμότητα των στοιχείων και των θρεπτικών συστατικών στο θαλασσινό νερό, στην έκδυση, το μέγεθος και το στάδιο ανάπτυξης των γαρίδων. Σύμφωνα όμως,με τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας, οι συγκεκριμένες γαρίδες καθίστανται κατάλληλες προς κατανάλωση και χρήση των λειτουργικών συστατικών τους σε συμπληρώματα διατροφής και άλλα προϊόντα.